مقدمه
همانطور که استخوان های بدن انسان سایر اعضا و جوارح را استوار و محکم نگه میدارند میتوان گفت اسکلت یک ساختمان در مبحث ساختمان سازی بی شباهت به عملکرد استخوان بندی بدن انسان نیست.
سازه مانند اسکلت است که بدنه ی یک ساختمان را تشکیل میدهد و مصالح ساختمانی آن را در بر میگیرند و در نتیجه هرچقدر سازه ی یک ساختمان محکم و در هنگام زلزله از انعطاف پذیری خوبی برخوردار باشد به همان میزان پایداری آن نیز تضمین می گردد.
سازه ها انواع گوناگونی دارند سازه ی بتنی سازه ای است که در ساخت آن از بتن یا به طور معمول بتن مسلح( سیمان، شن، ماسه و فولاد) استفاده شده باشد.اسکلت های بتنی رایج ترین انواع اسکلت ها در ساختمان سازی مدرن بوده است که شامل یک چارچوب و یک سازه ی بتنی است. با توجه به کاربرد سازه ها در مقاوم سازی ساختمان ها به ویژه در برابر عوامل و بلایای طبیعی مانند زلزله، سازه ای که بتواند عملکرد بهتری را از تمام جنبه ها به جای بگذارد از اهمیت بیشتری برخوردار است. سازه های بتنی به دلیل ویژگی ها و مزایای منحصر به فرد نه تنها در ساختمان سازی بلکه در پله ها و ستون ها و پل ها و مکان های دیگر اهمیت پیدا میکنند. طول عمر و مقاومت سازه های بتنی به نوع مصالح و عمل آوری صحیح آن بستگی دارد و باید به مدت 60 سال عمر مفید داشته باشند. سازه های بتنی قادر هستند درجه حرارت بسیار بالا را هنگام آتش سوزی تحمل کنند در حالیکه هیچ گونه آسیبی به تمامیت ساختار ساختمان وارد نمیکند به طور کلی بتن برای برطرف کردن و مقابله با آتش نیازی به عایق خاصی ندارد و هنگام بروز بلایای طیبعی این دست سازه ها عملکرد خوبی را به نمایش میگذارند. ساختمان هایی که از سازه های بتنی ساخته شده اند قادر هستند در برابر بادها با سرعت بیش از 200 مایل در ساعت، با حفظ عملکرد خود مقاومت زیادی را نشان دهند.
سازه های بتنی به طور طبیعی در شرایط محیطی رطوبت دار از مقاومت بیشتری نسبت به سازه های فلزی برخوردار هستند و هچنین هزینه ی تعمیر و نگه داری آنها کمتر از سازه های فلزی است. البته در مناطق مرطوب، رعایت دقیق کاور میلگرد طبق آیین نامه، جهت جلوگیری از خوردگی میلگرد الزامی است.
اما سازه های بتنی کنار مزایای قابل توجهی که دارند دارای معایبی نیز هستند که در ادامه در مورد آنها بیشتر صحبت خواهیم کرد.
از جمله معایب سازه های بتنی میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
با بهسازی سازه های بتنی میتوان تا حد چشمگیری معایب این سازه ها را کاهش داد . در گذشته از مصالح سنتی برای بهسازی سازه ها استفاده میشد اما در سال های اخیر با معرفی مواد مرکب در مهندسی عمران، این مصالح با داشتن ویژگی های مکانیکی برتر تبدیل به گزینه ی مناسبی جهت بهسازی سازه ها ی بتنی شدند. مواد مرکبی که در مهندسی عمران به کار میروند به صورت پلیمرهای مسلح با الیاف ( FRP) میباشند.
FRP ها مصالحی سبک، مقاوم و با دوام هستند که به دلیل ضخامت نازکشان کار با آنها آسان است وقابلیت اعمال بر روی سطوح مختلف را دارند.
کاربرد گسترده ی سازه های بتنی از جمله در ساختمان های مسکونی، تجاری و اداری و زیبا سازی پل ها و همچنین از نظر مقرون به صرفه بودن نسبت به سازه های فولادی، اهمیت بهسازی( ترمیم و تقویت) سازه های بتنی را دو چندان میکند.
FRP که یکی از روش های بهسازی سازه ها است برای ترمیم یک عضو سازه ای خسارت دیده، مقاوم سازی یک عضو سالم، رفع اشکالات اجرایی در سازه های در حال ساخت و همچنین ساخت اعضای سازه ای جدید مورد استفاده قرار میگیرد.
بعد از تهیه ی زمین و طراحی نقشه ی متناسب با زمین و ساختمان های اطراف سازه ی مورد نظر و سپس انجام تمام کارهای اداری و اخذ پروانه ساختمانی سازی نوبت به اجرای نقشه میرسد.
برای ساخت یک ساختمان پس از گود برداری اجرای فونداسیون یا پی انجام می گیرد. فونداسیون آخرین عضو سازه است که نیرو را از ساختمان به زمین منتقل می کند، که البته به جهت آنکه فونداسیون مستقیم با خاک درگیر نباشد، لایه 10سانتی متری از بتن کم مقاومت به نام “مگر” قبل از اجرای فونداسیون اجرا می گردد که صرفا عامل جداکننده می باشد و نقش سازه ایی ندارد.
به طور مختصر لازم به ذکر است که انواع مختلف فونداسون قابل طراحی است، نواری، منفرد، گسترده یا مت ، پله کانی و … به طبق نقشه های موجود، آرماتوربندی، قالب بندی و بتن ریزی آن انجام می گردد.
پس از اجرای فونداسیون و ستون، اجرای سقف از اهمیت ویژه ایی برخوردار است، با توجه به اینکه وزن بتن سقف تاثیر مستقیم در وزن سازه و بهینه سازی طراحی سازه دارد، کاهش وزن سقف بسیار مهم و مورد توجه مهندسین محاسب و مالکان می باشد. هرچقدر وزن سازه کاهش پیدا کند، جذب نیرو توسط ساختمان کمتر و عملکرد بهتری در زلزله خواهد داشت. یکی از اقتصادی ترین سقف های بتنی موجود، بی شک سقف وافل است که اجرای آن به کمک قالب هایی عموما از جنس پلیمر انجام می گیرد.
در ادامه به معرفی قالب وافل برای اجرای سقف وافل میپردازیم.
قالب وافل چیست و چه کاربردی دارد؟
قالب وافل مهم ترین ابزار اجرای سقف وافل است که آن را میتوان در اصل شکل دهنه سقف های وافل دانست. این قالب ها از جنس پلاستیک بوده و ابعاد وشکل مشخصی دارند. همچنین از این قالب ها برای حذف کردن بتن ناکارآمد در دال های بتنی استفاده میشود. بتن ناکارآمد بخشی از دال بتنی است که تحت هیچ فشار و تنشی نیست و از طرفی هیچ عضو کششی از جمله میلگرد نیز در آن وجود ندارد. با حذف این قسمت اضافه و ناکارآمد، سازه سبک تر میشود و از طرفی در کاهش جذب انرژی لرزه ای نیز بسیار موثر است. علاوه بر این حذف آن از نظر اقتصادی هم به صرفه است.
مجموعه فنی مهندسی ” گرین وافل” به پشتوانه ی دانش و تجربه ی چند ساله اقدام به تولید قالب غیر ماندگار سقف از جنس پلیمر نموده است. سیستم سقف ” گرین وافل” پس از چندین سال تحقیق و بررسی نیازهای صنعت ساختمان کشور و بررسی سقف های متعارف سنتی و با در نظر گرفتن مفاد آیین نامه های ساختمان پا به عرصه ی ساخت و ساز کشور گذاشته است.
در واقع این نوع سقف به روز آوری روش های متداول در حال اجرا با قالب هایی به همین نام میباشد که بدون بر هم زدن ابزار و روش های موجود و تحمیل هزینه های سنگین با اصلاح الگوی مصرف مصالح و روش اجرا از دفن مصالح گران مانند تیرآهن، میلگرد،بتن، سفال، پلی استایرن( فوم) و پرت مصالح و منابع ملی جلوگیری میکند.
امروزه برخلاف گذشته نه چندان دور، تنوع سیستم های سازه ای و سقف ها زیاد شده است و جهت انتخاب بهترین گزینه ی سقف باید پارامترهای مختلفی از جمله کیفیت، سرعت، نوع اسکلت، قیمت و … را مورد بررسی قرار داد و بهترین گزینه را برای اجرای سقف سازه ای انتخاب کرد.
این قالب به عنوان یک قالب غیر ماندگار سقف محسوب میشود. یعنی پس از بتن ریزی سقف، از بتن جدا میشود و امکان استفاده ی مجدد از قالب در سقف های بعدی یا پروژه های بعدی را دارا میباشد. با این خصوصیت، تمامی بلوک های سقفی را میتوان از ساختمان حذف کرد و این علاوه بر حفظ منابع ملی به استحکام، سبک سازی و ایمنی بیشتر ساختمان در زمان وقوع زلزله کمک خواهد کرد.
قالب تمامی تیرچه های پیش ساخته به همراه مشکلات نصب آن ها در سقف حذف خواهد شد و به دلیل اجرای تیرچه در جا از نظر فنی بسیار بهتر و راحت تر اجرا میشود. همچنین به دلیل استحکام قالب هنگام اجرای سقف، نیروهای اجرایی به راحتی میتوانند بر روی قالب عبور و مرور داشته باشند بدون آنکه نگران شکستن قالب یا در رفتن آن از محل باشند و این به امنیت جان کارگران کمک زیادی خواهد کرد.
از خصوصیات دیگر این نوع سقف اجرای آسان آن توسط نیروهای اجرایی میباشد. باتوجه به عمده ی ساخت و ساز کشور جهت زیر سازی سقف میتوان از وسایل معمول اجرای سقف مثل چهار تراش، قوطی فلزی، لوله داربست و جک های معمول سقف استفاده کرد. اجرای این سقف بسیار مشابه سقف تیرچه بلوک میباشد و نیاز به نیروهای تخصصی با آموزش های ویژه ندارند.
جنس قالب
قالب از مواد پلیمری قابل بازیافت تولید شده است که سطح صیقلی و جنس آن باعث میشود به عنوان یک قالب مناسب برای بتن شناخته شود که جداسازی آن از بتن بسیار آسان است. معمولا اجرای سقف های پلی استایرن و بلوک های سیمانی باعث کثیف شدن سقف از بلوک های خرد شده میشود که با استفاده از قالب مذکور این مشکل نیز برطرف میگردد.
وزن قالب
به دلیل سبک بودن قالب، حمل آن توسط کارگران به راحتی انجام میگیرد تقریبا هر متر مربع قالب وزنی حدود یازده کیلوگرم، جرم دارد که توسط یک کارگر حمل میشود. این وزن با حداکثر وزن مجاز حمل بار توسط کارگر فاصله ی زیادی دارد.
ابعاد قالب
مرکز به مرکز تیرچه 60 سانتی متر، ارتفاع قالب 25 سانتی متر و طول های 10،15،50 سانتی متر میباشد که این قالب به قالب بعدی به وسیله ی پیچ و مهره مونتاژ میشود و در انتهای طول هر قسمت با یک قالب درپوش با طول های مختلف بسته میشود. ضخامت کلی سقف با احتساب 5 ساتی متر بتن روی قالب 30 سانتی متر میشود. در مجموع وزن بتن این سقف برای هر متر مربع سقف حدود 250 کیلوگرم میباشد که این مقدار بتن در بین سقف های مشابه، حداقل میباشد.
جهت اجرای سقف وافل می توان از ابزار مختلف مثل جک صلیب دار، اسکافولد، داربست و … استفاده کرد، که در سقف های با ارتفاع بیش از 4متر، توصیه می گردد از اسکافولد مثلثی استفاده شود.
البته انواع دیگر قالب سقف وافل نیز تولید می شود که با توجه به دهانه ها و فاصله ستون، در طراحی سقف وافل مورد استفاده قرار می گیرد، ولی عمده استفاه در دهانه های معمول تا 10متر ایعاد وافل60 مناسب می باشد
اسکافولد چیست؟
ساخت داربست ها مهارت ویژه ای نیاز دارد زیرا در صورت فرو ریختن یک داربست خطر تلفات جانی بسیار زیاد است. اسکافلدینگ در اصطلاح به سیستم های داربست بندی در اشکال و ساختارهای مختلف گفته میشود. اسکافلد نوعی داربست مثلثی شکل است مورد استفاده قرار میگیرد. شاید این سوال برای شما هم پیش بیاید که تفاوت این داربست با داربست های معمولی در چیست؟
اسکافلد در صنعت ساخت و ساز نقش موثری دارد اسکافلد سازه ای موقتی است که امکان دسترسی به نقاط بالا در بناها را به کاربران میدهد. البته از مهم ترین کاربردی که این ابزار دارد میتوان به کفراژ بندی دال های بتنی اشاره نمود. با وجود این داربست میتوان به راحتی دال های بتنی مختلفی را حتی اگر برای سقف ها باشد را متصل کرد. یک خاصیتی که اسکافلدها دارند این است که به راحتی و بدون ایجاد دردسر و مشکل، به یکدیگر متصل میشوند و در صورت تمام شدن کار خیلی راحت میتوان اجزای آن را از هم جدا کرد.
داربست های مثلثی اسکافلد از اجزای گوناگونی نظیر:
پیچ تنظیم که برای تنظیم کردن داربست مورد استفاده قرار میگیرد و از صفحه ی کفی که کارگران بتوانند بر روی آن بایستند و از پین های داربست برای برقراری اتصالی محکم و بدون درز و همچنین از میل مهار افقی و مایل برای پایه های داربست تشکیل میشود.
لازم به ذکر است که برای بنا کردن داربست مثلثی اسکافلد باید به اتصالات نر و ماده ای توجه ویژه کرد.
مسئله ای که حائز اهمیت است در خصوص سازه های بتنی، پایداری آن هاست. اکثر سازه های بتن به مرور زمان و تحت تاثیر شرایط محیطی و تاثیر بارهای خارجی وارد بر آن ها مانند زلزله، بار ترافیک، انفجار و سایر منابعی که در سازه ارتعاش ایجاد میکنند دچار زوال و آسیب میشوند. آسیب های سازه ای موجب تغییرات نامطلوب در کارایی سازه میگردند، بنابراین نظارت بر سلامت سازه ها و تشخیص آسیب های آن در مراحل اولیه بسیار مهم و مورد توجه است.
از جمله عوامل موثر در فرسودگی و تخریب سازه های بتنی:
شناسایی این معایب در زمان درست و به موقع و سپس برنامه ریزی صحیح و به کار گرفتن استراتژی تعمیر و بازسازی، میتواند در جلوگیری از صدمات خطرناک، موثر باشد اما هیچ اقدامی موثر تر از پیشگیری نیست چنانکه در سال های اخیر با پیدایش بتن های جدید و صنایع و شرکت های ارائه دهنده ی خدمات نوین در این زمینه کمک شایانی به تقویت و استحکام سازه ها شده است. این تحولات به پیدایش بتن های خاص برای مناطق و شرایط خاص، بتن هایی با مقاومت بسیار زیاد، بتن هایی با نرمی بالا، بتن هایی با آرماتورهای غیر فلزی ، بتن با کارایی بسیار زیاد، بتن با سنگدانه های بازیافتی و بتن های ابداعی منجر شده است.
زلزله های مخرب و فاجعه آمیز چند دهه اخیر نشان داد که ایران کشوری زلزله خیز است و هیچ نقطه ای از آن از خطر زلزله در امان نیست. از آنجا که متاسفانه برخی از شهر های ایران در حاشیه ی کسل ها شکل گرفته اند و حرکت های افقی و عمودی گسل ها منجر به بروز زلزله در این گونه شهرها یا نواحی پیرامون آن ها میشود، ازین رو ضرورت مقاوم سازی ساختمان ها در ایران با معیار های علمی احساس میشود.
نگاهی به خسارت های ناشی از زلزله های گذشته نشان میدهد که درصد بالایی از ساختمان های بتن مسلح که تاکنون ساخته شده اند در برابر زلزله مقاوم نیستند و یا مقاومت قابل قبولی ندارند زیرا سازه های بتن مسلح موجود بر اساس آیین نامه های قدیمی طراحی شده است و اکثر آن ها الزامات آیین نامه های جدید را شامل نمیشود همچنین ضعف های اجرایی مزید بر علت شده و ساختمان ها را آسیب پذیر ساخته است. ازین رو ضرورت تقویت این ساختمان ها به خصوص برای مقابله با نیروهای جانبی و با روش های مقاوم سازی قابل اعتماد، آسان، سریع و اقتصادی احساس میشود. به عنوان مثال یکی از راه های مقام سازی بتن ها افزایش دوام آن ها با خاکستر پوسته ی برنج است.
امروزه سازه های بتن آرمه در صنعت ساختمان از جایگاه ویژه ای برخوردار هستند. جهت بهسازی برخی از ساختمان های بتنی موجود از مهاربند های فولادی با اتصال مستقیم مهاربند به قاب بتنی استفاده میشود. موضوع مهمی که در این میان مطرح میشود آن است که جزئیات مهاربند به سازه ی بتنی چگونه باشد. ناحیه ی اتصال در سازه های همیشه در طی رخداد زلزله بیشترین آسیبرا محتمل میشوند لذا عملکرد ناحیه ی اتصال و نوع اتصال مهاربند فولادی به قاب بتنی بر رفتار لرزه ای و سطوح گسیختگی قاب تاثیر گذار خواهد بود. نتایج نشان میدهند که تغییر در نوع اتصال باعث تغییر در میزان جذب انرژی، توزیع تنش و حداکثر تغییر مکان جانبی قاب میگردد. از منظر نتایج بدست آمده و با اعمال بارهای رفت و برگشتی ، ابتدا مدل کاشت بولت و سپس مدل اتصال با ژاکت فلزی به عنوان مدل های منتخب در نظر گرفته شده است و به لحاظ عملکردی که پلاستیک شدن المان ها و خرابی، نماینده ی آن است.
سال های زیادی است که بتن به عنوان یک ماده ی ساختمانی مهم در ساخت سازه های بتنی چون ساختمان ها، سدها، پل ها، تونل ها، راه ها، اسلکت ها و برج ها و سازه های خاص دیگر کابرد دارد انجام پروژه های وسیع تحقیقاتی بر روی مواد مختلف تشکیل دهنده بتن و آزمایش بتن های مختلف با مواد جدید منجر به پیدایش بتن هایی شده است که علاوه بر تامین مقاومت خواص دیگری از این ماده نظیر دوام، کارایی و … باعث به وجود آمدن تغییرات اساسی در بتن شده است. علاوه بر دگرگونی و تحول در مواد تشکیل دهنده ی بتن، افزودن مواد دیگری به بتن همچون افزودنی های مختلف، انواع الیاف ها و حتی مواد زائدی که موجب آلودگی محیط زیست میشوند، موجب پیدایش بتن های جدید با خواص جدید و بهبود یافته شده است که همگی در جهت کنترل ترک خوردگی یا افزایش مقاومت فشاری بتن بوده است. هدف این است که چگونه میتوان از وقوع ترک خوردگی در بتن جلوگیری کرد.
شیوه های جلوگیری از ترک خوردگی بتن به طور اجمالی:
یافته ها و نتیجه گیری
این مطالعه اهمیت سازه های بتنی در مقاوم سازی ساختمان ها و دیگر سازه ها را با ذکر جزئیات نشان میدهد؛ اما چرا با وجود این بتن در بسیاری از سازه ها به آن خوبی که باید باشد نیست؟
طبق بررسی مقالات مختلف و مطالعات و تحقیقات انجام شده، عوامل مهمی در این مساله دخالت دارند اما از دلایل مهم این مساله میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
امروزه یکی از ممم ترین عناوین تحقیقاتی دوام بتن، اثر ترکیب بارهای مکانیکی( فشاری، کششی و خمشی) و بارهای محیطی بر سازه های بتنی است. در طراحی دوام بتن مناطق سردسیر، ترکیب بار مکانیکی، سیکل های یخ زدن و آب شدن و نفوذ عوامل مهاجم شیمیایی باید مورد توجه قرار گیرد ترک خوردگی بتن مهم ترین عامل کاهش دوام آن به حساب می آید این در حالی است که تنها پارامتر مطرح شده ی مرتبط با ترک در آیین نامه ها، عرض آن میباشد درصورتی که دو پارامتر مهم دیگر یعنی دانسیته و اتصال پذیری ترک ها دارای تاثیرات مهمی بر خواص انتقالی آب و عوامل مهاجم شیمیایی در بتن میباشند .
سخن پایانی:
باتوجه به مطالعه ی مروری حاضر بر روی سازه های بتنی نکته ی مهمی که باید مورد توجه قرار گیرد بحث مقاوم سازی ساختمان ها و سازه هاست که برای این منظور باید بتن های کارآمدی را که با شیوه های نوین و استاندارد توسط صنایع و شرکت های مرتبط تولید میشوند را در بدنه و اجزای ساختمان استفاده کرد علاوه بر بتن بحث قالب گیری و داربست بندی نیز اهمیت ویژه پیدا میکند که استفاده از قالب های “گرین وافل” با مزایای بیشماری که دارد میتواند جایگزین خوبی برای قالب های فلزی و چوبی باشد.
علاوه بر استفاده از تجهیزات باکیفیت و مطابق با تکنولوژی های روز دنیا بحث دیگری که اهمیت پیدا میکند افزایش علم و پژوهش در ساختمان سازی است. همه ی عوامل و دست اندرکاران ساخت یک پروژه ی ساختمانی باید در مورد نحوه ی اجرای ساخت، اطلاعات و علم کافی را داشته باشند و مرتب علم خود را بروزرسانی کنند چرا که این تنها پزشکان نیستند که جان انسانها در دستشان است چرا که اگر سازه ای که تولید میشود نکات ذکر شده در آن رعایت نشده باشد و تمام مراحل ساخت و ساز زیر دست مهندسان مجرب هدایت نشده باشد و از تجهیزات و وسایل نامرغوب در سازه استفاده شود میتواند خرابی های زیادی را به بارآورد که به تبع آن جان بسیاری از افراد به خطر می افتد؛ چنانکه اخیرا فاجعه ی متروپل آبادان که داغ بزرگی بر دل همه ی ما گذاشت اهمیت رعایت تمام نکات مقاوم سازی، قبل و حین ساخت یک سازه را بر ما گوشزد کرد.
نویسنده: ساناز سلیمیان
منابع
