اتصال تیر و ستون یکی از حساس‌ترین نواحی یک سازه است. در هنگام زلزله، نیروهای قابل‌توجهی از تیر به ستون و از ستون به سایر اعضای سیستم جانبی منتقل می‌شوند و ناحیه اتصال باید بتواند این نیروها را بدون شکست ترد تحمل کند.
در سازه‌های موجود، ضعف اتصال می‌تواند ناشی از موارد زیر باشد:
بنابراین تقویت اتصال صرفاً به معنای افزایش مقاومت بتن یا اضافه‌کردن چند میلگرد نیست؛ بلکه باید مسیر کامل انتقال نیرو از تیر به اتصال، از اتصال به ستون و در نهایت به سیستم باربر جانبی بررسی شود.
هدف از بهسازی اتصال می‌تواند یکی یا ترکیبی از موارد زیر باشد:
در مقاوم‌سازی لرزه‌ای، هدف فقط «قوی‌تر کردن اتصال» نیست؛ بلکه باید مشخص شود که کدام مکانیزم شکست باید حذف و کدام مکانیزم شکل‌پذیر باید تقویت شود.
قبل از انتخاب روش تقویت، باید مکانیزم بحرانی شناسایی شود.
مهم‌ترین حالت‌ها عبارت‌اند از:
در این حالت، ناحیه بتنی بین تیر و ستون توان تحمل نیروهای برشی ناشی از عملکرد قاب را ندارد.
این نوع شکست می‌تواند بسیار خطرناک باشد، زیرا ممکن است پیش از ایجاد رفتار شکل‌پذیر مطلوب در اعضای قاب رخ دهد.
اگر میلگردهای تیر در داخل اتصال به اندازه کافی مهار نشده باشند، انتقال کامل نیرو امکان‌پذیر نخواهد بود.
کمبود خاموت یا آرماتور عرضی در چشمه اتصال می‌تواند باعث کاهش عملکرد اتصال تحت بارهای چرخه‌ای شود.
گاهی اتصال ظاهراً ضعیف است، اما مشکل اصلی ظرفیت ناکافی ستون یا جزئیات نامناسب آن است.
اگر تیر قبل از اتصال وارد مکانیزم نامطلوب شود، نوع تقویت باید بر اساس رفتار کل قاب انتخاب شود.
تقویت اتصال بدون بررسی ظرفیت برشی اعضای متصل‌شده می‌تواند مسیر شکست را به ناحیه‌ای دیگر منتقل کند.
در قاب‌های خمشی، صرفاً افزایش ظرفیت اتصال همیشه راهکار مناسب نیست.
باید بررسی شود که:
فونداسیون ← ستون ← اتصال ← تیر
و در جهت مقابل:
سیستم باربر جانبی ← ستون ← اتصال ← تیر
چه رفتاری دارند.
هدف معمولاً این است که مکانیزم شکست کنترل‌شده و شکل‌پذیر باشد و از شکست ترد اتصال جلوگیری شود.
بسته به نوع ضعف می‌توان از روش‌های زیر استفاده کرد:
انتخاب روش باید بر اساس مکانیزم شکست و مسیر انتقال نیرو انجام شود.
در این روش، بتن و آرماتور جدید در اطراف ناحیه اتصال اضافه می‌شوند.
هدف می‌تواند موارد زیر باشد:
برای ایجاد عملکرد مناسب، بتن جدید نباید صرفاً در کنار بتن قدیمی قرار گیرد.
باید جزئیات زیر به‌صورت مهندسی طراحی شوند:
در برخی شرایط می‌توان از موارد زیر استفاده کرد:
در این روش، فولاد جدید باید بتواند نیروهای موردنظر را دریافت و به اعضای موجود منتقل کند.
موضوعات کلیدی عبارت‌اند از:
FRP می‌تواند برای تقویت برخی نواحی اتصال، خصوصاً برای افزایش محصورشدگی و کنترل برخی مکانیزم‌های برشی و کششی، مورد استفاده قرار گیرد.
اما باید توجه داشت که:
FRP راه‌حل عمومی برای تمام ضعف‌های اتصال نیست.
در انتخاب این روش باید وضعیت بتن، هندسه اتصال، دسترسی، جهت نیروها، طول مهاری، شرایط سطح و مکانیزم شکست بررسی شود.
در صورت آسیب‌دیدگی شدید بتن یا وجود مشکل اساسی در انتقال نیرو، ممکن است FRP به‌تنهایی کافی نباشد.
در برخی پروژه‌ها لازم است مسیر انتقال نیروی جدید با استفاده از موارد زیر ایجاد یا اصلاح شود:
در این حالت، طراحی باید علاوه بر ظرفیت فولاد، مواردی را بررسی کند، مانند:
در اتصال بتن‌آرمه، موارد زیر باید هم‌زمان بررسی شوند:
بنابراین نمی‌توان فقط با مشاهده ترک در گوشه اتصال، روش مقاوم‌سازی را تعیین کرد.
در اتصالات خارجی، وضعیت مهار آرماتورها و مسیر انتقال نیرو با اتصال داخلی متفاوت است.
هندسه اتصال، طول مهاری، محدودیت دسترسی و امکان اجرای ژاکت یا سیستم فولادی باید جداگانه بررسی شود.
اتصالات گوشه معمولاً محدودیت‌های اجرایی بیشتری دارند.
فضای آزاد ممکن است برای اجرای موارد زیر محدود باشد:
بنابراین راهکار انتخابی باید علاوه بر ظرفیت سازه‌ای، قابلیت اجرای واقعی داشته باشد.
در سازه‌های فولادی، تقویت اتصال ممکن است شامل موارد زیر باشد:
در این حالت باید مشخص شود که ضعف در موارد زیر قرار دارد:
عضو، اتصال، پیچ، جوش، ورق یا ناحیه اطراف اتصال
ترتیب اجرا در این روش اهمیت زیادی دارد.
هندسه، مصالح، آسیب‌ها و جزئیات اتصال برداشت می‌شود.
در سازه بتن‌آرمه، موقعیت آرماتورها و جزئیات موجود باید تا حد امکان مشخص شود.
مدل سازه و ناحیه اتصال بررسی می‌شود.
مشخص می‌شود که ضعف اصلی مربوط به اتصال، تیر، ستون یا مسیر انتقال نیرو است.
FRP، فولاد، بتن، کاشت میلگرد یا ترکیب آن‌ها انتخاب می‌شود.
جزئیات انتقال نیرو، مهار و اتصال اجزای جدید طراحی می‌شود.
بتن آسیب‌دیده و مصالح سست اصلاح می‌شوند.
اجزای جدید مطابق نقشه نصب می‌شوند.
اتصالات، بتن، فولاد، FRP، انکرها و جزئیات اجرایی کنترل می‌شوند.
پس از اتمام عملیات، عملکرد عضو و سیستم سازه‌ای مجدداً ارزیابی می‌شود.
کنترل کیفیت باید متناسب با روش انتخابی انجام شود.
باید کنترل شوند.
مقاوم‌سازی اتصال ممکن است با محدودیت‌هایی مانند موارد زیر مواجه باشد:
یکی از خطاهای مهم در مقاوم‌سازی این است که:
فقط خود گره اتصال تقویت شود، بدون اینکه تیر و ستون و کل قاب دوباره بررسی شوند.
ممکن است تقویت اتصال باعث شود ضعف به بخش دیگری منتقل شود.
برای مثال، اگر اتصال تقویت شود ولی ستون ظرفیت کافی نداشته باشد، مکانیزم شکست ممکن است به ستون منتقل شود.
بنابراین در مقاوم‌سازی لرزه‌ای باید حداقل این زنجیره بررسی شود:
فونداسیون ↔ سیستم باربر جانبی ↔ طبقات ↔ ستون ↔ اتصال ↔ تیر
تقویت اتصال زمانی اهمیت ویژه پیدا می‌کند که:
اتصال، محل عبور نیرو است؛ بنابراین موفقیت مقاوم‌سازی آن به کیفیت مسیر انتقال نیرو وابسته است، نه صرفاً به مقدار فولاد، بتن یا FRP اضافه‌شده.
