ژاکت بتنی یک روش کاربردی در مقاوم سازی ساختمان های بتنی است که در بخش های مختلف این سازه ها مانند تیرها، ستون ها، دال، دیوارهای برشی و فونداسیون بتنی مورد استفاده قرار می گیرد. این روش به تقویت بخش های بتنی سازه کمک زیادی می کند و آنها را در برابر بارهای وارده مقاوم و ایمن می سازد. دلایل مختلفی وجود دارد که باعث می شود یک سازه یا بخش های مختلف آن نیاز به مقاوم سازی داشته باشد که از جمله آنها می توان به طراحی نادرست المان های سازه، خطاهای اجرایی، تخریب بخش هایی سازه به دلیل تماس با عوامل شیمیایی، افزایش باربری سازه و عدم استحکام آن در برابر نیروهای ناشی از زلزله اشاره کرد. با این وجود روش های مختلف مقاوم سازی مانند روش ژاکت بتنی در کنار روش ژاکت فولادی و روش FRP می تواند راهکار مناسبی برای تقویت این سازه ها باشد.
اجرای این روش با افزایش مقاوم خمشی و شکل پذیری المان های بتنی همراه بوده و تأثیر زیادی بر پایداری و دوام آنها دارد. با مقاوم سازی بخش های مختلف سازه دیگر نیازی به تخریب و بازسازی مجدد آنها نیست و همین امر نیز باعث صرفه جویی در زمان تحویل پروژه و هزینه های اجرایی آن می شود. با توجه به اهمیت بالای استفاده از ژاکت های بتنی در مقاوم سازی سازه های بتنی، در این مطلب قصد داریم ضمن معرفی این روش به مهمترین کاربردهای آن در مقاوم سازی بخش های مختلف سازه مانند ستون ها، تیرها، دال ها، دیوارهای برشی و فونداسیون، مزایا و معایب این روش، تفاوت آن با روش های ژاکت فولادی و FRP، مراحل اجرایی و هزینه تمام شده آن بپردازیم.
معرفی مقاوم سازی ساختمان به روش ژاکت بتنی
در مقاوم سازی بخش های بتنی سازه از روش های مختلفی استفاده می شود که روش ژاکت بتنی از کاربردی ترین آنهاست. در این روش همان طور که از عنوان آن پیداست از بتن استفاده می شود که با ساختار المان های بکار رفته در این سازه ها یکی بوده و همین امر نیز به اثربخشی این روش کمک زیادی می کند. این ژاکت ها به صورت یک لایه پوششی المان های سازه از جمله تیرهای بتنی، ستون های بتنی، دیوارهای برشی، دال ها و فونداسیون بتنی را در برگرفته و به استحکام و پایداری این بخش ها را در برابر نیروهای وارده کمک می کند. همچنین بخش هایی از سازه که از ظرفیت باربری کافی برخوردار نیستند را می‌توان با استفاده از این روش تقویت کرد.
از روش ژاکت بتنی می‌توان در مقاوم سازی و تقویت بسیاری از بخش های سازه استفاده کرد و همین امر نیز کار را برای طراحان سازه در فرایند مقاوم سازی آسان کرده است. از متریال مورد استفاده در طراحی و اجرای این روش می توان به میلگردهای فولادی، خاموت و بتن اشاره کرد. در اجرای این روش شبکه ای از میلگردها در پیرامون المان مورد نظر برپا شده که این شبکه پس از قالب بندی با استفاده از بتن پوشش داده می شوند. از این روش می توان در تقویت المان های بتنی که از مقاومت خمشی پایینی برخوردار هستند استفاده کرد. نوع پوشش اجرایی و حجم متریال مورد استفاده در این روش بستگی به شرایط پروژه و نیاز مقاوم سازی دارد که لازم است به صورت دقیق کارشناسی شود. همانطور که گفته شد یکی از موارد مقاوم سازی با استفاده از ژاکت بتنی برای ستون های آسیب دیده است که برای آشنایی بیشتر مطالعه مقاله “مقاوم سازی ستون آسیب دیده” را پیشنهاد می کنیم.
مهمترین کاربردهای ژاکت بتنی
روش ژاکت بتنی به دلیل نوع طراحی و ساختار بتنی که دارد از کاربردهای گسترده ای در فرایند مقاوم سازی برخوردار بوده که از جمله آنها می توان به استفاده از این روش در مقاوم سازی ستون بتنی، مقاوم سازی تیر بتنی، مقاوم سازی دیوار برشی بتنی، مقاوم سازی دال بتنی و مقاوم سازی فونداسیون بتنی اشاره کرد که در ادامه به معرفی و بررسی بیشتر آنها خواهیم پرداخت.
مقاوم سازی ستون بتنی
از روش ژاکت بتنی می توان در مقاوم سازی و تقویت ستون های بتنی استفاده کرد و آنها را در برابر نیروهای وارده مقاوم و ایمن نمود. همچنین استفاده از این روش به بهبود شکل پذیری ستون ها کمک کرده و مقاومت برشی و خمشی آنها را افزایش می دهد. مقاوم سازی در ستون ها به این روش می تواند در یک وجه آن و یا به صورت دور تا دور و در چهار وجه ستون صورت گیرد. در اجرای این روش از میلگردهای طولی، لایه بتنی و خاموت های بسته در قالب یک پوشش به دور ستون استفاده می شود. همچنین ضخامت لایه ایجاد شده به دور ستون در این روش بستگی به شرایط ستون و نیاز مقاوم سازی دارد.
مقاوم سازی تیر بتنی به روش ژاکت بتنی
کاربرد دیگر ژاکت های بتنی در مقاوم سازی تیرهای بتنی بوده که این فرایند بنا بر شرایط موجود می تواند در سه وجه تیر و یا در چهار وجه آن صورت گیرد. این روش به تقویت ناحیه فشاری و کششی تیرها کمک زیادی کرده و این المان ها را در برابر نیروهای وارده مقاوم و ایمن می سازد. در اجرای این روش از یک لایه بتنی همراه با میلگرد استفاده می شود که جهت پیوستگی هر چه بهتر این لایه با ساختار تیر می توان از زبر کردن سطح آن و جوش دادن آرماتورهای جدید با بخش قدیمی تیر استفاده کرد. اجرای ژاکت بتنی در تیرها با افزایش ضخامت آنها همراه بوده که لازم است این ضخامت اضافه شده در وجه بالایی تیر توسط ضخامت سقف پوشش داده شود.
مقاوم سازی دیوار برشی بتنی
از دیگر کاربردهای ژاکت های بتنی می توان به استفاده از این روش در فرایند مقاوم سازی دیوارهای برشی اشاره کرد. دیوارهای برشی بتنی که در اجرای آنها از این روش استفاده شده است از مقاومت و پایداری بیشتری برخوردار هستند. البته این فرایند به روش های مختلفی قابل اجرا خواهد بود که از جمله آنها می توان به استفاده از بتن پاش در افزایش ضخامت این دیوارها اشاره کرد. روش دیگر در اجرای این فرایند ساخت دیوار برشی جدید در کنار دیوار قدیمی است. البته در اجرای ژاکت های بتنی در دیوارهای برشی می توان از کاشت بولت ها جهت اتصال مؤثر بخش قدیمی دیوار با بخش جدید آن استفاده کرد.
مقاوم سازی دال بتنی به روش ژاکت بتنی
کاربرد دیگر ژاکت های بتنی در مقاوم سازی و تقویت دال بتنی است که این فرایند با افزایش ابعاد این اجزا و در نهایت بالا رفتن مقاومت و دوام آنها در برابر بارهای وارده همراه خواهد بود. همچنین با این روش می توان دال های بتنی را در برابر آسیب های فیزیکی و عوامل شیمیایی مقاوم و ایمن کرد. در این روش از بتن جهت مقاوم سازی و تقویت دال ها استفاده می شود که از استحکام بالایی برخوردار بوده و در اجرای آن نیازی به استفاده از پوشش های نسوز در دال نیست. اگر دال های بتنی سازه بنا بر دلایلی دچار آسیب دیدگی شدید شده باشند استفاده از این روش می تواند به پایداری و دوام هر چه بیشتر آنها کمک زیادی کند.
مقاوم سازی فونداسیون بتنی
فونداسیون از دیگر بخش های مهم سازه های بتنی بوده که در فرایند مقاوم سازی آن می توان از روش ژاکت بتنی استفاده کرد. اگر چه در ساخت پی و فونداسیون سازه از مصالح مقاوم و مستحکمی استفاده می شود ولی این مصالح با گذشت زمان و در مواجهه با شرایط محیطی مانند آب های زیرزمینی، حرارت و عوامل خورنده کیفیت اولیه خود را از دست می دهند که این مسئله می تواند ایمنی کل سازه را به خطر بیندازد. بر همین اساس استفاده از ژاکت بتنی به صورت یک لایه پوششی بر روی فونداسیون سازه می توان به استحکام و پایداری این بخش از سازه کمک زیادی کند. جهت پیوستگی هر چه بهتر لایه جدید و قدیم فونداسیون در این روش می توان از تزریق دوغاب سیمان استفاده کرد.
مزایای و معایب روش ژاکت بتنی
استفاده از ژاکت های بتنی در فرایند مقاوم سازی از مزایای بسیاری برخوردار بوده که از جمله آنها می توان به امکان استفاده از این روش در مقاوم سازی بسیاری از بخش های سازه مانند ستون ها، تیرها، دال، دیوار برشی و فونداسیون اشاره کرد. در استفاده همزمان از چند روش در فرایند مقاوم سازی به متریال و نیروی اجرایی متفاوتی نیاز است و همین مسئله نیز باعث طولانی تر شدن روند اجرایی پروژه می شود که در روش ژاکت بتنی نیازی به این کار نیست. بر همین اساس می توان گفت که در این روش سرعت اجرایی پروژه بالا می رود.
همچنین در روش ژاکت بتنی پوشش مورد استفاده در مقاوم سازی المان ها همجنس با ساختار بتنی آنها بوده و همین مسئله نیز به درهم آمیختگی هر چه بهتر آنها کمک زیادی می کند. از طرف دیگر اجرای این روش تغییری در معماری ساختمان ایجاد نمی کند و همین امر نیز یک مزیت مهم به شمار می رود که باعث می شود طراحان با اطمینان خاطر از این روش در فرایند مقاوم سازی استفاده کنند. از دیگر مزایای این روش می توان به مقاومت بالای آن در برابر خوردگی اشاره کرد که باعث می شود بتوان از آن در شرایط سخت محیطی استفاده کرد. همچنین پیوستگی اجزا در این روش با کیفیت بالایی صورت می گیرد و همین امر نیز با افزایش کارایی و دوام آن همراه خواهد بود.
البته روش ژاکت بتنی در کنار مزایایی که دارد از یک سری معایب نیز برخوردار بوده که از جمله آنها می توان به افزایش بار مرده ساختمان و وزن سازه، بالا رفتن سطح مقطع المان ها و کاهش فضای داخلی سازه و همچنین هزینه بر بودن مراحل اجرایی این روش مانند مراحل آرماتوربندی، قالب بندی و بتن ریزی در مقایسه با دیگر روش های مقاوم سازی اشاره کرد.
تفاوت ژاکت بتنی و روش FRP
در فرایند مقاوم سازی به روش های ژاکت بتنی و FRP تفاوت هایی دیده می شود که در این بخش به بررسی آنها می پردازیم. روش FRP برخلاف روش بتنی تأثیری چندانی بر بار مرده سازه و وزن ساختمان ندارد. در اجرای ژاکت های بتنی لازم است از تجهیزات سنگین استفاده شود ولی در روش FRP نیازی به این تجهیزات نیست. فرایند اجرایی در روش FRP در مقایسه با روش بتنی آسان تر بوده و همین امر نیز به بالا رفتن سرعت اجرایی و کاهش زمان پروژه در روش FRP کمک می کند. در روش ژاکت بتنی بخش هایی از المان های سازه نیاز به تخریب دارند ولی در روش FRP نیازی به تخریب هیچ کدام از این بخش ها نیست.
هزینه های اجرایی و تأمین مصالح در روش FRP در مقایسه با روش بتنی پایین تر بوده که این مسئله باعث صرفه جویی در هزینه های اجرایی پروژه در روش FRP می شود. از آن جایی که در روش FRP با کاهش ۳۰ الی ۶۰ درصدی هزینه های مقاوم سازی مواجه هستیم می توان گفت که این روش در مقایسه با ژاکت های بتنی مقرون به صرفه است. فضای اشغال شده در روش FRP در مقایسه با روش بتنی بسیار ناچیز بوده که می توان از آن چشم پوشی کرد. از دیگر تفاوت های این دو روش می توان به مسئله محدودیت شکل اعضا در این روش های مقاوم سازی اشاره کرد که در روش بتنی برخلاف روش FRP هیچ محدودیتی در این زمینه وجود ندارد. روش FRP تنها محدود به حوزه ساختمان سازی نمی باشد و در بخش های مختلف صنعت از جمله کاربرد FRP در صنایع هوا فضا نیز داربرد دارد.
تفاوت ژاکت بتنی و ژاکت فولادی
در روش های ژاکت فولادی و بتنی به دلیل نوع طراحی و ساختاری که دارند تفاوت هایی دیده می شود که در این بخش به بررسی آنها می پردازیم. هزینه های اجرایی و تأمین مصالح در روش ژاکت فولادی در مقایسه با نوع بتنی پایین تر است. همچنین تأثیری که روش ژاکت فولادی بر بار مرده ساختمان و وزن سازه دارد در مقایسه با روش ژاکت بتنی کمتر خواهد بود. در روش ژاکت فولادی بر خلاف نوع بتنی فضای کمتری از ساختمان اشغال می شود. از طرف دیگر در نوع بتنی این ژاکت ها برخلاف نوع فولادی آنها به مغزه گیری و کاشت میلگرد نیازی نیست و به همین خاطر می توان از اجرای این مراحل چشم پوشی کرد. در طرف مقابل در روش ژاکت بتنی بر خلاف روش ژاکت فولادی محدودیتی برای شکل اعضا وجود ندارد.
تفاوت دیگر این دو روش به تفاوت در فرایند اجرایی آنها برمی گردد؛ چرا که در روش ژاکت بتنی از اجرای میلگرد و بتن ریزی در فرایند مقاوم سازی استفاده می شود ولی در روش ژاکت فولادی از پیچ و مهره، پلیت و عملیات جوشکاری برای این کار استفاده می شود. از روش ژاکت فولادی به دلیل احتمال خوردگی اجزا نمی توان در محیط هایی با شرایط آب و هوایی سخت استفاده کرد، ولی امکان استفاده از ژاکت های بتنی در چنین محیط هایی به شرط استفاده از سیمان مخصوص وجود دارد. در روش ژاکت فولادی نیازی به تخریب بخش های خاصی از المان های سازه نیست ولی در روش ژاکت بتنی در برخی شرایط نیاز است بخشی از المان سازه تخریب شود. روش ژاکت فولادی در مقایسه با نوع بتنی از سرعت اجرایی بالاتری برخوردار است.
مراحل اجرای ژاکت بتنی
قبل از اجرای فرایند مقاوم سازی به روش ژاکت بتنی لازم است المان مورد نظر مورد ارزیابی قرار گیرد و متناسب با شرایط و نیاز مقاوم سازی طراحی های لازم بر روی آن صورت گیرد. ابعاد ژاکت، ضخامت و شکل آن از جمله مواردی است که می بایست در مرحله طراحی بدان پرداخته شود. همچنین نوع مصالح و متریال مورد استفاده در این روش و نسبت آنها نیز می بایست بر اساس طرح اجرایی انتخاب شود. پس از آماده سازی مصالح نوبت به اجرای آنها بر روی المان بتنی مورد نظر می رسد که این المان می تواند به صورت ستون، تیر، دال و غیره باشد. در ابتدا جهت پیوستگی بیشتر اجزای ژاکت با ساختار المان بتنی می توان بر روی سطح آن ناهمواری هایی ایجاد کرد که برای این کار می توان از ابزارآلات مخصوص جهت تراشکاری سطح المان استفاده کرد.
همچنین در این مرحله بخش هایی از المان بتنی که دچار آسیب دیدگی شده اند لازم است شناسایی و ترمیم شوند تا در فرایند مقاوم سازی خللی ایجاد نشود. پس از آماده سازی سطح المان بتنی نوبت به اجرای میلگردها در پیرامون آن می رسد. البته این میلگردها لازم است از طریق اتصالات مستحکم و با استفاده از چسب اپوکسی به المان بتنی متصل گردند. سپس عملیات قالب بندی بر روی شبکه میلگردی اجرا شده صورت می گیرد و فضای داخلی قالب ها با ملات بتنی که از قبل آماده شده است پر می گردد. این ملات بتنی به منظور تثبیت بهتر ژاکت و افزایش مقاومت المان بتنی در برابر نیروهای وارده مورد استفاده قرار می گیرد. در آخر فرایند اجرایی مقاوم سازی مورد ارزیابی و آزمایش قرار می گیرد و پس از تأیید نتایج و خشک شدن بتن قالب ها جدا می شوند.
هزینه اجرای ژاکت بتنی
عوامل و فاکتورهای مختلفی می تواند بر قیمت و هزینه اجرای این روش تأثیرگذار باشد که در این بخش به بررسی آنها می پردازیم. اولین عامل تأثیرگذار بر هزینه اجرای ژاکت بتنی قیمت مصالح مورد استفاده در اجرای این روش بوده که آن هم به عوامل مختلفی بستگی دارد. در اجرای این روش از میلگرد، ملات بتنی، چسب کاشت و غیره استفاده می شود که کیفیت ساخت این مصالح و نوع مواد اولیه بکار رفته در طراحی آنها می تواند بر قیمت تمام شده ژاکت های بتنی تأثیرگذار باشد. حجم مقاوم سازی مورد اجرا در این روش از دیگر عوامل تأثیرگذار بر قیمت و هزینه اجرایی این ژاکت ها خواهد بود. به عبارت دیگر هر چه ضخامت بتن مورد استفاده در این روش بیشتر باشد و یا از درصد میلگرد بیشتری در طراحی این روش استفاده شود هزینه اجرایی آن نیز بالاتر خواهد بود.
از دیگر هزینه های اجرایی در روش ژاکت بتنی می توان به هزینه قالب بندی از تولید قالب ها گرفته تا جابجایی و دستمزد اجرایی آن اشاره کرد. همچنین جابجایی و حمل مصالح مورد استفاده در این روش با صرف هزینه هایی همراه بوده که می تواند بر قیمت تمام شده اجرای این روش تأثیرگذار باشد. شرکت و برند تولیدکننده مصالح و نیروی اجرایی که در این روش به خدمت گرفته می شود از دیگر عوامل تأثیرگذار بر هزینه های اجرای خواهد بود. متریالی که توسط شرکت های معتبر و نام آشنا تولید می شوند معمولاً از کیفیت بهتری برخوردار بوده و قیمت بالاتری نیز دارند. نیروهای متخصص و با تجربه نیز معمولاً دستمزد بالاتری را در اجرای این روش دریافت می کنند که باعث بالا رفتن هزینه های اجرایی می شود.
جمع بندی نهایی
اجرای صحیح و اصولی مقاوم سازی در بخش های مختلف سازه های بتنی از اهمیت بالایی برخوردار بوده که اجرای ژاکت بتنی می تواند یک روش مناسب و کاربردی در این زمینه باشد. از این روش می توان در تقویت المان های بتنی سازه مانند تیرها، ستون ها، دیوار برشی، فونداسیون و غیره استفاده کرد. هم چنین با کمک این روش می توان مقاومت خمشی و برشی المان های بتنی را افزایش داد و شکل پذیری آنها را بهبود بخشید.
در این روش از یک پوشش بتنی متشکل از میلگرد و ملات بتنی جهت مقاوم سازی و پایداری بخش های بتنی سازه استفاده می شود که بنا بر شرایط و نیاز کاری در ضخامت های مختلف اجرا می شود. روش ژاکت بتنی در کنار دیگر روش های مقاوم سازی مانند روش ژاکت فولادی و روش FRP با استفاده از الیاف و فیبر FRP به استحکام و پایداری اجزای بتنی سازه کمک زیادی می کند و این بخش ها را در برابر بارها و نیروهای وارده مقاوم و ایمن می سازد.