دیوارهای غیر باربر، بخش هایی از سازه هستند که وظیفه تحمل بارهای اصلی ساختمان را بر عهده ندارند و عمدتاً برای جداسازی فضاها و ایجاد تقسیمات داخلی استفاده می شوند. با این حال، در شرایط خاص مانند زلزله یا فشارهای جانبی، این دیوارها نیاز به تقویت و مهار دارند تا از خطرات احتمالی جلوگیری شود. یکی از روش های موثر برای تقویت دیوارهای غیر باربر، استفاده از سیستم های الیاف است.
چرا دیوارهای غیر باربر نیاز به تقویت دارند؟
دیوارهای غیر باربر معمولاً به دلیل وزن کمتر و استفاده از مصالح سبک طراحی می شوند. با این حال، در شرایطی مانند وقوع زلزله، این دیوارها ممکن است دچار ترک خوردگی یا حتی ریزش شوند که می تواند به افراد داخل ساختمان آسیب برساند و خسارات جبران ناپذیری ایجاد کند. از آنجا که این دیوارها بخشی از ایمنی کلی سازه را تأمین می کنند، تقویت آن ها برای کاهش خطرات احتمالی ضروری است.
کاربردهای سیستم الیاف در تقویت دیوارهای غیر باربر
- ساختمان های مسکونی و اداری: افزایش ایمنی و کاهش خطرات ناشی از زلزله.
- بیمارستان ها و مدارس: تقویت دیوارهای جداکننده برای حفظ ایمنی در مواقع بحرانی.
- صنعتی: محافظت از دیوارهای غیر باربر در برابر ضربه ها و فشارهای محیطی.
- بازسازی سازه های قدیمی: استفاده از الیاف برای تقویت دیوارهای قدیمی و فرسوده بدون نیاز به تخریب کامل.
مهاردیوارهای غیر باربر با استفاده ازسیستم الیاف
مهاردیوار با سیستم الیاف، یک راهکار نوین برای مهار لرزه ای دیوارهای غیرسازه ای در ساختمان ها است. در این راهکار، نوارهای مش فایبرگلاس روی دیوار قرار گرفته و یک پلاستر معدنی روی آن اجرا می شود. ترکیب حاصل یک کامپوزیت سیمانی توانمند ایجاد می کند که دیوار را در برابر لنگر حاصل از نیروی برون صفحه زلزله مستحکم می کند. وال مش در رده فناوری کامپوزیت های سیمانی مسلح شده با پارچه (FRCM) است و مبانی تئوریک و محاسباتی آن در ACI549 ارائه شده است. راهکار وال مش جایگزینی برای روش سنتی وال پست در مهار لرزه ای دیوارهای اجرا شده با بلوک سبک است.
پیوست ششم آیین‌نامه طراحی ساختمان ها در برابر زلزله (استاندارد 2800) در بند پ 6-1-4-2-11-1 خود، مسلح کردن دیوار با شبکه الیاف را به عنوان یکی از روش های نوین مهار دیوار پیشنهاد می دهد. با توجه به این که در این روش خمش وارد به دیوار یک طرفه است، نیازی به استفاده از وادار نبوده و محدودیتی در طول دیوار نیز وجود ندارد. مش مورد استفاده در این سیستم اگر در محیط سیمانی به کار گرفته شود باید از الیاف شیشه مقاوم در برابر قلیا تشکیل شده باشد چرا که این الیاف ها تحت تأثیر محیط قلیایی با کاهش مقاومت مواجه خواهند شد و با گذشت زمان دچار خوردگی می شوند.
در مهار لرزه ای دیوار، باید نحوه توزیع نیروهای وارد بر دیوار را بدانیم. رفتار دیوار در توزیع نیروها و لنگرها به مانند یک دال دوطرفه است. به این معنی که لنگرهای وارد شده به دیوار در دو راستای افقی و قائم توزیع می شوند. مقاومت افقی دیوار در برابر لنگرهای خمشی ناچیز است و در صورت عدم تقویت دیوار در این راستا، هنگام زلزله آسیب جدی به آن وارد می‌شود.
همچنین در صورتی که طول دیوار نسبت به ارتفاع آن زیاد شود، بخش بیشتر لنگرها در راستای قائم وارد می شود که ممکن است از ظرفیت دیوار بیشتر شود. با اجرای وال مش روی دیوار، رفتار دیوار به دال یک‌طرفه تغییرشکل داده و تمام لنگرهای خمشی در راستای قائم توزیع می شود. با این تفاوت که خمش توسط کامپوزیت وال مش تحمل می شود نه دیوار. در این شرایط نیازی به تقویت دیوار در راستای افقی نیست و محدودیتی در طول و ارتفاع دیوار نداریم.
مهار دیوارهای غیر باربر با استفاده ازسیستم الیاف
مش فایبرگلاس در حال حاضر بیشتر برای ترمیم یا مقاوم سازی سازه های بتنی یا بنایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. از جمله این کاربردها می توان به موارد زیر اشاره نمود:
- تقویت مقاومت برشی
- افزایش میزان باربری اجزای سازه
- ترمیم اجزای سازه که به دلیل خوردگی، سایش، گذر زمان و… دچار آسیب شده اند.
الیاف شیشه مورد استفاده در محیط سیمانی حتماً باید از الیاف شیشه مقاوم به قلیا باشند، به علت این که در محیط سیمانی با (pH >12/5)الیاف شیشه تحت تأثیر قلیایی محیط پیرامون خود قرار می گیرند و کاهش مقاومت پیدا می کنند. در نهایت فرآیند خوردگی در محلول قلیایی با گذشت زمان می تواند تا تخریب کامل شبکه ادامه پیدا کند و به این ترتیب طول عمر الیاف لایه تقویت کاهش می یابد. کاهش مقدار قلیاي سیمان و ایجاد یک لایه سد محافظتی روي الیاف در برابر اثرات شیمیایی محیط، هرچند راهکارهاي موثري در بهبود خوردگی الیاف شیشه می باشند اما کافی نیست و حتماً لازم است از الیاف شیشه مقاوم به قلیا استفاده نمود. الیاف شیشه مقاوم به قلیا باید داراي حداقل 16درصد زیرکونیا باشد.
مبانی تئوریک و محاسباتی سیستم الیاف در ACI 549 ارائه شده است. ACI یک سازمان حرفه ای و تخصصی است که در زمینه مطالعات و استانداردهای مربوط به بتن فعالیت می کند.
در راهکار مهاردیوارهای غیر باربر با استفاده ازسیستم الیاف، عملیات دیوارکشی و مهار لرزه ای از هم منفک شده و این کمک شایانی به سهولت کار و افزایش سرعت اجرا می کند. همچنین، کاهش چشمگیر عملیات آهنگری و به خصوص حذف فرآیند جوشکاری بر سادگی کار می افزاید. کاهش فولاد مصرفی، افزایش سرعت اجرا و در نتیجه کاهش هزینه های عملیاتی باعث می شود تا راهکار خرید والمش در زمره راهکارهای مقرون به صرفه نسبت به روش های مرسوم از جمله وال پست و یا سایر روش ها قرار گیرد.