صنعت ساخت و ساز مانند دیگر صنایع جهان در حال رشد است و به منظور کارآمدی بیشتر لازم است از روش های علمی و به روز در ساخت مصالح بهره برد. دال های بتنی یکی از مهم ترین انواع سازه ها هستند که در ساختمان سازی مصارف بسیار زیادی دارند. این سازه ها به دلیل کاربردهای فراوانی که دارند، در انواع مختلفی تولید می شوند و همواره تقویت این نوع از مصالح مورد توجه فعالان حوزه ساخت ساز بوده است.

بررسی رفتار دال بتن

عواملی نظیر قدمت سازه، خطاهای حین طراحی و ساخت و تغییر کاربری ساختمان ها می تواند سبب شود تقویت دال بتن ها برای کاربری متفاوت و رفتار آنها مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار بگیرد. در این مطلب در کنار توجه به تعاریف و کاربردهای دال بتن، به بررسی رفتار خمشی دال بتن سبک سازه ای تقویت شده با الیاف کربن خواهیم پرداخت.

دال بتن چیست؟

پیش از پرداختن به نتایج بررسی های انجام شده، ابتدا باید بدانیم که دال بتن چیست و نقش آن در سازه ها تا چه میزان اهمیت دارد. دال بتن یکی از انواع سقف است که عمدتا از دال مرکب بتن فولادی در ساخت آن استفاده می شود. این سازه ها با توجه به نوع کاربرد ممکن است بین ۱۰ تا ۵۰ سانتی متر ضخامت داشته باشند. لازم به ذکر است این سازه ها علاوه بر ساخت سقف، برای سنگ فرش کردن برخی محیط ها نیز کاربرد دارند که البته در این سنگفرش ها از دال بتن های با ضخامت کمتر استفاده می شود. دال بتن ها در مدت زمان کوتاهی توانسته اند به یکی از مهم ترین عناصر ساختمان سازی در سطح جهان تبدیل شوند.

چرا دال بتن ها مقاوم سازی می شوند؟

دلایل مختلفی وجود دارد که ممکن است مقاومت و خمش دال بتن را دستخوش تغییر کند، به عنوان مثال بار اعمال شده به سقف یکی از عوامل تغییر دهنده این مقاومت است. به طور کلی مقاوم سازی تمامی سازه ها اعم از دال بتن ها دارای منافع اقتصادی هستند و نسبت به بازسازی کردن یک سازه مقرون به صرفه تر خواهند بود.

هدف از تقویت دال بتن، بهبود مقاومت و افزایش شکل پذیری آن است و متدهای گوناگونی از دیرباز تا کنون به منظور نیل به این اهداف مورد استفاده و آزمایش قرار گرفته اند که تقویت با ورقه های فولادی، آرماتورها یا الیاف پلیمری از این جمله بوده اند. با این حال در اغلب این روش ها نقایصی نظیر خوردگی و زنگ زدگی وجود داشت و اجرای متدهای جدیدتر علاوه بر رفع این نقایص، کاهش قابل توجهی در کاهش وزن و هزینه ها را به دنبال داشت.

مقاوم سازی دال بتن

استفاده از الیاف کربنی برای مقاوم سازی دال بتن

استفاده از الیاف کربنی یکی از روش های نسبتا جدید برای افزایش مقاومت دال بتن محسوب می شود و برای اولین بار در دهه ۸۰ میلادی در اروپا مورد استفاده قرار گرفت، البته این متد تا به امروز در ایران آنطور که باید و شاید مورد توجه قرار نگرفته است. این روش در همان سال های ابتدایی در زمینه بررسی مقاومت و کارایی مورد آزمایشاتی واقع شد و نتایج به دست آمده حاکی از آن بود که استفاده از الیاف کربنی نقش مثبتی در مقاوم سازی دال بتن خواهند داشت.

به طور مشخص تر، وزن کمتر، کاهش تحمیل بار اضافه، و عایق بودن در برابر الکتریسیته و گرما از مهم ترین مزایای این روش به شمار می روند. همچنین دال بتن مقاوم سازی شده با الیاف کربنی، استحکام بیشتری در شرایط محیطی نامساعد، شاخص الاستیسیته بیشتر و کاهش کلی هزینه ها را نشان می دهد.

برای مقاوم سازی بتن، الیاف کربنی بهتر است یا الیاف فولادی؟

الیاف کربنی در مقایسه با الیاف فولادی مقاومت کششی بسیار بیشتری دارند. همچنین از دیگر مزایای این الیاف وزن بسیار کمتر آنها خواهد بود که در ساخت و سازهای امروزی کاهش وزن نیز یکی از موارد مورد توجه مهندسان است.
این ویژگی ها به طور کلی سبب می شوند تا الیاف خمش بهتری در هنگام وقوع زمین لرزه یا ضربات سنگین داشته باشند و به این شکل احتمال آسیب پذیری کلی ساختمان کاهش خواهد یافت.

قاعدتا می توان گفت که وزن سبک این الیاف به مقاومت بیشتر سازه کمک می کنند و هرچه الیاف به کار رفته در یک سازه سبک تر باشند، آسیب های احتمالی به ساختمان نیز کاهش خواهند یافت.
این الیاف فقط ۲۰ درصد از وزن الیاف فولادی را دارند، با این حال مقاومتی بیش از ده برابر ورقه های فولادی را در آزمایشات نشان داده اند. در حالت کلی برای مقاوم سازی دال بتن ها، درصد معینی از این الیاف در ماده زمینه ای سازنده بتن قرار می گیرند. این الیاف دارای ضخامت های متفاوتی هستند و ممکن است به شکل الیاف باریک و کوتاه یا بلند و یا به شکل پارچه های بافته شده در ساخت دال بتن ها استفاده شوند.

راه های مقاوم سازی دال بتن

استفاده از الیاف کربنی یا FRP در دال بتن ها باعث افزایش چشمگیر مقاومت آنها شده و به مرور زمان این الیاف جایگزین مناسبی برای میلگردها و ورق های فولادی شناخته شده اند. در بررسی رفتار خمشی دال بتن سبک سازه ای تقویت شده با الیاف کربن و آزمایشات صورت گرفته در این زمینه شاهد بوده ایم که این الیاف علاوه بر افزایش تاب خمشی و کششی، مزایای دیگری نظیر کاهش وزن و هزینه را نسبت به دیگر روش های مقاوم سازی دال بتن ها در پی خواهند داشت. این موضوع برای کشورهایی نظیر ایران که از نظر جغرافیایی بر روی کمربند زلزله قرار دارند می تواند بسیار مفید و کارآمد باشد و باعث کاهش خطرات و آسیب های جانی و مالی و در نتیجه کاهش هزینه و افزایش کیفیت ساختمان ها را در پی داشته باشد.

نتیجه گیری آخر

عوامل طبیعی بسیاری وجود دارند که از نظر فیزیکی و شیمیایی به ساختار سازه ها آسیب می زنند. رطوبت، باد، خاک و عوامل جغرافیایی نظیر زلزله، طوفان و سیل از جمله مواردی هستند که می توانند در کاهش و افزایش میزان این آسیب پذیری اثرگذار باشند.
با گذشت زمان و گسترش تکنولوژی، متدهای ساخت و ساز نیز متحول شده و شاهد پیشرفت های زیادی در این زمینه بوده ایم. دال بتن ها نیز به عنوان یکی از پرکاربردترین سازه های ساختمانی از این قاعده مستثنی نبوده اند و در جهت بهبود مقاومت، تغییراتی ساختاری و بسیار مؤثر بر آنها اعمال شده است.