مقاومسازی تیرها با میلگردهای کامپوزیتی فرایندی است که در آن با افزودن آرماتورهای پلیمری تقویتشده (FRP) به بخشهای بحرانی تیر، ظرفیت تحمل بار و مقاومت خمشی تیر به شکل محسوسی افزایش مییابد. باید گفت این کار عمدتاً از طریق چسباندن میلگردهای پلیمری یا الیاف FRP به سطح کششی تیر (یا جان تیر) و استفاده از رزینهای تخصصی صورت میگیرد؛ این روش موجب بهبود رفتار تیر در برابر ترکخوردگی و خمش میشود و عمر مفید سازه را بالا میبرد.
مقاومسازی با میلگردهای کامپوزیتی از جمله راهکارهای نوین در صنعت ساختمان است که علاوه بر ارتقای ظرفیت باربری، تأثیر زیادی در پیشگیری از آسیبهای احتمالی سازه دارد. برای پیمانکاران و مهندسانی که درگیر پروژههای تقویت سازه هستند، همواره آگاهی از عوامل مؤثر بر طراحی، اجرا و همچنین اطلاع از قيمت میلگرد امروز در بازار، یک امر ضروری بهشمار میرود. در این میان، اطلاع از قیمت میلگردهای مختلف، مانند میلگرد فایکو یا مشخصات میلگرد 8 نیز میتواند در انتخاب گزینه مناسب برای پروژه تأثیرگذار باشد.
برای دریافت مشاوره تخصصی رایگان، می توانید عبارت “قیمت میلگرد امروز” را همراه نام ” آیرونیز” در گوگل جستجو کنید.
مقدمهای بر میلگردهای کامپوزیتی (FRP)
میلگردهای پلیمری تقویتشده (FRP) مخفف عبارت Fiber Reinforced Polymer هستند که از ترکیب الیاف مقاوم (مانند شیشه، کربن یا آرامید) و یک ماتریس رزینی تشکیل میشوند. محصول نهایی عموماً بهصورت میله یا نوارهایی با سطح مقطع گرد یا مستطیلی ارائه میگردد. این نوع آرماتور بهطور چشمگیری در برابر عوامل خورنده و شرایط سخت محیطی (مانند رطوبت و مواد شیمیایی) مقاوم است و غالباً وزن سبکتری نسبت به فولاد دارد.
رفتار مکانیکی میلگردهای کامپوزیتی با فولاد تفاوتهای چشمگیری دارد؛ از آن جمله میتوان به مقاومت کششی بالاتر، مدول الاستیسیته متفاوت و شکلپذیری کم اشاره کرد. با توجه به چنین ویژگیهایی، استفاده از FRP در مقاومسازی یا بهسازی لرزهای سازهها رواج روزافزون یافته است.
دلایل استفاده از میلگردهای کامپوزیتی در تیرها
- مقاومت در برابر خوردگی: در محیطهای مرطوب، ساحلی و شیمیایی، میلگرد فولادی مستعد زنگزدگی است. کامپوزیتها فاقد این مشکل بوده و نیاز به پوششهای ضدخوردگی ندارند.
- وزن پایین: سبکبودن FRP باعث تسهیل در حملونقل و نصب میلگرد میشود و هزینههای اجرایی را کاهش میدهد.
- مقاومت کششی زیاد: مقاومت کششی کامپوزیتها بهطور معمول چند برابر فولاد است و میتواند به ارتقای ظرفیت باربری تیر کمک کند.
- ترمیم سازههای موجود: تیرهای قدیمی که به هر دلیلی دچار ضعف یا ترکخوردگی شدهاند، میتوانند با کمترین تخریب و در کوتاهترین زمان با میلگردهای کامپوزیتی تقویت شوند.
انواع کامپوزیتهای مورد استفاده در مقاومسازی تیر
تکنولوژی کامپوزیت به عنوان راهکاری نوین در مقاومسازی تیرها، نقش حیاتی در افزایش کارایی و ایمنی سازههای عمرانی ایفا میکند.
1- میلگردهای GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer)
این نوع کامپوزیت از الیاف شیشه تشکیل میشود و به دلیل قیمت مناسبتر و مقاومت به خوردگی خوب، کاربرد گستردهای در پروژههای تقویت بتنی دارد. هرچند مدول الاستیسیته آن نسبت به میلگردهای کربنی کمتر است، اما همچنان انتخابی اقتصادی تلقی میشود.
2- میلگردهای CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer)
در CFRP از الیاف کربن با مقاومت کششی بسیار بالا استفاده میشود. این میلگردها نسبت به نوع شیشهای سبکتر و مستحکمترند؛ اما به دلیل قیمت بالاتر، اغلب در سازههای مهم یا مناطقی که ضرورت اطمینان بالا وجود دارد، مورد استفاده قرار میگیرند.
3- میلگردهای AFRP (Aramid Fiber Reinforced Polymer)
الیاف آرامید در برابر ضربه و خستگی بسیار مقاوم هستند و میتوانند تنشهای دینامیکی را بهتر تحمل کنند. با وجود کیفیت مطلوب، هزینه بالای تولید این نوع میلگرد، استفاده گسترده از آن را کمی محدود کرده است.
اصول طراحی و انتخاب مشخصات میلگرد کامپوزیتی
- ظرفیت کششی و مدول الاستیسیته: برای طراحی تیر، مهم است بدانیم که مدول الاستیسیته میلگردهای کامپوزیتی (بهخصوص انواع شیشهای) اغلب کمتر از فولاد است. این موضوع بر نحوه توزیع تنش در مقطع تیر تأثیر دارد.
- ضریب انبساط حرارتی: کامپوزیتها ضریب انبساط حرارتی متفاوتی با بتن و فولاد دارند. در پروژههایی که تغییرات دمایی شدید وجود دارد، باید به این پارامتر توجه کرد.
- حداکثر کرنش مجاز: شکست میلگردهای کامپوزیتی معمولاً بهصورت ترد اتفاق میافتد؛ بنابراین نمیتوان مثل فولاد انتظار نرمی و تسلیم تدریجی از آن داشت.
- پیوستگی با سطح تیر: انتخاب رزین مناسب و اطمینان از شرایط اجرای آن، برای ایجاد پیوستگی کامل میان FRP و تیر حیاتی است.
در نظر گرفتن این پارامترها، بهویژه در پروژههایی که نیازمند باربری لرزهای بالا هستند، از اهمیت زیادی برخوردار است. برخی مهندسان در مرحله طراحی، با مقایسه هزینههای میلگرد فولادی و FRP مثلاً با توجه به میلگرد ۸ بهعنوان یک سایز متداول، در نهایت به این نتیجه میرسند که میلگردهای کامپوزیتی در شرایط خاص بهترین راهحل ممکن است.
مراحل اجرای مقاومسازی تیر با میلگرد کامپوزیتی
در سالهای اخیر، بهرهگیری از میلگرد کامپوزیتی به عنوان رویکردی نوین در مقاومسازی تیرها توانسته است مرزهای بهبود عملکرد سازهها را به طرز چشمگیری گسترش دهد.
آمادهسازی سطح تیر
سطح تیر چه از جنس بتن و چه فولاد باشد، باید کاملاً تمیز، خشک و عاری از زنگزدگی، چربی و لایههای سست باشد. در تیرهای بتنی ترکدار، ابتدا باید ترکها با استفاده از مواد ترمیمی مناسب (مثل گروت یا رزین اپوکسی) پر شوند. در تیرهای فلزی، زنگزدگی باید با روشهایی مانند سندبلاست یا برسزنی از بین برود.
استفاده از پرایمر
در بسیاری از سیستمهای مقاومسازی، پس از تمیزکاری، لایهای از پرایمر با خصوصیات چسبندگی بالا به سطح تیر زده میشود تا نفوذ رزین به داخل حفرهها افزایش یافته و پیوستگی بهتری ایجاد شود.
نصب میلگردها و الیاف کامپوزیتی
در عصر نوین مهندسی، نصب میلگردها و الیاف کامپوزیتی به عنوان روشی نوآورانه، ایمنی و پایداری سازههای مدرن را به سطحی بالا میرساند.
1- انتخاب رزین و روش اجرا
رزینهای اپوکسی یا وینیلاستر معمولترین مواد چسباننده برای میلگردهای کامپوزیتی هستند. با توجه به دما، رطوبت محیط و مشخصات سازه، نوع رزین تعیین میشود.
2- قرار دادن میلگرد در موقعیت طراحی
بسته به نوع ضعف تیر، ممکن است میلگرد کامپوزیتی در بخش زیرین (ناحیه کششی)، جان تیر یا حتی در صورت نیاز، بهصورت دورپیچ (Wrap) اجرا شود.
3- اعمال فشار مناسب
هنگام نصب، باید حتماً از غلتک، برس یا تجهیزات مخصوص برای خروج حبابهای هوا و توزیع یکنواخت رزین استفاده کرد. در صورت نیاز، بستهای موقت یا گیرههای مهار نیز بهکار میروند.
4- فرایند پخت رزین
رزینها اغلب در زمان و دمای معینی پخت میشوند و رسیدن به مقاومت نهایی مستلزم رعایت دقیق دستورالعمل تولیدکننده است. در شرایط دمای پایین، ممکن است روشهای گرمایشی کمکی نیز بهکار برده شود.
مزایا و معایب مقاومسازی با میلگرد کامپوزیتی
در دنیای مدرن ساخت و ساز، میلگردهای کامپوزیتی به عنوان یک فناوری نوین در مقاومسازی سازهها، با ویژگیهای فنی منحصربهفرد خود جایگاه ویژهای پیدا کردهاند. در این مقاله، با بررسی جامع مزایا و معایب این روش پیشرفته، سعی شده تا نقشی روشن در ارتقاء ایمنی و کارایی سازهها ترسیم گردد.
مزایا
- مقاومت چشمگیر در برابر خوردگی: طول عمر سازه را افزایش داده و هزینههای نگهداری را کاهش میدهد.
- وزن سبک: حملونقل آسان و عدم ایجاد بار مرده اضافی روی سازه.
- روند اجرای سریع: در مقاومسازی تیرها، زمان خواب پروژه را کاهش میدهد.
- مقاومت کششی بالا: میتواند ظرفیت خمشی سازه را به شکل قابل توجهی افزایش دهد.
معایب
- هزینه اولیه بالاتر: قیمت میلگردهای کامپوزیتی مانند CFRPمعمولاً از فولاد بیشتر است.
- شکلپذیری محدود: به دلیل خاصیت ترد شکست، در صورت طراحی نادرست ممکن است هشدار تسلیم تدریجی مانند فولاد وجود نداشته باشد.
- حساسیت به شرایط اجرا: اجرای ضعیف یا نامناسب رزین باعث افت چشمگیر عملکرد کامپوزیت میشود.
- تأثیر دما: در محیطهای با دمای بسیار بالا یا مواجهه با آتش، رزین ممکن است دچار ضعف در خواص مکانیکی شود؛ لذا رعایت ضوابط ضدحریق مهم است.
هزینه و صرفه اقتصادی
ممکن است به نظر برسد که هزینه تمامشده برای مقاومسازی با میلگردهای کامپوزیتی بالاست؛ اما باید در نظر داشت که در محیطهای خورنده، نگهداری سازههای فولادی هزینههای جانبی قابلتوجهی را به پروژه تحمیل میکند. از این رو، انتخاب FRP میتواند در بلندمدت و بهویژه در مناطق مرطوب یا شیمیایی، از حیث اقتصادی نیز مقرونبهصرفه باشد.
همچنین، توجه به قيمت میلگرد امروز در بازار فولاد ایران و مقایسه آن با هزینههای کامپوزیت، یک گام ضروری برای تحلیل سود-هزینه است. در برخی شرایط خاص، بهکارگیری فولاد با پوشش اپوکسی یا فولاد زنگنزن نیز میتواند قیمت را بالاتر ببرد. بنابراین، گاهی قیمت میلگرد فایکو یا دیگر تولیدکنندگان تفاوت چندانی با هزینه میلگردهای کامپوزیتی نخواهد داشت و در نتیجه، FRP بهدلیل مزایای کیفی، انتخاب بهتری میشود.
نتیجهگیری
در جمعبندی موضوع «چگونگی مقاومسازی تیرها با میلگردهای کامپوزیتی» میتوان گفت که این روش، یکی از مؤثرترین و نوینترین راهکارها برای ارتقای ظرفیت خمشی و کششی تیرهای سازهای است. مزیت اصلی این فناوری، مقاومت عالی در برابر خوردگی و وزن سبک است که بهویژه در پروژههای تعمیر و ترمیم سازههای قدیمی، به کار میآید.
از سوی دیگر، برای آگاهی از جزئیات قیمت میلگرد امروز و مشخصات فنی میلگرد، میتوان به وبسایتهای مرجع فروش آهنآلات مراجعه کرد. شرکتها و برندهای مختلفی در زمینه تولید و عرضه مقاطع فولادی فعالاند و برخی از آنها برای افزایش ارتباطات با مشتریان و بهبود زیرساختهای فروش آنلاین، خدمات کاملی را ارائه میکنند. برای مثال، نام «آیرونیز» ممکن است در میان این فروشندگان مشاهده شود که با ایجاد فضای مقایسه و مشاوره، امکان انتخاب بهینه را برای خریداران فراهم میکند.