انواع ترک بتن در اعضای ساختمان بتن آرمه و روش های ترميم ترک
فهرست مطالب
1- ملاحظات کلی ترک های بتن
2- عوامل منجر به ترک خوردگی بتن
3- انواع ترک در ساختمان
4- روش تعمیر ترک های ساختمان
5- خطرات ترک ها در ساختمان
6- عرض ترک ها
7- روش های شناسایی ترک
8- روش های تزریق برای ترمیم ترک
9- بخیه زنی ترک ها
10- تنیدن ترک ها
11- آرماتورگذاری
12- تعمیر با رزین های اپوکسی
13- تعمیر با فوم پلی یورتان
14- دستگاه های تزریق
15- بررسی ترک خوردگی یک تیر بتنی
چکیده
یکی از تفاوت های اساسی بین سازه های بتنی و فولادی بحث ترک خوردگی اعضای بتنی است که باید تاثیر آن در تحلیل و طراحی سازه در نظر گرفته شود. در یک سازه بتن آرمه که تحت اثر بارهای ثقلی و جانبی قرار می گیرد، در بخش هایی از مقطع اعضاء تنش های کششی ایجاد شده که این تنش ها باعث ترک خوردن مقطع می شوند. واضح است که به وجود آمدن این ترک ها در مقطع سبب بروز رفتار غیر خطی در سازه خواهد شد، در حالی که در تحلیل و طراحی سازه ها رفتار اعضاء را خطی در نظر می گیریم با توجه به اینکه ترک خوردن مقطع باعث حذف عملکرد قسمتی از آن می شود بنابراین با یک فرض ساده کننده مهندسی، می توان برای محاسبه سختی عضو تاثیر قسمت ترک خورده را در نظر گرفت.
از سویی دیگر ایجاد ترک در المان های بتنی نظیر تیر و ستون و دیوار برشی و … در هنگام وقوع زلزله به اندازه مجاز آئین نامه مفید بوده و راهی برای تخلیه نیروی حاصل از زلزله می باشد و به همین سبب در طراحی و محاسبات سازه مبحث نهم و آئین نامه های معتبر بین المللی نظیر ACI ضرایبی را تحت عنوان ضرایب ترک خوردگی مشخص نموده اند.
ترک خوردگی در سازه های بتنی می تواند به علل مختلفی روی دهد که در ادامه به تشریح آنها نیز خواهیم پرداخت.
1- ملاحظات کلی ترک های بتن
بر روی ترک ها اطلاعات ارزشمندی را فراهم نموده که می بایست عموماً بیانگر دلیل آزمایش دقیق و احتمالی باشد چنین عواملی نظیر محل ترک الگو جهت (عمودی افقی یا مورب) در ارتباط با آرماتورهای اصلی و ثانویه عرض ترک ها می باشند.
عمر ترک ها می تواند با توجه به لبه های شکسته (خرد شده) ترک ها و انباشته شدن آلودگی در ترک ها به دست آید.
عرض ترک ها به طور قابل توجهی در امتداد طول آنها تغییر می کند در حالی که ترک، باعث از هم گسیخته شدن تکه های سنگدانه می گردد. از این رو درجه بالای صحت ،کار نه جنبه عملی داشته و نه ضرورت دارد. عمق پوشش آرماتورها نیز مهم بوده و نیازمند بررسی توسط پوشش سنج می باشد.
ترک ها به دلایل مختلفی ایجاد می شوند اما به منظور تصمیم گیری در مورد نیاز یا عدم نیاز به کارهای علاج بخشی، ترک را می توان در دو دسته اصلی تحت عنوان ترک های سازه های و غیر سازه ای جای داد.
همیشه باید تا حدی انتظار ترک خوردگی را در بتن داشت و این مورد در بیشتر مواقع در طراحی سازه و در پارامترهای ضریب ایمنی در نظر گرفته می شود جزئیات در مشخصات میلگردها باید به دقت کنترل شود تا عرض ترک ها از مقادیر بحرانی تجاوز نکنند ترک ها تا حدودی مشکل ساز هستند که:
- از لحاظ زیبایی غیر قابل قبول باشند
- سبب خروج سازه از حالت آب بندی شوند.
- بر دوام سازه اثر بگذارند.
- از لحاظ سازهای اهمیت داشته باشند.
به طور کلی ترک ها در بتن علل زیادی دارند ترک ها ممکن است فقط ظاهری باشند یا نشانه ای از یک تنش سازه ای مهم و یا فقدان مقاومت و دوام سازه ترک ها ممکن است وسعت خرابی را نشان دهند یا نشانه حجم بیشتری از مشکلات باشند، اهمیت آن ها بستگی به نوع سازه و نوع ترک خوردگی دارد. انواع ترک هایی که برای سازه های ساختمانی قابل قبول می باشند. ممکن است برای سازه های دیوار حائل آبی قابل قبول نباشند. تعمیر مناسب ترک ها بستگی به دانستن علت ترک ها و انتخاب مراحل تعمیر متناسب با این علت ها دارد وگرنه ترک ها ممکن است موقت و زودگذر باشند.
ترک ها ممکن است در بتن نرم و خمیری روی دهد و یا در بتن سخت ترک های بتن نرم به دلیل افت بتن و ترک های ناشی از نشست رخ می دهد و بعد از سخت شدن ترک های جمع شدگی بتن خشک روی می دهد.
1-1- ترک سازه ای
این نوع ترک نشان می دهد که عضوهای تحت تاثیر قادر به تحمل بارهایی که قرار است با ضریب اطمینان کافی حمل شود، نمی باشند.
2-1- ترک غیرسازه ای
ترک در اثر هر عاملی به جز موارد گفته شده برای ترک سازه ای را ترک غیرسازه ای می نامند.
به هر حال، می بایست به خاطر سپرد که در بتن آرمه حضور ترک ها میتواند منجر به خوردگی جدی آرماتورها شده که باعث میگردد عضو تحت تاثیر از لحاظ سازهای نا ایمن شود.
بسیاری از ترک ها ارتباط تنگاتنگی با خوردگی آرماتورها دارند تعیین اینکه آیا امکان تشکیل ترک هست یا خیر بسیار حائز اهمیت است به عنوان مثال در اثر تنش کششی بیش از حد مجاز در زیر طاق یک ستون از این رو رطوبت و کربناته شدن به فولاد راه یافته که یا باعث خوردگی آن در اثر سایر عوامل شده و منجر به تشکیل زنگ که باعث ترک خوردن بتن می شود.
اصولاً برای یک عضو بتنی سه نوع سختی میتوان در نظر گرفت که به شرح زیر هستند:
سختی محوری ( EA)
همانطور که میدانیم پارامتر E مدول الاستیسیته بتن بوده و به خواص ماده بستگی دارد، بعبارت دیگر ترک خوردن بتن تاثیر خاصی بر روی این ضریب ندارد. بنابراین باید اثر ترک خوردگی را تنها بر روی مساحت مقطع (پارامتر A) بررسی کنیم. از طرفی از آنجا که ترک خوردگی خمشی ارتباط مستقیمی با رفتار محوری مقطع ندارد، نیازی به کاهش سطح مقطع عضو نیست بنابراین ضرایب ترک خوردگی به سختی محوری عضو اعمال نمی شود.
نکته: در صورتیکه عضوی بتن آرمه بصورت محوری تحت کشش خالص قرار گیرد سختی محوری ناشی از بتن مقطع صفر خواهد بود و در این حالت ظرفیت کششی مقطع فقط از طریق آرماتور تامین خواهد شد.
سختی خمشی ( EI )
مدول ارتجاعی مقطع (E) به مشخصات ماده وابسته بوده و با ترک خورن مقطع تغییری نمی کند. بنابراین باید نحوه تاثیر ترک خوردن مقطع بر روی ممان اینرسی را بررسی کنیم.

واضح است که میزان ترک خوردن مقطع در طول یک عضو متغیر بوده و به عواملی نظیر مقدار آرماتور و تلاش های ایجاد شده در هر قسمت از عضو بستگی دارد با توجه به اینکه در نظر گرفتن این مسائل در تحلیل و طراحی بسیار مشکل و زمان بر است ،آئین نامه ها برای ساده سازی از یک ضریب متوسط و محافظه کارانه برای کل عضو استفاده می کنند.
سختی پیچشی ( GJ )
سختی پیچشی عضو به دو پارامتر مدول برشی (G) و ممان اینرسی (J) مقطع وابسته میباشد. مدول برشی نیز مانند مدول الاستیسیته به خواص بتن وابسته بوده و با ترک خوردن مقطع مقدار آن تغییر نمی کند. بنابراین باید ترک خوردگی مقطع را بر روی ممان اینرسی پیچشی بررسی کنیم که موضوعی نسبتا پیچیده بوده و مربوط به بخش طراحی و محاسبات سازه می باشد.
مقدار ضرایب ترک خوردگی طبق مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ویرایش ۱۳۹۲ طبق بند 9-13-8-4 به ترتیب زیر می باشد:
- در قاب های مهارنشده سختی خمشی تیرها و ستون ها را به ترتیب معادل 0/35 و 0/7 برابر سختی خمشی مقطع ترک نخورده آنها منظور نمود.
- در قاب های مهارشده سختی خمشی تیرها و ستونها را به ترتیب معادل ۵ و ۱ برابر سختی خمشی مقطع ترک نخورده آنها منظور نمود.
- سختی خمشی دیوارها در هر دو جهت را در صورتی که ترک خورده باشند 0/35 و در غیر اینصورت 0/7 برابر سختی مقطع کل منظور نمود.