در این مقاله، ضمن بررسی اهمیت و چالش‌های مقاوم‌سازی دیوارهای بنایی، فناوری‌های نوین مانند سیستم FRCM به عنوان راهکاری عملی، سریع و قابل اجرا برای افزایش ایمنی سازه‌ها معرفی می‌گردد.
مقاوم سازی دیوارهای بنایی غیرسازه‌ای یکی از چالش‌های مهم در ساختمان‌هاست؛ دیوارهایی که اگرچه عضو باربر اصلی نیستند، اما در هنگام زلزله می‌توانند منجر به آسیب‌های جدی مالی و جانی شوند. در بسیاری از روش‌های سنتی، مانند وال پست و میلگرد بستر، مشکلات اجرایی متعددی وجود دارد. از نیاز به جوشکاری و نصب دقیق وادارها گرفته تا وابستگی به نیروی انسانی ماهر و عدم هماهنگی با مصالح بنایی، همگی عواملی هستند که اجرای این روش‌ها را در پروژه‌های واقعی با موانع جدی مواجه می‌کنند. به همین دلیل در برخی پروژه‌ها این روش‌ها به‌کلی کنار گذاشته می‌شوند؛ همان‌طور که در زلزله کرمانشاه در سال ۱۳۹۶ مشاهده شد، بخش زیادی از خسارات، ناشی از خرابی دیوارهای غیرسازه‌ای بود که به‌درستی مقاوم‌سازی نشده بودند.
در پاسخ به این چالش‌ها، فناوری‌های نوین مهندسی وارد میدان شده‌اند تا راهکارهایی مؤثرتر، با اجرای ساده‌تر و عملکرد مطمئن‌تر ارائه دهند. یکی از این فناوری‌ها، سیستم‌های کامپوزیت FRCM هستند که در سال‌های اخیر در پروژه‌های مقاوم‌سازی در سراسر جهان مورد توجه قرار گرفته‌اند.
کامپوزیت FRCM یک سیستم مرکب از یک ماتریس معدنی (معمولاً سیمانی یا آهکی) و یک شبکه الیاف مسلح‌کننده است که هنگام نصب روی بستر بنایی، لایه‌ای مقاوم و چسبیده با عملکرد مقاوم‌سازی شکل می‌دهد. این سیستم‌ها به دلیل ویژگی‌های فنی مطلوب و سازگاری با مصالح سنتی بنایی، گزینه‌ای قابل‌اتکا برای مقاوم سازی دیوارهای بنایی به شمار می‌روند.
در این مقاله تلاش می‌کنیم تا ضمن بررسی دقیق‌تر عملکرد و ویژگی‌های سیستم کامپوزیت FRCM، زمینه‌ای برای آشنایی بیشتر مهندسین با این فناوری فراهم کنیم تا در تصمیم‌گیری‌های فنی خود، دیدی روشن‌تر و گزینه‌هایی به‌روزتر در اختیار داشته باشند.
چرا مقاوم سازی دیوارهای بنایی اهمیت دارد؟
در نگاه نخست، ممکن است دیوارهای بنایی غیرسازه‌ای به دلیل عدم نقش مستقیم در تحمل بارهای قائم یا جانبی، کم‌اهمیت به نظر برسند. اما تجربه زلزله‌های اخیر نشان داده است که ضعف این اجزا می‌تواند به خساراتی جدی در ابعاد انسانی، اقتصادی و عملکردی منجر شود. مقاوم سازی دیوارهای بنایی، به‌ویژه در دیوارهای با بلوک‌های سبک و ملات‌های رایج، ضرورتی انکارناپذیر است.
این دیوارها به دلیل ماهیت مصالح بنایی، از جمله بلوک‌های سیمانی یا سفالی، دارای مقاومت کششی و خمشی بسیار پایینی هستند. در هنگام زلزله، نیروهای جانبی باعث ایجاد خمش در صفحه دیوار می‌شوند و چون مصالح بنایی در برابر کشش تقریباً ناتوان‌اند، شکست ناگهانی و فروریزش آن‌ها اتفاق می‌افتد. این پدیده می‌تواند به شکل‌گیری آوارهای سنگین و خطرناک منجر شود.
زلزله سال ۱۳۹۶ کرمانشاه یکی از نمونه‌های شاخص در این زمینه است. در بسیاری از ساختمان‌ها، در حالی‌که اسکلت سازه پایدار باقی مانده بود، دیوارهای بنایی غیرمسلح به‌طور کامل تخریب شدند. بخش قابل‌توجهی از تلفات جانی و آسیب‌های اقتصادی، ناشی از فروریزش همین اجزای غیرسازه‌ای بود.
پیامدهای عدم مقاوم‌سازی تنها به خسارت محدود نمی‌شود. مسدود شدن مسیرهای خروج، آسیب به تأسیسات و ناتوانی در استفاده مجدد از ساختمان پس از زلزله، همگی از تبعات آن هستند. در مقابل، تسلیح و مقاوم سازی دیوارهای بنایی با روش‌های اصولی و نوین مانند سیستم‌های کامپوزیت FRCM، می‌تواند این شکست ترد و خطرناک را به رفتاری شکل‌پذیر و قابل‌پیش‌بینی تبدیل کند.
علاوه‌بر این، آیین‌نامه‌های جدید لرزه‌ای، از جمله استاندارد ۲۸۰۰ ایران، تسلیح دیوارهای غیرسازه‌ای را الزامی کرده‌اند. رعایت این الزامات نه‌تنها به دریافت تأییدات قانونی کمک می‌کند، بلکه نشان‌دهنده پایبندی به حداقل استانداردهای ایمنی مهندسی در ساخت‌وساز امروز است.
آشنایی با سیستم‌های کامپوزیت FRCM
کامپوزیت‌های سیمانی تسلیح شده با منسوج (FRCM) به‌عنوان یک فناوری نوین در حوزه مقاوم سازی دیوارهای بنایی معرفی می‌شوند. این سیستم‌ها از ترکیب یک ماتریس معدنی (سیمانی یا آهکی) و یک شبکه الیاف مسلح‌کننده تشکیل شده‌اند که به‌صورت خارجی روی بستر بنایی نصب می‌شوند و نقش تسلیح کششی را ایفا می‌کنند. وال مش به عنوان راهکار نوین مهار لرزه‌ای دیوارها برگرفته از همین فناوری است.
اجزای اصلی سیستم کامپوزیت FRCM شامل دو بخش هستند:
- ماتریس معدنی که از ملات‌های ریزدانه مبتنی بر سیمان، آهک یا ژئوپلیمر تشکیل شده و وظیفه انتقال تنش و محافظت از الیاف را برعهده دارد. در سیستم وال مش، این ماتریس همان پلاستر والمش است که در دو نوع گچی و سیمانی موجود است.
- شبکه الیاف مسلح‌کننده که می‌تواند از الیاف شیشه، کربن، بازالت یا آرامید ساخته شود و ظرفیت کششی سیستم را تأمین می‌کند. در سیستم وال مش، این شبکه الیاف همان توری والمش است که در 3 رده مختلف موجود است.
ویژگی‌ها و مزایای سیستم‌های FRCM آن‌ها را به گزینه‌ای ایده‌آل برای مقاوم سازی دیوارهای بنایی تبدیل کرده است. نصب آسان و سریع، وزن بسیار پایین، چسبندگی مناسب به مصالح بنایی و تطابق فیزیکی و مکانیکی با مصالح دیوار از جمله مزایای این سیستم‌ها هستند. این ویژگی‌ها نه‌تنها کارایی لرزه‌ای دیوارهای بنایی را افزایش می‌دهند، بلکه اجرای آن را در پروژه‌های عمرانی، بسیار عملی و مؤثر می‌سازند.
از دیگر مزایای مهم سیستم‌های کامپوزیت FRCM می‌توان به این اشاره کرد که این سیستم‌ها به طور کامل پس از اجرای دیوار نصب می‌شوند، بنابراین تداخلی با مرحله دیوارچینی ایجاد نمی‌کنند. همچنین بهترین روش برای مقاوم سازی دیوارهای بنایی موجود نیز هستند.
کاربرد سیستم FRCM در مقاوم سازی دیوارهای بنایی
سیستم FRCM به عنوان یکی از روش‌های نوین مقاوم سازی دیوارهای بنایی، عملکردی مؤثر در بهبود رفتار لرزه‌ای دیوارهای آجری و بلوکی دارد. نحوه عملکرد FRCM بر دیوارهای بنایی مبتنی بر تسلیح کششی خارجی است. در هنگام اعمال نیروهای لرزه‌ای یا باد، دیوارهای بنایی که ذاتاً رفتار شکننده دارند، دچار ترک‌خوردگی یا گسیختگی خمشی می‌شوند. با نصب سیستم FRCM، شبکه الیاف کششی بارهای ناشی از خمش را جذب کرده و باعث افزایش مقاومت نهایی، کاهش گسترش ترک‌ها و افزایش شکل‌پذیری می‌شود. این رفتار معمولاً در سه مرحله اتفاق می‌افتد: رفتار الاستیک اولیه، مرحله ترک‌خوردگی ماتریس و در نهایت عملکرد باربر مش فایبرگلاس.
روش اجرای سیستم کامپوزیت FRCM نسبتاً ساده است. ابتدا سطح دیوار آماده‌سازی می‌شود (نظیر تمیزکاری و مرطوب‌سازی)، سپس یک لایه پلاستر سیمانی یا گچی اعمال شده و مش الیاف در آن قرار می‌گیرد. در نهایت، لایه دوم پلاستر برای پوشش کامل مش اعمال می‌شود. این روش به دلیل عدم نیاز به ابزارهای خاص، در انواع پروژه‌های ساختمانی موجود یا در حال ساخت، به‌ویژه در فضاهای محدود یا ساختمان‌های بهره‌برداری‌شده، به‌خوبی قابل اجرا است.
تأثیر استفاده از سیستم‌های FRCM بر پارامترهای مکانیکی دیوارهای بنایی در مطالعات متعدد مورد تأیید قرار گرفته است. به‌طور خاص، افزایش مقاومت خمشی و برشی و بهبود ظرفیت تغییر شکل از نتایج کلیدی کاربرد این سیستم است. در مجموع، سیستم‌های کامپوزیت FRCM به دلیل عملکرد مؤثر، سهولت اجرا، سازگاری با مصالح بنایی و ویژگی‌های فنی مناسب، به عنوان یک راهکار قابل اتکا برای مقاوم سازی دیوارهای بنایی، به‌ویژه در پروژه‌های لرزه‌ای مطرح شده‌اند.
راهکار وال مش؛ نمونه‌ای بومی از فناوری FRCM
در سال‌های اخیر، فناوری FRCM به عنوان یک روش نوین برای مقاوم سازی دیوارهای بنایی در برابر بارهای لرزه‌ای و جانبی، توجه گسترده‌ای در سطح بین‌المللی به خود جلب کرده است. در ایران، سیستم وال مش ترجمه‌ای بومی و متناسب با شرایط ساخت‌وساز داخلی از همین فناوری است. این سیستم، با بهره‌گیری از شبکه‌های الیاف شیشه و ملات‌های ویژه، عملکردی مشابه FRCM در تسلیح خارجی دیوارهای بنایی دارد. همچنین با بهره‌گیری از اتصالات فلزی نظیر نبشی والمش، مانع واژگونی و جابجایی خارج از صفحه دیوار می‌شود.
برخلاف سیستم‌های سنتی نظیر میلگرد بستر و وال‌پست فلزی که به‌عنوان روش‌های تسلیح داخلی طراحی شده‌اند، وال مش به صورت لایه‌ای تقویتی بر روی سطح دیوار اجرا می‌شود. این تفاوت در محل تسلیح، تأثیر مستقیمی بر نحوه عملکرد سازه‌ای و سهولت اجرا دارد. وال‌پست که بر اساس استفاده از اجزای فولادی مانند ناودانی و میلگرد بستر طراحی می‌شوند، نیازمند اجرای دقیق در حین و قبل از دیوارچینی، جوشکاری، نصب پلیت و … هستند؛ در حالی‌که وال مش می‌تواند به طور کامل پس از اتمام دیوار، تنها با عملیات ساده‌ای شبیه به پلاسترکاری، اجرا شود.
مطابق پیوست ششم ویرایش چهارم استاندارد ۲۸۰۰ ایران، سیستم وال مش به‌طور رسمی به‌عنوان یک روش معتبر مقاوم‌سازی لرزه‌ای دیوارهای بنایی به رسمیت شناخته شده است. این تأیید، نه تنها چارچوب نظارتی لازم را فراهم کرده، بلکه اطمینان مهندسان را نسبت به مبانی فنی و عملکرد این روش افزایش داده است. حذف الزامات دشوار وال‌پست مانند نصب وادارهای قائم و افقی فولادی و محدودیت در طول دیوار، یکی از ویژگی‌های کلیدی وال مش است که طراحی را ساده‌تر و اجرای آن را قابل‌اعتمادتر کرده است.
در مقایسه با وال‌پست فلزی، وال مش مزایای قابل‌توجهی دارد:
- عملکرد لرزه‌ای مناسب با قابلیت تحمل نیروهای کششی ایجاد شده در دیوار و کاهش خطر شکست خارج از صفحه؛
- کاهش چشمگیر وزن مرده وارد بر سازه و افزایش کارایی لرزه‌ای کلی؛
- اجرای ساده و سریع با نیروی کار نیمه‌ماهر؛
- کاهش هزینه تسلیح دیوارها تا 40 درصد نسبت به سیستم‌های فلزی؛
- امکان استفاده در پروژه‌های نوساز یا مقاوم‌سازی دیوارهای موجود.
در شرایط کنونی صنعت ساختمان ایران، که با چالش‌هایی نظیر افزایش هزینه مصالح، کمبود نیروی متخصص و فشار زمان‌بندی پروژه‌ها مواجه است، استفاده از راهکارهایی چون وال مش که ترکیبی از عملکرد فنی قابل‌اعتماد، سرعت اجرا، کاهش هزینه و سهولت پیاده‌سازی را فراهم می‌آورند، بیش از هر زمان دیگری اهمیت دارد. از سوی دیگر، با افزایش الزامات آیین‌نامه‌ای و توجه نهادهای نظارتی به مقاوم سازی دیوارهای بنایی، نیاز به روش‌هایی که هم قابل تأیید و هم در عمل قابل اجرا باشند، به شکل محسوسی احساس می‌شود.
زمان تصمیم‌های هوشمندانه برای ارتقاء ایمنی دیوارهای بنایی
در دهه‌های گذشته، تجربه‌های تلخ ناشی از عملکرد ضعیف دیوارهای بنایی غیرسازه‌ای در برابر زلزله، مانند آنچه در زلزله کرمانشاه ۱۳۹۶ مشاهده شد، اهمیت مقاوم‌سازی این عناصر را به‌وضوح نمایان کرده است. با وجود شناخت این نیاز، روش‌های سنتی مانند استفاده از مقاطع فولادی وال پست، به دلیل دشواری‌های اجرایی، اغلب نادیده گرفته می‌شوند یا به درستی اجرا نمی‌گردند.
در چنین شرایطی، پذیرش و بهره‌گیری از فناوری‌های نوین، مانند سیستم‌های کامپوزیت FRCM، می‌تواند راهی اصولی و عملی برای ارتقاء ایمنی سازه‌ها باشد. این سیستم‌ها با سادگی اجرا، عملکرد مکانیکی مناسب و سازگاری با مصالح بنایی، گزینه‌ای قابل اتکا برای مقاوم سازی دیوارهای بنایی به شمار می‌روند. با این حال، پذیرش فناوری‌های نوین مانند وال مش، مستلزم تغییر در نگرش مهندسان، آموزش صحیح و بازنگری در برخی از عادات اجرایی رایج است.
اکنون زمان آن رسیده که نهادهای تخصصی، مهندسان و تصمیم‌گیران حوزه ساخت و ساز، با نگاه بازتری به راهکارهای نوین بنگرند و مسیر ارتقاء ایمنی را از طریق پذیرش فناوری‌های نوین هموار سازند. آینده‌ای ایمن‌تر تنها زمانی محقق می‌شود که امروز، تصمیم‌های هوشمندانه‌تری اتخاذ شود.
اگر به دنبال مقاوم‌سازی اصولی دیوارهای بنایی با روشی نوین هستید، برای دریافت مشاوره تخصصی و اطلاع از قیمت والمش، با ما در تماس باشید. تیم ما آماده است تا در انتخاب بهترین راهکار، همراه شما باشد.
