روش های نوین اجرای سازه های بتنی
مقدمه
قالب بندی پلاستیکی
مزایا
روش های اتصال میلگردها
مقدمه
اتصال اورلپ
اتصال مکانیکی )کوپلینگ(
اتصال فورجینگ )جوش سر به سر(
نکته مهم
سیستم تیلت آپ
مقدمه
انواع سیستم های سازه ای تیلت آپ
نقاط قوت سیستم تیلت آپ
نقاط ضعف سیستم
منابع
فهرست
مقدمه
امروزه روشهای نوین علم مهندسی بستری جهت اجرای بهینه ، اقتصادی و سریع پروژه های عمرانی فراهم آورده است.استفاده از تکنولوژی نوین در روشهای اجرایی و نیز کاستن از عوامل بالقوه ریسک جزو اهداف اولیه مدیران پروژه می باشد .
بنابراین این سوال ها مطرح می شودکه :• چه روش یا چه نوع تکنولوژیی برای اجرای پروژه بهترین روش میباشد ؟
• چگونه می توان خطر را برای سرمایه با ارزش نیروی انسانی مشغول به کار، به کمترین میزان رسانید ؟
• بیشترین میزان سود با توجه به تمامی جنبه های اجرایی چگونه حاصل می گردد ؟
قالب بندی پلاستیکی سازه های بتنی
-1سرعت اجرایی فوق العاده
وزن این قالب ها در پانل به ابعاد 120 * 60 استاندارد 11 کیلو گرم می باشد . این وزن معادل نصف وزن قالب فلزی است . این وزن کم باعث می شود در هر سه مرحله بستن ، بازکردن و زمان انتظار بین این دو مرحله نیازی به جرثقیل نبوده و قالب ها براحتی توسط نیروی کار بسته ، باز و به قسمت های دیگر سازه منتقل شوند .
روش اتصال وباز وبست قالب ها توسط یک اهرم بسیار سبک پلاستیکی و چرخش 90
درجه این اهرم در سوراخهای استاندارد تعبیه شده در قالب های میباشد .
این اختراع سرعت اجرای قالب بندی را در مقایسه با سیستم اتصال پین وگوه به نصف کاهش می دهد .
-2کاهش میزان تجهیزات و متعلقات سیستم قالب بندی :
استفاده از ملزومات نگهدارنده قالب از قبیل سولجر و لوله در این سیستم نیاز نبوده و هزینه آنها صرفه جویی می گردد .
ضمنا قطعات کوچکی برای اتصال قالب در سیستم های دیگر قالب بندی مورد نیاز است، از قبیل پین و گوه ، گیره لوله ، واشر و مهره خروسکی که امکان مفقود شدن آنها وجود دارد و همیشه هزینه های هنگفتی بابت تعمیر و نگهداری آنها باید پرداخت گردد .
-3سبک بودن قالب ها و راحتی ازهم جدا شدن و حمل آنها
کلیه قطعات قالب پلاستیکی بر خلاف قالب های فلزی به راحتی قابل حمل بوده و نیازی به جرثقیل جز در موارد معدود نمی باشد . کلیه قطعات قالب ستون ، دال و دیوار برشی به راحتی جداشده و حتی می توان چندین قطعه را باهم جدا نموده و به محل جدید حمل و درآنجا به سرعت نصب کرد .
4 – شرایط نگهداری آسانتر
قالب های پلاستیکی باهزینه بسیار اندک توسط کارگران و بصورت دستی انبار شده و چون زنگ نمی زنند ، نمی پوسند و ترک برنمی دارند براحتی می توان آنها را در محیط های بسیار مرطوب یا بسیار گرم و خشک نگهداری نمود .حتی لازم نیست آنها را بطورمنظم چید .
-5راحتی جدا شدن از بتن و عدم نیاز به مواد جداکننده
قالب های پلاستیکی نیازی به مواد جداساز ندارند و بتن براحتی از روی سطوح قالب پاک می شود ،در ضمن به هیچ عنوان میلگردها و مقاطع فولادی در صورت استفاده از این قالب ها به روغن آغشته نشده ،چسبندگی میلگردها به بتن کاملا تامین شده ودر مقایسه باسیستم های قالب بندی فلزی و چوبی کیفیت اجرا ی بسیار بالاتری دارد .
-6ایمنی بسیار بالا در زمان اجرا
سبک بودن قالب های پلاستیکی موجب می شود نصب آن در کلیه مقاطع افقی و عمودی وحتی دال های بتنی به راحتی انجام گیرد . این مورد مخصوصا در قالب بندی دال وسقف های بتنی ایمنی کارگران را بسیار بالا می برد زیرا امکان افتادن قالب و صدمه زدن به کارگران به حداقل رسیده و خطر سقوط از ارتفاع عوامل انسانی و نیز قالب بسیار کاهش می یابد .
ضمنا آلودگی صوتی ناشی از به هم خوردن قالبها در پروژه های بزرگ هنگام باز کردن مقاطع بتن ریزی شده در این سیستم وجود ندارد .
-7امکان استفاده از سطوح بتنی بصورت نمایان
بدلیل چسبندگی فوق العاده کم قالب ها به بتن در صورتی که نیاز به استفاده نمایان از مقاطع بتنی باشد، می توان از سطوح سالم و زیبای بتنی بطور نمایان استفاده نمود
و نیازی به اجرای نما نمی باشد ، این امر باعث صرفه جویی اقتصادی بسیار بالایی هم در خرید مصالح وهم در پرداخت دستمزد اجرای نما می شود.
ضمنا این قالب ها دارای یکسری صفحه هنری بسیار زیبا با طرح های قلوه سنگ ، آجر و لاشه سنگ می باشد .
-8قابل بازیافت بودن و احترام به محیط زیست
9 – قابلیت استفاده قالبها بیش از صد بار
10 – انعطاف پذیر بودن و توانایی تولید قطعات خاص و در اشکال مختلف
تصاویری از قالب های فلزی
انواع اتصال میلگرد
1: اتصال اورلپ
2 : اتصال مکانیکی )کوپلینگ(
3 : اتصال فورجینگ )جوش سر به سر(
مقدمه
به دلیل کاربرد گسترده میلگردها، استفاده از روشی بهینه در اتصال میلگردها ضروری می باشد.
از این نقطه نظر دو روش کوپلینگ و فورجینگ در کشورهای توسعه یافته و پیشرفته مورد توجه قرار گرفته است که این امر در کشورهای در حال توسعه نیز نیاز به توجه بیشتری دارد.
اتصال به روش اورلپ
اتصال اورلپ از کنار هم قراردادن دو آرماتور به موازات یکدیگر و بستن آنها توسط قطعه ای سیم ایجاد می شود.
سالیان سال است که بسیاری از مهندسین ساختمان، معماران و متخصصین متوجه شده اند که روش اتصال اورلپ در قبال داشتن مزایای اندک معایب بسیاری دارد. طبق آیین نامه ACI اتصالات اورلپ در مقابله با بارهای پریودیک قابل اطمینان نبوده و از محدوده ی الاستیک خارج خواهند شد.
لذا این سوال پیش می آید که رفتار اتصالات اورلپ برای آرماتورهای با سایز بالا چگونه خواهد بود. طی سالیان متمادی و برای اطمینان بیشتر در قابلیت و کارآیی اتصال اورلپ ، طول اتصال پوششی مرتبا افزایش یافته است و همچنین استفاده از اورلپ در بعضی نقاط به طور کلی ممنوع می باشد.
اتصال مکانیکی )کوپلینگ(
اتصال مکانیکی توسط کوپلر به دو سر میلگرد رزوه شده انجام می شود. اتصالات مکانیکی نوعی از قطعات مکانیکی هستند که بین دو قطعه آرماتور قرار می گیرند و باعث می شوند که آرماتور در محل اتصال رفتاری شبیه به یک آرماتور یکپارچه داشته باشد. اتصالات مکانیکی آرماتورها را به صورت سر به سر به یکدیگر وصل می کنند. این اتصال بسیاری از مزایای یک آرماتور یکپارچه را تامین می
کند.
با توجه به شکل اتصالات مکانیکی تراکم آرماتور را کاهش داده و امکان بتن ریزی مطلوب را فراهم می کند.
بر اساس آیین نامه بتن ایران یک اتصال مکانیکی بسیار قوی تر و مستحکم تر از اتصال اورلپ می باشد چرا که میزان استحکام مورد نیاز برای یک اتصال مکانیکی حداقل 52 درصد بیشتر از استحکام طراحی برای اتصال اورلپ در نظر گرفته می شود. متداول ترین اتصالات مکانیکی با بهره گیری از مدلی مشابه پیچ و مهره میلگردها را به یکدیگر متصل نموده و یک آرماتور یکپارچه ایجاد می کند.
مراحل کار در این روش به این صورت است که آرماتور ها را به طول مشخص برش می دهند، سپس رزوه کاری آرماتورها در محل پروژه انجام می شود، مرحله رزوه کاری از جمله مهم ترین مراحل این روش می باشد که در نهایت دقت انجام می پذیرد، بستن آرماتورها به یکدیگر با کوپلر های مکانیکی انجام شده و نیاز به ابزار آلات خاص ندارد.
اتصالات ذکر شده در نهایت با آچار محکم می گردند و این روش در تمامی مقاطع ساختمان قابل استفاده است.
-1کاهش وزن-تراکم و سطح مقطع ستون
بدلیل پائین بودن چگالی بتن نسبت به آرماتور استفاده از وصله ی مکانیکی موجب کاهش محسوسی در وزن سازه می شود.
کاهش تراکم آرماتور خود موجب بتن ریزی مطلوب و کاهش تعداد خاموت های مصرفی می شود.
بدلیل کاهش تراکم و پائین آمدن میزان فشردگی می توان سطح مقطع ستون را پائین آورد،بدینوسیله زیر بنا افزایش می یابد و مهمتر از آن کاهش چشمگیر وزن سازه و در نتیجه مقاوم سازی آن را خواهیم داشت.
در امتداد هم قرار گرفتن آرماتورها و پائین آمدن زمان انجام پروژه:
در استفاده از کوپلر بدون هیچ عملیات اضافی و ایجاد فرم )اس( بوسیله ی دستگاه خم
کن،آرماتورها کاملا در امتداد هم قرار گرفته و فاصله ی میلگردها در کنار هم با همدیگر مساوی می شوند.
ایجاد فرم )اس( برای یک اتصال و سپس نصب بوسیله سیم در مقایسه با بستن یک
میلگرد رزوه شده ،زمان بیشتری را می برد، بعلاوه در اورلپ میلگرد به دلیل طول بیشتر سنگین تر است به همین دلیل استفاده از کوپلر موجب کاهش بار کاری می شود.
-3جهانی بودن
بسیاری از کشورهای جهان اول استفاده از روش اورلپ را منسوخ میدانند و در بعضی از این کشورها حتی استفاده از اورلپ ممنوع شده است.
این بدلیل پائین بودن ضریب اطمینان روش اورلپ در حوادث طبیعی بخصوص زلزله می باشد.
در نظر داشته باشیم که در اورلپ آرماتورها بوسیله سیم در کنار هم نگه داشته میشوند و اگر در هنگام لرزش شدید این سیم ها دچار پارگی شوند و چند میلگرد در یک ستون خم شود ، بدلیل وزن شدید سازه و ایجاد نوعی اهرم در ستون بطبع بقیه میلگردهای ستون خم شده و سازه بلوکه خواهد شد.
اما در استفاده از کوپلر جائی برای پارگی وجود ندارد،یعنی دو میلگرد بوسیله ی یک وصله بهم متصلند که این نشان دهنده ی ضریب اطمینان بالای کوپلر نسبت به اورلپ است.
-4صرفه اقتصادی و قابل استفاده برای همه ی سایزهای میلگرد
در چند سال گذشته ما شاهد افزایش بدون هیچ توجیه و نابهنگام قیمت آهن آلات و بخصوص میلگرد در داخل کشور بودیم که این امر موجب سرازیر شدن سیل عظیمی آرماتور از کشورهای دیگر با قیمت های گزاف شد.
لازم به ذکر است استفاده از کوپلر موجب صرفه جوئی 15 تا 25 درصدی آرماتور در سازه می شود.
استفاده از کوپلر برای همه ی سایزهای 16 تا 50 امکان پذیر است.
اتصال فورجینگ )جوش سر به سر(
اتصال فورجینگ به وسیله ی حرارت دادن دو سر میلگرد و اتصال آنها با فشار می باشد.
به دلیل وجود بارهای کششی، خمشی و پیچشی زیاد در سازه های بتنی، نحوه ی درست اتصال میلگردها در بتن از اهمیت بسیار بالایی برخوردار می باشد که با این روش تا حد بسیار زیادی ضعف در اتصال میلگردها از بین خواهد رفت.
روش جوشکاری فورجینگ سر به سر جزء روش های جوشکاری ذوبی کامل به شمار نمی آید، بلکه نوعی روش جوشکاری فاز جامد است که عمل اتصال را بدون ذوب کردن کامل فلز پایه به انجام می رساند.
یک نکته
بر اساس مقاله ای که با مدل سازی AHP به بررسی سه نوع اتصال میلگرد پرداخته
است، در انواع پروژه های عمرانی یکی از روش های زیر مقرون به صرفه تر خواهد بود:
اگر در انجام پروژه زمان حایز اهمیت باشد به ترتیب روشهای اورلپ، فورجینگ و کوپلینگ بهینه می باشند.
اگر در پروژه ای دولتی که هزینه برای کارفرما چندان مهم نباشد، به ترتیب روشهای
فورجینگ، کوپلینگ و اورلپ بهینه می باشند.
اگر در پروژه ای فقط مقاومت مهم باشد، استفاده از روشهای کوپلینگ و فورجینگ نسبت به اورلپ ارجحیت خواهند داشت.
سیستم تیلت آپ
تیلت آپ (Tilt up ) نوعی ساختمان و یا تکنیک ساخت و ساز با استفاده از بتن است.
روشی مقرون به صرفه و موثر در ساخت
قرار گرفتن اجزای بتنی )دیوارها، ستون ها، تکیه گاههای سازه ای، و غیره( بر روی دال بتنی(
استفاده از روش Tilt up اغلب برای اجرای ساختمان هایی با کاربری انباری، تجاری )مراکزخرید( و اداری بدلیل اهمیت داشتن سرعت اجرا و مسائل اقتصادی
بکار گیری این روش در ساخت ساختما نهای کوتاه مرتبه حداکثر تا چهار طبقه
سیستم جعبه ای
پرکاربردترین سیستم ساخت در روش تیلت آپ
متشکل از:
o دیافراگم های سقف
o دیوارهای بتنی
اجراشدن دیوارهای بتن مسلح به صورت تیلت آپ
انتقال بارهای جانبی وارده بر سازه، توسط دیافراگمهای سقف به دیوارهای بتن مسلح
انتقال نیروهای فوق به صورت دیواربرشی به شالوده بتن مسلح توسط این دیوارها
تشکیل یافتن از تعدادی قاب خمشی، در دو جهت عمود برهم
دیوارها:
1- غیرسازه ای وصرفا به صورت دیوارهای نما
2- اجرا شدن به صورت اتصالات خشک
امکان ایجاد تغییرات و توسعه احتمالی در طول دوره بهره برداری، با سهولت بیشتری (نسبت به سیستم های جعبه ای)
3 .سیستم ترکیبی
تلفیق دو سیستم جعبه ای و قاب صلب، در پلان
استفاده از دیوارهای برشی در یک راستای اصلی پلان و قا بهای خمشی بتن مسلح درراستای عمود بر آن
امکان استفاده از قطعات آماده برای قالب بندی
افزایش سرعت اجرا
کاهش هزینه ها
قالب بندی آسان بازشوها در دیوار بتنی
امکان بکارگیری نمای بتنی نمایان یا انواع قطعات چسبیده با طرح های مختلف
کیفیت و تنوع بالاتر در انتخاب نماها بدلیل پیش ساخته بودن نما در مقایسه با دیگر
نماهای اجرای درجا.
این سیستم، از نظر تجهیزات، قطعات مورد استفاده در تجهیزات، و مواد اولیه،
وابستگی چندانی به فناوری خارجی ندارد.
انجام بخش اعظم اقدامات در این سیستم توسط نیروی انسانی اجرایی
در دسترس بودن ابزار مورد نیاز برای اجرای این سیستم
سهولت اجرا (با ویبره مناسب)
امکان حصول اطمینان از یکنواختی بتن ریزی
هوابندی دیوارهای خارجی به نحو مطلوب
کاهش نیاز به داربست بندی برای اجرای نما (زیرا کارهای مربوط به نما، هنگام بتن ریزی و در سطح زمین انجام می شود.)
کمتر بودن اتلاف وضایعات مصالح و فراورده ها در روند ساخت
کمتر بودن هزینه های اجرای دیوارها در این سیستم
امکان اجرای نما هم زمان با دیوار اصلی در صورت اجرای مناسب لایه های بتنی
عملکرد مناسبی در برابر:
o هوازدگی
o محیط های خورنده
o تابش شدید آفتاب
o تکانه های حرارتی
نداشتن مشکل خاص ی از نظر انتظارات و استانداردهای زیست محیطی
انبارداری آسان قطعات آماده شده، در کارگاه اجرا و عدم نیاز به فضای سرپوشیده
محدودیت تعداد طبقات ساختمان در این سیستم به حداکثر ۴ طبقه
کمتر بودن آزادی عمل در طراحی ساختار اصلی معماری و تعیین ابعاد فضاها
اجرای نما تنها به صورت کاملا مسطح و دو بعدی و عدم امکان ایجاد تورفتگی ها و
بیرون زدگی ها در نما
بیشتر بودن وزن سازه نسبت به سیست مهای نوین دیگر نظیر LSF) )
مصرف قابل ملاحظه مصالح اصلی (بتن و میل گرد)
الزام وجود جرثقیل و دیگر امکانات سنگین نصببا توجه به سنگین بودن قطعات
بتنی مورد استفاده
عدم امکان تغییر ابعاد قطعات، پس از تولید
عدم امکان دسترسی به مدارهای تاسیسات مکانیکی و الکتریکی در دوره بهره برداری
محدودیت های فصلی در خصوص اجرای این سیستم
تمهیدات لازم برای محافظت بتن در برابر
o یخ زدگی
o عمل آوری
o کنترل رطوبت
o تبخیر
حساسیت بالا در نگهداری قطعات قالب گیری شده، در روزهای اول پس از بتن ریزی، به دلیل تامین شرایط مناسب برای عمل آوری بتن.
تامین انتظارات در خصوصصدابندی دیوارهای خارجی(در صورت تامین ضخامت
لازم برای لایه بتنی و یا استفاده از عایق های حرارتی معدنی.)
عدم تامین انتظارات (در صورت عدم استفاده از لایه های ارتجاعی میراگر صوت)
درخصوص صدابندی کوبه ای سقف های بین طبقات.
نیاز به کارگاه بزرگ برای اجرا در این روش به دلیل توالی فعالیت ها و ساخته شدن و برپا شدن پانل ها، یکی پس از دیگری .
fa.wikipedia.org
سیستم تیلت آپ، دکتر علی معصومی-دکتر بهروز محمدکاری -مهندس حمیدرضا طباطبایی فر، مرکز تحقیقات ساختمان و
مسکن، 1387
پایان