مقاوم سازی سازه ها با FRP

یکی از راه های مقاوم سازی لرزه ای سازه ها استفاده از الیاف FRP یکی از فرا پای این روش بدون آسیب زدن و تخریب سازه می باشد 
و نسبت به بقیه روشهای کم هزینه و پر کار آمد می باشد. 
مزایای دیگر این روش مقاومت کشیش بسیار بالا و وزن بسیار کم می باشد . 
روش FRP  کامپوزیتی از ترکیب پلیمر های تقویت شده رزین و الیاف تشکیل می گردد.

انواع الیاف  FRP که در مقاوم سازی ساختمان استفاده می شود.
عبارتند از :

- الیاف کربن 
- الیاف فایبر گلاس 
- الیاف شیشه 
- الیاف پازالت 
- الیاف ارامید
رزین FRP  با توجه به نوع کاربرد آن می تواند از چندین نوع رزین ساخته شود مانند پلی استر ، نیل ،اپکسی و .....
FRP در مقاوم سازی ساختمان ،تحمل بارهای وارده بدلیل ظرفیت باربری بسیار بالای آنها می باشد.
الیاف FRP  که دارای مشخصات سوپر الاستیک و بسیار مقاوم است .جز اصلی باربر در سیستم مقاوم سازی بروش FRP   به حساب می آید.
الیاف FRP   می توانند در یک راستا را در دو راستای عمود برهم قرار داشته باشند.
الیاف FRP  همچنین دارای مقاومت گسیختگی و مبدول الاستیسیته بسیار بالایی می باشند.
همچنین این الیاف از لحاظ الکتریکی و مغناطیسی خنثی بوده و عایق محسوب می گردند.
رزین FRP به عنوان یک عنصر چسباننده عمل می کند که الیاف ها را در کنار یکدیگر نگاه می دارد.
اصلی ترین خاصیت مصالح FRP بعد از مقاومت بسیار بالای آن مقاومت در برابر خوردگی می باشد.
بنابراین این روش برای مقاوم سازی سازه های بندری ، دریایی و ساحلی بسیار مناسب می باشد .
الیاف FRP  در برابر آتش سوزی باید از عایق ضد حریق استفاده نمود که از معایب FRP محسوب می گردد.

روش نصب الیاف FRP

شرایط اولیه

پیش از نصب حتما باید توجه نمود که سطح بتن عاری از مواد اضافه از جمله روغن گریس گرد و خاک  گچ و رطوبت باشد. می توان برای این کار سطح بتن را با فرز یا سایر روش های مکانیکی ساب زد. همچنین می توان از روش sand blust (ماسه پاشی) استفاده نمود.
در صورت مر طوب بودن سطح بتن چسبندگی کامل میان رزین و بتن به وجود نیامده و امکان نشت و خرابی وجود دارد.
دمای پیشنهادی برای انجام عملیات نصب میان 15 تا 35 درجه سانتی گراد می باشد. البته می توان در صورت تمایل از رزین زودگیر در فصل های سرد و از رزین دیرگیر در فصل های گرم استفاده نمود.
باید توجه نمود که سطح بتن عاری از ناهمواری ها، فرورفتگی و یا بتن کرمو باشد. در صورت مواجهه با بتن مشکل دار باید بخش آسیب دیده را جدا کرده و با مصالح تعمیراتی تعمیر نمود. سطح اصلاحی باید با پمپ هوا ... از گرد و غبار پاک نمود. در نهایت سطح نهایی بتن باید صاف عاری از کثیفی و یکنواخت باشد.
در گوشه های سازه که الیاف به صورت عمود به سازه می چسبد نیاز است برای عدم آسیب رسیدگی به گوشه ها و تمرکز تنش، لبه های آن را 2 -3 سانتی متر گرد زده شود.

نصب FRP

دو روش متداول برای نصب الیاف های FRP وجود دارد. روش دستی و روش ماشینی.

روش دستی

روش دستی که عموما روشی ساده تر و ارزان تر می باشد برای تقویت و ترمیم سازه های بتنی متداول استفاده می شود. در این روش نوار های طولی FRP را بریده و به اندازه های مناسب قسمت می کنند. سپس الیاف را آغشته به رزین اپوکسی FRP کرده، میزان مصرف رزین وابسته به عوامل جانبی نظیر مشخصات فنی رزین بتن مصرفی دمای محیط و ... می باشد که عموما در مشخصات فنی بسته ها ذکر شده است. رزین های اپوکسی پس از حدود نیم ساعت شروع به سفت شدن می کند که این موضوع در هنگام انجام عملیات باید مورد توجه قرار گیرد. 
معمولا عملیات را از وسط قطعات شروع کرده و به دو طرف ادامه  می دهند. ژل اپوکسی را روی سطح بتن می کشند و عملیات لایه گذاری را انجام می دهند. الیاف های FRP معمولا دارای پوشش هایی هستند که پس از عملیات نصب از سطح آن ها جدا می شود. پس از این کار مجددا باید غلتک را به رزین اپوکسی آغشته نموده و عملیات تکرار شود. پس از اتمام عملیات نصب باید با غلتک سطح آن را صاف کرد تا از بروز حباب در زیر صفحات جلوگیری شود و نوار ها کاملا سفت به سطح بچسبند.

روش ماشینی

در روش های ماشینی اما فرآیند متفاوت است. در این روش با کمک دستگاه های آغشته ساز که به شکل پارچه های کربنی می باشند، نوار ها نصب  و اجرا می شود. از مزایای این روش افزایش سرعت عمل آوری ، دقت انجام کار می باشد.

کنترل های کیفی

 کنترل های کیفی چسبندگی  می تواند با آزما یش های غیر مخرب نظیر NDT و آزمایش نیمه مخرب PDT انجام شود. آزمایش NDT برای سطوحی که مقاوم سازی FRP در آن نقش اساسی دارد ارجح است. آزمایش ها باید در نقاط مختلف پروژه انتخاب شود تا نتایج قابلیت عمومی دادن به تمام پروژه را داشته باشد. توصیه می شود حداقل سه آزمایش در 3 روز و 7 روز پس از اجرا و در نقاط بحرانی انجام شود.

آزمایش های نیمه مخرب

آزمایش از طریق کرگیری در FRP و تا 5 میلی متر درون بتن انجام میگیرد. یک صفحه گرد بر روی FRP قرار داده و پس از اتمام عمل آوری و سفت شدگی آزمایش کشش مستقیم  Pull Outانجام می شود. این آزمایش باید طبق CEN 1999c انجام شود. آزمایش خود به دو صورت می تواند انجام شود.
آزمایش چسبندگی با برش: در این آزمایش قسمتی از نوار FRP که در نزدیکی لبه مقطع بتنی چسبانده شده در صفحه هم سطح خود کشیده می شود تا جدایی نوار از سطح بتن در اثر برش اتفاق افتد.
آزمایش چسبندگی پیچشی: پس از کرگیری و برداشت نمونه، آن را در معرض گشتاور پیچشی قرار داده تا جدایی اتفاق بیافتد. سپس با معلوم بودن پیچش حداکثر مقاومت برشی آن را می توان اندازه گرفت.

آزمایش های غیر مخرب

روش های گوناگونی برای آزمایش های غیر مخرب وجود دارد که هر کدام به تناسب مهندس ناظر و ... می تواند اجرا شود
ضربه زدن: در این روش با نواختن ضربات ملایم با استفاده از میله فولادی سرگرد که حداقل قطر آن 5 میلی متر است می توان به وجود فضاهای خالی پی برد.

روش های فراصوتی(ultra sonic): با استفاده از اشعه های فراصوت با فرکانس بالا و اسکن کردن سطح چسبندگی می توان به ضعف های چسبندگی و خلل و فرج پی برد. این روش به هزینه ی نسبتا بالا و زمان طولانی نیازمند است و غیر از موارد حساس توصیه نمی شود.
روش اسلاید فراصوتی: در این روش از اشعه فرکانس پایین فراصوت برای اسکن استفاده می شود. در این روش یک منعکس کننده در یک وجه و یک منعکس کننده دیگر در وجه دیگر استفاده می شود. زمان و میزان ضعیف شدن اشعه عبوری ثبت و با استفاده از آن خلل و فرج چسب تخمین زده می شود.

گرمانگاری: این روش غیر تخریبی به صورت مناسب برای کنترل چسبندگی استفاده می شود. این آزمایش باید در شرایط تعادل دمایی انجام شود. سطح FRP باید به صورت یک نواخت سرمادهی و یا گرمادهی شودو دمای سطح آن با سیستم تصویربرداری مادون قرمز ثبت شود. اشکالات و نقایص احتمالی با نقاط سردتر یا گرم تر قابل تمایز می باشند. زیرا به علت عدم وجود جرم در آن نقاط گرمای کمتری جذب و یا دفع کرده اند. استفاده از این روش در FRP های چندلایه و یا در مجاورت مواد با هدایت گرمایی بالا توصیه نمی شود.