بهبود ساختار دیوارهای برشی بتن‌آرمه

طی گزارشی از بنیاد ملی علم ایران (INSF)، «تقویت خمشی و برشی دیوار برشی بتن‌آرمه با استفاده از کامپوزیت FRP به روش شیار زنی» عنوان طرحی است که مهدی خراسانی با راهنمایی داود مستوفی‌نژاد و حمایت بنیاد ملی علم ایران انجام داده است.

خراسانی با مدرک دکتری تخصصی مهندسی عمران – مهندسی سازه از دانشگاه صنعتی اصفهان گفت: دیوارهای برشی بتن‌آرمه به‌عنوان سیستم‌های سازه‌ای باربر جانبی به‌طور گسترده‌ای در نواحی لرزه‌خیز در سراسر جهان مورد استفاده قرار گرفته‌اند. لیکن با وجود همه پیشرفت‌ها در طراحی سازه‌های مقاوم در برابر زلزله با سطوح عملکردی متفاوت، تعداد زیادی از دیوارهای برشی براساس آیین‌نامه‌های قدیمی‌تر، طراحی و ساخته شده‌اند.

این پژوهشگر ادامه داد: طبق تجربیات زلزله‌های گذشته، چنین دیوارهای برشی قدیمی، مستعد آسیب شدید تحت زلزله‌های متوسط تا بزرگ هستند. ضعف‌های سازه‌ای مرسوم در دیوارهای برشی قدیمی شامل کمبودهایی در سختی داخل صفحه، مقاومت خمشی، مقاومت برشی و شکل‌پذیری است. علاوه‌بر این مواردی همچون ضعف در طراحی اولیه، تغییر کاربری سازه، ضعف در اجرا، ایجاد خرابی‌های ناشی از زوال بتن و نیز تغییرات آیین‌نامه باعث ضعف دیوار برشی در تحمل برش و خمش شده است.

وی تصریح کرد: از سوی دیگر، ایران از نظر لرزه‌خیزی در منطقه فعال جهان قرار دارد و به گواهی اطلاعات مسـتند علمـی و مشـاهدات قـرن بیستم، از خطرپذیرترین مناطق جهان در اثر زمین لرزه‌های پرقدرت محسوب مـی‌شـود. میزان تلفات و خسارات مالی، تهدیدی بزرگ را برای کشورمان گوشزد می‌کند که باید اقدام مقتضی برای برخورد با این تهدید انجام گیرد. در این خصوص ارزیابی، مقاوم‌سازی و بهسازی لرزه‌ای ساختمان‌های موجود گامی بسیار مهم در افزایش ایمنی ساختمان‌ها هستند.

این پژوهشگر ادامه داد: تمامی این موارد، اهمیت بررسی رفتار دیوار برشی و تقویت آن به‌منظور افزایش ظرفیت باربری و بهبود رفتار را نتیجه می‌دهد. برای برطرف کردن ضعف‌های دیوار برشی از تکنیک‌های مقاوم‌سازی و بهسازی استفاده می‌شود. از جمله تکنیک‌های مقاوم‌سازی مرسوم شامل کاربرد ژاکت بتن‌آرمه، ژاکت فولادی، اضافه کردن دیوارهای برشی جدید به سیستم سازه‌ای موجود یا کاربرد سیستم‌های مهاربندی فولادی است.

وی افزود: در این طرح، برخلاف روش‌های مرسوم، با استفاده از مصالح نوین کامپوزیت‌های پلیمری مسلح به الیاف (FRP) به صورت نواری و همچنین مهارهای FRP، عملکرد لرزه‌ای دیوارهای دارای ضعف‌های خمشی و برشی به‌صورت قابل ملاحظه‌ای افزایش یافته است. استفاده از تکنیک پیشرفته شیارزنی برای اولین بار برای نصب کامپوزیت‌های FRP به سطح دیوار برشی، منجر به حذف کامل جداشدگی FRP از سطح بتن و افزایش کارآیی سیستم مقاوم‌سازی شد.

وی در پایان خاطرنشان کرد: تقویت، مقاوم‌سازی دیوارهای برشی در ساختمان‌های بتن‌آرمه دارای کاستی‌های مختلف پیش از وقوع زلزله، بهسازی لرزه‌ای، بهبود و اصلاح رفتار دیوارهای برشی بتن‌آرمه آسیب دیده پس از وقوع زلزله و پیش برد علم و دانش فنی مقاوم‌سازی ایمن سازه‌های دارای دیوار برشی در سطح ملی و بین‌المللی از اهداف انجام این طرح بود که خوشبختانه توانستیم به آن دست پیدا کنیم.