دسته: Uncategorized

چکیده

یکی از جدیدترین نوآوری‌های فناوری نانو استفاده از میکرو نانو حباب‌ها (میناب) به عنوان جایگزین آب در بتن می‌باشد. استفاده از میناب به عنوان جایگزین آب مصرفی در بتن می‌تواند در خصوصیات بتن اثرات ویژه‌ای داشته باشد. که بعضاً این اثرات می‌تواند در جهت بهبود یا تضعیف خصوصیات بتن سخت شده و بتن در حالت خمیری باشد. با توجه به مشخصات فوق روان کنننده‌ها، استفاده از آن‌ها می‌تواند نقش موثری در کاهش اثرات بعضاً منفی میناب در خصوصیات بتن داشته باشد. در این پژوهش به منظور بررسی اثرات جایگزین میناب با آب در بتن در حضور درصدهای مختلف روان کننده در مرحله‌ی اول تأثیر میناب بر زمان گیرش، جریان ملات سیمان و مقاومت فشاری ملات سیمان بررسی می‌گردد. بدین منظور تعداد 16 نمونه آزمایشگاهی سوزن ویکات، 48 نمونه آزمایشگی ملات فشاری سیمان و 16 نمونه جریان ملات سیمان به ترتیب به منظور بررسی زمان گیرش، مقاومت فشاری و جریان سیمان با درصدهاهی مختلف فوق روان کننده بر پایه پلی کربوکسیلات اتر (1.4,0.9,0.5) در حضور و عدم حضور میناب آزمایش شد. نتایج نشان می‌دهد که فوق روان کننده باعث شد زمان گیرش افزایش چند ساعته بیابد و فوق روان کننده توانست کاهش جریان ملات سیمان با میناب را بهبود ببخشد. همینطور مقاومت فشاری با میناب نسبت به آب در سنین 7 و 28 روز افزایش داشت. مقاومت فشاری ملات سیمان با میناب در حضور فوق روان کننده نسبت به ملات سیمان با آب در حضور فوق روان کننده در سنین 7 و 28 روز افزایش داشته است که بیشترین مقاومت در 0.5 درصد فوق روان کننده رخ داد که در سن 7 روز 21 درصد افزایش و در سن 28 روز 10 درصد افزایش داشتیم.

ادامهٔ «بررسی آزمایشگاهی تأثیر میکرو نانو حباب در حضور فوق روان کننده بر زمان گیرش و مقاومت فشاری ملات سیمان»

چکیده

حمله سولفاتی یک مکانیزم پیچیده از تعامل خمیر سیمان سخت شده با یون‌های سولفات می‌باشد. اترینگایت یکی از محصولات اصلی واکنش است که انبساط و خرابی را به دنبال دارد، اما هنوز ارتباط مستقیمی بین اترینگایت و یا جامدات تشکیل شده طی حمله سولفاتی با میزان انبساط مشاهده شده، وجود ندارد.

ادامهٔ «بررسی مکانیزم حمله سولفاتی در ملات‌های حاوی میکروسیلیس با استفاده از مدل‌سازی ترمودینامیکی»

چکیده

امروزه با توجه به حجم ساخت وساز در کشور و به دنبال زیان‌های جانی و مالی گسترده دراثر حوادث طبیعی همچون زلزله، استفاده از مصالح و روش‌های نوین جهت افزایش کیفیت، عمر مفید و دوام سازه‌ها و کاهش هزینه‌های ساخت ضرورتی انکار ناپذیر است. در مواردی مانند پایه پل‌ها، ستون‌های طبقات پایین ساختمان‌های بلند و … عملا ویبره کردن بتن غیر ممکن است. برای رفع این مشکل باید از بتن خودتراکم استفاده شود که باعث تراکم کامل بتن شده و سرعت بتن‌ریزی افزایش می‌یابد. این نوع بتن با استفاده از فوق روان کننده‌ها و مواد افزودنی دیگر تولید می‌شود. در بتن خودتراکم به خاطر نیاز به حجم خمیر بیشتر در طرح مخلوط، استفاده از عیارهای زیاد سیمان مرسوم می‌باشد و گاهی این افزایش میزان سیمان؛ باعث عبور از مقدار بهینه مصرف سیمان می‌گردد که بر خلاف تصور عموم، با افزایش هزینه و مصرف سیمان بیشتر، کاهش مقاومت فشاری را نیز به دنبال دارد. همچنین استفاده بیش از حد از سیمان سبب افزایش تولید گازهای گلخانه‌ای شده و باعث آلودگی محیط زیست می‌گردد. از آنجایی که ژل میکروسیلیس و پوزولان خاش در کشور به طور قابل ملاحظه‌ای تولید می‌گردد و استفاده از آن‌ها نیز از نظر اجرایی و همچنین اقتصادی قابل توجیه است؛ لذا در تحقیق حاضر از این نوع پوزولان‌ها استفاده نموده‌ایم. در تحقیق انجام شده 21 طرح مخلوط بتن خودتراکم در نسبت‌های آب به سیمان 0/40، 0/45 و 0/50 با مصرف میکروسیلیس 7.5% و 10% پوزولان خاش 25%، 15% و 35% و 3 طرح مخلوط شاهد نیز جهت مقایسه نتایج مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که استفاده از میکروسیلیس و پوزولان خاش سبب کاهش عمق نفوذ آب گردیده است.

کلمات کلیدی: بتن خود تراکم، عمق نفوذ آب تحت فشار، میکروسیلیس، پوزولان خاش

مقدمه

بتن خود متراکم امروزه در صنعت ساختمان به دلیل سهولت در انتقال، کاهش نیروی انسانی، تراکم و پرداخت سطح آسان و کاهش هزینه‌های پروژه‌ها در طولانی مدت در مقایسه با بتن معمولی، استفاده روزافزونی داشته است.

بتن به عنوان یکی از مصالح نسبتاً ارزان و پایا می‌باشد که می‌توان با قالب‌بندی آن را به هر شکل هندسی مورد نظر درآورد. اما در بعضی موارد به دلایل طراحی ضعیف، ضعف در اجرا، کیفیت نامرغوب مصالح و شرایط محیطی لحاظ نشده در طراحی و یا ترکیبی از این عوامل، سازه بتن آرمه ساخته شده کارایی مورد نظر را در دوره عمر مفید خود نخواهد داشت.

استفاده از انواع پوزولان‌ به عنوان ماده جایگزین سیمان در بتن علاوه بر کمک به کاهش مصرف سیمان و انرژی و تولید گازهای گلخانه‌ای، خواص مکانیکی مانند مفاومت فشاری در سنین بالا و دوام بتن نظیر نفوذپذیری را بهبود می‌بخشد. همچنین استفاده از مواد پوزولانی همراه با مواد افزودنی شیمیایی در سال‌های اخیر این امکان را برای دانشمندان علم تکنولوژی بتن فراهم نموده است که بتوانند بتن‌های خاصی را برای شرایط مختلف طراحی نمایند.

تفاوت عمده بتن خودتراکم با بتن معمولی استفاده از مقادیر بالای مواد پودری و فوق روان کننده‌های قوی در بتن خودتراکم می‌باشد. در حالی که در بتن معمولی در بسیاری از اوقات نیازی بر استفاده از این مواد نیست. همچنین در بتن خودتراکم به دلیل روانی بالا احتمال جداشدگی مصالح سنگی درشت از بتن زیاد می‌باشد، لذا غلظت مناسب بایستی تأمین گردد.

طرح بتن خودتراکم بایستی به نحوی باشد که علاوه بر داشتن مشخصات مناسب از لحاظ کارایی و رئولوژی، از نظر مقاومت و دوام نیز مشخصات فنی را برآورده سازد. به همین دلیل تا کنون روش استاندارد و مورد اجماع در دنیا برای طرح مخلوط بتن خودتراکم بیان نشده است.

می‌دانیم که برای تولید بتن خودتراکم استفاده از فوق روان کننده‌ها برای رسیدن به خواسته‌های مورد انتظار نظیر کارایی نیز الزامی می‌باشد. همچنین استفاده از فوق روان کننده‌ها سبب کاهش مصرف آب گردیده که کاهش تخلخل بتن و بهبود رفتار ناحیه انتقال بتن را به دنبال دارد. انتخاب دانه‌بندی مناسب سنگ‌دانه‌ها و استفاده از مواد افزودنی معدنی سبب کنترل آب انداختگی و جداشدگی در بتن خودتراکم می‌گردد.

نسل‌های جدید فوق روان کننده‌ها و افزودنی‌های جایگزین سیمان به بهبود رفتار و دوام بتن کمک زیادی کرده است. اگرچه تولید بتن‌های با مقاومت بالا و دوام بالا، در سطح قابل قبولی در دسترس می‌باشد، چالش‌های زیادی از جمله تعریف مشخصات بتن توسط مشاور، کنترل کیفیت در زمان تولید، شناخت نیازهای مقطع بتن‌ریزی و همچنین عمل‌آوری بتن باعث شده است که مشکلاتی در مراحل مختلف ایجاد شود.

برنامه آزمایشگاهی

مصالح مصرفی

مواد سیمانی

سیمان یکی از عوامل اصلی و تعیین کننده در طرح مخلوط بتن خودتراکم نیز می‌باشد. استاندارد ASTM C150، سیمان پرتلند را سیمانی هیدرولیکی تعریف می‌کند که از پودر کردن کلینکر، که اساساً حاوی سیلیکات‌های کلسیم هیدرولیکی می‌باشد، به دست آمده است و معمولاً دارای یک یا چند شکل از سولفات کلسیم است که با هم آسیاب شده و به آن افزوده شده است. کیفیت سیمان در مقاومت اولیه و نهایی، خواص بتن تازه و سخت شده تأثیر به سزایی خواهد داشت. سیمان مورد استفاده در این پژوهش از نوع پرتلند تیپ 2 مطابق استاندارد ASTM C150 تولید کارخانه سیمان بجنورد می‌باشد.

میکروسیلیس عبارت است از سیلیس غیربلوری که در کوره‌های قوس الکتریکی به عنوان محصول جانبی تولید عنصر سیلیسیم، یا آلیاژهای حاوی سیلیسیم تولید می‌شود. ذرات میکروسیلیس بسیار کوچک بوده و بیش از 95% ذرات آن از یک میکرون کوچک‌تر است و از آنجا که ذرات میکروسیلیس بسیار کوچک هستند، مساحت سطح بسیار بزرگ می‌باشد. مساحت سطح بالای ذرات میکروسیلیس عامل مهمی است که بر واکنش‌پذیری ذرات اثر می‌گذارد. پاور ژل میکروسیلیس مصرفی در این تحقیق از محصولات تولیدی صنایع فروسیلیس سمنان بوده که به صورت بسته‌بندی از شرکت صنایع شیمیایی بتن ژیکاوا تهیه شده است.

پوزولان تهیه شده از کارخانه سیمان خاش به عنوان یکی از مواد پودری معدنی فعالی است که در این سال‌ها شناخته می‌شود به گونه‌ای که در ساخت اولین سد بتن غلتکی در ایران واقع در جگین هرمزگان به عنوان تنها پوزولان مورد تأیید مهندسین مشاور طرح و در سال 1382 به عنوان محصول برتر کشور انتخاب گردیده است. مشخصات شیمیایی پوزولان خاش با توجه به اطلاعات دریافتی از کارخانه سیمان خاش مطابق شکل 1 نیز می‌باشد. خواص فیزیکی مواد سیمانی مطابق جدول 1 نیز می‌باشد. لازم به ذکر است به دلیل عدم امکانات کافی جهت محاسبه دقیق وزن مخصوص و سطح مخصوص مصالح و همچنین نداشتن مشخصات خواص فیزیکی پوزولان‌ها در کارخانه‌های تولید کننده اعداد ذیل فرض گردیده‌اند.

سنگ‌دانه‌ها

سنگ‌دانه‌ها نبستا‌ً ارزان هستند و با آب واکنش‌های شیمیایی پیچیده‌ای برقرار نمی‌سازند؛ بنابراین مرسوم است که سنگ‌دانه‌ها به عنوان پرکننده خنثی در بتن تلقی گردند. سنگ‌دانه‌های معدنی طبیعی مهم‌ترین طبقه‌ی سنگ‌دانه‌ها را برای ساخت بتن سیمان پرتلند تشکیل می‌دهند.

درشت‌دانه مصرفی در این پژوهش از نوع شکسته با حداکثر قطر 19 میلی‌متر و وزن مخصوص 2680 کیلوگرم بر مترمکعب و ماسه با وزن مخصوص 2680 کیلوگرم بر مترمکعب و ماسه بادی با وزن مخصوص 2685 استفاده شد. همچنین از پودر سنگ آهکی با وزن مخصوص 2700 کیلوگرم بر مترمکعب نیز استفاده گردید. در شکل 2 و 3 منحنی دانه‌بندی ماسه و شن نخودی و در شکل 4 منحنی ترکیبی دانه‌بندی و همچنین در جدول 2 سهم استفاده از مصالح و مدول نرمی نیز آورده شده است.

آب

آب مصرفی جهت ساخت بتن از آب آشامیدنی شهر چناران با PH=7/5 استفاده گردید.

افزودنی فوق روان‌کننده

به منظور رسیدن به خواص رئولوژیکی مناسب در بتن خودتراکم از فوق روان کننده با پایه کربوکسیلات با وزن مخصوص 1090 کیلوگرم بر مترمکعب و درصد مواد جامد 49% استفاده گردید.

طرح مخلوط و نحوه ساخت و عمل‌آوری

طرح مخلوط بتن باید به گونه‌ای طراحی گردد که بتواند تمامی ویژگی‌های بتن تازه و سخت شده را برآورده نماید. در ابتدای هر روز درصد رطوبت مصالح گرفته شده و پس از توزین مصالح، ابتدا سنگ‌دانه‌ها و پودر سنگ آهکی درون مخلوط کن ریخته شد و پس از یک دقیقه چرخیدن مخلوط‌کن و یکنواخت شدن مصالح، سیمان و پوزولان‌ و در انتها آب نیز به طرح اضافه گردید. فوق روان کننده به عنوان تنها پارامتر متغیر طرح‌ها با توجه به رسیدن جریان اسلامپ در محدوده 55 الی 75 سانتی‌متر به طرح‌ها اضافه می‌گردید. سپس آزمایش‌های جریان اسلامپ، T50، حلقه J و جعبه L نیز صورت گرفتند. همچنین جداشدگی دانه‌ها و آب انداختگی بتن به صورت چشمی کنترل گردید. نمونه‌ها مطابق با استاندارد ASTM C192 پس از 24 ساعت عمل‌آوری در قالب و با یک لایه روکش پلاستیکی بلافاصله پس از خروج از قالب در حوضچه‌های آب با دمای استاندارد تا روز آزمون قرار گرفتند. طرح‌های اختلاط در جدول 3 ارائه شده است.

نمونه‌های آزمایشگاهی

جهت سنجش عمق نفوذ آب تحت فشار از 2 آزمونه مکعبی 15*15*15 سانتی‌متری در سن 28 روزه استفاده گردید.

بحث و بررسی

خواص تازه بتن

به منظور بررسی ویژگی‌های رئولوژی بتن خود تراکم؛ آزمایش‌های جریان اسلامپ، T50، حلقه J و جعبه L نیز انجام پذیرفت که در شکل 5 مشخص می‌باشد. همچنین نتایج آن در جدول 4 ارائه گردیده است.

با توجه به نتایج جریان اسلامپ مشخص گردید کلیه طرح‌ها در محدوده‌ی 55 الی 75 سانتی‌متری می‌باشند که بیشترین و کمترین مقادیر اسلامپ به ترتیب مربوط به طرح‌های N13 و N21 نیز می‌باشد. طبق آزمایش T50 ملاحظه گردید که بتن‌های حاوی پوزولان خاش نسبت به بتن‌های حاوی میکروسیلیس زمان بیشتری را صرف رسیدن به قطر 50 سانتی‌متر می‌کند که این به دلیل لزجت ظاهری بالاتر بتن‌های حاوی پوزولان خاش نسبت به بتن‌های حاوی میکروسیلیس می‌باشد. در کلیه طرح‌ها در آزمایش جعبه L عدم جداشدگی بتن در پشت میلگردها نیز مشاهده گردید و در بتن‌های حاوی پوزولان خاش سرعت حرکت بتن نسبت به بتن‌های شاهد و بتن‌های حاوی میکروسیلیس کمتر بود. به طور کلی می‌توان گفت که بتن‌های حاوی پوزولان خاش نسبت به بتن‌های حاوی میکروسیلیس از نظر رئولوژی رفتار و عملکرد مطلوب‌تری داشتند. البته شایان ذکر است که میزان مصرف میکروسیلیس با پوزولان خاش تفاوت چشمگیری دارد و برای مقایسه رئولوژی این دو نوع پوزولان بهتر است در درصدهای مصرف یکسان مورد مقایسه قرار گیرد.

آزمایش عمق نفوذ آب تحت فشار

هدف از انجام این آزمایش تعیین میزان نفوذ آب تحت فشار در بتن سخت شده می‌باشد که در آب عمل‌آوری شده است بدین ترتیب که آب با فشار به سطح بتن سخت شده اعمال می‌شود و سپس آزمونه به دو نیم تقسیم شده و عمق نفوذپذیری مربوط به پیشروی آب اندازه گیری می‌شود. 2 عدد آزمونه مکعبی 15*15 برای انجام این آزمایش در نظر گرفته شد که آزمونه‌ها باید حداقل در سن 28 روزه مورد آزمایش قرار گیرد. روش آزمایش بدین گونه است که آزمونه را درون دستگاه قرار داده و فشار آبی برای 450 الی 550 کیلو پاسکال در مدت 72 ساعت اعمال گردد. در طول آزمون به طور پیوسته سطوحی از آزمونه را که در معرض فشار آب قرار ندارد کنترل تا آب نشت و تراوش نداشته باشد. پس از اعمال فشار در مدت زمان مشخص، آزمونه را از درون دستگاه خارج کرده و قطرات آب قرار گرفته به دو نیم شکاف می‌دهیم. هنگامی که آزمونه دو نیم شد، سطحی از آزمونه را علام‌گذاری کرده به طوری که پیشرفت نفوذ آب به وضوح در سطح قابل مشاهده باشد و آزمونه دو نیم شده خشک نشود، سپس بیشترین عمق نفوذ اندازه‌گیری و به میلی‌متر ثبت گردد. نتیجه آزمون بیشترین عمق نفوذ آب است که به میلی‌متر بیان گردیده است. شکل 6 آزمایش عمق نفوذ آب تحت فشار نیز می‌باشد.

نتایج آزمایش عمق نفوذ آب تحت فشار در طرح‌های اختلاط بتن خودتراکم حاوی میکروسیلیس و پوزولان خاش در مقایسه با بتن خودتراکم شاهد مطابق شکل‌های 7 الی 8 نیز می‌باشد.

از مقایسه نمودارهای عمق نفوذ آب تحت فشار در طرح‌های حاوی میکروسیلیس و پوزولان خاش با نمونه شاهد نتیجه می‌شود که استفاده از میکروسیلیس و پوزولان خاش سبب کاهش عمق نفوذ آب نیز می‌گردد. همچنین بایستی دقت کافی در میزان مصرف پوزولان‌ها برای افزایش دوام بتن نیز صورت پذیرد. کمترین عمق نفوذ آب تحت فشار در طرح N2 به مقدار 8/5 میلی‌متر می‌باشد و بیشترین عمق نفوذ آب تحت فشار در طرح N17 به مقدار 51 میلی‌متر نیز گزارش می‌شود. از بررسی کلی آزمایش عمق نفوذ آب تحت فشار و مقایسه با نمونه‌های شاهد ملاحظه می‌گردد که بهترین نتایج آزمایش مربوط به بتن‌های خودتراکم حاوی میکروسیلیس 5% نیز می‌باشد.

ذکر این نکته حائز اهمیت است که خطای ناشی از انجام آزمایش عمق نفوذ آب تحت فشار به دلیل مصرف افزودنی فوق روان کننده جهت رسیدن به الزامات حالت خمیری غیر قابل اجتناب بوده و مصرف این ماده سبب افزایش هوازایی در بتن نیز می‌گردد که در نتیجه موجب افزایش خلل و فرج در نمونه‌ها شده و افزایش عمق نفوذ را در بردارد، لذا توصیه می‌گردد برای افزایش دقت در انجام آزمایش عمق نفوذ آب تحت فشار، میزان مصرف افزودنی فوق روان کننده نزی مد نظر قرار گیرد. در نمودارهای فوق ملاحظه می‌گردد که در نسبت آب به مواد سیمانی 0/40 در بتن خودتراکم حاوی پوزولان خاش به دلیل افزایش مصرف فوق روان کننده و در نتیجه امکان هوازایی بیشتر نتایج آزمایش عمق نفوذ آب تحت فشار نیز دارای دقت کافی و مطلوبی نمی‌باشد و نسبت به نمونه‌های شاهد ساخته شده عمق نفوذ بیشتری را گزارش می‌کند.

نتیجه‌گیری

استفاده از بتن‌های ویژه نظیر بتن خودتراکم روز به روز در حال گسترش و توسعه می‌باشد. همچنین ضرورت تدوین روش طرح ملی مخلوط بتن خودتراکم احساس می‌شود، همچنین مطالعات اولیه کافی در خصوص آن وجود ندارد لذا نتایج زیر قابل استخراج می‌باشد:

1. با توجه به نتایج جریان اسلامپ مشخص گردید کلیه طرح‌ها در محدوده‌ی 55 الی 75 سانتی‌متری می‌باشند که بیشترین و کمترین مقادیر اسلامپ به ترتیب مربوط به طرح مخلوط حاوی 25 درصد پوزولان خاش در نسبت آب به مواد سیمانی 0/40 و طرح مخلوط شاهد در نسبت آب به مواد سیمانی 0/50 می‌باشد.
2. در آزمایش جعبه L عدم جداشدگی بتن در پشت میلگردها نیز مشاهده گردید و در بتن‌های حاوی پوزولان خاش سرعت حرکت بتن نسبت به بتن‌های شاهد و بتن‌های حاوی میکروسیلیس کمتر بود. به طور کلی میتوان گفت که بتن‌های حاوی پوزولان خاش نسبت به بتن‌های حاوی میکروسیلیس از نظر رئولوژی رفتار و عملکرد مطلوب‌تری داشتند. البته شایان ذکر است که میزان مصرف میکروسیلیس با پوزولان خاش تفاوت چشمگیری دارد و برای مقایسه رئولوژی این دو نوع پوزولان بهتر است در درصدهای مصرف یکسان مورد مقایسه قرار گیرند.
3. از مقایسه نمودارهای عمق نفوذ آب تحت فشار در طرح‌های حاوی میکروسیلیس و پوزولان خاش با نمونه شاهد نتیجه می‌شود که استفاده از میکروسیلیس و پوزولان خاش سبب کاهش عمق نفوذ آب نیز می‌گردد. همچنین بایستی دقت کافی در میزان مصرف پوزولان‌ها برای افزایش دوام بتن نیز صورت پذیرد.
4. کمترین عمق نفوذ آب تحت فشار در طرح مخلوط حاوی 5 درصد میکروسیلیس به مقدار 8/5 میلی‌متر می‌باشد و بیشترین عمق نفوذ آب تحت فشار در طرح مخلوط حاوی 35 درصد پوزولان خاش به مقدار 51 میلی‌متر نیز گزارش می‌شود.
5. از بررسی کلی آزمایش عمق نفوذ آب تحت فشار و مقایسه با نمونه‌های شاهد ملاحظه می‌گردد که بهترین نتایج آزمایش مربوط به بتن ‌های خودتراکم حاوی میکروسیلیس 5% می‌باشد.

منبع: انجمن بتن ایران

همان‌طور که می‌دانید ستون بتنی به‌عنوان یکی از اعضای اصلی سازه و انتقال‌دهنده‌ی بارهای فشاری به فونداسیون، اهمیت به سزایی دارد. اما آیا روش طراحی ستون بتنی مورداستفاده ما بر روی تیپ بندی ستون اثرگذار خواهد بود؟

ما در این مقاله جامع گام‌به‌گام طراحی ستون بتنی و نحوه محاسبه تعداد میلگرد در هر ستون را به شما آموزش خواهیم داد.

ادامهٔ «طراحی ستون بتنی؛ محاسبه تعداد میلگرد در ستون»

آمار بالای مرگ و میر افراد بر اثر فعالیت‌های پر خطر و سخت ساختمانی مانند گودبرداری، تخریب، کار در ارتفاع و … باعث شده است که در سال‌های اخیر ایمنی در کارگاه ساختمانی جزو ضروری ترین فعالیت‌های حوزه ساختمان به شمار رود.

• منظور از hse در پروژه های عمرانی چیست؟
• تجهیزات حفاظت فردی کار در ارتفاع شامل چه مواردی است؟

در این مقاله جامع قصد داریم تمامی موارد کاربردی و مهم hse یا همان اصول ایمنی در کارگاه ساختمانی را مطرح کنیم.

ادامهٔ «بررسی اصول ایمنی در کارگاه ساختمانی به همراه چک لیست رایگان»

بتن خود متراکم یا scc نوعی بتن خاص است که نیاز به ویبراتور و لرزاندن ندارد اما مواد افزودنی بر بتن خود تراکم چه تاثیری می گذارند؟ آزمایش جریان اسلامپ بتن خود متراکم با چه هدفی صورت می گیرد؟ مراحل انجام آزمایش حلقه J را می‌دانید؟

در این مقاله فوق العاده روان ابتدا بیان می‌کنیم بتن خود متراکم چیست؟ سپس با آزمایش‌های بتن خود متراکم آشنا خواهید شد و در نهایت آیین نامه‌ها را بررسی خواهیم کرد.

بتن خود متراکم چیست؟

مشخصه‌های اصلی یک بتن سازه‌ای در مراحل مختلف عمر آن یا به عبارتی انتظاراتی که از یک بتن با کیفیت داریم، عبارتند از:

زمانی که بتن تازه و خمیری شکل است، باید بدون اینکه سنگدانه‌های ریز و درشت ازیکدیگر و از دوغاب جدا شوند، گوشه‌ها و زوایای قال را به راحتی پر کنند و همینطور میلگردها را باید احاطه کنند. در واقع ما انتظار داریم بتن تازه کارایی بالایی داشته باشد.
بتن سازه‌ای پس از سخت شدن باید خواص یک بتن استاندارد را داشته باشد به طور مثال باید مقاومت آن به حد استانداردش رسیده باشد، جمع شدگی آن کم باشد، بسته به نیاز ما قابلیت نفوذپذیری آن کم یا بسیار زیاد باشد.
بتن سازه‌ای باید خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خود را در طول عمر مفید پیش‌بینی‌شده در حد مطلوب حفظ کند.
بتنی که یک یا تعدادی از سه مشخصه‌ فوق را داشته باشد «بتن توانمند» یا «بتن با عملکرد فوق العاده» (High Performance Concrete) نامیده می‌شود و اگر این مشخصه‌ها در یک بتن در سطح بسیار عالی باشند، اصطلاحا به بتن، اَبَر بتن گفته می‌شود.

در اجرای بتن‌ریزی‌ها ممکن است با مشکلاتی از جمله موارد زیر روبرو شویم:

• جداشدگی دانه‌بندی بتن به علت ویبره زیاد در بعضی مناطق.
• تراکم ناهمگن در نقاط مختلف سازه و درنتیجه مقاومت فشاری متفاوت در بخش‌های مختلف سازه.
• گیرکردن شلنگ ویبره بین آرماتورها در حین اجرا.
• کرمو شدن بعضی مناطق به علت غیرقابل‌دسترس بودن آن جهت ویبره زدن.
• کرمو شدن نقاطی از سطح بتن به علت ویبره بیش‌ازحد و فرار شیره بتن.

یکی از فرآیندهای اصلی که در زمان بتن‌ریزی به منظور خارج شدن حباب‌های هوا از مخلوط و همچنین متراکم کردن بتن معمولا انجام می‌شود، فرآیند ویبره کردن است. استفاده از ویبراتور جهت متراکم کردن بتن مشکلات زیادی به همراه دارد که مشکلات زمانی بحرانی‌تر می‌گردد که تراکم آرماتور از حالت معمول بیشتر باشد و یا دانه‌بندی درشت‌تری برای بتن در طرح اختلاط منظور گردد. همین شرایط باعث شد که متخصصان و تولید کنندگان به فکر تولید و استفاده از بتن خود متراکم بیفتند که به عنوان فناوری نوپا در عرصه ساخت‌وساز، یکی از انواع جالب توجه بتن با عملکرد فوق العاده است که در بدو امر برای استفاده در قطعات بتن آرمه پر آرماتور ابداع و ساخته شد. بتن خود متراکم بتنی است که تحت وزن خود جاری‌شده و بدون نیاز به ویبره به‌طور کامل قالب‌ها را (حتی با وجود میلگردهای متراکم) پر می‌کند و علی‌رغم داشتن روانی و قابلیت تراکم و پراکندگی خوب، حالت همگن بودن خود را حفظ می‌کند.

به طور کلی فلسفه بتن خود متراکم به این شرح است که با حفظ نسبت آب به سیمان و اضافه کردن افزودنی‌هایی مانند میکرو سیلیس، خاکستر بادی و انواع فوق روان‌کننده‌ها و ایجاد تغییراتی در دانه‌بندی به کارآیی یا اسلامپ مورد نظرمان می‌رسیم. نسبت آب به سیمان با مقاومت و دوام بتن رابطه معکوس دارد به این معنا که هر چه نسبت آب به سیمان کمتر باشد، مقاومت و دوام بتن بیشتر خواهد بود. بتن خود متراکم به‌راحتی توانایی پر کردن شبکه‌هایی با آرماتور پیچیده را داراست و حتی در محل‌هایی که دسترسی به آن‌ها دشوار است به‌راحتی عبور می‌کند.

ویژگی‌های بتن خود متراکم

بتن SCC دارای ویژگی‌هایی می‌باشد که سبب تمایز آن با بتن‌های متداول شده است و مهندسین را به استفاده هر چه بیشتر از آن تشویق می‌کند. در ادامه می‌توان مواردی را مشاهده کرد:

قابلیت پراکندگی: یکی از ویژگی‌های بتن خود تراکم پر کردن و جا گرفتن آسان در لابه‌لای آرماتورهای سازه به‌ کمک وزنِ خود بتن است.
قابلیت گذردهی: به این معنی که از بین تنگناها مانند فضای بین آرماتور، بدون جداشدگی و گرفتگی به‌راحتی عبور می‌کند.

پایداری: پایداری و حفظ همگن بودن مخلوط، در طول حمل‌ونقل و بتن‌ریزی.
کارایی: حرکت و جای‌گیری آسان بتن در مکان موردنظر و تراکم تحت اثر وزن مخلوط را کارایی می‌گویند.
پیشرفت چشم گیر کار: پیشرفت سریع‌تر کار به دلیل افزایش ارتفاع بتن‌ریزی (Free Fall) که منجر می‌شود به:
کاهش تعداد سیکل‌ها در پروسه ساخت
کاهش درزهای ساخت (Construction Joint) و اتصالات سرد
بهبود کیفیت ساخت به دلیل حذف فاکتور انسانی تراکم.
حذف آلودگی صوتی ویبراتور.
شکل‌پذیری زیاد: به دلیل روانی زیاد بتن خودمتراکم، المان‌های معماری پیچیده را به سادگی می‌توان اجرا کرد.

مواد افزودنی بتن خود متراکم

افزودنی‌ها موادی هستند که به‌منظور ایجاد و یا بهبود خواص مشخصی به بتن تازه یا سخت شده در حین ساخت افزوده می‌شوند. پتانسیل کاهش هزینه سیمان و به‌ طور کلی کاهش نیروی انسانی و انرژیِ تولید بتن، عامل اصلی جذابیت افرودنی‌ها جهت تولید و توسعه می‌باشد همچنین از افزودنی‌هایی به عنوان فوق‌روان‌ کننده‌ هم در مخلوط بتن خودمتراکم استفاده می‌شود که میکروسیلیس از مهم‌ترین آن‌ها می‌باشد. در ادامه‌ی این بخش به بررسی برخی از افزودنی‌های مهم پرداخته شده است.

مواد افزودنی بتن خود متراکم

در ادامه با اصلی‌ترین افزودنی‌هایی که در بتن خود تراکم استفاده می‌شوند آشنا خواهیم شد.

پودر سنگ

در واقع کاربرد پودر سنگ دولومیت در بتن خود متراکم دوام بتن را در مقابل واکنش‌های قلیایی کربنات‌ها کاهش می‌دهد.

خاکستر بادی

ماده‌ای است غیرآلی با خصوصیات پوزولانی که تأثیر زیادی در بهبود خواص بتن همانند پایداری آن دارد.

نانو سیلیس

محصولی است که کاربردهای چندمنظوره از خود نشان می‌دهد؛ مانند خاصیت ضدسایش، ضد لغزش، ضد حریق و ضد انعکاس

فوق روان کننده‌ها

روان‌کننده‌ها، عناصری به عنوان کاهنده آب را در ترکیبات خود دارا می‌باشند و قابلیت‌های جانبی به بتن می‌دهند که عبارت‌اند از:

• قابلیت پرداخت بتن را افزایش می‌دهند.
• قابلیت پمپاژ بتن را افزایش می‌دهند.
• موجب استقرار بتن بدون ویبره می‌گردند.

میکروسیلیس

میکروسیلیس باعث روان‌تر شدن بتن شده و دوام بتن را نیز افزایش می‌دهد و نقش مهمی در چسبندگی و یکنواختی بتن پخش شده با عملکرد بالا دارد.

سنگدانه

لازم به ذکر است که سنگدانه‌هایی که در بتن معمولی استفاده می‌شود، در بتن خود متراکم هم کاربرد دارد. انواع سنگ‌ها ازنظر شکل و ابعاد عبارتند از:

• سنگدانه های گرد گوشه
• سنگدانه های تیز گوشه

آزمایش‌های بتن خود متراکم

علاوه بر آزمایش‌های متداول بتن، تعداد دیگری آزمایش مختص بتن خود تراکم وجود دارد که در زیر تعدادی از آن‌ها توضیح داده‌شده‌اند.

آزمایش جریان اسلامپ بتن خود متراکم

آزمایش جریان اسلامپ جهت سنجش توانایی بتن خود تراکم برای تغییر شکل تحت اثر وزن خود است که برای اولین بار در ژاپن برای سنجش کارایی بتن‌هایی که در زیر آب استفاده می‌شوند، مورد استفاده قرار گرفت. قطر دایره‌ی بتن معیاری برای جریان و پراکندگی بتن خود متراکم می‌باشد.

آزمایش حلقه J

به‌نوعی شبیه‌سازی گذر بتن از میان موانع، به‌خصوص شبکه‌های آرماتور متراکم در قالب می‌باشد. روش انجام آزمایش به صورت زیر می‌باشد:

• مخروط ناقص اسلامپ را در وسط حلقه J قرار می‌دهیم.
• سپس 6 لیتر بتن را در داخل بتن می‌ریزیم، در انتها با سرعتی ثابت و به‌صورت قائم، مخروط ناقص را به بالا می‌کشیم.
• اختلاف ارتفاع بتن را در داخل و خارج حلقه J در 4 نقطه اندازه‌گیری کرده و میانگین می‌گیریم.
• در صورت وجود شیره در اطراف، آن را یادداشت می‌کنیم.
• هر چه اختلاف ارتفاع قبل و بعد از حلقه بیشتر باشد، توانایی عبور بتن از میان آرماتورها کمتر است.
• همچنین از روی آبی که در اطراف بتن جمع می‌شود می‌توان به‌صورت کیفی میزان آب انداختگی را تخمین زد.

از دیگر آزمایش‌های مربوط به کیفیت بتن خود متراکم می‌توان به آزمایش قیف V شکل، جعبه‌ای L شکل، جعبه‌ای U شکل، اوریمت و GTM اشاره کرد.

بتن خود تراکم در آئین‌نامه ACI

آئین‌نامه ACI تحت کد ACI 237R-07 به معرفی بتن خود متراکم و محدودیت‌ها و مشخصات این نوع از بتن پرداخته که معیار مناسبی برای استفاده‌کنندگان در سراسر جهان است. مشخصاتی در زیر به آن‌ها اشاره‌شده است.

مشخصات بتن خود متراکم پس از سخت شدن

کارایی مخلوطِ بتن پارامتر پراهمیتی می‌باشد اما طبیعتا مشخصات بتن سخت شده هم اهمیت بالایی دارد که لازمه‌ی فراگیر شدن بتن SCC تضمین کیفیت بتن قبل و پس از سخت شدن آن است. با معرفی بتن SCC در آمریکا دو نگرانی اصلی سبب شد که سؤالاتی در مورد مشخصات سخت‌شدگی مطرح گردد:

در آن زمان یک تصور غلط قدیمی در ذهن عموم وجود داشت که اسلامپ بالا (سیالیت بیشتر) باعث کاهش کیفیت بتن نسبت به بتن با اسلامپ پایین می‌شود، دلیل این امر این بود که در گذشته برای افزایش اسلامپ (کارایی) بتن، مرسوم‌ترین راهکار افزایش آب مخلوط بود که این کار سبب کاهش مقاومت بتن می‌گردد. این تصور سبب بروز این سوال گردیده بود که مگر می شود بتنی تولید کرد که هم دارای اسلامپ مناسب و هم مقاومت بالا باشد؟!
در گذشته در مخلوط‌های بتن‌های خود متراکم نسبت مصالح اولیه برای مخلوط بتن بر اساس استفاده از حجم زیادی ماسه و خمیر سیمان بود که نگرانی‌ها را از بابت پدیده‌هایی همچون انقباض یا خزش افزایش می‌داد. چرا که احتمال وقوع خزش و انقباض در بتن معمولی زمانی زیاد بود که بتن‌ریزی حجیم باشد.
بیش از 1000 مقاله در مورد بتن SCC نوشته‌شده و تعدادی از این تحقیقات به‌طور خاص در خصوص ویژگی‌های سخت‌شدگی بتن می‌باشند. برخی به این نتیجه رسیده‌اند که مشخصات سخت‌شدگی SCC معادل بتن با اسلامپ متعارف نیست، درحالی‌که برخی دیگر به این نتیجه رسیده‌اند که مشخصات شبیه و یا حتی بهتر از بتن با اسلامپ معمولی می‌باشد؛ به‌عبارت‌دیگر، پر واضح است که نمی‌توان SCC را همیشه بدتر یا همیشه بهتر از بتن معمولی در نظر گرفت.

نتیجه اینکه اصولاً مشخصات سخت‌شدگی SCC توسط نسبت‌های اختلاط و مصالح تشکیل‌دهنده مخلوط تعیین می‌شود. اگر نسبت‌ها به‌طور قابل‌توجهی از اختلاط اسلامپ بر طبق آئین‌نامه تغییر کند، باید منتظر عملکرد متفاوتی باشیم. داشتن یک طرح اختلاط مشخص برای عملکرد موردنظر ضروری است؛ اگر یک طرح اختلاط مشخص وجود نداشته باشد می‌تواند روی مشخصات اصلی تأثیر منفی بگذارد، درحالی‌که سایر مشخصات به‌طور محسوسی تحت تأثیر قرار نمی‌گیرند. به عنوان مثال، سطح سیالیت SCC روی عملکرد بتن اثر منفی می‌گذارد، روان بودن بتن روی کارایی آن تأثیر منفی دارد و این تأثیر منفی بیشتر از تأثیر مثبت آن روی پایداری است. شایان‌ذکر است که روانی بالا و طرح اختلاط ثابت SCC با مشخصات سخت شدگی عالی می‌تواند وجود داشته باشد و مدام ساخته می‌شود.

به کار بردن افزودنی‌های شیمیایی برای تولید مخلوط SCC اجتناب ناپذیر است، به عنوان مثال استفاده از افزودنی‌های HRWR (فوق کاهنده آب یا همان فوق روان کننده) ضروری می‌باشند، درحالی‌که سایر افزودنی‌ها همچون VMA (اصلاح‌کننده ویسکوزیته) و افزودنی‌های محافظ کارایی معمولا مورداستفاده قرار می‌گیرند. همه افزودنی‌های HRWR بر پایه PCE (پلی کربوکسیلات) یکسان نیستند. افزودنی‌ها ممکن است در مقدار تأثیر دوز، تأثیر ویسکوسیته مخلوط، حفظ کارایی و تأثیر نرخ سخت شدگی و نرخ رشد مقاومت اولیه‌شان متفاوت باشند، همچنین تاثیر افزودنی‌ها بر روی آب انداختگی بتن، جدایی ذرات بتن و زمختی بتن هم متفاوت است.

نسبت‌های مخلوط SCC

نسبت‌های مخلوط SCC خیلی با نسبت‌های مخلوط‌های با اسلامپ مرسوم تفاوتی نمی‌کند. در بسیاری از شرایط، بخشی از خمیر بتن مخلوط SCC (شامل هوا) است که مشخصات روانی و پایداری مخلوط را کنترل می‌کند. خمیر همچنین موجب تأثیر فراوان بر روی مشخصات سخت شدگی و قیمت نهایی مخلوط دارد. فرآیندهای متعدد نسبت‌های SCC مسیر خوبی را برای انتخاب نسبت‌های اولیه فراهم کرده‌اند. همچون تمام فرآیندهای طرح اختلاط، آزمایش و ارزیابی نسبت‌های انتخاب‌شده ضروری است.

کیفیت مخلوط

کیفیت یک مخلوط SCC از طریق آزمایش‌های آزمایشگاهی، بررسی مشخصات بتن تازه و سخت شده، آزمایش استحکام، آزمایش‌های مدل‌سازی ساخت مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. این پروسه، گام مهمی در بر قراری ارتباط بین شرایط تئوری با عملی می‌باشد.

بچینگ و ترکیب بتن

گذر از آزمایش‌های آزمایشگاهی کنترل‌شده‌ی کوچک به تولید بتن SCC با استفاده از تجهیزات صنعتی، یک گام مهم در جهت گسترش استفاده از بتن SCC می‌باشد. در یک فرآیند فکر شده برای ساخت بتن SCC، باید همه موارد از ذخیره و انبار مصالح، تجهیزات بچینگ تا تجهیزات میکس و درنهایت پروتکلی برای کنترل کیفیت بتن جهت استفاده لحاظ شود. یک راهنمای گام‌به‌گام برای اختلاط همه نوع مخلوط SCC با استفاده از منابع، بچینگ و ابزار اختلاط متنوع، باید ارائه داد. بنابراین اپراتور سازنده بتن باید تلاش کند که تفاوت‌های جزئی امکانات و ابزارآلات خود را بداند. هدف از مرحله کنترل دقیق این است که در طول فرآیند و متعاقباً در حین بهره‌برداری یک محصول SCC خوب، باکیفیت پایدار و با حداقل دخالت انسان، تولید شود.

عموماً، SCC می‌تواند با روش‌های استفاده‌شده برای بتن‌های معمول انتقال داده و ریخته شود. اگرچه بعضی ملاحظات در مورد SCC باید در محاسبات در نظر گرفته شود، مثلاً اندازه سنگدانه‌ها و مشخصات میکسر، تکنیک ریختن، جهت جریان بتن و مشخصات میکسر و ارتباط بین مشخصات میکسر و الزامات پرداخت و عمل‌آوری بتن. علاوه بر این پیمانکار باید توجه داشته باشد که فرآیند چگونه ریختن بتن را تنظیم کند که از تمام ظرفیت موجود SCC استفاده کند.

بتن خود متراکم در مقررات ملی ساختمان

طبق بند 9-9-4-2-3 مواد افزودنی معدنی مانند دوده سیلیس، کائولین و سرباره به‌عنوان جایگزین بخشی از سیمان و یا به‌عنوان جایگزین بخشی از سیمان و یا به‌عنوان پرکننده در مخلوط بتن مجاز می‌باشند.

طبق بند 9-9-4-2-4 برای تأمین مخلوط بتن استفاده از ماده شیمیایی اصلاح‌کننده گرانروی مجاز است. همچنین برای ساخت مخلوط بتن با گرانروی مناسب حاصل از پودر سنگ و پودرهای فعال و ماده اصلاح‌کننده گرانروی امکان‌پذیر است.

طبق بند 9-9-4-2-5 تأمین روانی مخلوط بتن باید توسط مواد افزودنی فوق روان کننده‌های ممتاز مانند پلی کربوکسیلات فراهم گردد.

بر اساس بند 9-9-4-2-6 استفاده از سنگدانه با هر اندازه‌ای در ساخت بتن خود متراکم مجاز است، اما توصیه می‌شود برای حفظ پایداری مخلوط، اندازه حداکثر به 20 میلی‌متر محدود شود.

طبق بند 9-9-4-3 در خصوص طرح اختلاط هم آئین‌نامه مواردی را توصیه می‌کند که به شرح زیر خلاصه می‌گردد:

تعیین نسبت‌های مخلوط بتن خود متراکم بر اساس تراکم میلگردها، شکل و اندازه قالب و روش بتن‌ریزی انجام می‌گیرد.

نسبت‌ها باید در محدوده زیر باشد، مگر آنکه بررسی آزمایشگاهی کاربردی بودن خلاف این نسبت‌ها را ثابت نماید.

نسبت حجمی آب به‌کل پودر (شامل سیمان، پودر سنگ و مواد افزودنی معدنی)، باید بین 8/0 تا 10/1 باشد و حجم خمیر باید بین 34 تا 40 درصد کل حجم مخلوط باشد.
مقدار سنگدانه درشت باید بین 28 تا 35 درصد حجم مخلوط باشد.
کل مقدار پودر باید 380 تا 600 کیلوگرم بر مترمکعب باشد.
در خصوص نحوه اجرای SCC باید در نظر داشت که زمان موردنیاز برای مخلوط کردن بتن خود متراکم معمولاً طولانی‌تر از بتن معمولی است، اما مدت موردنیاز و ترتیب ریختن مصالح به درون مخلوط‌کن باید با آزمایش بر مبنای آزمون‌وخطا تعیین شود.

در صورت استفاده از پودر سنگ فله‌ای، برای انبار کردن آن در کارگاه باید از سیلوی فلزی استفاده شود تا دچار تغییرات رطوبت و کلوخه شدگی نشود.

مواد افزودنی شیمیایی باید همراه با بخشی از آب مخلوط به‌عنوان آخرین جزء، به مخلوط بتن افزوده شوند. در مواردی که ماده اصلاح‌کننده گرانروی استفاده می‌شود باید پس از فوق روان کننده به مخلوط افزوده شود.

ارتفاع مجاز بتن‌ریزی در سقوط آزاد 3 متر است. برای ارتفاع بیشتر از این مقدار باید با آزمایش اثر ارتفاع در جداشدگی ذرات بررسی شود و سپس بتن‌ریزی انجام گیرد؛ اما توصیه مبحث نهم این است که برای سقوط آزاد بیش از 2 متر از قیف و لوله‌ترمی استفاده شود و همچنین حداکثر طول جریان آزاد مخلوط بتن 10 متر است، چراکه در طول بیشتر احتمال جداشدگی دینامیکی ذرات وجود دارد.

بسیاری از مخلوط‌های خود متراکم به سرعت غلیظ شده ، بنابراین عملیات بتن‌ریزی باید استمرار داشته باشد تا از بروز درز سرد ناشی از آن اجتناب گردد. لازم به تذکر است که لرزاندن SCC مجاز نیست، زیرا منجر به نشست سنگدانه های درشت می‌شود.

در پرداخت سطح بتن باید از ابزار فلزی استفاده شود، زیرا ابزار چوبی سبب کنده شدن سطح بتن می‌گردد.

پس از پرداخت سطح بتن باید با پوشش پلاستیک بر روی سطح بتن از تبخیر آب جلوگیری شود تا منجر به ترک‌خوردگی ناشی از جمع شدگی پلاستیک نشود.

برای جلوگیری از خود خشک‌شدگی بتن باید از عمل‌آوری با روش آب‌رسانی استفاده شود و از عمل‌آوری عایقی اجتناب گردد.

علاوه بر آزمایش تعیین مقاومت فشاری به‌مانند بتن معمولی باید از آزمایش‌های مربوط به SCC همچون حلقه J، جعبه L و جریان اسلامپ جهت بررسی وضعیت بتن استفاده شود.

نتیجه گیری

با توجه به این مقاله که بر اساس استانداردها و مقالات بین المللی نوشته شده، می توان به این نتیجه رسید که در شرایطی که امکان ویبره زنی به علل مختلف از جمله سردی هوا، نبود فضای کافی، عدم امکان تامین انرژی مورد نیاز ویبراتور و … وجود ندارد، SCC یکی از بهترین جایگزین ها برای تولید بتنی متراکم، با مقاومت، دوام و پایداری زیاد می باشد.

همچنین نکته ای که وجود دارد این است که نیاز به آموزش اپراتورها در تهیه و ریختن این بتن بسیار بیشتر از بتن های رایج می باشد و کوچکترین اشتباهی می تواند به یک فاجعه تبدیل شود. همچنین باید برای انتخاب یک افزودنی مناسب با توجه به شرایط موجود به یک متخصص امر مراجعه کنیم تا از هرگونه اشتباهی جلوگیری کنیم.

منبع: سبز سازه

مقاله بررسی رابطه مقاومت بتن در سنین مختلف با سیمان‌های گوناگون؛ با ما همراه باشید.

چکیده

بتن یکی از پر مصرف‌ترین مصالح ساختمانی است. مقاومت بالای بتن در مقابل آب، سهولت شکل دادن به آن برای ساخت اجزای مختلف سازه و سهولت دسترسی و ارزانی از دلایل عمده کاربرد گسترده بتن است. دسته‌بندی بتن‌ها از نقطه نظر مقاومت، در اروپا و بسیاری دیگر از کشورها رایج است و بتن با مقاومت متوسط (20 تا 40 مگاپاسکال) که به بتن معمولی نیز معروف است در اغلب کارهای ساختمانی استفاده می‌شود.

در ساختمان‌ها و سازه‌های متعارف، به ویژه وقتی از سیمان‌های پرتلند با روند عادی کسب مقاومت مانند نوع 1 استفاده می‌شود، معمولاً از سن مقاومت مشخصه 28 روزه در مشخصات فنی و آیین‌نامه‌ها استفاده می‌گردد. در برخی سازه‌ها ممکن است سن مقاومت مشخصه کمتر یا بیشتر از 28 روز باشد. در سال‌های اخیر با توجه به گستردگی استفاده از سیمان‌های آمیخته (با درصدهای قابل توجهی از پوزولان‌های طبیعی یا مصنوعی و یا سرباره‌ها) و برای کاهش تولید و مصرف کلینکر سعی می‌شود در حد امکان سن مقاومت مشخصه بتن پروژه‌ها بیش از 28 روز انتخاب شود تا از پتانسیل مقاومتی این نوع سیمان‌ها به نحو احسن استفاده گردد.

از آنجا که مقاومت بتن تابعی است از پیشرفت هیدراته شدن سیمان، که پدیده‌ای نسبتاً کند است، بنابراین روند کسب مقاومت بتن‌هایی که با شرایط یکسان، ولی با انواع مختلف سیمان پرتلند ساخته می‌شوند یکسان نیست و بتن‌های ساخته شده با سیمان‌های مختلف در سنین مختلف روند رشد مقاومت متفاوتی دارند.

با وجود طیف وسیعی از انواع سیمان در کشور، بعضاً بتن‌های تهیه شده از انواع مختلف سیمان‌های استاندارد، ویژگی‌های متمایز کننده مورد انتظار را دارا نمی‌باشند.

در این تحقیق با انتخاب سیمان نوع 425-1 و 2 به عنوان پر مصرف‌ترین سیمان‌های کشور و ساخت بتن با عیار 350 (kg/cm³) به عنوان پر مصرف‌ترین عیار بتن با مصالح یکسان و روانی برابر و عمل‌آوری در شرایط یکسان سعی در ارزیابی، تحلیل و مقایسه همزمان نتیجه مقاومت فشاری بتن‌ها شده است تا روند رشد مقاومت و همچنین نسبت مقاومت فشاری بتن‌های ساخته شده با سیمان‌های مختلف در سنین 3،7 و 28 روزه بررسی شود.

کلمات کلیدی: بتن، مقاومت فشاری 28 روزه، انواع سیمان.

ادامهٔ «رابطه مقاومت بتن در سنین مختلف با سیمان‌های گوناگون»

چکیده

بتن ژئوپلیمری یک ماده جدید و نوین در صنعت ساخت و ساز دارای عملکرد و کارایی مطلوب بوده که با مصرف پوزولان‌های طبیعی و پسماندهای صنعتی حاوی سیلیکات آلومینیوم، سازگار با محیط زیست بوده و می‌تواند به عنوان یک ماده جایگزین در مقابل انتشار آلودگی ناشی از تولید سیمان‌های پرتلند برای تولید بتن مورد استفاده قرار گیرد. از سوی دیگر خصوصیات مکانیکی و دوامی این بتن تحقیقات بیشتر در مورد عوامل موثر بر این دو مشخصه را حائز اهمیت گردانیده است. در این مقاله سعی بر مطالعه‌ی ساخت بتن‌های پر مقاومت ژئوپلیمری بر پایه سرباره کوره آهنگدازی با استفاده از محلول قلیایی فعال کننده پایه سدیم گردیده است که در آن سه غلظت مختلف 18/75، 150 و 11/25 مولار محلول هیدروکسید سدیم و سه نسبت ترکیبی سیلیکات سدیم به هیدروکسید سدیم برابر با 2، 2/5 و 3 مورد بررسی قرار گرفته‌اند. همچنین نسبت آب به مواد چسباننده در کلیه طرح‌ها ثابت در نظر گرفته شده است. در این تحقیق عمل آوری نمونه‌ها به صورت مستغرق در آب در دمای محیط بوده و آزمایش جذب آب حجمی در سن 28 روزگی بر روی نمونه‌های هر طرح مخلوط صورت گرفته است. آزمایش جذب آب نیم ساعته، جذب آب 24 ساعته و جذب آب نهایی بر روی نمونه‌ها نشان دهنده تأثیر کاهنده افزایش غلظت هیدروکسید سدیم بر جذب آب بتن‌های ژئوپلیمری دارد.

واژگان کلیدی: بتن ژ ئوپلیمری، سرباره کوره آهنگدازی، غلظت مولاریته، هیدروکسید سدیم، جذب آب حجمی.

ادامهٔ «تأثیر غلظت مولاریته محلول سود و نسبت مقدار آب شیشه به سود بر جذب آب حجمی بتن ژئوپلیمری بر پایه سرباره کوره آهنگدازی»

همانطور که قطعا می‌دانید برای کاهش اثرات مخرب زمین لرزه؛ استاندارد 2800 تدابیری اندیشیده است که یکی از آن‌ها ایجاد درز انقطاع در ساختمان است اما درز انقطاع چیست؟ نحوه محاسبه درز انقطاع در ساختمان‌های نامنظم در ارتفاع به چه صورتی است؟ درز انقطاع از کجا شروع می‌شود؟

در این مقاله جامع و روان به بررسی درز انقطاع ساختمان خواهیم پرداخت و به تمامی این سوالات پاسخ خواهیم داد.

درز انقطاع چیست؟

با توجه به مشخصات جرم و سختی متفاوت در ساختمان‌های گوناگون، در هنگام زلزله سازه‌‌ها، رفتارهای متفاوتی دارند و ممکن است در مودهای ارتعاشی مختلف، ساختمان‌های مجاور هم به یکدیگر نزدیک شده و برخورد کنند. بنابراین نیاز به در نظرگیری یک فاصله ایمن به منظور جلوگیری از برخورد ساختمان‌های مجاور وجود دارد.

طبق استاندارد 2800 ایران، برای تمامی ساختمان‌ها باید درز انقطاع محاسبه و اعمال شود. بستن درز انقطاع را می‌توانیم با مصالح کم مقاومت انجام دهیم تا پس از زلزله به سادگی قابل جایگزین کردن و بهسازی باشد. طبق استاندارد 2800، علاوه بر شرط فوق، در موارد زیر هم رعایت درز انقطاع ضروری است:

• مقدار جلو آمدگی یا فرو رفتگی در پلان از مقادیر مجاز آیین نامه تجاوز کند.
• زمانی که فاصله دو سقف در یک طبقه از 60 سانتی‌متر بیشتر شود، باتوجه به رفتار متفاوت دو قسمت ساختمان، نیاز است در محل اختلاف ارتفاع، درز انقطاع قرار داده شود و دو قسمت ساختمان در این محل، جدا شوند.
• فونداسیون‌ها در تراز کف دارای اختلاف ارتفاع بوده و خط واصل بین دو فونداسیون مجاور دارای شیبی بیشتر از 15 درصد باشد.

پیامد های عدم استفاده از درز انقطاع در ساختمان

با توجه به این موضوع که نیروی ناشی از ضربه ساختمان‌ها به یکدیگر در حین زلزله مقداری زیاد بوده و برآورد دقیق آن مشکل می‌باشد (این نیرو با توجه به مفاهیم ضربه اجسام در دینامیک تعیین می‌شود)؛ خسارات ناشی از برخورد ساختمان‌ها با یکدیگر زیاد بوده و می‌تواند باعث خرابی و آسیب‌‌های‌ مختلف در ساختمان‌ها شود که تعدادی از این خرابی‌ها در اشکال زیر نمایش داده شده است. بنابراین محاسبه و در نظرگیری صحیح این فاصله بین ساختمان‌های مجاور، اهمیت بالایی دارد.

برخورد ساختمان‌های مجاور هم می‌تواند در اثر موارد مختلفی از جمله نامنظمی هندسی باشد، به عنوان مثال فاصله بیش از حد بین مرکز جرم و مرکز سختی ساختمان، باعث ایجاد پیچش در سازه می‌شود. در حالت دیگر این ضربه ممکن است در اثر روان‌ گرایی خاک و جابه‌جایی بیش از حد سازه باشد که طی این جابه‌جایی، سازه ممکن است با ساختمان مجاور هم برخوردی داشته باشد.

بررسی و محاسبه نیروهای ضربه در اثر برخورد ساختمان‌ها در حالت‌های گوناگون، می‌تواند با ساخت یک مدل سازه‌ای در نرم افزار SAP انجام شود. به این صورت که مدل ساختمان با در نظرگیری یک المان GAP بین دو سازه، جهت در نظرگیری اثر برخورد بین آنها انجام شده تا به وسیله انجام تحلیل خطی یا غیرخطی، به صوت استاتیکی یا دینامیکی، نیروهای ایجاد شده در اثر ضربه در المان‌های مختلف سازه‌ای محاسبه شود.

محاسبه درز انقطاع در استاندارد 2800 و مبحث ششم مقررات ملی ایران

آیین‌نامه‌های مختلف از جمله استاندارد 2800، به منظور محاسبه این فاصله، ساختمان‌ها را به دو گروه کمتر از 8 طبقه و بیشتر از 8 طبقه دسته‌بندی می‌کنند. در ادامه نحوه محاسبه درز انقطاع در این دو گروه ساختمان بررسی می‌شود. همچنین دقت شود که درز انقطاع باید در وجوهی از ساختمان اجرا شود که همسایه وجود دارد چون در غیر این صورت دیگر مساله ضربه ساختمان مجاور مطرح نیست.

محاسبه درز انقطاع در ساختمان‌های کمتر از 8 طبقه

در این گروه ساختمان‌ها، فاصله هر طبقه از مرز زمین مجاور حداقل باید برابر پنج هزارم ارتفاع آن طبقه از روی تراز پایه باشد.

لازم به ذکر است که با توجه به اشکال زیر، همیشه رعایت 05/0 ارتفاع برای کل ساختمان ضروری نیست.

با توجه به نحوه محاسبه و رابطه مذکور، فاصله درز انقطاع در ارتفاع زیادتر شده و بنابراین برای ساختمان‌های با تعداد طبقات زیاد، این فاصله را می‌توان با جابجایی ستون در طبقات بالاتر اجرا کرد و به این ترتیب مساحت بزرگ‌تری را برای طبقات پایین‌تر فراهم کرد. اما در صورتی که تعداد طبقات کم باشد، مثلا برای سازه بتنی، این فاصله را می‌توان با کم کردن ابعاد ستون از گوشه ساختمان و از یک جهت انجام داد.

محاسبه درز انقطاع در ساختمان‌های بیشتر از 8 طبقه

در ساختمان‌های با اهمیت خیلی زیاد و زیاد با هر تعداد طبقه و یا در ساختمان‌های بیشتر از هشت طبقه، عرض درز انقطاع بین دو ساختمان مجاور باید با استفاده از تغییرمکان جانبی غیرخطی طرح، در طبقه با در نظر گرفتن اثر پی-دلتا تعیین شود. برای این منظور، پس از محاسبه این تغییر مکان برای هر دو ساختمان می‌توان از جذر مجموع مربعات دو عدد برای محاسبه فاصله درز انقطاع استفاده نمود لازم به ذکر است که معمولا اطلاعات ساختمان مجاور در دسترس نیست، به همین منظور نیاز است از روش دوم (رابطه 70 درصد) که در ادامه اشاره می‌شود، استفاده شود.

اگر از تحلیل‌های غیرخطی نظیر تحلیل پوش‌آور و تحلیل تاریخچه زمانی استفاده شود، نرم افزار مقدار تغییرمکان جانبی غیرخطی را گزارش خواهد داد. اما در صورتیکه از تحلیل‌های خطی نظیر استاتیکی معادل و تحلیل طیفی استفاده شود، نرم افزار مستقیما قادر به محاسبه تغییرمکان جانبی غیرخطی نیست و باید تغییرمکان جانبی خطی را در ضریب بزرگنمایی تغییرمکان Cd ضرب کرد تا تغییرمکان جانبی غیرخطی بدست آید.

در صورتیکه مشخصات ساختمان مجاور در دسترس نباشد، حداقل فاصله هر طبقه ساختمان از زمین مجاور باید برابر 70% مقدار تغییر مکان جانبی غیرخطی طرح در آن طبقه ساختمان درنظر گرفته شود ، بنابراین امکان محاسبه طبق رابطه مذکور وجود ندارد و در بنابراین راه حل منطقی، در نظرگرفتن درز انقطاع مطابق با ساختمان‌های زیر 8 طبقه یعنی 0.005 ارتفاع طبقه از تراز پایه است که در این صورت باید حتما کنترل‌های طراحی صورت گیرد. به این صورت که با توجه به نقضی که در ضابطه و محاسبه درز انقطاع انجام دادیم، باید بعد از طراحی، در کنترل‌های لازم، حداکثر تغییرمکان سازه را به صورتی در نظر بگیریم که با استفاده از رابطه 70 درصد تغییرمکان جانبی غیرخطی، درز انقطاع به مقداری که در نظر گرفتیم، محدود بشود.

دلیل استفاده از جمع مجذور مربعات به جای جمع جبریِ جابه‌جایی‌ها این است که حداکثر تغییرمکان مطلق در هنگام زلزله در دو ساختمان، به طور همزمان اتفاق نمی‌افتد، بنابراین از جمع جبری تغییرمکان‌های مطلق استفاده نمی‌شود.

همچنین در فصل یازدهم از مبحث ششم مقررات ملی ساختمان هم در رابطه با درز انقطاع صحبت شده است که نکات مطرح شده مشابه با آیین‌نامه زلزله ایران می‌باشد. با توجه به بند 6-11-14 ، درز انقطاع در ساختمان با پنج طبقه و کمتر حداقل باید برابر با پنج هزارم ارتفاع آن طبقه از روی تراز پایه باشد. در ساختمان‌های با گروه خطر پذیری یک و دو با هر تعداد طبقه و در ساختمان‌های با بیشتر از پنج طبقه، عرض فاصله هر طبقه از مرز زمین مجاور نباید کمتر از تغییر مکان جانبی طرح آن طبقه، تغییر مکان غیر ارتجاعی ناشی از زلزله طرح با اعمال ضریب بزرگ نمایی Cd و لحاظ اثر P-Δ مندرج در استاندارد ۲۸۰۰، باشد.

همچنین، اگر زمین مجاور معبر عمومی باشد، رعایت فاصله مزبور ضروری نیست. اگر درز انقطاع از داخل یک ساختمان واقع در یک ملک عبور نماید می‌توان از جذر مجموع مربعات تغییر مکان‌های جانبی طرح دو ساختمان برای تعیین عرض درز انقطاع استفاده کرد و یا اینکه فاصله هر سازه از مرز مشترک دو قسمت را به هفتاد درصد مقدار تغییر مکان جانبی طرح آن کاهش داد.

نحوه محاسبه درز انقطاع در آیین‌نامه‌های مختلف

در جدول زیر، مقایسه‌ای بین نحوه محاسبه درز انقطاع در آیین‌نامه‌های مهم انجام شده است و تفاوت‌ها نشان داده شده است. پارامترهای لازم در زیر جدول و داخل آن توضیح داده شده‌اند.

همان‌طور که مشاهده می‌شود، درز انقطاع در آیین نامه IBC و آیین نامه ASCE با روش مشابه محاسبه می‌شوند و باید تغییرمکان‌های جانبی غیرخطی با فرمول ارائه شده برآورد شوند. این روش، تقریبا مشابه با روشیست که در آیین‌نامه‌های ایران برای محاسبه درز انقطاع در سازه‌های بلندتر از 8 طبقه و یا با اهمیت زیاد و خیلی‌زیاد استفاده می‌شود، با مراجعه به بند 12.12.3 از آیین‌نامه‌ی ASCE7-10 مشاهده می‌شود که برای محاسبه مقدار نهایی درز انقطاع از جمع مجذور مربعات تغییرمکان غیرالاستیک دو سازه مجاور استفاده می‌شود.

درز انقطاع بین دو سازه در آیین نامه FEMA بر حسب درصدی از ارتفاع ساختمان محاسبه می‌شود.

نکات اجرایی و حقوقی محاسبه درز انقطاع در ساختمان

طراحان معماری و سازه باید دقت لازم را نسبت به درج درز انقطاع در نقشه‌های مصوب داشته باشند، چرا که در غیر این صورت، حتی اگر مراجع قانونی تایید کرده باشند (نظام مهندسی و شهرداری)، مسئولیت هرگونه عواقب ناشی از عدم طراحی صحیح بر عهده مهندس طراح سازه می‌باشد. همچنین مهندس ناظر نیز موظف به نظارت، اجرای دقیق درز انقطاع مطابق با نقشه‌های طراحی می‌باشد و در صورتیکه جزییات لازم وجود نداشته باشد و همکاری از طرف تیم اجرای ساختمان صورت نگیرد، لازم است گزارش تهیه کرده و به مراجع ذیصلاح تحویل دهد.

مسولیت رعایت جزییات فنی درز انقطاع با کدامیک از مهندسین ناظر است؟

در بیشتر پروژه‌ها، دو حالت متفاوت وجود دارد. پروژه‌هایی که دارای یک مهندس ناظر است و پروژه‌هایی که چهار مهندس ناظر دارد. در پروژه‌های تک ناظر، مسئولیت رعایت جزئیات فنی مربوط به محاسبه درز انقطاع با مهندس عمران و یا معماری می‌باشد. در پروژه‌های چهار ناظره، با توجه به کنترل‌های مشترکی که در بخش سازه و معماری ساختمان در مراحل آکس‌بندی، اجرای اسکلت و سفت‌کاری ساختمان وجود دارد، لازم است هر دو ناظر نسبت به بررسی و مطابقت درز انقطاع با نقشه‌های مصوب و پیگیری‌های مربوطه اقدام نمایند. بنابراین هر دو مهندس ناظر رشته‌های معماری و عمران در ارتباط با عدم رعایت درز انقطاع ساختمان مسئولیت دارند و تعیین میزان قصور آن‌ها با کارشناسی پروژه و بررسی اسناد و مدارک و گزارش‌های ارائه شده انجام می‌شود. پس مهندس ناظر موظف است عدم رعایت درز انقطاع را طی گزارش مرحله‌ای و به موقع به مرجع صدور پروانه اعلام نماید. لازم به ذکر است که در پروژه‌هایی که ناظر نقشه‌بردار حضور داشته باشد، کنترل اجرای صحیح باید توسط وی صورت گیرد.

محاسبه درز انقطاع در پلان معماری

پس از محاسبه درز انقطاع، در پلان‌های معماری باید این درز انقطاع نمایش داده شود. همان‌طور که در پلان معماری شکل زیر مشاهده می‌شود، درز انقطاع به وسیله خطوطی با فاصله از محور اصلی نمایش داده شده‌اند.

نحوه کنترل و اجرای درز انقطاع

در ساختمان بتنی درز انقطاع باید با در نظرگیری کاور بتن ستون و اندود ملات ماسه سیمان، اجرا شود و این کنترل باید از روی فونداسیون و در زمان اجرای ریشه ستون‌ها صورت گیرد و تا بالاترین سقف ادامه یابد.

در ساختمان‌های فولادی کنترل این موارد و اندازه‌ها در زمان قرار دادن صفحه ستون انجام می‌شود؛ با توجه به این که در ساختمان‌های فولادی کاور ستون وجود ندارد نیاز به محاسبه و در نظرگیری این مورد نیست.

ناظر مربوطه باید دقت داشته باشد که با کم‌ شدن فاصله ستون‌ها، پارکینگ حذف نشود و در چنین مواردی باید گزارش تهیه شود.

درز انقطاع در فونداسیون

درز انقطاع از کجا شروع می شود؟ درز انقطاع معمولا نیاز نیست تا انتهای فونداسیون ادامه پیدا کرده و آن را در بر گیرد و دو ستون که با درز انقطاع از هم جدا شده‌اند می‌توانند دارای شالوده مشترک باشند. به دلیل این که فاصله درز انقطاع مربوط به ضربه در اثر مشخصات متفاوت دو سازه است و طبیعتا فونداسیون‌های دو ساختمان نقشی در این ضربه نخواهند داشت. البته اگر در محل درز انقباض، درز انبساط هم اجرا شود، نیاز است که درز تا انتهای شالوده ادامه پیدا کند.

بستن درز انقطاع

در انتهای کار برای این که درزها باز نمانند و بر روی زیبایی فضای شهری تاثیر منفی نداشته باشد و همچنین خطری برای انسان‌ها و جانوران نداشته باشند؛ نیاز است تا با مصالح مناسب فاصله درز انقطاع پر شود.

مطابق بند 1-4-1 استاندارد 2800، می‌توان درز انقطاع را توسط مصالح انعطاف‌پذیر پر کرد. مصالح انعطاف‌پذیر شامل ماسه بادی، پلاستوفوم و سایر موارد دیگر می‌باشد. در هیچ صورتی این فاصله نباید توسط مصالح بنایی و بتن پر شود. در چنین مواردی ناظر نباید به مالک اجازه این کار را دهد و لازم است در گزارشات خود قید نماید. همچنین استفاده از یونولیت برای بستن درز انقطاع پیشنهاد نمی‌شود؛ به دلیل این‌ که یونولیت با تابش آفتاب و بارش باران جمع شده و از محل تعیین شده برای آن خارج می‌شود. در بعضی از موارد برای پوشاندن درز انقطاع از ورق‌های گالوانیزه یا توری مرغی استفاده می‌شود؛ به این صورت که ورق یا توری مرغی بر روی درز انقطاع گذاشته می‌شود و به دو طرف نما پیچ می‌شود تا از افتادن آن جلوگیری شود.

آیا درز انقطاع جزو زیربنای خالص واحد مسکونی محاسبه می‌گردد؟

براساس قانون شورای مسکن و شهرسازی، درز انقطاع جزو زیربنای ناخالص واحد مسکونی یا تجاری یا هر کاربری دیگر که در مجاورت آن قرار گرفته است، محاسبه می‌گردد.

نحوه‌ی نگهداری درز انقطاع پس از اجرا

مطابق با بند ۲۲-۳-۳-۴ مقررات ملی ساختمان در سازه‌های بتن آرمه و فولادی، وضعیت درزهای انقطاع در ساختمان باید به طور مستمر مورد بازرسی و بررسی قرار گیرد تا خسارت و خرابی ناشی از ضربه ساختمان‌های مجاور به یکدیگر بخصوص در زمان وقوع زلزله به حداقل برسد.

نتیجه گیری

در این مقاله به نکات زیر در رابطه با درز انقطاع اشاره شد:

درز انقطاع به منظور جلوگیری از ضربه ساختمان‌های مجاور به یکدیگر در هنگام زلزله در نظر گرفته می‌شود و در صورت عدم اجرای آن آسیب‌های فراوانی به ساختمان‌های مجاور وارد می‌شود.
درز انقطاع در ساختمان‌های کمتر از 8 طبقه و بیشتر از 8 طبقه و با اهمیت زیاد و خیلی زیاد به دو صورت متفاوت محاسبه می‌شود.
مسئولیت اجرا و در نظرگیری صحیح درز انقطاع با مهندسین ناظر معماری و سازه است و طراحان معماری و سازه نیز مسئولیت درج مناسب درز انقطاع در نقشه‌های مصوب را دارند.
درز انقطاع باید در پلان معماری نمایش داده شود.
نیاز نیست درز انقطاع تا انتهای فونداسیون ادامه پیدا کند.
فاصله درز انقطاع را می‌توان با مصالح کم مقاومت پر نمود.

منبع: سبز سازه

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.

1. 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.

2. 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.

3. 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.
4. 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:

5. 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.

6. 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.

2. کاهش شدید مدول ارتجاعی بتن که عملاً در طراحی سازه از اهمیت برخوردار است.
3. 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.
4. 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.
5. عدم امکان اندازه‌گیری جذب آب کوتاه‌مدت و بلندمدت به دلیل حفرات بزرگ.
6. نفوذ مواد زیان‌آور به درون بتن و آسیب‌رسانی به بتن (حمله سولفات‌ها و مواد اسیدی و …).
7. عدم دوام بتن در محیط‌های دارای چرخه‌های یخ‌بندان و آب‌شدگی.
8. 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).
9. عدم تشکیل لایه انفعالی در میلگرد واقع در بخش شن نما شده و شروع خوردگی از ابتدای بتن‌ریزی یا ادامه دادن خوردگی میلگردهای زنگ‌زده.
10. افزایش آهنگ (شدت) خوردگی میلگردها در اثر کاهش شدید مقاومت الکتریکی بتن اطراف آن در منطقه پوشش میلگردها.
11. 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