ژاکت فولادی با محصور کردن عضوها، موجب تقویت خمشی و برشی آنها شده و دوام آنها را در برابر زلزله افزایش میدهد. عضوهایی که به دلیل ضعف اجرایی، خطاهای طراحی و تغییر کاربری سازه دچار ضعف شدهاند را میتوان با این روش تقویت کرد.
ژاکت فلزی یا ژاکت فولادی چیست؟
ژاکت فلزی یا فولادی، یکی از انواع روش هایی است که برای مقاوم سازی اجزای سازهای همچون تیر و ستون استفاده میشود. در این روش، ورقهای فلزی و فولادی دور تا دور سازه مورد نظر با چسب مخصوص با جوشکاری قرار میگیرند و آن را محصور میکنند. مقاوم سازی ژاکت فولادی، با افزایش سطح مقطع عضو، مقاومت آن را در برابر ضربه، فشارهای وارده خمشی و برشی افزایش میدهد و باعث بهبود عملکرد آن در برابر زمین لرزه میشود. از ژاکت فلزی و فولادی بیشتر برای سازههای بتنی که نیاز به مقاوم سازی ساختمانی دارند، استفاده شده تا بتوان انعطاف پذیری آن عضو را نیز افزایش داد.
چه زمانی از ژاکت فلزی استفاده میشود؟
روش مقاوم سازی ژاکت فلزی، یکی از متداولترین روشها برای مقاوم سازی اعضای بتنی و فولادی ساختمان است. هر موضوعی که باعث ضعف در سازه مورد نظر شود، علت اصلی مقاوم سازی در برابر زلزله است. با تغییر کاربری ساختمان، خطاهای اجرایی و فنی، به وجود آمدن ترکهای سطحی و …، همگی از دلایل نیاز به استفاده از ژاکت فلزی هستند. این روش را میتوان برای مقاوم سازی عضوهایی همچون تیر، ستون، دال و سایر اتصالات استفاده نمود. مطابق با نشریه 524 تحت عنوان «راهنمای روشها و شیوههای بهسازی لرزهای ساختمانهای موجود و جزئیات اجرایی»، امکان مقاوم سازی تیر، ستون و دال بتنی با ژاکت فولادی وجود دارد.
ژاکت فلزی تیر بتنی و فولادی
یکی از بهترین روشها برای تقویت خمشی تیرها، استفاده از ژاکت فلزی است. در این روش میتوان از ورقهایی با ضخامت پایین استفاده کرد. در صورتی که از ورقهایی با ضخامت بسیار کم استفاده شود، امکان نصب آن با رزین اپوکسی به وجه کششی تیر وجود دارد؛ اما در صورت استفاده از ورقههایی با ضخامت بیشتر لازم است که از پیچها و و بولتهای مهاری برای انتقال برش استفاده کرد. در این روش نیز ابتدا باید ورقهای فولادی با چسب اپوکسی چسبانده شوند، سپس پیچها به صورت میانگذار یا کاشته شده مورد استفاده قرار میگیرند.
چسباندن ورق به وجه قائم تیرها و در نزدیکی تکیه گاه موجب افزایش ظرفیت برشی و چسباندن ورق به بال تحتانی، باعث افزایش ظرفیت خمشی تیر میشود. در صورت نیاز میتوان به جای چسباندن ورقههای فولادی و فلزی، از قفسهای فولادی به شکل نبشی و رکابی نیز استفاده نمود.
علاوه بر این، امکان مقاوم سازی تیر بتنی با ژاکت فولادی، امکان تقویت تیرهای فلزی با این روش نیز وجود دارد. در این روش با افزایش ضخامت بال، از کمانش موضعی بال تیر نیز جلوگیری میشود. ژاکت فلزی تیر فولادی به دو صورت موازی با جان تیر و اضافه کردن سخت کنندههای جان انجام میشود. در صورت استفاده از ژاکت فلزی به صورت موازی، شاهد افزایش مقاومت برشی خواهیم بود. در روش سخت کننده نیز از سخت کنندههای عرضی استفاده میشود که به صورت تیغههای قائم و در فواصل معین از یکدیگر قرار میگیرند.

ژاکت فولادی ستون بتنی و فلزی
ستونهای بتنی، در معرض فشار و نیروی زیادی قرار میگیرند. از این جهت بهسازی و مقاوم سازی آنها، نقش بسیار مهمی را در دستیابی به عملکرد مناسب دارد. محصور کردن ستونهای بتنی با ژاکت فلزی، جزو بهترین روشهای بهسازی لرزهای ستون هاست. برای مقاوم سازی ستون های بتنی، میتوان از ورقههای فولادی به صورت پیوسته و یا قفسهای استفاده نمود. ورقهای فولادی در تمامی طول خود به هم جوش میشوند و فضایی که بین این روکشهای فلزی و ستون به وجود میآید، توسط ملات منبسط شونده پر خواهد شد. باید دقت شود که برای افزایش ظرفیت نیروی محوری ستون، میبایست ورقههای فولادی را به فونداسیون متصل کرد و پیوستگی بین روکشهای فولادی در طبقات مختلف را از میان دال ایجاد نمود.
مقاوم سازی ستون فولادی با ژاکت فلزی نیز امکانپذیر است. در این روش، ورقههای فلزی را میتوان به صورت موازی با جان ستون و یا تبدیل مقطع به شکل جعبهای استفاده نمود. در روش اول، به دلیل افزایش ضخامت بال ستون فلزی، از کمانش موضعی آن جلوگیری میشود. در صورت استفاده از ورقههای فلزی به صورت موازی با جان ستون و ایجاد حالت جعبهای در آن، مقاومت خمشی و محوری ستون را افزایش داده و باعث بهبود ممان اینرسی در امتداد موازی جان پناه میشود.

مقاوم سازی دال بتنی
اضافه کردن نوارهای فولادی به دال بتنی، مقاومت دال را افزایش میدهد. در این روش، ورقهای فولادی با چسبهای مخصوص و یا بولت کردن به وجوه افقی دال چسبانده میشوند. در این روش، مقاومت خارج از صفحه دال افزایش پیدا میکند، بدون اینکه باعث افزایش وزن سازه شود. به علاوه در مقایسه مقاوم سازی دال بتنی با روش ژاکت بتنی، این روش مشکلی برای معماری ساختمان ایجاد نمیکند؛ زیرا ضخامت ورق فولادی در مقایسه با ارتفاع تیرک فولادی بسیار کم میباشد.

مقاوم سازی اتصالات
یکی از بهترین روشهای مقاوم سازی اتصالات در سازهها، افزایش ضخامت و ابعاد آن هاست که با روش ژاکت فولادی امکان پذیر است. در این روش، ورق فولادی مسلح کننده در ناحیه اتصال قرار میگیرد و میتواند باعث افزایش مقاومت در آن ناحیه شود. به منظور اتصال ورق فولادی، بهتر است که ابتدا با چسب اپوکسی آن را در محل اتصال قرار داد. سپس با کمک پیچهای از پیش تنیده آن را به اتصال محکم نمود.
چسب و گروت اپوکسی در ژاکت فولادی، میتواند کلیه سطوح ناهموار اتصالات را نیز اصلاح کند. حداقل ضخامت ورق فولادی که بدین منظور استفاده میشود، 4 میلی متر است. در صورتی که نیاز به بهسازی لرزهای اتصالات کناری و میانی باشد، میتوان ورقهای فولادی مسلح کننده را در کلیه وجوه تیر و ستون استفاده کرد و آنها را به صورت مستقیم و از طریق نبشی به یکدیگر متصل کرد.

مهمترین ویژگیها و مزایای مقاومسازی با ژاکت فلزی
مقاوم سازی با ژاکت فلزی، روشی کارآمد و موثر برای مقاوم سازی هر بخش و هر طبقه از ساختمان بدون نیاز به مقاوم سازی کل آن است. در این روش، میتوان از مصالح ارزان قیمت استفاده کرد و شاهد ضخامت زیاد ستون و یا تیر بتنی نبود. در مجموع، مهمترین مزایای مقاوم سازی با ژاکت فولادی عبارتند از:
- افزایش مقاومت به اندازه نیاز: با انعطاف پذیری برای انتخاب ضخامت ورقههای فلزی و فولادی، میتوان مقاومت آن را به اندازه نیاز افزایش داد. این موضوع از اضافه بار و یا هزینههای اضافه هنگام مقاوم سازی جلوگیری میکند.
- مقاوم سازی موضعی: مقاوم سازی ژاکت فلزی، به صورت موضعی امکان پذیر است. میتوان هر بخش و هر طبقه را بدون نیاز به مقاوم سازی کل المان در ساختمان، مقاوم سازی نمود و هزینههای کل را کاهش داد.
- مصالح ارزان قیمت: در مقایسه با سایر روشهای مقاوم سازی، استفاده از ژاکت فولادی با مصالح ارزان قیمت یک حسن بزرگ است. به خصوص برای پروژههایی که نیاز به مقاوم سازی چندین عضو به صورت همزمان دارند، استفاده از ژاکت فولادی میتواند در هزینههای کل صرفه جویی کند.
- ابعاد بسیار محدود: ابعاد اضافه شده به ستون، تیر و دال پس از نصب ژاکت فلزی، بسیار محدود است. با کاهش تغییر ابعاد المان، تغییرات ناچیزی در ابعاد و فضای معماری به وجود میآید.
- سهولت اجرایی: در مقایسه با ژاکت بتنی که نیازمند قالب بندی و مراحل پیچیده است، ژاکت فولادی سهولت اجرایی بیشتری دارد. میتوان با چند اقدام ساده، آن را روی عضو مورد نظر اجرا نمود و از عملکرد آن بهره مند شد.
- عدم افزایش نیروی جانبی کل سازه: مقاوم سازی با ژاکت فولادی، نیروی جانبی کل سازه را افزایش نمیدهد. بنابراین با وجود تقویت تیر و ستون، نیروی جانبی کل سازه افزایش پیدا نکرده و شاهد بزرگتر شدن نیروی زلزله نخواهیم بود.
- امکان مقاوم سازی محل اتصالات: ژاکت فولادی، تنها گزینه برای مقاوم سازی محل اتصال تیر به ستون و اتصال ستون به فونداسیون میباشد. از این جهت به دلیل عدم کاربرد روشهای دیگر از جمله تقویت با الیاف پلیمری FRP میتوان از این روش استفاده کرد.
معایب و چالشهای استفاده از ژاکت فلزی در مقاوم سازی
استفاده از ژاکت فلزی و فولادی در مقاوم سازی، با وجود مزایای زیاد دارای یک سری معایب و محدودیتهایی نیز میباشد. شناخت و درک این معایب، به کارفرمایان برای انتخاب روش صحیح مقاوم سازی کمک میکند.
- هزینه نسبتا بالا: هزینه اجرای ژاکت فلزی در مقایسه با بعضی از روشهای مقاوم سازی، از جمله FRP بالاتر است.
- خوردگی و زنگ زدگی فولاد: عدم وجود پوشش مناسب برای فولاد، احتمال خوردگی و زنگ زدگی آن را چندین برابر افزایش میدهد. بدین منظور حتما باید از پوششهای مناسب استفاده شود که هزینه مجزایی را به همراه دارند.
- نیازمند پوشش ضد حریق و ضد خوردگی: در سازههای مهم و حساس که نیاز به مقاومت در برابر حریق و خوردگی باشد، باید از پوششهای ضد حریق و ضد خوردگی فولاد استفاده نمود.
- نیاز به حجم بالای گروت ریزی: برای پر کردن فاصله میان ستون بتنی با ژاکت فلزی، نیاز به حجم بالای گروت ریزی است که هزینه و زمان اجرا را افزایش میدهد.
- اصلاح نکردن اتصالات در قاب: ژاکت فولادی معمولا فقط اعضای ضعیف سازه از جمله ستونها را تقویت میکند. بنابراین، امکان اصلاح ضعفهای اتصالات در قاب را ندارد.
- کمانش فولاد در اثر بارهای فشاری: در صورتی که طراحی و مهار کافی به درستی انجام نشود، ورقهای ژاکت فلزی ممکن است تحت فشار دچار کمانش شوند. این موضوع ظرفیت عضو را به شدت کاهش میدهد.
- زمان زیاد اجرا: به دلیل نیاز به عملیات متعدد کاشت آرماتور و جوشکاری و مراحلی همچون برش، نصب ورق و جوشکاری، زمان مقاوم سازی با ژاکت فولادی نسبتا طولانی است.
2 روش اجرای مقاوم سازی با ژاکت فلزی
به منظور اجرای مقاوم سازی با ژاکت بتنی در هر عضو بتنی و فولادی از جمله تیر و ستون، لازم است که در اولین قدم سطح عضو مورد نظر تمیز شود. وجود گرد و غبار، چربی و سایر آلودگیها، عدم چسبندگی ورقههای فلزی را به همراه دارد و اختلال در محیط ایجاد میکند. دو روش کلی، برای مقاوم سازی با ژاکت فولادی وجود دارند که از جمله آنها میتوان به ژاکت فلزی پیوسته و قفسهای اشاره کرد.
ژاکت فلزی پیوسته (Total Encasement)
ژاکت فلزی پیوسته، روشی است که با محصور کردن کامل عضو ضعیف شده، مقاومت آن را افزایش میدهد. بدین منظور، صفحات فولادی نازک باید در فاصله کمی از سطح ستون قرار بگیرند. فاصلهای که میان عضو بتنی و فولادی با ژاکت وجود دارد، با ملات منبسط شونده پر میشود. برای انتقال برش و عملکرد بهتر ژاکت فلزی، میتوان از روش کاشت میلگرد استفاده کرد.
ژاکت فلزی قفسهای (Stage Cage Technique)
روش دیگر برای اجرای ژاکت فولادی، تکنیک قفسهای است. در این روش، نبشیهای فولادی در گوشههایی از عضو مورد نظر قرار میگیرند و تسمههای عرضی و یا صفحات فولادی پیوسته روی آنها جوش داده میشوند. در این روش، اگر فضایی بین قفس فولادی و بتن وجود داشته باشد، میتوان آن را با ملات منبسط شونده و یا چسب رزین اپوکسی پر کرد.
مثال طراحی و محاسبات ژاکت فلزی (ژاکت فولادی)
مهمترین گام برای دستیابی به عملکرد مطلوب پس از اجرای ژاکت فولادی، انجام طراحی و محاسبات دقیق است. انتخاب ضخامت مناسب ورقها، نحوه اجرای آنها و جایگذاری صحیح هر ورق، همگی باید با دقت مهندسی و بر اساس محاسبات انجام شود. ارائه یک مثال کاربردی و مرحلهبهمرحله میتواند به مهندسان طراح و محاسب کمک کند تا دید روشنتری نسبت به فرآیند طراحی ژاکت فولادی داشته باشند. در ادامه یک نمونه کامل با جزئیات ارائه میکنیم.
نمونه دیتیل و نقشه اجرایی ژاکت فولادی
پس از طراحی و محاسبات دقیق برای ژاکت فولادی، نوبت به ارائه دیتیل و نقشه اجرایی به مهندسان و کارگران اجرایی میشود. طبیعی است که در این نقشه باید کلیه جزئیات ژاکتهای فولادی از جمله ضخامت ورقها، محل قرارگیری، نحوه اجرا و چسباندن ورقههای فولادی به طور دقیق مشخص شوند. مهندسانی که اطلاعات کامل در مورد نحوه اجرای ژاکت فولادی ندارند، میتوانند نمونه دیتیل و نقشه اجرایی زیر را بررسی کنند تا بیشتر در مورد نحوه اجرا آشنا شوند.
مقایسه مقاوم سازی ژاکت فلزی با دیگر روشهای مقاوم سازی
روش مقاوم سازی ژاکت فلزی، روشی کاربردی و موثر برای رسیدن به جایگاه عالی در تقویت عضوهای فولادی و بتنی است. در این روش بدون نیاز به تخریب معماری و فقط با نصب ورقههای فلزی جهت افزایش ابعاد، میتوان شاهد عملکرد مناسب بود. در مقایسه با روش مشابه یعنی ژاکت بتنی، ژاکت فلزی هزینه کمتر با تغییر ابعاد پایینتر را بههمراه دارد؛ اما با یک مقایسه کلی نسبت به روشهایی همچون FRP، میتوان شاهد افزایش هزینه ژاکت فولادی بود. جدول زیر، راهنمای دقیقی برای مقایسه روشهای مقاوم سازی عضوهای بتنی و فولادی است. میتوانید با بررسی دقیق، بهترین روش را برای تقویت عضو مورد نظرتان انتخاب نمایید.
| ویژگی ها | ژاکت فولادی | ژاکت بتنی | FRP | FRCM |
| توضیح تخصصی | استفاده از ورقها و مقاطع فولادی بهصورت محصورکننده دور ستون یا تیر همراه با گروتریزی برای افزایش ظرفیت برشی، خمشی و محوری. | افزودن لایه بتن مسلح جدید دور عضو و اتصال آن با کاشت میلگرد. | چسباندن الیاف پلیمری (کربن، شیشه یا آرامید) با رزین اپوکسی روی سطح عضو. | مشابه FRP اما به جای رزین اپوکسی از ملات معدنی (پایه سیمانی) استفاده میشود. |
| کاربردها | تقویت ستون، تیر و دال بتنی آسیبدیده، سازههای صنعتی و پروژههای با محدودیت زمان. | تقویت ستون، تیر، دال، دیوار برشی و فونداسیون، سازههای قدیمی و مقاومسازی در برابر حریق. | تیرها، ستونها، دیوار برشی و دالها، تقویت موضعی بدون افزایش وزن یا ابعاد. | مقاومسازی سازههای تاریخی، سازههای در معرض دمای بالا، المانهای بنایی. |
| مزایا | افزایش سریع ظرفیت باربری، اشغال فضای کم، امکان اجرا در بهرهبرداری، حفظ ابعاد معماری. | افزایش قابل توجه ظرفیت محوری و برشی، مقاومت بالا در برابر آتشسوزی، امکان اصلاح نسبی اتصالات. | وزن بسیار کم، اجرای سریع، مقاومت عالی در برابر خوردگی، حداقل تغییر در ابعاد. | مقاومت خوب در دماهای بالا، سازگاری حرارتی با بتن، اجرای سادهتر نسبت به FRP. |
| معایب | احتمال کمانش ورق تحت فشار، نیاز به حفاظت در برابر خوردگی، زمانبر بودن جوشکاری و کاشت آرماتور. | افزایش ابعاد مقطع و وزن مرده، طولانی بودن عملآوری بتن. | هزینه بالا، حساسیت به آتش و UV، نیاز به آمادهسازی دقیق سطح. | مقاومت نهایی کمتر از FRP، نیاز به چند لایه اجرا، هزینه نسبتاً بالا. |
| هزینه تقریبی | متوسط (پایینتر از ژاکت بتنی و بالاتر از FRP) | متوسط تا بالا (مصالح ارزانتر ولی زمان اجرا طولانیتر است). | مقرون به صرفه | مقرون به صرفه |
| نحوه اجرا | نصب ورق یا مقاطع فولادی، جوشکاری، گروتریزی، کاشت آرماتور. | تخریب سطح، کاشت آرماتور، قالببندی، بتنریزی و عملآوری. | آمادهسازی سطح، آغشته کردن الیاف به رزین، چسباندن، کیورینگ. | آمادهسازی سطح، اجرای ملات تقویتی و جانمایی الیاف در چند لایه. |
| زمان اجرا | متوسط تا طولانی (چند مرحلهای) | طولانی (نیاز به عملآوری بتن) | کوتاه (قابل اجرا در مدت زمان محدود) | متوسط |
| نیازهای نگهداری | پوشش ضدخوردگی دورهای | حداقل نگهداری موردنیاز | نیاز به پوشش محافظ در برابر آتش و UV | پایش منظم |
هزینه اجرای مقاوم سازی ژاکت فلزی چقدر است؟
هزینه اجرای مقاوم سازی ژاکت فلزی، بر اساس شرایط هر پروژه متغیر است. بدون در نظر گرفتن جزئیات پروژه، نمیتوان قیمت مشخصی را در نظر گرفت. هزینه کلی اجرای ژاکت فولادی بر اساس 3 فاکتور زیر تعیین میشود. بهترین راه برای استعلام قیمت مقاوم سازی ژاکت فولادی، تماس با کارشناسان شرکت مقاوم سازی سازند و اعلام جزئیات پروژه است. کارشناسان با بررسی دقیق، هزینه مربوط به اجرای ژاکت فلزی را به شما اعلام میکنند.

انجام تستهای تخصصی موردنیاز برای بررسی و ارزیابی وضعیت موجود
برای اجرای صحیح ژاکت فولادی، انجام مجموعهای از تستها قبل، حین و پس از اجرا ضروری است. از جمله مهمترین این تستها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- آزمایش مقاومت فشاری بتن موجود: تعیین مقاومت واقعی ستون یا تیر قبل از اجرای ژاکت.
- تست چسبندگی: ارزیابی قابلیت اتصال ورقها و گروت به سطح بتن.
- تست غیرمخرب جوش (NDT): شناسایی ترکها، حفرهها و عیوب داخلی جوشها.
- کنترل کیفیت گروت: بررسی روانی، مقاومت و تثبیت نهایی گروت مورد استفاده.
- آزمایش Pull-out: اطمینان از انتقال بار صحیح بین فولاد ژاکت و عضو بتنی.
- بازرسی پوشش ضدخوردگی: بررسی ضخامت و کیفیت پوشش حفاظتی ورقهای فولادی.
هرچند ممکن است همه این تستها برای تمامی پروژهها لازم نباشد، اما انجام آنها باعث افزایش اطمینان از کیفیت و عملکرد سازه شده و هزینههای متفاوتی را به همراه دارد.
طراحی مقاوم سازی ژاکت فلزی
مهندسان طراح باید با بررسی دقیق پروژه و ارزیابی نیازهای آن، طراحی مقاومسازی با ژاکت فولادی را انجام دهند. این مرحله، هرچند به ظاهر ساده به نظر میرسد، میتواند تاثیر قابل توجهی بر دقت و عملکرد نهایی سازه داشته باشد. هزینه طراحی مستقل از تأمین مصالح و اجرای پروژه است و باید به مهندس طراح پرداخت شود. بهطور طبیعی، هرچه حجم طراحی و تعداد المانهایی که نیاز به مقاومسازی دارند بیشتر باشد، هزینه طراحی نیز بالاتر خواهد بود.
هزینه اجرای مقاوم سازی ژاکت فولادی
در مقایسه با مقاوم سازی با ژاکت بتنی، هزینه اجرا ژاکت فولادی پایینتر است. دلیل این موضوع سهولت اجرایی و عدم نیاز به بتن ریزی و عمل آوری آن است. با این وجود فاکتورهایی از جمله سختی پروژه، تعداد عضوهای نیازمند مقاوم سازی، نوع عضو، محل قرارگیری و تعداد طبقات، همگی روی هزینه اجرای ژاکت بتنی تاثیرگذارند.
مشاوره تخصصی طرح و اجرای ژاکت فلزی در پروژه مقاوم سازی شما
اجرای صحیح ژاکت فلزی و حصول بهترین نتیجه، همگی نیازمند انتخاب بهترین شرکت مقاوم سازی جهت طراحی و اجرای دقیق ژاکتهای فلزی است. گام به گام طراحی و اجرای ژاکت فولادی باید با دستان پرتوان و دانش حرفهای مهندسان مقاوم سازی انجام شوند و پس از آن، با تامین مصالح مورد نیاز، امکان اجرای ژاکت فولادی وجود دارد.
با بهره گیری از مشاوره تخصصی در طراحی و اجرای ژاکت فولادی، پروژه مقاوم سازی خود را بالاترین دقت و کارایی پیش ببرید. تیم مهندسی شرکت مقاوم سازی افزیر، با تحلیل دقیق سازه، به شما برای انتخاب بهترین ضخامت ورق، نحوه نصب و اتصال مناسب جهت عملکرد بهینه و ایمن، کمک میکنند. بنابراین، اگر نیاز به مقاوم سازی در عضوهای بتنی و فولادی دارید، همین حالا برای دریافت خدمات مشاوره تخصصی با ما در ارتباط باشید.
