دیوارهای برشی بتن‌آرمه از مهم‌ترین اعضای سیستم باربر جانبی ساختمان‌ها هستند و نقش اصلی در تحمل و انتقال نیروهای جانبی ناشی از زلزله و باد دارند.
ضعف در ظرفیت برشی یا خمشی، جزئیات نامناسب آرماتورگذاری، آسیب‌های ناشی از زلزله، خوردگی آرماتورها، تغییرات معماری، ایجاد بازشوهای جدید یا تغییر در نیازهای سازه‌ای می‌تواند عملکرد دیوار برشی را تحت تأثیر قرار دهد.
در شرایطی که افزایش ظرفیت یا بهبود عملکرد دیوار مورد نیاز باشد، سیستم‌های FRP می‌توانند، پس از ارزیابی سازه، به‌عنوان یکی از گزینه‌های مقاوم‌سازی مورد بررسی قرار گیرند.
FRP در دیوار برشی یک راهکار مستقل و عمومی برای تمام مشکلات سازه نیست. انتخاب آن باید بر اساس مکانیزم ضعف، مسیر انتقال نیرو، جزئیات موجود و رفتار کلی سیستم باربر جانبی انجام شود.
مقاوم‌سازی دیوار برشی با FRP، متناسب با شرایط پروژه، می‌تواند برای موارد زیر مورد بررسی قرار گیرد:
نوع و آرایش FRP باید بر اساس تحلیل سازه و مکانیزم مورد انتظار تعیین شود و نمی‌توان یک الگوی اجرایی ثابت را برای تمام دیوارهای برشی به کار برد.
در بسیاری از دیوارهای برشی، ظرفیت برشی یکی از پارامترهای مهم در ارزیابی عملکرد است.
در صورت مناسب بودن شرایط، FRP می‌تواند با ایجاد تقویت در راستاهای مورد نیاز، در تحمل بخشی از نیروهای کششی ناشی از رفتار برشی مشارکت کند.
جهت الیاف، آرایش لایه‌ها، محل اجرا، طول مؤثر، نحوه مهار و جزئیات اتصال باید متناسب با هندسه دیوار، آرماتورهای موجود، ترک‌ها و مکانیزم انتقال نیرو تعیین شود.
در دیوارهای دارای بازشو، وضعیت اطراف بازشو و مسیر انتقال نیرو اهمیت بیشتری پیدا می‌کند و نمی‌توان مقاوم‌سازی را صرفاً به سطح کلی دیوار محدود کرد.
دیوارهای برشی بلند می‌توانند تحت اثر بارهای جانبی رفتار خمشی قابل توجهی داشته باشند.
در چنین شرایطی، نواحی انتهایی دیوار و المان‌های مرزی نقش مهمی در تحمل نیروهای کششی و فشاری ایفا می‌کنند.
اگر ضعف اصلی دیوار مربوط به ظرفیت خمشی یا عملکرد نواحی مرزی باشد، آرایش FRP باید بر اساس رفتار واقعی دیوار و نیاز طراحی تعیین شود.
در این حالت، صرفاً افزایش FRP روی سطح میانی دیوار لزوماً راهکار مناسبی نیست و ممکن است نیاز به تقویت نواحی مرزی، اتصال دیوار به فونداسیون یا استفاده از روش‌های ترکیبی وجود داشته باشد.
در دیوارهای برشی، المان‌های مرزی در انتقال و تحمل نیروهای فشاری و کششی ناشی از خمش نقش اساسی دارند.
وضعیت بتن، آرماتورهای طولی و عرضی، محصورشدگی، طول ناحیه مرزی و نحوه اتصال آن به سایر اجزای سازه باید در ارزیابی مقاوم‌سازی بررسی شود.
در برخی شرایط، FRP می‌تواند برای بهبود محصورشدگی یا تقویت بخش‌هایی از المان مرزی مورد استفاده قرار گیرد؛ اما اگر مشکل ناشی از کمبود جدی آرماتور، آسیب شدید یا ضعف بنیادی مقطع باشد، ممکن است روش‌هایی مانند ژاکت بتنی، ژاکت فولادی یا راهکار ترکیبی مناسب‌تر باشند.
وجود بازشو برای در، پنجره، تأسیسات، راهرو یا سایر نیازهای معماری می‌تواند مسیر انتقال نیرو در دیوار برشی را تغییر دهد.
در چنین شرایطی، نواحی اطراف بازشو معمولاً نیازمند بررسی دقیق هستند؛ زیرا ایجاد بازشو می‌تواند باعث افزایش تمرکز تنش و تغییر مسیر نیروهای برشی و خمشی شود.
در صورت مناسب بودن شرایط، FRP می‌تواند به‌عنوان بخشی از راهکار مقاوم‌سازی در اطراف بازشو مورد استفاده قرار گیرد.
با این حال، محل، جهت و میزان تقویت باید بر اساس تحلیل رفتار دیوار و مسیر واقعی انتقال نیرو تعیین شود.
در دیوارهای دارای بازشوهای متعدد، تیرهای همبند می‌توانند نقش مهمی در رفتار سیستم داشته باشند.
ضعف تیر همبند ممکن است عملکرد کلی دیوار و حتی نحوه توزیع نیرو میان اجزای سیستم را تحت تأثیر قرار دهد.
بنابراین، در ارزیابی دیوارهای دارای بازشو، بررسی تیرهای همبند نیز ضروری است و در صورت نیاز می‌توان برای آن‌ها راهکار مقاوم‌سازی مستقل یا ترکیبی در نظر گرفت.
در دیوارهای آسیب‌دیده، ابتدا باید علت و شدت آسیب مشخص شود.
ترک‌های گسترده، خردشدگی بتن، پوسته‌شدگی، جداشدگی، خوردگی آرماتورها یا آسیب ناشی از زلزله می‌تواند بر ظرفیت و کیفیت بستر FRP تأثیر مستقیم داشته باشد.
اجرای FRP روی بتن سست یا آسیب‌دیده، جایگزین تعمیر سازه‌ای نیست.
بنابراین، پیش از اجرای سیستم FRP، نواحی آسیب‌دیده باید ارزیابی و در صورت نیاز ترمیم شوند و وضعیت آرماتورها و بتن موجود مشخص شود.
عملکرد دیوار برشی فقط به خود دیوار محدود نمی‌شود.
نیروهای ایجادشده در اثر خمش و برش باید از دیوار به فونداسیون و سپس به زمین منتقل شوند. بنابراین، ظرفیت و جزئیات اتصال دیوار به فونداسیون نیز باید در ارزیابی کلی بررسی شود.
اگر ضعف اصلی در ناحیه اتصال، فونداسیون یا مسیر انتقال نیرو وجود داشته باشد، مقاوم‌سازی سطح دیوار با FRP به‌تنهایی نمی‌تواند مشکل را برطرف کند.
کیفیت اتصال FRP به بتن یکی از عوامل مهم در عملکرد سیستم است.
آماده‌سازی سطح بسته به شرایط پروژه می‌تواند شامل موارد زیر باشد:
در گوشه‌ها، لبه‌ها، اطراف بازشوها و نواحی دارای تغییر هندسه، جزئیات آماده‌سازی اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.
یکی از مسائل مهم در مقاوم‌سازی دیوار برشی با FRP، انتقال مؤثر نیرو از بتن به سیستم FRP است.
ظرفیت سیستم تنها به مقاومت کششی الیاف وابسته نیست و عواملی هستند که می‌توانند بر عملکرد نهایی اثرگذار باشند، مانند:
در صورت نیاز به مهار مکانیکی یا جزئیات ویژه انتقال نیرو، این موارد باید در مرحله طراحی مشخص شوند.
سیستم‌های FRP می‌توانند از الیاف مختلفی مانند موارد زیر تشکیل شوند:
انتخاب سیستم مناسب باید بر اساس نیاز طراحی، مدول و مقاومت مورد نیاز، شرایط محیطی، مشخصات بستر، دوام، نوع رزین، جزئیات اتصال و روش اجرا انجام شود.
مقاومت کششی اسمی بالاتر، به‌تنهایی به معنی مناسب‌تر بودن یک سیستم برای دیوار برشی نیست.
یکی از مهم‌ترین تفاوت‌های مقاوم‌سازی دیوار برشی با برخی اعضای منفرد، تأثیر مستقیم آن بر سیستم باربر جانبی ساختمان است.
افزایش ظرفیت یا سختی یک دیوار می‌تواند توزیع نیرو میان دیوارها و سایر اعضای باربر جانبی را تغییر دهد.
بنابراین، در پروژه‌های مقاوم‌سازی لرزه‌ای باید اثر راهکار پیشنهادی بر مواردی بررسی شود، مانند:
به همین دلیل، مقاوم‌سازی یک دیوار برشی را نمی‌توان بدون توجه به رفتار کل سازه ارزیابی کرد.
در اجرای FRP، کیفیت مصالح و اجرای صحیح سیستم نقش مهمی در عملکرد نهایی دارد.
مواردی مانند شرایط نگهداری مصالح، آماده‌سازی سطح، شرایط دما و رطوبت، اختلاط رزین، جهت الیاف، تعداد لایه‌ها، میزان آغشته‌شدن الیاف، همپوشانی‌ها، جزئیات انتهایی، مهارها و یکنواختی اجرا باید کنترل شوند.
پس از اجرا نیز سطح FRP باید از نظر حباب، جداشدگی، آسیب‌های موضعی، نقص‌های اجرایی و کیفیت اتصال مورد بررسی قرار گیرد.
FRP برای تمام مسائل دیوار برشی راهکار مناسبی نیست.
در شرایطی مانند:
ممکن است روش‌هایی مانند ژاکت بتنی، ژاکت فولادی، افزایش ابعاد عضو، اضافه‌کردن عناصر باربر یا ترکیب چند روش مقاوم‌سازی مناسب‌تر باشند.
طراحی و اجرای سیستم‌های مقاوم‌سازی با FRP، متناسب با شرایط پروژه، بر اساس مراجع و استانداردهای معتبر از جمله ACI 440.2R، ACI 562، ACI 318، اسناد fib، ASTM و EN 1504 و الزامات فنی مرتبط با پروژه انجام می‌شود.
در دیوار برشی، مسئله فقط افزایش مقاومت یک عضو نیست. ظرفیت برشی، رفتار خمشی، المان‌های مرزی، بازشوها، تیرهای همبند، اتصال به فونداسیون و رفتار کل سیستم باربر جانبی باید در کنار یکدیگر دیده شوند.
ژیارکو با همین نگاه، انتخاب و طراحی راهکار FRP را از ارزیابی وضع موجود تا اجرا، کنترل کیفیت و ارزیابی نهایی دنبال می‌کند.
