علاوه بر خطاهایی که در طراحی سازه های بتنی رخ میدهد، اشکالاتی نیز در اجرای آن ممکن است مشاهده شود. اشکالات اجرایی سازه بتنی می‌توانند سبب آسیبپذیر شدن ساختمان‌های بتنی در برابر زلزله و آتش‌سوزی شوند. جهت جلوگیری از ایجاد این اشکالات اجرایی ابتدا باید آنها را شناخته و از ایجاد این اشکالات در سازه جلوگیری کنیم.
در این مقاله فوق العاده کلیه اشکالات اجرایی که ممکن است در یک سازه بتنی ایجاد شود از جمله اشکالات اجرایی آرماتوربندی را به همراه تصاویر مربوطه شرح می‌دهیم.
اشکالات اجرایی فونداسیون بتنی
مهمترین قسمت یک ساختمان فونداسیون میباشد، چراکه ساختمان روی آن اجرا شده و نیروهای ناشی از سازه به فونداسیون منتقل میشود؛ درنتیجه باید مستحکم و به‌دور از اشکالات اجرایی باشد. در اجرای فونداسیون بتنی ممکن است اشکالاتی رخ دهد. در ادامه اشکالات رایج در فونداسیون بتنی بیان‌شده است:
عدم اجرای آرماتوربندی مناسب، طول کاور مجاز و دانه‌بندی نامناسب بتن فونداسیون
جهت آرماتور گذاری صحیح فونداسیون بتنی، می‌بایست، آرماتورهای طولی به‌صورت افقی، در دو قسمت فوقانی و تحتانی فونداسیون اجراشده و آرماتورهای عرضی جهت افزایش مقاومت در برابر پیچش و برش به‌صورت عرضی آنها را در برگیرند.
کاور بتن نیز نوعی پوشش جهت محافظت از آرماتورها در برابر خوردگی بوده که باید طبق آیین‌نامه در نظر گرفته شود.
عدم رعایت پوشش بتنی در شناژ
در هنگام اجرای پی‌کنی، بایستی به این نکته توجه شود که عرض پی کنده‌شده به‌گونه‌ای باشد که در مرحله بتن ریزی فونداسیون، پوشش بتنی آرماتورها به‌خوبی تأمین شود. همچنین به‌منظور عملکرد بهتر آرماتور و بتن به‌عنوان یک کامپوزیت و انتقال مناسب تنش بین آنها، فاصله آرماتورهای فونداسیون مطابق ضوابط آیین نامه بوده تا بتن فضای بین میلگردهای شناژ را به‌صورت کامل پر کند.
رعایت نکردن همپوشانی (اورلپ) کافی در شبکه میلگرد گذاری فونداسیون
میلگردهای استاندارد ایران معمولاً ۱۲ متر میباشد؛ لذا اگر طول دهانه ای بیش از ۱۲ متر باشد، باید از ۲ یا چند میلگرد برای آن استفاده کرد؛ که این میلگردها باید همپوشانی داشته باشند. انجام صحیح همپوشانی آرماتورهای طولی سبب انتقال مناسب تنش‌ها بین آنها از طریق بتن بین میلگردها میشود؛ بنابراین عدم رعایت همپوشانی باعث اختلال در انتقال تنش به آرماتورهای طولی بعدی میشود.
اشکالات اجرایی چشمه اتصال تیر به ستون
محل اتصال تیر به ستون را چشمه اتصال می‌نامند؛ چشمه اتصال در رفتار لرزه‌ای سازه تاثیر مستقیمی دارد. بنابراین اجرای این ناحیه از سازه دارای بالایی است با این حال در چشمه اتصال تیر به ستون نیز معمولاً اشکالات اجرایی زیر دیده میشود:
نداشتن قلاب ۹۰ درجه آرماتورهای سراسری تیر داخل ستون‌های انتهایی
در خصوص چشمه اتصال در ستون‌های پیرامونی ساختمان‌های بتنی مسئله نداشتن قلاب ۹۰ درجه آرماتورهای سراسری تیر داخل ستون‌های انتهایی بعضاً مشاهده میشود. عدم تأمین خم انتهایی لازم برای آرماتورهای طولی تیرها باعث کاهش مقاومت خمشی در بر تکیه گاه‌ها میشود. همانطور که می‌دانیم بیشترین تلاش‌ها (لنگر خمشی و نیروی برشی) در بر تکیه گاه‌ها اتفاق افتاده و عدم تأمین طول مهاری باخم انتهایی، باعث عدم عملکرد مناسب آرماتورهای طولی خمشی در تحمل لنگرهای وارده میشود. درنتیجه امکان خرابی در این ناحیه قبل از رسیدن به حداکثر مقاومت خمشی تیر وجود دارد.
رد کردن آرماتور سراسری تیرها خارج از آرماتورهای ستون‌ها
رد کردن آرماتور سراسری تیرها خارج از آرماتورهای ستون‌ها اشکال اجرایی متداولی است که بعضاً مشاهده میشود. در این حالت، این آرماتورهای طولی که در خارج از هسته ستون بوده و تنها توسط بتن پوششی که هیچگونه عملکرد سازه‌ای ندارد، مهار میشود. در صورت ریختن بتن پوششی حین وقوع زلزله، این آرماتورهای هیچگونه عملکرد سازه‌ای نخواهند داشت و علاوه ب رفتار نامناسب تیر، نیروهای وارد بر تیر به‌خوبی به ستون منتقل نخواهد شد. برای جلوگیری از این مشکل، در مرحله طراحی سازه بایستی ابعاد ستون و عرض تیرها به گونه‌ای در نظر گرفته شود که چنین ایرادی در اجرا رخ ندهد.
شکست اتصال تیر-ستون در سازه بتنی
علت این شکست کمبود محصورشدگی بتن در محل اتصال است؛ و چاره آن، تأمین آرماتور عرضی (خاموت) در محل اتصال میباشد. در ناحیه چشمه اتصال تیر و ستون، در حین زلزله نیروهای برشی بزرگی به این ناحیه وارد میشود که برای تأمین مقاومت برشی کافی و محصورشدگی مناسب بتن هسته ستون، آرماتورهای طولی ستون و قلاب انتهایی آرماتورهای طولی تیر، توصیه میشود تنگ‌هایی با فواصل مناسب در این ناحیه اجرا شود. در شکل زیر مشاهده میشود که به علت کمبود آرماتورهای عرضی در چشمه اتصال شاهد شکست برشی و بیرون زدن قلاب انتهایی آرماتورهای تیر هستیم.
عدم وجود تنگ‌های کافی و مناسب تیر یا ستون در ناحیه بر اتصال، منجر به گسیختگی برشی اتصال می‌گردد.
در اتصال میانی که میلگردهای طولی تیر با میلگردهای طولی ستون و یا تنگ‌های مناسب دورگیری نشده باشند، میلگردهای طولی تیر نیز کمانش خواهند نمود.
عدم اجرای مناسب قالب‌بندی در محل اتصال تیر به ستون و بتن‌ریزی ناقص
دربند قبل در مورد اهمیت چشمه اتصال توضیحاتی داده شد. چشمه اتصال، محل اتصال تیر به ستون است و برش و لنگر خمشی تحمل شده توسط تیرها در این محل به ستون منتقل میشود. تا به‌این‌ترتیب این تلاش‌ها به فونداسیون انتقال یابد؛ بنابراین میتوان به اهمیت عملکرد چشمه اتصال پی برد؛ بنابراین هرگونه نقص در اجرای این ناحیه در عملکرد لرزه‌ای کل سازه تأثیر منفی خواهد داشت.
عدم قالب‌بندی مناسب در ناحیه چشمه اتصال سبب اختلال درروند بتن‌ریزی و درنتیجه عدم رفتار سازه در این محل اتصال تیر به ستون به صورت بتن مسلح میشود. همچنین ممکن است بتن پوششی آرماتورها به خوبی تأمین نشده و علاوه بر زنگ زدگی آرماتورها، باعث کاهش مقاومت برشی و خمشی تیرها در بر تکیه گاه‌ها شود. در شکل زیر نمونه این اشکال را مشاهده می‌کنید:
اشکالات اجرایی ستون‌ها و تیرها
در اجرای تیر و ستون ها نیز ممکن است اشکالاتی دیده شود؛ که در ادامه اشکالات اجرایی رایج در تیرها و ستون ها بیان‌شده است:
ناشاقولی ستون ها
به‌طورکلی رفتار سازه‌ها به‌صورت خطی فرض شده و ناشاقولی ستون رفتار سازه را به سمت غیرخطی شدن سوق میدهد. به‌طورمعمول این اتفاق در اتصال ستون به ستون دیده میشود؛ زیرا در این نقاط به دلیل ایجاد لنگر مضاعف، در محل اتصال که مقدارش از لنگر مقاوم بیشتر است، ناپایداری ستون‌ها را در پی دارد.
❓ چه راه‌حلی برای کاهش ناشاقولی ستون وجود دارد؟
چنانچه میزان ناشاقولی ستون کم باشد، به‌وسیله آچار با جک میتوان ستون را شاقول کرد؛ و درصورتی‌که میزان ناشاقولی ستون زیاد باشد، باید از دستگاهی به نام تیفور جهت کاهش ناشاقولی استفاده کرد.
غیر هم‌محور و غیر عمود بودن اعضای سازه‌ای
غیر هم‌محور بودن اعضای سازه‌ای مشکلاتی را در سازه ایجاد می‌کند؛ ازجمله این مشکلات این است که بار به درستی به فونداسیون منتقل نشده و در هنگام زلزله بسیاری از خرابی‌ها ناشی از غیر هم‌محور بودن و غیر عمود بودن اعضای سازه‌ای است. این مشکل هم در ستون و هم در پلان دیده میشود؛ که برای جلوگیری از این مشکل باید تیر و ستون در گره‌ها هم محور باشند.
هم‌راستا نبودن تیرها در اسکلت سازه، سبب بروز پدیده ستون‌ها شده که احتمال شکست برشی در ستون‌ها را به‌شدت افزایش میدهد. توصیه اکید میشود از اجرای چنین طرح‌هایی خودداری شود.
پدیده ستون کوتاه
هنگامی‌که طول ستون‌ها کم و مقاطع آنها بزرگ باشد، پدیده ستون کوتاه رخ میدهد. در هنگام زلزله ستون‌های کوتاه و بلند به یک اندازه جابه‌جا میشوند؛ درحالی‌که سختی یکسانی ندارند. با توجه به اینکه نیروهای جانبی با توجه به میزان سختی اعضای مقاوم، بین آنها توزیع میشود، ستون‌های کوتاه سهم بیشتری از نیروهای جانبی را به علت سختی بالا، به خود اختصاص خواهد داد. همین امر سبب ایجاد خرابی (شکست برشی) در ستون‌های کوتاه در هنگام زلزله خواهد شد. همچنین این پدیده میتواند باعث نامنظمی شدید در توزیع نیرو در ستون‌های طبقه و همچنین ممکن است منجر به پیچش شود.
عدم رعایت کاور بتن در تیر و ستون
کاور بتن جهت جلوگیری از خوردگی و فرسایش میلگردها به کار می‌رود؛ و عدم رعایت پوشش بتنی بر روی آرماتورها در تیر و ستون از اشکالات اجرایی سازه بتنی میباشد. جدول زیر از مبحث نهم ویرایش ۹۹ میزان مناسب پوشش بتن را بیان کرده است:
❓ آیا برای اصلاح مشکل تصویر بالا راه‌حلی وجود دارد؟
در چنین مواردی برای اصلاح اشتباه انجام‌شده و تأمین کاور در اصل کار زیادی نمی‌توان انجام داد، ولی شاید بتوان طرفی را که کاور کمتری دارد را دوباره قالب‌بندی کرده و با فیلر یا بتن پر کرد.
عدم رعایت ضابطه تیر ضعیف-ستون قوی
درصورتی‌که یک تیر خراب شود، در المان‌های مجاور باز توزیع نیروها رخ داده و سازه میتواند پایدار بماند؛ اما در مورد ستون چنین نیست؛ زیرا خرابی یک ستون میتواند باعث فروپاشی کل سازه شود.
در زلزله‌های شدید نیز ستون‌ها نباید آسیبی ببینند و مفصل‌های خمیری خمشی وبرشی باید به تیرها و یا بادبندها منتقل شوند بدین منظور به هنگام مقاوم‌سازی، همواره تیر مقاوم‌سازی شده نباید قوی‌تر از ستون متصل به آن باشد.
تغییر و افزایش ابعاد ستون ها و تیرها
افزایش و تغییر ابعاد ستون میتواند، سبب افزایش سختی و درنتیجه افزایش بار جانبی وارده به آن ستون شود؛ همچنین افزون بر غیراقتصادی شدن، باعث خرابی و بحرانی شدن اعضا میشود.افزایش ابعاد تیر نیز علاوه بر مشکلات گفته‌شده، میتواند باعث ایجاد مشکل تیر قوی-ستون ضعیف شود؛ که درنتیجه آن، در هنگام ایجاد بحران مفصل پلاستیک به‌جای تیر در ستون‌ها رخ‌داده که بسیار خطرناک است.
در طراحی و اجرای یک سازه باید توجه داشت که ابعاد مقطع ستون‌های طبقات پایین باید بزرگ‌تر از ابعاد ستون‌های طبقات بالاتر باشد چراکه طبقات پایینتر بار بیشتری را متحمل میشوند؛ که تصویر بالا کاملاً اشتباه اجراشده است.
شکست برشی در تیرها و ستون‌ها
بدترین نوع شکست، شکست برشی بوده که به‌صورت ترد و ناگهانی اتفاق می‌افتد. این نوع شکست در زلزله‌های اخیر بسیار معمول بوده و به‌صورت ترک‌های ضربدری و مورب دیده میشوند. این پدیده در ضعیف‌ترین قسمت ستون و در ستون‌های دارای نسبت لاغری متوسط تا کوچک اتفاق می‌افتد؛ و همچنین تیرهای کوتاه با جزییات آرماتوربندی قدیمی در برابر شکست برشی آسیب‌پذیرتر هستند.
دلایل شکست برشی در اعضای بتنی عبارت‌اند از:
• کافی نبودن خاموت‌ها یا دورپیج‌ها وعدم رعایت فاصله بین آنها
• کوتاه بودن ستون‌ها
• کمتر بودن ظرفیت برشی اولیه مقطع از نیروی برشی وارد بر آن در هنگام زلزله (کاهش ظرفیت برشی مقطع در هنگام زلزله)
خاموت ها اهمیت فوق‌العاده‌ای در جلوگیری از شکست برشی دارند، لذا فاصله خاموت‌ها و نحوه اجرای صحیح آن در تیر و ستون باید رعایت گردد. خاموت های ستون علاوه بر تحمل نیروی برشی، هسته بتنی را محصور کرده و مقاومت بتن را افزایش میدهد. همچنین از کمانش میلگردهای طولی ستون جلوگیری می‌کند.
اشکالات اجرایی پله بتنی
اجرای صحیح پله بتنی کار دشواری میباشد؛ درنتیجه باید با به رهگیری از مهارت مهندسی به‌طور صحیح اجرا شده و فاقد هرگونه اشکالات اجرایی باشد؛ در ادامه اشکالات اجرایی معمول در ساخت پله بتنی را بیان می‌کنیم:
چسباندن دیوارک بتنی به ستون
در برخی از پروژه ها دیده میشود که دیوارک بتنی راه‌پله را کاملاً به ستون بتنی می‌چسبانند؛ که در این صورت قسمت آزاد ستون، ستون کوتاه به‌حساب آمده و دچار شکست برشی میشود. برای جلوگیری از این اشکال اجرایی باید فاصله حداقل ۵ سانتیمتری بین دیوارک بتنی و ستون در نظر گرفته شود.
عدم توجه به سرگیر بودن یا شانه گیربودن تیرهای بتنی در پلان‌های معماری و برش‌ها
در بعضی مواقع عرض تیرهای چشمه راه پله به گونه ای است که از دیوار بیرون زده و در هنگام تردد ساکنین مزاحمت ایجاد کند. در این حالت به اصطلاح تیر مورد نظر شانه گیر است. در شکل زیر به علت شانه گیر بودن تیر کناری راه‌پله ناگزیر شدند که این تیر را تخریب کنند، ولی اگر از اول در نقشه‌ها دقت می‌شد این مشکل پیش نمی‌آمد.
تیر اجراشده در کنار راه‌پله به علت اینکه راه‌پله سرگیر نشود با عرض کم اجراشده که این عمل ازنظر اجرائی و محاسباتی اشتباه میباشد.
راه‌حل این است که در نقشه‌های معماری عرض راه‌پله را بیشتر گرفته تا عرض تیر بتنی عرض مفید پله‌ها را کاهش ندهد.
یک‌راه دیگر طراحی تیر کنار راه‌پله با عرض کم مثلاً 30 سانتیمتر باشد ولی در این حالت در حین وقوع زلزله، هم‌شکل پذیری تیر کاهش‌یافته و هم محبوس شدگی بتن دچار مشکل خواهد شد. پس توصیه ما بر این است که تا حد امکان عرض راه‌پله افزایش داده شود.
عدم اجرای صحیح رمپ پله
در بسیاری از سازه‌های بتنی رمپ پله به‌درستی اجرا نمی‌شود. اصولاً جهت حفظ یکپارچگی راه‌پله و حفظ ایمنی کارگران و مهندسان، باید گام‌های پله به‌صورت همزمان با دال بتنی رمپ با بتن اجرا شوند.
عدم اجرای ریشه پله
گاهی اوقات مشاهده میشود که به دلیل سهل‌انگاری ریشه پله اجرانشده و رمپ پله روی خاک می‌نشیند؛ که هیچ اتصالی با پی ندارد. در این صورت رطوبت به خاک زیر رمپ نفوذ کرده و موجب نشست و شکسته شدن رمپ میشود.
برش پانچ
یکی از مهمترین دغدغه‌های مهندسین پدیده برش پانچ میباشد. برش پانچ معمولاً در اعضای سازه‌ای مثل دال‌ها و پی تحت برش دوطرفه و در اثر بارهای متمرکز اتفاق می‌افتد. به این صورت که وزن سقف قرارگرفته روی ستون‌ها باعث ایجاد تنش برشی دوطرفه (سوراخ کننده) در دال آنها میشود؛ تمرکز این تنش در یک مساحت کم، نیروی متمرکز بسیاری را در محل اتصال دال به ستون ایجاد می‌کند.
درصورتی‌که تدابیر لازم مانند استفاده از آرماتور برشی تقویتی در نظر گرفته نشده باشد، دال توسط ستون سوراخ شده و سقف بر سر ساکنین فرو می‌ریزد. به این پدیده برش پانچ می‌گویند. این پدیده در نقاط اتصال ستون به فونداسیون هم ممکن است رخ بدهد؛ بدین‌صورت که وزن سازه بر روی ستون‌ها باعث ایجاد نیروی متمرکز در یک قسمت کوچک از فونداسیون میشود.
اشکالات اجرایی در آرماتور گذاری
در این بخش اشکالاتی که ممکن است در آرماتوربندی قسمتهای مختلف سازه رخ دهد، اشاره میشود. در صورت وقوع این اشکالات بایستی قبل بتن ریزی برطرف شده و سپس بتن ریزی صورت گیرد.
- یکی از اشکالات اجرایی مهم که در سازه‌های بتنی دیده میشود، عدم وجود خاموت با قلاب ۱۳۵ درجه می باشد؛ که معمولاً پیمانکاران جهت راحتی کار استفاده از آن را نادیده می‌گیرند. درصورتی که این خاموت‌ها در تیر و ستون خصوصاً نواحی ویژه تیر و ستون نقش مهمی در محبوس شدگی بتن و جلوگیری از باز شدن تنگ‌ها و خاموت و درنتیجه جلوگیری از کمانش آرماتورهای طولی فشاری دارند.
- طول ناکافی آرماتورهای انتظار ستون‌ها در تراز طبقات و وصله کردن تمامی آرماتورها در یک ناحیه از ستون از اشکالات دیگر اجرایی برخی ساختمان‌های بتن‌آرمه میباشد. طول کوتاه آرماتورهای انتظار سبب کاهش طول وصله آرماتورهای طولی ستون طبقه بالا شده و تنش های ستون های طبقه بالا به طریق مناسب به ستون‌های طبقه پایین منتقل نمی‌شود. این اختلال خصوصاً در انتقال لنگرهای خمشی پای ستون ناشی از بارهای جانبی، خود را نشان خواهد داد.
- یکی دیگر از اشکالات اجرایی آرماتوربندی، عدم رعایت محل صحیح وصله آرماتورهای طولی تیرها میباشد؛ که معمولاً آرماتوربند به‌منظور پرت نشدن آرماتورها، محل صحیح وصله آرماتورها را رعایت نمی‌کند. همچنین باید دقت شود که در محل وصله، خاموتگذاری باید متراکم باشد.
- از دیگر اشکالات اجرایی سازه‌های بتنی عدم خم کردن آرماتورهای طولی در تراز بام میباشد. برای مهار آرماتورهای طولی ستون‌ها در تراز بام باید مطابق یکی از شکل‌های زیر عمل کرد:
- در شکل زیر اصل شطرنجی بستن سنجاقی ها جهت جلوگیری از کمانش کلیه میلگردهای طولی رعایت نشده و آرماتورهای عرضی دیوار برشی به اشتباه بر میلگردهای طولی محاط شده‌اند؛ که درست نیست.
- یکی از مشکلاتی که در ساختمان‌های بتنی بسیار مشاهده میشود، نمایان شدن آرماتور در ستون‌های بتنی میباشد؛ که میتوان با اسپیسر که بین میلگرد و قالب قرار می‌گیرد. استفاده از اسپیسر باعث عدم چسبیدن میلگرد به قالب شده و پوشش روی بتن میلگرد به‌درستی انجام شود.
اشکالات اجرایی در سقف بتنی
سقف را میتوان از قسمتهای مهم یک سازه به شمار آورد؛ زیرا باید وزن متناسبی داشته و بتواند نیروهای وارده را تحمل کند؛ درنتیجه باید مقاوم بوده و فاقد اشکالات اجرایی باشد. در ادامه اشکالات اجرایی مربوط به سقف بتنی را نام بردیم:
عدم اجرای صحیح آرماتور حرارتی
گاهی اوقات دیده میشود که آرماتور حرارتی در یونولیت فرورفته و یا چسبیده به بلوک اجرا میشود؛ که در این حالت کارایی خود را ازدست‌داده و باعث ایجاد ترک‌خوردگی سقف ناشی از حرارت و جمع شدگی میباشد. اطراف آرماتورهای حرارتی بایستی با بتن سقف دربر گرفته شود.
استفاده از بلوک با نوع و ابعاد غیراستاندارد
به علت استفاده از بلوک بی‌کیفیت یا با طول کم باعث میشود که بتن به داخل بلوک‌ها نفوذ کرده و وزن سقف زیاد شود.
استفاده از بلوک با طول کمتر از ۳۰ سانتیمتر، امکان شکسته شدن بلوک را در پی دارد.
استفاده از نوع معمولی پلی استایرن منبسط شده، در ساختمان ازنظر ایمنی در مقابل آتش غیرقابل‌قبول است و باید از نوع کندسوز آن استفاده شود.
تخریب بتن پاشنه
به علت ضعف در جابه‌جایی و حمل‌ونقل تیرچه در سقف، امکان شکسته شدن و انهدام بخش‌هایی از بتن پاشنه وجود دارد. همچنین در مرحله انتقال تیرچه‌ها از کارگاه به محل احداث ساختمان باید تدابیری اندیشیده شود تا از حرکت و برخورد تیرچه ها با یکدیگر و وسیله حمل آن، جلوگیری به عمل آید.
فاصله افتادن در بتن‌ریزی سقف
بتن‌ریزی سقف باید به‌صورت یکپارچه انجام‌شده و نباید بین بتن‌ریزی آن فاصله ایجاد شود. ایجاد فاصله زمانی بین بتن ریزی اعضای سازه ای ساختمان‌های بتنی باعث ایجاد اتصال سرد شده که باعث کاهش مقاومت فشاری بتن در محل اتصال دو بتن ریزی شده و احتمال بروز ترک در این ناحیه را افزایش میدهد.
راه رفتن غیراصولی بر تیرچه‌ها
این‌گونه راه رفتن (شکل ۳۵) بر روی تیرچه‌ها بسیار اشتباه و خطرناک است. روش صحیح راه رفتن بر تیرچه‌ها آن است که پس از اجرای شمع‌بندی تیرچه‌ها و قرار دادن تخته بر روی آنها، به‌صورت تدریجی بر روی آن راه رفت تا بار ناشی از آن، بین تیرچه‌ها تقسیم‌شده و از شکستن آنها جلوگیری شود.
ساخت غیراصولی تیرچه‌ها
تیرچه ها در کارگاه ها تولید شده و به محل اجرای ساختمان منتقل میشود. هنگام تحویل گرفتن تیرچه ها بایستی دقت شود که این تیرچه ها با کیفیت قابل‌قبول ساخته شده باشد. در تولید تیرچه‌های کرومیت، کیفیت جوش، فواصل جوش، اورلپ زیگزاک‌ها و رعایت گام زیکزاک‌ها بسیار مهم بوده و باید اصولی اجرا شود.
افزایش ضخامت دال در سقف های تیرچه‌بلوک
ضخامت معمول ذال بتنی روی تیرچه ها در سقف های تیرچه و بلوک 5 سانتیمتر است. این دال بتنی علاوه برافزایش مقاومت خمشی سقف، باعث یکپارچگی تیرچه‌ها شده و عملکرد صلب دیافراگم را ممکن می‌سازد. افزایش ضخامت دال‌ها باعث افزایش بار مرده ساختمان شده و بار بیش‌ازحدی به تیرچه ها وارد میشود؛ که ترک‌خوردگی سقف را در پی خواهد داشت.
پدیده طبقه نرم
ساختمان با طبقات نرم به ساختمان هایی گفته میشود که طبقات پایین آنها از سختی کمتری برخوردار باشد. مثلاً در طبقات پایین برای داشتن فضای کافی جهت پارکینگ خودروها یا برای ایجاد کاربری تجاری، تعداد دهانه آزاد زیاد است. به همین دلیل این طبقات در مقابل نیروهای جانبی آسیبپذیر هستند.
مطابق آیین‌نامه طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله (استاندارد ۲۸۰۰ ویرایش چهارم)، طبقه‌ای که سختی جانبی آن کمتر از ۷۰ درصد سختی جانبی طبقه روی خود و یا کمتر از ۸۰ درصد متوسط سختی سه‌طبقه روی خود باشد، “طبقه نرم” و همچنین طبقه‌ای که سختی جانبی آن کمتر از ۶۰ درصد سختی جانبی طبقه روی خود و یا کمتر از ۷۰ درصد متوسط سختی سه‌طبقه روی خود باشد، “طبقه خیلی نرم” نامیده میشود.
از دیگر عوامل ایجاد طبقه نرم، میتوان به وجود بازشوهای زیاد در طبقه، ارتفاع بیشتر یک طبقه نسبت به سایر طبقات و مقاوم نبودن المان‌های باربر جانبی در طبقه اشاره کرد.
تخریب ساختمان در اثر پیچش
یکی از موارد مهم و ضروریات اولیه طراحی سازه، رعایت تقارن در سازه و منطبق بودن مرکز سختی و مرکز جرم میباشد؛ چنانچه ساختمانی غیرمتقارن اجرا شود، در برابر نیروی زلزله آسیب های سختی می بیند. در برخی موارد میتوان این مشکل را اصلاح نمود بدین‌صورت که سختی قاب ها به نحوی متعادل شود که مرکز سختی و مرکز جرم بر هم منطبق شوند؛ که یکی از روش های انطباق مرکز جرم و مرکز سختی، افزودن دیوار برشی یا بادبند فلزی در محل های مناسب میباشد.
اشکالات اجرایی دیوار برشی
مهمترین وظیفه دیوار برشی، کنترل بارهای جانبی وارده به ساختمان میباشد؛ درنتیجه با توجه به وظیفه و هدفی که دارند، از اهمیت بالایی برخوردارند؛ بنابراین دیوار برشی باید با تکیه بر مهارت مهندسی و بدون اشکال اجرا شود. در ادامه اشکالات اجرایی رایج در دیوار برشی را نام بردیم:
نبودن تیر تراز طبقه در دیوار برشی
برخی از مهندسین بر این باورند که تیر تراز طبقه دیوار برشی باید حذف شود؛ اما این تیر نقش collector را داشته و نباید حذف گردد. در مثال‌های csi سقف به صورت دال تخت بوده و به همراه قاب خمشی که فقط در پیرامون قرار دارد، میباشد. هنگامی‌که سقف به‌صورت دال است، تیرهای T شکل در محل اتصال دال به دیوار تشکیل میشوند؛ درنتیجه تیر را مدل نمی‌کنند. ولی در سقف تیرچه‌بلوک رایج در ایران، به دلایل زیر تیر باید مدل شود:
• جهت حفظ انسجام قاب‌های سازه‌ای وجود تیر درون دیوار برشی ضروری است. از طرفی رعایت طول مهاری آرماتورهای طولی تیرها در دیوار معمولاً قابل‌اجرا نیست؛ بنابراین چنانچه این تیر داخل دیوار برشی نباشد، آرماتورهای طولی تیرهایی که به دیوار متصل میشوند باید داخل قسمتهای ستون مانند دیوار خم ۹۰ درجه خورده و مهار شوند؛ اما قسمتهای انتهایی دیوار پر آرماتور و شلوغ بوده، با اضافه شدن این خم های ۹۰ درجه شلوغ‌تر نیز خواهد شد. لذا امتداد یافتن تیرها بهتر از قطع آن است.
• این تیر در دیوار برشی علاوه بر آن‌که نقش collector را داشته، در افزایش شکل‌پذیری دیوار و بهبود عملکرد میانقابی دیوار نقش مهمی را ایفا می‌کند.
• در بحث آنالیز سازه برای %۲۵ نیروهای زلزله مطابق استاندارد ۲۸۰۰ عدم وجود این تیر موجب انفصال در قاب و حصول نتایج غیرقابل‌قبول در طراحی سازه خواهد گردید.
• وجود تیر تراز طبقه در دیوار برشی در عمل برای انتقال بهتر نیروهای دیافراگم به دیوار نقش مهمی خواهد داشت.
ترک قطری در دیوار برشی
دیوارهای برشی به دلیل سختی جانبی بسیار بالایی که دارند در هنگام وقوع زلزله نیروی زیادی جذب می‌کند. در نتیجه خرابی درآن‌ها اجتناب ناپذیر است. عملکرد مناسب و میزان خرابی در دیوارهای برشی ارتباط مستقیمی با جزئیات آرماتوربندی آن دارد. بنابراین در اجرای آرماتوربندی آن دقت لازم را به کار برد. در شکل زیر خردشدگی بتن بر اثر نیروهای شدید برشی و به دلیل مقاومت برشی کم دیوار ملاحظه میشود:
عدم رعایت درز انقطاع
ساختمان‌هایی که در کنار هم قرار می‌گیرند و بین آنها درز انقطاع به درستی رعایت نشده باشد، به دلیل هم‌فاز نبودن ارتعاشات در حین زمین لرزه به یکدیگر ضربه می‌زنند که به آن تنه زدگی یا Pounding گفته میشود. درز انقطاع باید طبق بند زیر از آیین‌نامه استاندارد ۲۸۰۰ رعایت شود:
کرموشدگی بتن چیست؟
“کرمو یا شن نما شدن بتن” ظاهری کاملاً متفاوت با “عدم تراکم کافی بتن” دارد. متأسفانه اغلب مهندسین، تکنیسین‌ها و دست‌اندرکاران اجرای سازه‌های بتنی این دو عیب را یکسان می‌شمارند. این در حالی است که:
– در بتن کرمو یا شن نما شده، ذرات درشت‌دانه (شن) در کنار هم دیده میشود که فضای بین آنها فاقد ملات و شیره کافی است.
– در یک بتن غیر متراکم ممکن است فضاها و حفرات کوچک و بزرگ قابل‌رؤیت (از چند دهم میلی‌متر تا چندین میلی‌متر) مشاهده گردد اما در بخش جامد، ذرات درشت و ریز و شیره بتن در کنار هم به‌صورت همگن دیده میشود.
دلایل کرمو شدن بتن
از عمده علل کرمو شدن بتن میتوان به موارد زیر اشاره نمود:
– عدم ویبره صحیح
– پایین بودن کیفیت اختلاط بتن
– عدم درزبندی مناسب قالب که باعث فرار شیره‌ی بتن و تفکیک دانه‌بندی آن میشود.
عواقب کرمو شدن بتن
1.کاهش شدید مقاومت فشاری، کششی، خمشی وبرشی بتن به حدی که ممکن است نتوان مقاومت بتن این بخش را اندازه‌گیری کرد و حتی گاه امکان تهیه مغزه نیز در این قسمت‌ها وجود ندارد.
- کاهش شدید مدول ارتجاعی بتن که عملاً در طراحی سازه از اهمیت برخوردار است.
- کاهش شدید پیوستگی بین بتن و میلگرد که به کاهش شدید ظرفیت باربری قطعه می‌انجامد و عملاً انتقال نیروها به درستی صورت نمی‌گیرد. درنتیجه روابط شناخته‌شده در طراحی سازه‌های بتن‌آرمه از اعتبار ساقط میشود.
- افزایش شدید نفوذپذیری بتن در منطقه کرمو یا شن نما شده و نشت شدید آب به درون بتن و از بین رفتن آب‌بندی در سازه‌های نگه‌دارنده مایعات.
- عدم امکان اندازه‌گیری جذب آب کوتاه‌مدت و بلندمدت به دلیل حفرات بزرگ.
- نفوذ مواد زیان‌آور به درون بتن و آسیب‌رسانی به بتن (حمله سولفات‌ها و مواد اسیدی و …).
- عدم دوام بتن در محیط‌های دارای چرخه‌های یخبندان و آب‌شدگی.
- شروع زودهنگام خوردگی میلگردها در اثر نفوذ سریع یون کلرید یا کربناتِ شدن بتن یا خمیر سیمان ناچیز مجاور میلگردها و از بین رفتن لایه انفعالی (در صورت تشکیل شدن آن).
- عدم تشکیل لایه انفعالی در میلگرد واقع در بخش شن نما شده و شروع خوردگی از ابتدای بتن‌ریزی یا ادامه دادن خوردگی میلگردهای زنگ‌زده.
- افزایش آهنگ (شدت) خوردگی میلگردها در اثر کاهش شدید مقاومت الکتریکی بتن اطراف آن در منطقه پوشش میلگردها.
- ایجاد منظره بد و نمای نامطلوب در سطح بتن.
ترمیم بتن کرمو
برای ترمیم بتن کرمو باید با مواد پرکننده ترمیمی پایه سیمانی پر شود و سپس ساییده شود تا سطحی صاف و صیقلی ایجاد شود. راهکار دیگر در ترمیم این است که قسمت کرمو برداشته‌شده و به‌صورت موضعی قالب‌بندی و بتن‌ریزی انجام گیرد که این راه نتیجه بهتری را به ثمر می‌رساند.
خرابی شیمیایی بتن
عوامل ایجاد خرابی شیمیایی در بتن، سه عامل حرارت، اکسیژن و رطوبت هستند؛ که مهمترین آنها اکسیژن و رطوبت هستند. خرابی های شیمیایی معمولاً به دسته‌های زیر تقسیم میشوند:
کربناتی شدن
این پدیده به علت از بین رفتن لایه محافظ میلگردها و قطعات فلزی جاگذاری شده در بتن، در اثر کاهش قلیاییت محیط خمیر سیمان شروع شده و در حضور اکسیژن و آب موجب زنگ زدن و خوردگی پیشرونده در فولادها میشود. زنگ زدن فولادها، طبله کردن، ترک خوردن و سرانجام خُرد شدن بتن روی آنها را به همراه دارد. در جدول زیر از آیین‌نامه آبا ضوابط مخلوط بتن برای شرایط محیطی کربناتی گفته‌شده است:
خوردگی کلروری
این پدیده به دلیل وجود یون کلرید در مجاورت آرماتورها و اقلام فلزی جاگذاری شده در اثر نفوذ آن از محیط مجاور و یا آلودگی مواد تشکیل‌دهنده بتن ایجاد میشود. خوردگی کلریدی با افزایش غلظت یون های کلرید و رسیدن به حد بحرانی میتواند آغاز شود و در صورت حضور رطوبت و اکسیژن ادامه یابد. سازوکار خرابی نیز مشابه خوردگی ناشی از کربناته شدن بتن است. به جداول زیر از آیین‌نامه آبا راجع به ضوابط طرح مخلوط بتن و حداکثر مجاز یونهای کلرید و مقادیر پوشش بتنی روی میلگردها توجه کنید:
جهت مشاهده راهنمای مشخصه نوع شرایط محیطی ) (XCS1,XCS2… به جدول ۶-۱ از آیین‌نامه آبا مراجعه کنید.
تخریب سولفاتی
این پدیده به علت نفوذ یونهای سولفات موجود در آب یا خاک مجاور بتن و افزایش مقدار مواد منبسط شونده در آن ایجاد میشود. در ادامه این روند، به‌تدریج باعث فروپاشی سطح بتن و گسترش آن به سمت داخل میشود. وجود مقادیر بیش‌ازحد یونهای سولفات در اجزای تشکیل‌دهنده بتن نیز ممکن است در شرایط خاص منجر به ایجاد این پدیده شود. به جدول زیر از آیین‌نامه آبا راجع به الزامات مخلوط بتن در برابر سولفاتی شدن توجه کنید:
واکنش قلیایی و کربناتی سنگ‌دانه‌ها
این پدیده در اثر واکنش قلیایی سیمان با کانی‌های واکنش‌زا در سنگ‌دانه‌ها ایجاد میشود و نتیجه آن ایجاد انبساط در حدفاصل خمیر سیمان و سنگ‌دانه‌ها میباشد. این پدیده در درازمدت ترک‌خوردگی‌هایی در درون بتن ایجاد می‌نماید و سرانجام موجب متلاشی شدن آن میشود.
خرابی فیزیکی بتن
در این قسمت نیز انواع خرابی فیزیکی که ممکن است در سازه بتنی رخ دهد را نام بردیم:
رویارویی با چرخه‌های یخ زدن و آب شدن
این پدیده براثر چرخه‌های یخ زدن و آب شدن در سطح بتن و ایجاد ترک خوردگی در آن ظاهرشده و به تدریج موجب انبساط پیشرونده و فروپاشی آن میشود. این آسیب وقتی به صورت جدی بروز می‌کند که درجه اشباع منافذ بتن از ۸۰ درصد بیشتر باشد. یخ زدن بتن با درجه اشباع کمتر از ۸۰ درصد، در عمل تنش‌های مخرب چندانی را به وجود نمی آورد. درصورتی‌که نمک های یخ زدا در آب مجاور سطح بتن باشد، اثرات مخرب آن در یخبندان و آب شدن‌های پی‌درپی به مراتب بیشتر خواهد بود و پوسته‌پوسته شدن را در پی خواهد داشت. درصورتی که این نمک‌ها حاوی کلرید باشند، ممکن است همزمان خوردگی میلگردها را نیز به وجود آورند.
چرخه‌های یخ زدن و آب شدن در بتن میتواند منجر به ترک خوردگی و فروپاشی بتن شود. برای کاهش آسیب‌دیدگی ناشی از این پدیده باید الزامات عملکردی و تجویزی جدول ۶-۱۰ و جدول ۶-۱۱ رعایت شود:
سایش
این پدیده در اثر عبور وسایل نقلیه و یا حرکت آب حاوی ذرات ریز بر روی سطح بتن و یا وزش بادهای حاوی ذرات ریز ساینده شروع شده و سرانجام با جدا شدن ذرات از روی سطح بتن موجب خرابی آن میشود. به تنهایی که در معرض عوامل سایشی قرار می‌گیرند باید با انجام تمهیدات لازم، مقاومت موردنیاز را برای دوام در برابر آن ، دارا باشند.
کف‌های بتنی که در معرض عوامل سایشی قرار می‌گیرند به لحاظ میزان «آمد و شد» و وزن ماشین آلات مورد استفاده، به چهار طبقه تقسیم میشوند. این طبقه بندی همراه با بعضی الزامات اجرایی در مورد آنها در جدول ۶-۱۲ ارائه‌شده است:
الزامات مربوط به حداقل رده بتن و حداکثر میزان اسلامپ و نیز حداقل و حداکثر مواد سیمانی مصرفی در بتن های در معرض سایش در جدول ۶-۱۳ و جدول ۶-۱۴ آورده شده اند:
خلأ زایی سطح بتن
پدیده حفره‌زایی یا خلأ زایی در اثر سرعت زیاد آب یا برخورد آب به موانع ایجاد میشود. قلوه‌کن شدن سطح بتن به دلیل ایجاد خلأ یا کاهش فشار ناشی از سرعت آب به وجود می‌آید؛ که نمی‌توان سایش یا فرسایش را بدان اطلاق نمود. استفاده از بتن با مقاومت فشاری بالا و به کار بردن سنگ‌دانه‌هایی با قطر حداکثر ۲۰ میلی‌متر تا حدی بتن را در برابر خلأ زایی مقاوم می‌کند.
درز سرد در بتن
درز سرد یکی دیگر از اشکالات اجرایی سازه بتنی میباشد. اگر بین دو درز اجرایی متوالی در چندلایه و فاصله زمانی بتن‌ریزی اجراشده، به‌طوری باشد که بتن گیرش خود را آغاز کرده باشد و نتوان ویبراتور را به لایه‌های زیرین فرو کرد، درز سرد در بتن ایجاد میشود. آثار این درز نامطلوب ضعف سازه، ناپیوسته شدن بتن، افزایش نفوذپذیری بتن، کاهش دوام خوردگی میلگردها میباشد.
عدم نظافت قالب و پر کردن قالب با مصالح دیگر
قبل از انجام بتن‌ریزی باید قالب را از هرگونه مواد اضافی تمیز کرد. اگر قالب دارای مواد اضافی باشد یا با مصالح دیگری پر شود، اشکالات اجرایی موجود در تصاویر زیر به وجود می‌آید. در صورت تمیز نشدن محل بتن ریزی علاوه بر کاهش کیفیت بتن، چسبندگی مناسبی بین بتن و میلگردها صورت نمی‌گیرد.
ساخت، حمل و ریختن غیراصولی بتن
در شکل زیر بتن به‌صورت دستی و بدون نظارت و بدون طرح اختلاط مناسب و دقیق و با دانه‌بندی اشتباه ساخته‌شده است.
در شکل زیر نیز دپوی نادرست مصالح که احتمال مخلوط شدن شن و ماسه‌ها با خاک وجود دارد، دیده میشود.
عدم رعایت طرح اختلاط مناسب در ساخت بتن مخصوصاً در ساخت دستی بتن با بتونیر ازجمله اشکالاتی است که بسیار مشاهده میشود.
تخریب سازه بتنی به علت اجرای تأسیسات
برخی از سازه‌های بتنی به علت اجرای نادرست تأسیسات دچار خرابی میشوند. اجرای تأسیسات به گونه‌ای که تخریب اعضای سازه‌ای را به همراه داشته باشد، باعث کاهش مقاومت سازه و درنتیجه رفتار نامناسب سازه حین زلزله امکان پذیر می‌کند. همچنین اجرای این تأسیسات در مجاورت اعضای باربر جانبی، امکان خرابی این تأسیسات در اثر ارتعاش سازه وجود دارد. بنابراین محل اجرای این تأسیسات به گونه‌ای انتخاب شود که علاوه بر رعایت اصول معماری، اختلالی در عملکرد سازه نداشته باشد. که برخی از این خرابی‌ها را در شکل‌های زیر می‌توانید مشاهده کنید:
نتیجه‌گیری
اشکالات اجرایی سازه‌های بتنی که معمولاً در ساختمان‌ها مشاهده میشوند، بسیار زیاد و گسترده هستند؛ ما در این مقاله سعی کردیم رایج‌ترین این اشکالات را بیان کنیم. لازمه ساخت یک ساختمان بتنی بدون هیچ اشکالی، نظارت دقیق مهندسان میباشد؛ چنانچه اشکالات اجرایی در ساختمان بتنی ایجاد شود، حوادث ناگواری در هنگام زلزله به وجود می‌آید. به‌طورکلی عمده اشکالات اجرایی در سازه‌های بتنی، ناشی از عدم به‌کارگیری مصالح باکیفیت، عدم اجرای درست دیتایل‌های طراحی و عدم توجه به ضوابط لرزه‌ای میباشد.
منبع: سبز سازه
