مقاوم‌سازی و کنترل خیز سقف ساختمان لوکس (الهیه تهران – منطقه ۱)

معرفی پروژه و الزامات معماری ساختمان لوکس در الهیه

این پروژه یکی از پروژه‌های خاص شرکت بیکران سازان شمال در حوزه تحلیل، کنترل و مقاوم‌سازی با FRP برای دال‌ها و سقف‌های بتنی دارای خیز و ارتعاش در منطقه ۱ تهران به شمار می‌رود.

ساختمان موردنظر یک مجموعه مسکونی لوکس ۱۶ طبقه در محدوده الهیه تهران است که به دلیل طراحی پلان آزاد و الزامات خاص معماری، دارای دهانه‌های نسبتاً بزرگ و شرایط بارگذاری ویژه‌ای بود. وجود یک پنت‌هاوس مجلل با زیربنای حدود ۱۰۰۰ مترمربع مجهز به استخر اختصاصی و احداث یک واحد ویلایی دوبلکس با مساحت حدود ۴۰۰ مترمربع بر روی روف‌گاردن بام ۱۰۰۰ متری، حساسیت‌های کنترل تغییرشکل و ارزیابی عملکرد باربری سقف‌های این مجموعه را دوچندان می‌کرد.

مسئله اصلی پروژه؛ خیز، ارتعاش و ترک‌های مورب در دیوارها

در جریان پیشبرد مراحل اجرایی و پس از شروع عملیات تیغه‌چینی و سفت‌کاری، بروز ترک‌های مورب کششی در برخی دیوارهای داخلی نگرانی‌هایی را در خصوص رفتار خمشی سقف‌ها ایجاد نمود.

در نقشه‌برداری‌ها و ارزیابی‌های اولیه، اختلاف تراز و افتادگی ظاهری سقف در برخی نقاط تا حدود ۱۰ سانتی‌متر ثبت گردید. با این وجود، یکی از دقیق‌ترین نکات مهندسی عمران در این مرحله آشکار شد: این رقم نمی‌توانست مستقیماً به‌عنوان خیز سازه‌ای سقف و مبنای محاسبات مقاوم‌سازی تلقی شود.

بخش قابل توجهی از این افتادگی ناشی از ناشاقولی و نقص‌های اجرایی قالب‌بندی هنگام بتن‌ریزی بود. چنانچه کل تغییرشکل ۱۰ سانتی‌متری بدون ریشه‌یابی به ضعف مقطع اسکلت نسبت داده می‌شد، طرح بهسازی دچار بیش‌طراحی یا تشخیص ناصحیح می‌گردید. از سویی دیگر، ارتعاش محسوس سقف در حین تردد، لزوم بازنگری در صلبیت و سختی خمشی دیافراگم را اجتناب‌ناپذیر می‌ساخت.

یک ماه مطالعه مهندسی برای تفکیک علت واقعی تغییرشکل

در مهندسی بهسازی سازه‌ها، تجویز راهکار درمانی پیش از ریشه‌یابی دقیق علل تغییرشکل، هزینه‌های سنگین و حتی نتایج مخرب در پی خواهد داشت. از این رو، شرکت بیکران سازان شمال با همکاری اساتید برجسته دانشگاهی و مهندسان باسابقه سازه، فاز مطالعاتی پروژه را کلید زد.

حدود یک ماه زمان صرف بازدیدهای مکرر، بازبینی نقشه‌های محاسباتی، مدلسازی دوباره و سنجش میدانی گردید تا مرز میان خطاهای قالب‌بندی و خیز سازه‌ای کوتاه‌مدت و بلندمدت (ناشی از خزش و جمع‌شدگی بتن) با دقت تفکیک شود.

نتایج محاسبات تخصصی اثبات کرد که در برخی نواحی دال‌ها، خیز بلندمدت پیش‌بینی‌شده از حدود مجاز آیین‌نامه تجاوز می‌کند؛ بنابراین دال بتنی نیازمند مداخله مهندسی و بازطراحی ظرفیت باربری بود.

گالری تصاویر: فرآیند بررسی میدانی و ارزیابی سازه در الهیه

بررسی میدانی رفتار دهانه‌ها و کنترل ترک‌های کششی دال

شناسایی مسیرهای توزیع لنگر خمشی و ارزیابی تراز سقف

آماده‌سازی اصولی بستر و ساب‌زنی جهت نصب مصالح کامپوزیت

راهکار اجرایی: ترکیب هم‌افزای لمینیت و الیاف CFRP

یکی از روش‌های رایج سنتی جهت افزایش سختی دال‌های بتنی، الحاق پروفیل‌ها یا ژاکت‌های سنگین فولادی است. اما افزودن وزن مرده به دهانه‌های بزرگ و ایجاد ناهماهنگی در نازک‌کاری و دکوراسیون پنت‌هاوس، این روش را فاقد توجیه ساختاری می‌کرد.

بر مبنای تحلیل‌های المان محدود، یک سامانه بهسازی مرکب بر پایه تلفیق نوارهای صلب مقاوم‌سازی با لمینیت FRP و پارچه‌های انعطاف‌پذیر CFRP طراحی و به مرحله اجرا درآمد:

• نوارهای لمینیت کربن CFRP: با مدول الاستیسیته بالا جهت کنترل خیز خمشی، افزایش سفتی مقطع و جبران ضعف آرماتورهای کششی در لنگرهای حداکثر میانی.
• پارچه‌های کربنی CFRP: جهت مهار برش، یکپارچه‌سازی نواحی اتصال، تثبیت انتهایی لمینیت‌ها و پیشگیری از بروز پدیده جدایش زودهنگام (Debonding).

این راهکار باعث شد تا بدون اعمال کوچک‌ترین بار اضافی یا تغییر در کدهای ارتفاعی سقف، تقویت موردنظر در بهینه‌ترین شرایط حاصل شود.

شفافیت فنی: هدف مقاوم‌سازی «صاف کردن» سقف تغییرشکل‌یافته نبود

در پروژه الهیه نیز هدف تیم مهندسی، از بین بردن خیز شکل‌گرفته قبلی با اعمال جک‌های پرخطر زیر دال نبود؛ چرا که جک‌زدن در زیر چنین دهانه‌هایی موجب انتقال بارهای متمرکز ویرانگر به سقف‌های زیرین می‌گردید. اهداف واقعی و عملیاتی پروژه بر موارد ذیل استوار بود:

• افزایش ممان اینرسی و سختی خمشی مؤثر دال بتنی
• مهار و توقف کامل روند خیز وابسته به زمان (خزش بلندمدت)
• دوخت ترک‌های خمشی و مهار ارتعاشات دینامیکی ناشی از بهره‌برداری
• تأمین ضریب اطمینان کافی در برابر بارهای سنگین پنت‌هاوس و سازه بام

گالری تصاویر: عملیات نصب لمینیت و الیاف CFRP در سقف

نصب دقیق الیاف کربن و لمینیت با رزین اپوکسی ساختاری

اتمام فاز تقویتی تار کششی دال‌های دهانه بلند

سامانه کامپوزیت تقویت‌شده، آماده بارگذاری نهایی

صحت‌سنجی عملکرد با آزمایش بارگذاری درجا (قبل و بعد از مقاوم‌سازی)

با توجه به اهمیت فوق‌العاده سازه، کارفرمای پروژه خواستار اطمینان قطعی از عملکرد تقویت شد. تیم مهندسی بیکران سازان شمال تصمیم گرفت صحت طراحی را از محاسبات روی کاغذ فراتر برده و آن را در بوته آزمایش میدانی قرار دهد.

تست بارگذاری ثقلی درجا و اندازه‌گیری خیز آنی سقف با گیج‌های دقیق در دو فاز کلیدی انجام پذیرفت:

1. اندازه‌گیری تغییرشکل ارتجاعی آنی تحت بار آزمون قبل از نصب مصالح CFRP
2. تکرار آزمایش بارگذاری با شرایط یکسان پس از اجرای کامل و کیورینگ سیستم مقاوم‌سازی

نتایج میدانی نشان‌دهنده انطباق کامل رفتار سقف با تحلیل‌های سازه‌ای و کاهش محسوس تغییرشکل و نوسانات آنی بود که مهر تأییدی بر راندمان سیستم لمینیت و الیاف کربن زد. جزئیات مراحل نصب و الزامات لایه‌گذاری در صفحه روش نصب FRP به تفصیل مدون شده است.

چرا مقاوم‌سازی ساختمان‌های منطقه ۱ تهران نیازمند رویکردی متفاوت است؟

بناهای مسکونی در مناطقی نظیر الهیه، فرشته، نیاوران، زعفرانیه و فرمانیه دارای ارزش اقتصادی و معماری ممتاز هستند. در اکثر این برج‌ها با دهانه‌های گسترده، احداث استخرهای معلق، بام‌باغ‌های متراکم و پنت‌هاوس‌های دوبلکس مواجهیم که هرگونه خطای محاسباتی خسارات جبران‌ناپذیری به بار می‌آورد.

شرکت بیکران سازان شمال با بیش از ۱۸ سال سابقه تخصصی در مقاوم‌سازی سازه‌های بتنی در سراسر کشور، پروژه‌های متعدد مقاوم‌سازی تیر، دال، سقف و ستون را بر مبنای تلفیق محاسبات پیشرفته و کنترل کیفیت کارگاهی به سرانجام رسانده است. برای بررسی روش‌های بهسازی تیرهای باربر نیز می‌توانید مقاله مقاوم‌سازی تیر با FRP را مطالعه فرمایید.