پاورپوینت مقایسه دال مجوف بادکنکی با دال توپر


مقایسه و بررسی خصوصیات دال های مجوف بادکنکی نسبت به دال های توپر
و چگونگی طراحی آن

مقدمه
انواع دال مجوف بادکنکی
مزایا دال مجوف بادکنکی
آزمایشات انجام شده بر روی دال های مجوف بادکنکی
طراحی بر اساس آیین نامه های (1045DIN)و((DIN1045-1
مدلسازی با نرم افزار المان محدود
نتایج حاصل از مدلسازی
نتیجه گیری
مراجع
فهرست

مقدمه

دال مجوف بادکنکی سیستمی است که در واقع چند ماده مختلف اعم از بتن، فولاد، توپ پلاستیکی ساخته شده از پلی اتیلن پرتراکم و هوا را در یک مجموعه تحت عنوان دال مجوف بادکنکی به هم مرتبط می سازد.

این سیستم به مثابه دال دو طرفه مجوفی است که در آن توپ های پلاستیکی به
منظور حذف بتن غیر باربر و کششی مورد استفاده قرار گرفته است.

این نوع دال علاوه بر مطابقت با پلان های معماری گوناگون، به دلیل سبک بودن و
کاهش هزینه های ساخت و ساز امروزه مورد توجه بسیاری از مهندسین قرار گرفته است.
استفاده از این نوع سقف ها در نهایت منجر به کاهش وزن کلی سازه و همچنین بهبود رفتار سازه در برابر زلزله می گردد.

انواع دال مجوف بادکنکی

دال های مجوف بادکنکی بسته به نحوه ساخت به سه دسته زیر تقسیم می شوند:

دال مجوف بادکنکی ساده که مراحل ساخت آن به طورکامل در محل کارگاه انجام می گیرد.

2) دال مجوف بادکنکی کاملاً پیش ساخته که تمام فرآیند ساخت آن در کارخانه صورت می پذیرد و سپس برای استفاده به محل کارگاه ساختمانی حمل می گردد.

3) دال مجوف بادکنکی نیمه پیش ساخته که در آن وجه پایینی با لایه بتنی پیش ساخته اجرا شده و این لایه در ساختمان جایگزین بخش افقی سازه می شود.

شکل 1 – انواع دال های مجوف بادکنکی: ( 1) ساده ( 2) کاملاً پیش ساخته ( 3) نیمه پیش ساخته

مزایای دال مجوف بادکنکی

این سیستم در مقایسه با بقیه سقف ها دارای مزایای متعددی می باشد که می توان آن ها را به پنج قسمت عمده طراحی، اقتصادی، ایمنی، زیست محیطی و اجرایی تقسیم نمود:

1-از نظر طراحی
مزایایی که در بحث طراحی سازه ها توسط دال مجوف بادکنکی می توان بر شمرد عبارتند از:

کاهش وزن کلی سازه
افزایش مقاومت سازه
افزایش طول دهانه ها و کنسول ها
کاهش تعداد ستونها
عدم وجود تیر در زیر سقف ها و کتیبه در ستون ها

2-از نظر اقتصادی

صرفه جویی درمصرف مصالح در حدود 50 % ( در اجرای دال، ستون، پی )
کاهش هزینه های حمل و نقل
جلوگیری از نصب شبکه های آرماتور در محل کارگاه
ساده تر شدن مراحل نصب و اجرا
کاهش زمان نصب و اجرا ( در حدود 20 تا 40 %)
کاهش هزینه های حاصل از تغییر در سازه
شکل پذیری بیشتر سازه ها
افزایش طول عمر مفید سازه

در نهایت از نظر اقتصادی در حدود 5 تا 15 % هزینه ساخت کل اسکلت سازه صرفه جویی می شود.

3-از نظر ایمنی

ایمنی در برابر آتش

ایمنی در برابر زلزله به علت کاهش وزن سازه

ایمنی در برابر انفجار (اگر اساس طراحی بر مبنای سیستم دال-ستون و حذف دیوار باربر باشد)

ایمنی در برابر رطوبت به دلیل نفوذ پذیری پایین آن

4-از نظر زیست محیطی
صرفه جویی 50 درصدی مصالح خود موجب فواید بسیار زیادی برای محیط زیست می باشد از جمله:

کاهش مصرف مصالح از قبیل سیمان، شن و ماسه، آب و میلگرد (هر1 kg پلاستیک جایگزین100 kgبتن می شود)

کاهش مصرف انرژی ( در تولید، حمل و نقل و اجرا )

کاهش انتشار گازهای آلوده حاصل از تولید و حمل ونقل، به خصوص گاز 2COدر حدود 50%

عدم وجود ضایعات ( به علت قابل بازیافت بودن تمامی اجزا و تفکیک کامل اجزا هنگام تخریب)

میزان کاهش مصرف انرژی و انتشار گازهای آلوده برابر با میزان کاهش مصالح مصرفی و در حدود 50 % می باشد.

و همچنین سبب ایجاد محیط اجتماعی بهتر به دلایل زیر می گردد.

بهبود شرایط کار

کاهش خطر در هنگام نصب

کاهش زمان استفاده از بالابرها و جلوگیری از اختلال در محیط

کاهش انتشار سر و صدا حین تولید، انتقال و نصب اجزا

5-از نظر اجرایی

بالاتر بودن کیفیت در تهیه اتو ماتیک واحد های پیش ساخته

کمتر بودن کار در محل و به کارگیری نیرو های غیر متخصص

نصب ساده و بسیار آسان

نیاز به فضای کمتر برای انبار نمودن این نوع دال ها

استفاده از وسایل بالابر ارزان تر و سبک

آزمایشات انجام شده بر روی دال های مجوف بادکنکی
آزمایشات متعددی بر روی این گونه سقف ها انجام شده است که به بررسی مواردی مانند مقاومت ورفتار خمشی، مقاومت برشی و برش پانچ، مقاومت در برابر آتش سوزی، خزش، هدایت صوتی و گرمایی این گونه سقف ها در مقایسه با دال توپر می پردازد.

لازم به ذکر است که این آزمایشات در دانشگاه های Technical University in Eindhoven و Technical University in Delft در هلند و Technical University of Denmark در دانمارک و Technical University of Darmstadt در آلمان و چندین موسسه علمی پژوهشی دیگر انجام شده است.(1)

1-مقاومت و رفتار خمشی

با مقایسه ی دال مجوف بادکنکی و دال توپر چه به صورت تئوری و چه به صورت عملی مشخص می شود که برای ضخامت یکسان از دو سقف، مقاوت خمشی برابر می باشد ولی سختی دال مجوف بادکنکی اندکی کمتر است علاوه بر آن با در نظر گرفتن جرم یکسان برای دو سقف، صلبیت سقف بادکنکی سه برابر دال بتنی توپر می باشد.

2-مقاومت برشی و برش پانچ

آزمایشات نشان می دهند که مقاومت برشی در نتیجه عملکرد مثبت توپ ها حتی از مقادیر پیش بینی شده نیز بیشتر می باشد.
همچنین لازم به ذکر است که نواحی با برش زیاد نیازمند توجه ویژه ای می باشند برای مثال (مطابق شکل 2) در اطراف ستون ها با حذف تعدادی از توپ ها ظرفیت برشی کامل حاصل می گردد.(2)
شکل 2 – حذف تعدادی از توپ ها در اطراف ستون به منظور ایجاد ظرفیت برشی کامل

با آزمایش نمودن دو نمونه ی 230 و 450 میلیمتری از دال مجوف بادکنکی و دال توپر هم ضخامت با آن مشخص شد که برش پانچ موضعی اتفاق نمی افتد و همچنین الگوی ترک در دال مجوف بادکنکی نیز خیلی شبیه به الگوی ترک در دال های توپر می باشد.(شکل3)
دال توپر
دال مجوف بادکنکی
شکل 3 – نمایش الگوی ترک در دال های مجوف بادکنکی و توپر

3-مقاومت دربرابر آتش سوزی
با انجام آزمایش بر روی دو نمونه از دال مجوف بادکنکی میزان مقاومت آنها در برابر آتش بررسی شد که نتایج آن در جدول 1 آورده شده است. (3)
جدول 1 – مشخصات دو نمونه و میزان مقاومت آن ها در برابر آتش سوزی

4-خزش
با انجام آزمایشات متعدد مشخص شد که در خزش، دال مجوف بادکنکی و دال توپر رفتار مشابهی دارند.
5-هدایت صوتی و گرمایی

وجود فضای توخالی در المان های میانی این نوع دال ها، قابلیت عایق صوتی بودن آنها را در مقایسه با دال های توپر، دست کم به میزان1dbافزایش می دهد و همچنین با جریان آب در داخل کابل هایی که بر روی شبکه میلگرد و بین توپ های پلاستیکی قرار داده می شود (مطابق شکل 4) دمای مطلوبی حاصل می شود. (4)و(5)

شکل 4 – نمایش کابل های جریان آّب در دال های مجوف بادکنکی

طراحی بر اساس آیین نامه های
(1045DIN)و((DIN1045-1
سقف های مجوف بادکنکی به مانند دال دو طرفه مجوف می باشند که در حالت کلی با استفاده از روش های طراحی مرسوم برای دال های صلب، مطابق با استاندارد متداول سازه های بتن آرمه (1045DIN)و((DIN1045-1 طراحی می شود.

در جدول 2 مشخصات فنی چند نمونه از دال مجوف بادکنکی آورده شده است. (6)

جدول 2 – مشخصات فنی دال های مجوف بادکنکی

1-مقاومت خمشی

2-مقاومت در برابر آتش
جدول 3 – دو نوع دال بادکنکی از لحاظ مقاومت در برابر آتش

3-هدایت صوتی
طبق آزمایشات انجام شده و توصیه های ارائه شده توسط065 P-SAC/IV-نتایج زیر برای دو نوع دال مشخص به صورت جدول 4 بدست می آید.
جدول 4 – دو نوع دال بادکنکی از لحاظ هدایت صوتی

مدلسازی با نرم افزار المان محدود

نتایج حاصل از مدلسازی
نتایج حاصل از این مدلسازی در شکل 5 و 6 به صورت شماتیک و در شکل 7 مقایسه کمیتی بین این دو نوع سقف به صورت نموداری نشان داده شده است.

نتایج حاصل از مدلسازی نشان می دهند که تفاوت چندانی از نظر تغییر مکان بین دال مجوف بادکنکی و دال توپر هم ضخامت با آن وجود ندارد ولی از نظر ظرفیت برشی مطابق با شکل 7 تفاوت هایی بین آنها وجود دارد.
شکل 7– نمودار میزان ظرفیت برشی دال مجوف نسبت به دال توپر برحسب نسبت فاصله ازبار وارده به ضخامت دال

نتیجه گیری
دال مجوف بادکنکی موجب توزیع بهتر و بهینه تر نیروها نسبت به دیگر انواع دال های مجوف می گردد.

2) تجربیات عملی ، تاثیر مثبت تو پ ها را در فرآیند گیرش بتن نشان می دهد.
( ایفای نقش افزودنی پلاستیکی بتن توسط توپ پلاستیکی)

3) می توان دال مجوف بادکنکی را به صورت پیش تنیده نیز اجرا نمود.

4) تمامی تجربیات و آزمایشات مهندسی تایید می کنند که دال مجوف بادکنکی از هر جهت مانند یک دال صلب و یکپارچه عمل نموده و بنابراین از تمامی قوانین و قواعد دال صلب یکپارچه – ولی با جرم کمتر – پیروی کرده و همچنین منجر به صرفه جویی های قابل توجهی خواهد شد.

5) از نظر تجربی و آزمایشگاهی ظرفیت برشی دال مجوف بادکنکی 72 تا 91 % ظرفیت برشی دال توپر هم ارتفاع با آن می باشد ولی در محاسبات وطراحی با اعمال ضریب0.6در ظرفیت برشی دال توپر، ظرفیت برشی دال مجوف بادکنکی بدست می آید.

منابع و مراجع
1) Bubble Deck, Two-Way Hollow Deck, Guð mundur Bjö rnson, September 2003.
2) Investigations On The Shear Capacity Of Biaxial Hollow Slabs , Markus Aldejohann, Martina
Schnellenbach-Held, Test Results and Evaluation, Darmstadt Concrete 18 ,(2003).
3) German Test Certificate No. P-SAC02/IV-065 , Fire Resistance Rating F30 to F180 ,June 2002.
4) Bubble Deck Voided Flat ,Slab Solutions Technical Manual & Documents ,June 2008.
5) Bubble Deck Acoustic, Tests and Reports, White Lodge, Wellington Road, March 2006.
6) The Two Way Hollow Deck, The Way to New Solutions, Bubble Deck Design.

7) علی خیرالدین، جواد حداد، سعید فامیلی “استفاده از سقف های بادکنکی جهت سبک سازی ساختمان ها در برابر زلزله“، اولین همایش بین المللی زلزله و سبک سازی ساختمان ، دانشگاه قم، مهر 84

8) علی خیرالدین، جواد حداد "دال های مجوف بادکنکی جایگزینی مناسب برای دال های توپر"، مجله راه و ساختمان، شماره 20 ، بهار 84

پایان