OK
گروه بین المللی کارخانجات آجر نسوز نما آذرخش
مقالات معماری و عمران - بخش سی و سوم

بتن حجیم  چیست ؟

 

سوالی  که اغلب  اوقات  مطرح  می شود  این می باشد  که به طور  مشخص  بتن  حجیم  به چه نوع  بتنی  اطلاق می شو . طبق آئین نامه  موسسه  بین المللی  بتن  Acl کمیته  R116 Acl تعریف بتن  حجیم  بدین گونه می باشد هر حجمی  از بتن  با ابعادی  به اندازه  کافی بزرگ  باشد  که نیاز  به تمهیداتی  جهت  جلوگیری  از ایجاد  ترکهای  حرارتی  که در بتن  حجیم  بر اثر  حرارت  زایی  حاصل  از واکنش  شیمیایی  هیدراسیون  آب با سیمان  وپیامد  تغییرات  حم  شکل  میگیرد  دارد  از آنجایکه که این تعریف  ازنظر  تعدادی سازمانها کافی اطلاق نشده بنابراین  تعریف های خود  را از بتن  حجیم  مطرح نموده اند . به طور مثال  بعضی ها آنرا  بدین گونه  تعریف نموده اند هر قطعه  بتنی  که بعاد آن حداقل  بزرگتر  از 90 سانتی متر  باشد  بتن حجیم  نامیده می شود .طبق این  تعریف  یک پی بتنی  با بزرگی  ضخامت  90 سانتی متر  بتن  حجیم  خوانده نمی شود  ، ولی یک پی بتنی  با بزرگی  ضخامت  1 متر بتن  حجیم در نظر گرفته می شود .

 

در سزمانها ، حداقل  ابعاد  بکار گرفته در محدوده های  46/0 متر تا  2متررا در نظر می گیرند که بستگی  به تجارب  کار گاهی  گذشته  آنان  را در نظر  می گیرند  ک بستگی  به تجارب  کارگاهی  گذشته  آنان  دارد  توجه اینکه  هیچ کدام  از این  تعاریف  مقدار  مواد  سیمانی  مصرفی  در بتن  مورد ملاحظه  قرار نداده می باشد .

 

آن چه با عملکرد  بالا  یا پایین  وزود  مقاومت  رس در یک آلمان  بتنی  استفاده دمای  این المان  بسیار  متفاوت  تر از بتن  مرسوم  یک سازه بتنی  باشد

 

کنترل دمای بتن الزامی می باشد ؟

 

حرارت  زایی  بتن  به علت  واکنش  شیمیایی هیدراسیون مواد سیمانی  می شد  بیشترین  مقدار حرارت  حاصل  در روزهای  اولیه  استقرار بتن  می باشد  مقاطع  بتنی  نازک  همچون سس روکش  کف ها تقریباً  به مجرد  ایجاد حرارت  بتن  به همان  سرعت  نیز درمحیط اطراف پراکنده می شود  در  مقاطع  بتنی  ضخیم تر  (بتن حجیم  ) حرارت  بسیار آهسته  تر از تولید  آن در  اطراف  پراکنده می شود  در مقاطع  بتنی ضخیم تر  (بتن حجیم  ) حرارت  بسیار  آهسته تر از  تولید آن در  محیط اطراف پراکنده  می شود ودر نتیجه  گرم شدن  بتن  حجیم را باعث می گردد.

 

مدیریت  کنترل دما جهت جلوگیری  از صدمات  حاصل  از ترک خوردگی  ، به حداقل رساندن  تاخیر  برنامه کاری  ورعایت مشخصات فنی پروژه الزامی می باشد . به خاطر  کمبود تعریف استاندارد  متحد هر المانی  بتنی را که ابعاد آن برابر 90 سانتی متر یا بزرگتر  باشد به عنوان  بتن حجیم  مورد ملاحظه  قرار می دهیم  ملاحظات مشابه  باید  درباره المانهای بتنی  که تحت  چنین  تعریفی  قرار نگرفته ولی دارای  سیمان تیپ ااا با مواد سیمانی بیش از 355 کیلوگرم  در هر متر  مکتن می باشد  ، اعمال گردد .

 

در بسیاری  مواقع ، در المانهای بتنی  غیر حجیم  نیز مقدار  قابل  ملاحظه ای حرارت  تولید می شود .

 

2-1-                حداکثر دمای بتن واختلاف دمای آن

 

اغلب اوقات  جهت اطمینان  بهتر  وبرنامه ریزی مناسب  قبل از استقرار  بتن  حداکثر دمای  مجاز بتن  واختلاف  دمای آن مشخص می شود . در بسیاری  مواقع  گستره های  مشخص شده به طور  اتفاقی وخود به خود انتخاب  شده ومشخصات فنی  پروژه  را شامل نمی گردد . برای مثال ، مشخصات  فنی خاص  از پروژه  حداکثر  دمای بتن را به C75 (1354(ودمای بتن را به (354) C19 محدود  می نماید . محدودیت های دیگر  اغلب  شامل  مواردی  مثل  محدودیت های  حداکثر  وحداقل  دمای بتن  در زمان  تحویل باشد .

 

حداکثر دمای بتن

 

دمای  بتن  به دلایل  بسیاری محدود شده  می باشد . دلیل اصلی آن برای جلوگیری  از صدمه دیدن  بتن می باشد . مطالعات  نشان داده می باشد  که چنان چه حداکثر  دمای بتن از  استقرار آن صورت گیرد  وبیش از اندازه محدوده 7تا 68 درجه  سانتیگراد 165به 155 باشد  دوام  طولانی  مدت بتن های  خاصی  مورد  سازش قرار می گیرد . مکانیزم صدمه اولیه ، شکل گیری اترینگایت تاخیر  افتاده DFF  می باشد ، که باعث  انبساط  داخلی وترک خوردگی  بتن می شود  که امکان مشاهده آن در سالهای متمادی  پس از استقرار بتن موجود می باشد .

 

از دلایل  دیگر  محدود کننده  حداکثر  دمای بتن  شامل کاهش زمان خنک کردن ، تاخیرهای مرتبط وبه حداقل  رساندن  پتانسیل ترک خوردگی  مربوط  به انقباض  وانبساط  حرارتی  می باشد . درجه حرارت  بالای تراز c88 سانتی گراد  (F1950 ) می تواند  سبب کاهش  مقاوم  فشاری  مورد نظرشود .

 

حداکثر اختلاف دما

 

حداکثر اختلاف دمای مجاز  بتن  اغلب مشخص کننده حداقل پتانسیل  ترک خوردگی  حرارتی  می باشد . این  اختلاف دما ، تفاوت  بین  دمای گرم ترین  بخش  بتن  وسطح آن می باشد . ترک خوردگی  حرارتی  وفنی  که انقباض  مربوط به خنک شدن  در سطح بتن  باعث تنشهای  کششی بیش از  مقاومت  کششی بتن باشد ، ایجاد شود .

 

حداکثر  اختلاف  دمای  مجاز  c 19 سانتی گراد  (f35)  اغلب  اوقات در اسناد  پیمانکار  مشخص شده  می باشد  . این اختلاف  دما یک  راهنمای  تجربی  بر اساس  بتن  حجیم  غیر  مسلحی که در حدود 50 سال قبل  در اروپا  اجرا شده ، تعیین  گردیده می باشد . در  بسیاری موارد ، محدودیت  اختلاف دمای  C19 سانتی گراد( f35) بیش از  اندازه  محدود شده می باشد وترک خوردگی  حرارتی ممکن می باشد  حتی در اختلاف  دمای  بالا تر بوجود نیابد .

 

حداکثر  اختلاف دمای  مجاز  تابعی  از خواص  مکانیکی  بتن  همچون انبساط حرارتی  ، مقاومت کششی  ، مادول الاستیسیته  ونیز اندازه  تنش های  المانهای  بتنی می باشد .  کمیته  R/2/207/AC مهیا  کننده  دستور العمل  جهت  محاسبه حداکثر  اختلاف  دمای مجاز برای  جلوگیری  ترک خوردگی  حرارتی  مبتنی  بر خواص  بتن  برای سازه های  مشخص می باشد .

 

در زمانیکه  بتن  به مقاومت  طراحی  شده خود  می رسد ، حداکثر  اختلاف  دمای  مجاز  محاسبه  شده بسیار  بیشتر  از C19 سانتی گراد  (F35) می باشد . کاربرد  حداکثر  اختلاف  دمای مجاز  محاسبه شده می تواند  سبب کاهش  قابل ملاحظه  مدت  زمان  تمهیدا  محافظتی  ، همچون ایزوله  کردن  سطوح  ونگهداری  آن باشد .

 

پیش بینی  دمای بتن

 

اغلب  اوقات مشخصات فنی مربوط به بتن  حجیم  به نوع  سیمان  خاص ، حداقل  مقدار سیمان مصرفی  وحداکثر  مواد سیمانی  جایگزین  سیمان  نیاز  دارد به مجرد  اینکه  این اطلاعات جمع آوری  شدند . فرآیند  قبل بینی  لازم  جهت حداکثر  دمای بتن  وحداکثر  اختلاف دمای آن شروع  می شود . چندین  روش قبل بینی  حداکثر دماهای  بتن  موجود می باشد .

 

یک روش ساده آن که به طورخلاصه  در اسناد  موسسه  سیمان  آمریکا (PCA) یافت می شود  از این قرار است

 

بتن بهتر می باشد یا فولاد؟؟؟؟؟

 

هر روز هنگام عبور از خیابان‌های شهر شاهد ساخت و سازهای روز افزونی هستیم، ساختمان‌های مختلف از یک طبقه تا 60 طبقه که جلوی آنها انواع مصالح دیده می‌شود؛ سازه‌هایی که گاه از بتن ساخته می‌شوند و گاه از فولاد.در مورد اینکه کدام نوع سازه بر دیگری برتری دارد، اختلاف نظر شدیدی بین سازندگان ساختمان‌ها وجود دارد. معمولاً معیارهای ساخت، جواب‌های متفاوتی برای ما به همراه دارند.

عمده عوامل مؤثر در این روند، هزینه، زمان و کیفیت ساخت هستند. هزینه ساخت و سود حاصل از این سرمایه‌گذاری با زمان اتمام طرح رابطه تنگاتنگی دارند. بدیهی می باشد هر چه زمان طرح طولانی‌تر ‌شود شاهد افزایش قیمت مصالح، قیمت تمام شده طرح، هزینه‌های متفرقه و بازگشت دیرتر سرمایه خواهیم بود که خوشایند هیچ سازنده‌ای نیست.

 

سازه‌های بتن آرمه در مقابل سازه‌های فولادی معمولاً نیاز به هزینه کمتر و زمان بیشتری برای ساخت دارد؛ در حالی‌که سازه‌های فولادی ابتدا نیاز به سرمایه زیادی برای خرید آهن آلات دارد ولی در عوض شاهد سرعت اجرای بالاتری خواهیم بود. بنابراین در ساختمان‌های عادی کمتر از 6 طبقه در نهایت از این منظر تفاوت زیادی وجود ندارد.

 

در اسکلت‌های فولادی حتماً باید تمام اسکلت آماده باشد تا بتوان سقف را اجرا کرد. به عبارت دیگر اول باید تیر و ستون‌هایی وجود داشته باشد تا بتوان روی آن سطحی به نام سقف یا همان کف اجرا کرد. در حالی‌که در سازه‌های بتن آرمه ابتدا ستون‌های هر طبقه و سپس سقف همان طبقه که خود مشتمل بر تیر‌ها و کف یکپارچه‌تری نسبت به سازه‌های فولادی می باشد اجرا می‌شود.

 

مزیت این روش نسبت به روش اول آن می باشد که می‌توان طبقه مورد نظر را سریعتر برای اجرای دیگر مراحل از جمله تیغه چینی، اجرای تأسیسات مکانیکی و برقی و... در اختیار سایر پیمانکاران قرار داد که خود موجب تسریع در روند طرح خواهد بود.

 

ولی به‌طور کلی زمان اجرای سازه‌های فولادی در مقیاسهای بزرگ تا حدودی کوتاه‌تر از سازه‌های بتن آرمه و هزینه‌های سازه‌های بتن آرمه کمتر از سازه‌های فولادی می باشد که هر سازنده‌ای با توجه به شرایط و معیار‌های خود تصمیم‌گیرنده اصلی است.

 

حال با فرض وجود شرایطی کاملاً ایده‌آل، یعنی عدم‌وجود محدودیت زمان و هزینه‌ها، عامل سوم یعنی کیفیت سازه را بررسی می‌کنیم. کیفیت را می‌توان از جنبه‌های متفاوتی مثل مقاومت در برابر بارهای ثقلی وارده و زلزله، مقاومت در برابر حرارت، ابعاد، دهانه‌های قابل پوشش، تعداد طبقات قابل طراحی، قابلیت ترمیم آسان و... مورد نقد و بررسی قرار داد. با توجه به گستردگی و پیچیدگی مسئله، در اینجا فقط تصمیم‌گیری برای ساختمان‌های عادی را مورد توجه قرار می‌دهیم.

 

اولین و مهم‌ترین نکته قابل ذکر در این مورد مقاومت مصالح و ابعاد مصالح مصرفی است. معمولاً هر چه اعضای باربر ما ابعاد بزرگتر از نگاه عام و ممان اینرسی بالاتر از دید مهندسی داشته باشد، رفتار سازه‌ای مناسب‌تر می باشد و هر چه مصالح مصرفی که در عرف ساختمان‌سازی‌ بتن یا فولاد هستند قابلیت تحمل نیروهای بیشتر را داشته باشند منجر به طراحی اعضای ظریف‌تری خواهند شد.

 

اگر هر دو عامل در کنار هم قرار گیرند منجر به رسیدن به سختی و صلبیت بالاتری خواهند شد که جزء اصلی‌ترین آیتم‌های طراحی یک مهندس محاسب به شمار می‌روند.

 

در طراحی سازه‌ها، مقاومت بتن را 10 درصد مقاومت فولاد فرض می‌کنند بنابراین ابعاد ستون‌ها و تیرهای بتنی، به‌مراتب بیش از سازه‌های فولادی است. البته این ابعاد بزرگ اعضای بتنی، ممان اینرسی بسیار بالاتری نسبت به گزینه دیگر به ارمغان خواهند آورد که در نهایت سازه بتنی، سختی بالاتر و معمولاً رفتار سازه‌ای مناسب‌تری دارد.

 

« سازه‌های بتنی سنگین هستند.» در پاسخ به این ایراد باید گفت: ابعاد بزرگ سازه تا جایی مورد پذیرش یک مهندس می باشد که منجر به سنگینی بیش از حد سازه نشود و با توجه به آنکه بحث ما در مورد سازه‌های عادی کمتر از 6 طبقه می باشد تفاوت وزن اسکلت نیز آنچنان نخواهد بود تا مهندس طراح را به سمت طراحی سازه فولادی بکشاند. این موضوع در بسیاری از سازه‌های عظیم نیز صادق می باشد که برج 56 طبقه تهران نمونه بارزی از این دست است.

 

بحث زلزله که بحث داغ این روزهای تهران می باشد می‌تواند جنبه دیگری از کیفیت مناسب یک سازه باشد. سازه‌های بتن آرمه عادی و به ویژه مجهز به دیوارهای بتنی به‌علت سختی بالا نسبت به سازه‌های فولادی در برابر زلزله، در بیشتر موارد مقاومت بسیار بالایی از خود نشان می‌دهند اما سازه‌های فولادی نیز می‌توانند همین رفتار را از خود نشان دهند مشروط برآنکه طراحی مناسبیداشته باشند.

 

نکته قابل تامل اینجا می باشد که این رفتار به چه قیمتی به دست خواهد آمد؟ اگر طراحی، یک طراحی بدون نقص باشد، هم سازه فولادی و هم سازه بتن آرمه در چند ثانیه وقوع زلزله، با حداقل خسارت ممکن جان سالم به در خواهند برد. اما کار به اینجا ختم نخواهد شد و پس از زلزله‌های زیادی شاهد شکستگی لوله‌های گاز و وقوع آتش سوزی‌های مهیب بوده‌ایم که گاه از خود زلزله مخرب‌تر هستند.

 

با توجه به اینکه اطفاء حریق بلافاصله بعد از وقوع حادثه ممکن نیست، ساختمان باید به گونه‌ایطراحی شود که تا چند ساعت متوالی بتواند آتش را با حداقل خسارات وارده تحمل کند. درسازه‌های بتن آرمه مقاومت بالایی در برابر آتش سوزی وجود دارد، اما درسازه‌های فولادی درصورتی‌که تمهیدات ایمنی لازم در آنها صورت نپذیرد در چند دقیقه ابتدایی حریق، شاهد تخریب‌های بسیار سریع و غیرقابل جبران خواهیم بود که این مورد نیز مزیتی بسیار ارزشمند برای سازه‌های بتن آرمه به حساب می‌آید.

 

اما آنچه اکثر مهندسان را نسبت به سازه‌های بتن آرمه به شدت بد‌بین کرده، عدم‌قطعیت‌ها، یکنواخت نبودن مقاومت بتن و کم اطلاعی بسیاری از سازندگان از نحوه عمل‌آوری و به دست آوردن نتیجه‌ای مطلوب از این ماده است.


1397/05/30
Bookmark and Share شماره مقاله :2381 تعداد بازديد :97
مقالات معماری و عمران - بخش سی و سوم

درج نظرات مقاله

نويسنده
نظر