عمران مدرن بازار نوین ارتباطات ساختمانی
وال پست frp برخلاف وال پست های فلزی و سنتی به جای مقاطع فلزی از پلیمر تقویت شده برای تقویت دیوارها استفاده می کند. به طور خلاصه در توضیح وال پست با الیاف frp باید گفت این نام به یک مدل خاص اختصاص ندارد و تمامی وال پست های ساخته شده با الیاف های تقویت شده و از جنس های متفاوت می توانند جزو وال پست frp به شمار روند.
دیوارهای غیرسازه ای مانند دیوارهای پیرامونی و تیغه ها از جمله دیوارهای غیرباربر یک ساختمان هستند. اما در زمان زلزله و یا وارد آمدن یک نیروی شدید خارجی به این اجزا، می توانند به راحتی ترک خورده، خم شده و حتی به طور کامل فروبریزند. این موضوع می تواند خطرات جدی را از نظر ایمنی برای یک سازه به دنبال داشته باشد. از این جهت مهندسین و طراحان در سال های اخیر به دنبال روش های کارآمد، مناسب و اقتصادی برای برطرف ساختن این مشکل بوده اند.
مهم ترین روش برای حل این مشکل که در حال حاضر به طور الزامی بر روی تمامی ساختمان ها اجرا می شود، استفاده از وال پست است. به طور خلاصه وال پست به سیستمی گفته می شود که در پایدار سازی دیوار غیرباربر در برابر نیروهای جانبی خصوصا نیروهای خارج از صفحه کمک می کند. شکل عمومی و سنتی اجرای وال پست به شکل فلزی بوده اما این سیستم هم از منظر اجرا و معماری و هم از نظر وزن و خوردگی با محدودیت های زیادی همراه است. از این رو استفاده از وال پست frp به یک گزینه ایده آل در سازه های جدید تبدیل شده است.
هزینه اجرای وال پست frp
عوامل مختلفی بر هزینه نهایی اجرای وال پست frp تاثیر دارند، اما به طور کلی می توان اشاره داشت که هزینه وال پست frp در هر سازه بر اساس مترمربع یا متر طول دیوار محاسبه می شود. از جمله مواردی که بر قیمت تمام شده تاثیر گذارند می توان به نوع دیوار، نوع الیاف، جزئیات طرح و شرایط پروژه اشاره داشت.
برای دید بهتر در رابطه با جزئیات هزینه تمام شده وال پست frp چند مورد از مهم ترین عوامل تاثیر گذار بر هزینه آن بررسی شده اند.
هزینه مصالح پایه وال پست frp
به طور مشخص مهم ترین عامل در برآورد قیمت وال پست frp ، الیاف به کار رفته در تولید آن می باشد. کاربرد دو نوع وال پست frp کامپوزیتی که از الیاف شیشه یا کربن برخوردار هستند بیشتر مرسوم می باشد. مدل کربنی مقاومت بالاتری داشته و دیوار را به شکل چشم گیری مقاوم سازی می کند. البته باید در نظر داشت قیمت الیاف کربن مناسب وال پست frp بیشتر بوده و حداقل قیمت آن در سال ۱۴۰۴ برابر ۱,۰۰۰,۰۰۰ تومان به ازای هر متر مربع می باشد. این قیمت برای مدل های شیشه حداقل ۲۰۰,۰۰۰ تومان به ازای هر متر مربع است. افزایش گرماژ، یک طرفه یا دو طرفه بودن و برند و کیفیت بر این اعداد تاثیر گذار هستند.
چسب ها و ملات در وال پست frp
با توجه به نظر مهندسین و شرایط پروژه، ممکن است از چسب اپوکسی، ملات پلیمری یا ملات های خاص مقاوم به قلیا در اجرای وال پست frp استفاده شود که هزینه آن ها به شکل هر کیلوگرم ملات یا به صورت ست رزین در کنار هاردنر محاسبه می شود. رنج قیمت این چسب ها در محدوده گسترده ای قرار دارد اما برای تهیه یک چسب با کیفیت می توان گفت در سال ۱۴۰۴ باید حداقل ۵۰۰,۰۰۰ تومان به ازای هر کیلوگرم هزینه کرد. به طور متوسط برای هر متر مربع یک کیلوگرم چسب به کار گرفته می شود.
در نهایت پس از چسباندن الیاف frp بر روی سطح دیوار یک لایه ملات سیمانی، گچی یا سایر ملات های مهندسی اجرا می شود که خود هزینه جداگانه ای در بر دارد.
دستمزد اجرا
دستمزد اجرا شامل آماده سازی سطح، نصب الیاف، اعمال چسب و اجرای پلاستر می باشد. به طور کلی و طبق بررسی ها در بیشتر موارد هزینه دستمزد اجرای وال پست frp به نسبت سایر مدل ها کمتر بوده و از این نظر می تواند با مدل های سنتی رقابت داشته باشد.
مکانیزم عملکرد وال پست
مهم ترین دلیل به کارگیری وال پست frp کنترل خمش خارج از صفحه، جلوگیری از ناپایداری و ریزش ناگهانی دیوارهای غیر سازه ای است. یکی از مشکلات دیوارهای بنایی رفتار ترد و شکننده آن ها در برابر فشار و کشش ناشی از خمش می باشد. در توضیح این مشکل باید گفت با افزایش تغییر شکل، در وجه کششی دیوار ترک های بزرگ و پیوسته ایجاد شده و در نهایت قطعات قابل توجهی از دیوار جدا شده و فرو می ریزد. این مصالح باعث می شود دیوار از یک ضعف در مقابل کشش به یک صفحه مسلح با کشش قابل قبول تبدیل شود.
برای عملکرد مناسب این مصالح تنها به ظرفیت کششی الیاف به کار برده شده نباید توجه داشت. زیرا عملکرد مناسب، تحت تاثیر موارد دیگر خصوصا چسبندگی موثر بین الیاف و سطح دیوار و همچنین نحوه مهار آن ها در لبه دیوار است. تنش های ایجاد شده در مصالح بنایی در ابتدا از طریق رزین یا مصالح پلیمری به الیاف منتقل شده و در وهله بعد این تنش ها از طریق الیاف و جزئیات مهاری در نواحی مرزی، به تیرها، ستون ها یا اعضای مرزی متصل به قاب سازه ای انتقال پیدا می کنند.
در نهایت می توان گفت دیوار به کمک وال پست frp به صورت کنترل شده با قاب پیرامونی مهار می شود و نیروهای خارج از صفحه، به جای متمرکز شدن در چند نقطه ضعیف، در سطح دیوار پخش و پس از آن به سیستم باربر اصلی منتقل می شوند. در نهایت می توان گفت مجموع این موارد باعث افزایش ایمنی و مقاومت سازه و حفظ جان ساکنین در اغلب موارد می شود.
انواع وال پست frp
وال پست های frp را می توان به روش های مختلفی از نظر مدل دسته بندی نمود. اما مهم ترین دسته بندی آن بر پایه مصالح به کار گرفته شده در این نوع وال پست می باشد. همانطور که پیشتر نیز اشاره شد وال پست frp به مجموعه ای از انواع وال پست اشاره دارد که برای مقاوم سازی دیوار از الیاف مختلف کامپوزیتی استفاده می نمایند. در ادامه برخی از مهم ترین الیاف تقویت شده در این وال پست ذکر و بررسی شده اند.
وال پست با الیاف شیشه (GFRP)
وال پست frp با الیاف شیشه یکی از متداول ترین گزینه ها در مهار لرزه ای دیوارهای غیر سازه ای می باشد. در این سیستم الیاف فایبر گلاس مقاوم به قلیا با وزن واحد سطح مشخص از حدود ۱۰۰ گرم بر مترمربع و بالاتر بر روی دیوار نصب شده و سپس با ملات مناسب سیمان یا گچ پوشانده می شود. طبق پیوست ششم استاندارد ۲۸۰۰ این الیاف باید از حداقل مقاومت تسلیم ۱۰۰۰ مگاپاسکال برخوردار باشد.
وال پست با الیاف کربن (CFRP)
الیاف کربن یا به اختصار CFRP از جمله الیاف های مقاوم و مستحکمی است که به دلیل ویژگی های خاص خود در بسیاری از سازه های مدرن مورد استفاده قرار می گیرد. این الیاف مقاومت کششی بسیار بالاتری نسبت به الیاف شیشه داشته و به طور معمول برای دیوارهایی با اهمیت بالاتر و یا به طور کلی در سازه های مهم تر مورد استفاده قرار می گیرند. طبق پیوست ششم استاندارد ۲۸۰۰ برای الیاف کربن حداقل مقاومت تسلیم ۳۰۰۰ مگاپاسکال قابل پذیرش است.
سایر انواع frp (آرامید، بازالت و …)
به جز استفاده از الیاف شیشه ای و کربنی در برخی منابع بین المللی به استفاده از برخی الیاف خاص یعنی الیاف آرامید (AFRP) یا الیاف بازالت (BFRP) اشاره شده است. اما به طور کلی و در استانداردهای مرجع ایران بیشتر به الیاف کربن، شیشه و آرامید به طور مستقیم پرداخته شده و از این رو وال پست frp بیشتر بر اساس این سه مصالح طراحی و اجرا می گردد و استفاده از سایر مصالح حتما باید به تایید مراجع و آزمایشگاه های معتبر در این زمینه باشد.
مزایا و معایب استفاده از وال پست frp
وال پست frp یکی از مصالح سبک و مقاوم می باشد که در بسیاری از سازه های امروزی به عنوان روش نوین مهارسازی دیوارهای غیرسازه ای به کار گرفته می شود. افزایش مقاومت، سختی و ایمنی لرزه ای دیوارها یکی از مهم ترین مزایای این سیستم می باشد. به طور کلی می توان گفت در میان سیستم های نوین ساختمان سازی این سیستم از مزایای فراوانی برخوردار می باشد. اما استفاده از آن با چالش هایی نیز رو به رو است. در ادامه چند مورد از این مزایا و معایب مورد بررسی قرار گرفته اند.
مزایای وال پست FRP
- افزایش قابل توجه مقاومت و سختی خارج از صفحه دیوار غیرسازه ای و کاهش احتمال ریزش ناگهانی در زلزله
- بهبود رفتار تغییر شکلی و ظرفیت جذب انرژی دیوار (رفتار نرم تر و تدریجی تر در شکست نسبت به دیوار بدون تقویت)
- وزن بسیار کم و ضخامت اندک سیستم نسبت به وال پست فلزی، در نتیجه حداقل تاثیر بر بار مرده و جزئیات معماری
- مقاومت ذاتی در برابر خوردگی و رطوبت و حذف نیاز به ضدزنگ و بسیاری از اقدامات نگهداری در مقایسه با مقاطع فولادی
- امکان اجرا روی دیوارهای موجود بدون تخریب گسترده و قابلیت استفاده هم زمان برای ترمیم ترک ها و تقویت لرزه ای دیوار
- سهولت حمل و نقل و اجرای نسبتا سریع، به ویژه در سیستم های مش و پلاستر و قابلیت استفاده در ساختمان های در حال بهره برداری
معایب و محدودیت های وال پست FRP
- حساسیت بالای عملکرد بر نوع و کیفیت اجرا، کاهش ظرفیت واقعی سیستم در صورت چسبندگی غیر اصولی الیاف به دیوار
- بالاتر بودن هزینه مصالح وال پست frp به ازای واحد وزن نسبت به فولاد
- نیاز به طراحی دقیق و کنترل اجرا بر اساس دستورالعمل ها و آیین نامه های مربوط به وال پست frp
- حساسیت بالای الیاف شیشه در برابر حریق و حرارت بالا و نیاز به پوشش مخصوص برای آن
ضوابط آیین نامه ای طراحی وال پست frp
مهم ترین منبع یا رفرنس ضوابط و جزئیات دقیق طراحی وال پست frp ، پیوست ششم استاندارد ۲۸۰۰ می باشد. وال پست frp در جزئیات طراحی و اتصال به تیر و ستون مشابه با شبکه های الیافی است. علاوه بر این، برای سایر جزئیات می توان به نشریه های ۶۹۱-ض و یا ۳۴۵ مراجعه نمود. برخی از نکات مربوط به این مصالح ذکر شده در این استاندارد ها به شرح زیر هستند.
- خمش دیوار در این وال پست ها به صورت یک طرفه و در راستای قائم در نظر گرفته شده و از این نظر نیازی به وادار ندارد و محدودیتی در طول دیوار ایجاد نمی شود.
- در لبه های دیوار و در کنار بازشوها باید از مصالح FRP استفاده نمود.
- چنانچه حداقل ۵۰ میلی متر کفسازی انجام شود؛ به طوری که قسمت پایینی دیوار داخل آن قرار گیرد، دیگر نیازی به اجرای نبشی پایینی نخواهد بود.
- چگالی مصالح frp مناسب در محدوده ۱۰۰۰ تا ۲۱۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب در نظر گرفته می شود.
- برای سیستم های frp حتما باید شرایط عایق حرارتی را در نظر گرفت زیرا پس از دمای Tg (دمای ۶۰ تا ۸۰ درجه سانتی گراد) ظرفیت کامل سیستم frp و پوشش های رزینی لحاظ نمی شود.
- فاصله نوارهای قائم در وال پست های frp بهتر است حداقل ۳ برابر ضخامت دیوار و حداکثر ۵.۵ برابر ضخامت دیوار در نظر گرفته شود.
- برای استفاده از چسب های رزینی باید تناسب رزین با مصالح frp در نظر گرفته شود.
- دیوار باید طبق نشریه ۸۱۹ و پیوست ششم، از ستون کناری حدود ۱٪ ارتفاع و از زیر سقف حدود ۲۵ میلیمتر جدا شود و این درزها با مصالح متراکم و تراکم پذیر مثل پشم سنگ یا پلی استایرن پر گردد.
ضوابط آیین نامه ای اجرای وال پست frp
برای ضوابط اجرایی نیز به مانند ضوابط طراحی به پیوست ششم استاندارد ۲۸۰۰، نشریه ۳۴۵ و سایر نشریه های مرتبط با مصالح frp می توان مراجعه نمود. در ادامه برخی از مهم ترین نکات اجرایی این مصالح ذکر شده اند.
- پیمانکار باید صلاحیت تخصصی اجرای FRP را با ارائه مدارک معتبر اثبات کرده و از ابزار اختصاصی، سالم و نیروی اجرایی آموزش دیده استفاده کند.
- پیش از نصب FRP، کلیه عیوب بتن شامل ترک، پوسته شدگی، حفره، لب پرشدگی و آثار خوردگی آرماتور باید مطابق دستورالعمل های ترمیمی معتبر مانند ACI 546R و ICRI 03730 اصلاح شده و مصالح ترمیمی با سیستم FRP سازگار باشند.
- ترک های با عرض بیش از حدود ۰٫۳ میلی متر باید قبل از اجرای FRP ترمیم شوند تا از گسترش ترک و گسیختگی الیاف جلوگیری شود.
- سطح زیرکار باید یکنواخت، عاری از گرد و غبار، روغن، پوشش های قدیمی و لایه های سست بوده و ناصافی ها، گوشه های تیز، برآمدگی ها و گودی ها با سنگ زنی، فرزکاری یا بتونه اپوکسی اصلاح شوند.
- اجرای FRP روی سطوح خیس، یخ زده یا خارج از محدوده دمای مجاز دیتاشیت مجاز نیست و دمای هوا، دمای سطح، رطوبت نسبی و رطوبت بتن باید پیش از اجرا کنترل و در محدوده مجاز باشد.
- رزین باید دقیقاً مطابق دستور سازنده از نظر نسبت اختلاط، زمان و دمای هم زدن مخلوط شده و عمل آوری هر لایه طبق برنامه زمان–دما کنترل شود. هرگونه تغییر ترکیب رزین در کارگاه ممنوع است.
- در هنگام نصب، رزین باید یکنواخت پخش شود، الیاف کاملاً اشباع گردند، حباب ها قبل از گیرش خارج شوند و جهت الیاف دقیقاً مطابق طرح اجرا شود.
- سیستم FRP باید در برابر باران، گرد و غبار، تابش شدید آفتاب، تغییرات نامطلوب دما و آسیب های احتمالی محافظت شود.
مقایسه وال پست frp و وال پست فلزی
برای مقایسه این وال پست ها، باید هم رفتار سازه ای و هم مسائل اجرایی و دوام را در نظر گرفت. در وال پست فلزی، مهار دیوار با استفاده از مقاطع فولادی قائم و افقی مانند نبشی و قوطی انجام می شود و دیوار در چند خط مشخص مقید می گردد. اما در وال پست frp ، سطح دیوار با نوارها یا مش های الیافی مسلح شده و به صورت یک صفحه فعال، در برابر خمش خارج از صفحه مشارکت می کند.
مطالعات مختلف نشان می دهد استفاده از این مصالح موجب افزایش سختی و مقاومت خارج از صفحه دیوار می شود، به شکلی که الگوی ترک خوردگی به ترک های ریزتر و پخش تر تغییر می یابد. همچنین وزن بسیار کمتر وال پست FRP نسبت به مدل های فلزی، به کاهش بار مرده ساختمان و طراحی بهینه تر کمک می کند. هرچند وال پست فلزی نیز ظرفیت خمشی لازم و پایداری دیوار را تامین می کند، اما تمرکز نیرو در مقاطع و اتصالات فولادی و وابستگی عملکرد آن به کیفیت جوشکاری و اجرای دقیق، از نقاط حساس این سیستم محسوب می شود.
در آخر برای مقایسه از نظر اجرا و بهره برداری، وال پست های فلزی نیاز به برش، جوش، ضدزنگ و در بسیاری مواقع هماهنگی پیچیده با نازک کاری و تأسیسات دارند و خوردگی یا سایر مشکلات نگهداری طولانی مدت از نقاط ضعف آن ها است. اما وال پست frp که به شکل اصولی و صحیح اجرا شده است در محیط های مرطوب یا نسبتا خورنده به دلیل غیر فلزی بودن از مقاومت ذاتی بالایی برخوردار است. وال پست frp به صورت لایه ای نازک بر روی دیوار و زیر نازک کاری قرار می گیرد و تداخل کمتری با معماری و تاسیسات دارد.
ترمیم و تقویت دیوار آسیب دیده با وال پست frp
در بسیاری از دستورالعمل ها و یا استانداردهای داخلی و بین المللی استفاده از الیاف frp فقط به سازه های در حال احداث محدود نمی شود. بلکه استفاده از این مصالح می تواند به عنوان روشی مفید برای تقویت لرزه ای دیوارهای ترک خورده یا آسیب دیده به کارگرفته شود. همانطور که پیش تر اشاره شد رویه کلی در استفاده از مصالح frp به عنوان وال پست یا برای دیوارها این است که ابتدا باید شرایط دیوار مورد بررسی قرار گیرد. اگر پس از بررسی دیوار مشخص شود که دیوار پایداری خود را از دست نداده و قابل ترمیم است مراحل زیر دنبال می شود:
- ابتدا ترک ها با روش تزریق و ملات مناسب پر شده و بخش های سست و پوک تخلیه و بازسازی می شوند.
- اصلاح سطح دیوار خصوصا ناصافی های شدید قدم بعدی کار بوده تا وال پست frp به درستی به سطح چسبانده شود.
- در نهایت وال پست frp به صورت نوارهای قائم یا سرتاسری بر روی سطح دیوار اجرا می شود.
- این مراحل می تواند دیوار آسیب دیده را به مقاومت اولیه و یا حتی بیشتر بازگرداند.
سوالات متداول
این سیستم برای مهار لرزه ای دیوارهای غیرسازه ای بنایی (بلوک هبلکس، بلوک سیمانی، سفالی، آجری و…)، چه تیغه داخلی و چه دیوار پیرامونی، در قاب های بتنی و فولادی قابل استفاده است.
مصالح وال پست frp به خودی خود گران تر از فولاد هستند، اما با حذف پروفیل های سنگین و بخشی از عملیات جوشکاری، در بسیاری از پروژه ها هزینه تمام شده آن با وال پست فلزی رقابتی و حدودا در یک رنج می باشد.
بزرگ ترین حساسیت این سیستم، وابستگی عملکرد آن به کیفیت اجرا و چسبندگی می باشد. اگر سطح به خوبی آماده نشود یا الیاف به صورت پیوسته و با طول مهاری کافی نصب نشوند، بهره گیری کامل از ظرفیت مقاومتی سیستم امکان پذیر نخواهد بود.
دیدگاهتان را بنویسید