محتوا :
یکی از مصالح مورد نیاز برای ساختمان‌سازی، اسکلت‌های بتنی هستند که بسیار مهم بوده و نقش حیاتی را ایفا می‌کنند. اسکلت بتنی نام دیگری از سازه‌های بتنی است و از مهم‌ترین عوامل امنیت ساختمان، کیفیت و مقاومت آن است. این اسکلت‌ها با ابزارها و مصالح خاصی برای مقاوم‌سازی ساختمان‌ها تولید می‌شوند. اسکلت بتنی که همان سازه بتنی است برای ساخت‌وساز بسیاری از آپارتمان‌ها و ساختمان‌ها استفاده و مقاوم‌سازی سازه‌های بتنی را بر عهده دارد. این سازه‌های بتنی در پروژه‌های ساختمانی مدرن بسیار مورداستفاده قرار می‌گیرد.
کاربرد سازه‌های بتنی
سازه‌های بتنی در ساخت و مقاوم‌سازی عناصر زیادی مورداستفاده قرار می‌گیرد که عبارت‌اند از:
پله‌ها
ستون
فونداسیون
و مکان‌های دیگر
برای تولید و ساخت سازه‌های بتنی از بتن‌آرمه استفاده می‌شود که تشکیل‌شده از سیمان، شن، ماسه و فولاد است. اگر از بتن‌آرمه در تیرهای اصلی، ستون‌ها و پی استفاده شود درواقع سازه بتنی محسوب شده و کاملاً کار مقاومت سازی را بر عهده دارد. اسکلت‌های بتنی از رایج‌ترین انواع اسکلت‌ها در ساختمان‌سازی مدرن بوده و شامل یک چارچوب و یک سازه بتنی است.
بخش‌های افقی سازه‌های بتنی کاملاً مجزا بوده و شامل تیرآهن‌ها و بخش‌های عمودی آن شامل ستون است. طول عمر و مقاومت سازه بتنی به نوع مصالح مورداستفاده در آن بستگی دارد. این مسئله در کیفیت ساختمان حائز اهمیت بوده و باید به مدت ۶۰ سال عمر مفید داشته باشد.
بیشتر بخوانید : بانک اطلاعات ساختمان
مزیت سازه‌های بتنی بدین گونه است که دارای عمر طراحی هستند، یعنی یک سازه بتنی می‌تواند برای طول عمری بین ۵۰ یا ۶۰ سال طراحی شود. به‌طور طبیعی بتن باگذشت عمر دچار افت و خزش شده و درنهایت تأثیرات منفی در عملکرد سازه به‌خصوص هنگام وقوع زلزله ایجاد می‌کند.
آرماتوربندی از حساس‌ترین قسمت‌های اجرایی است که در مقاوم‌سازی سازه‌های بتنی نقش مهمی را ایفا می‌کند. در صورت عدم رعایت اصول و قوانین اجرایی، تحمل سازه در نیروهای برشی، کششی و فشاری کمتر شده و مقاومت ساختمان به‌شدت افت پیدا می‌کند.
بیشتر بخوانبد : معرفی پروژه های ساختمانی
معایب و مزایای سازه‌های بتنی
همان‌طور که سازه‌های فلزی دارای جوانب مثبت و منفی هستند، ساختمان‌ها با سازه‌های بتنی نیز این جوانب رادارند که عبارت‌اند از:
فواید مثبت سازه‌هایی بتنی
• این سازه‌ها قادر هستند درجه حرارت بسیار بالا را هنگام آتش‌سوزی تحمل کرده و هیچ‌گونه آسیب به تمامیت ساختار ساختمان وارد نکند.
• بتن به شکل طبیعی برای برطرف کردن و مقابله با آتش، نیازی به عایق‌کاری خاصی ندارد و هنگام بروز بلایای طبیعی این دست سازهای بتنی نیز عملکرد خود را به‌خوبی حفظ می‌کنند.
• نحوه اجرا و پیاده‌سازی طرح در ساختمان‌های بتنی سریع‌تر از سازه‌های فولادی انجام می‌شود.
• ساختمان‌هایی که از سازه‌های بتنی ساخته‌شده‌اند، قادر هستند در برابر بادها با سرعت بیش از ۲۰۰ مایل در ساعت مقاومت زیادی نشان داده و عملکرد خود را حفظ کنند.
• بتن ماده‌ای است که در محل آماده‌سازی می‌شود و انرژی کمتری برای انتقال به کارگاه‌های ساختمانی و کارگرها صرف می‌شود.
• قیمت نهایی سازه‌های بتنی کمتر از سازه‌های فلزی است
• سازه‌های فلزی برای نگهداری نیاز به تعمیر دارند اما سازه‌های بتنی به تعمیر و نگهداری بیش‌ازحد نیاز ندارند.
• طول عمر بتن بسیار بالا بوده و درگذشت زمان افزایش گیرش سیمان انتظار مقاومت بیشتری را برای ساختمان به وجود می‌آورد.
• سازه‌های بتنی کاملاً قابلیت شکل‌پذیری داشته و در اشکال و مدل‌های مختلف تولید می‌شود و می‌توانند به‌صورت ستون یا دارایی گره‌ای یا چندضلعی نیز طراحی شوند.
• اگر در ساخت و طراحی سازه‌های بتنی از طرح لرزه‌ای استفاده شود و به‌خوبی و باسقت کافی این طرح عملی شود، سازه بتنی قادر است در برابر سنگین‌ترین نیروهای جانبی مانند زلزله و باد مقاومت خود را حفظ کند.
• سازه‌های بتنی به‌طور طبیعی در شرایط محیطی رطوبت دار از مقاومت بیشتری نسبت به سازه‌های فلزی برخوردار هستند.
• هزینه تعمیر و نگهداری سازه‌های بتنی کمتر از سازه‌های فلزی است.
بیشتر بخوانید : شماره موبایل کارفرمایان ساختمان
معایب سازه‌های بتنی
• به علت زیاد بودن وزن سازه‌های بتنی درصورتی‌که در ساختمان‌ها با ارتفاع زیاد مورداستفاده قرار بگیرد وزن سازه افزایش پیداکرده که در برابر زلزله کاملاً خطرناک است.
• در صورت پایان عمر سازه بتنی، بتن آن کاملاً خردشده و بازیافت می‌شود و برای بتن‌های جدید نیز قابل‌استفاده نمی‌باشد.
• سازه بتنی قادر است مقدار مناسبی از نیروی فشاری را جذب کند اما برای کشش به‌اندازه کافی قدرتمند نبوده، اما سازه فولادی می‌تواند فشار و کشش را توأم با یکدیگر جذب کند.
• در مناطق زلزله‌خیز به دلیل شکستگی بتن، سازه‌های بتنی و انعطاف‌پذیری کم آن و همچنین دقت کم در طراحی سازه امکان ریزش مستقیم ساختمان وجود دارد.
موارد استفاده سازه‌های بتنی
• سازه بتنی در مرحله اول برای ساخت ساختمان‌های مسکونی، تجاری و اداری مورداستفاده قرار می‌گیرد.
• استفاده سازه‌های بتنی برای پل‌های دهانه کوچک، پل‌های دهانه‌ی متوسط در نظر گرفته می‌شود که در مقایسه با پل‌های فولادی، ساختمان را زیبا و اقتصادی می‌کند.
• بتن‌آرمه برای سازه‌هایی که نگهدارندِ آب مانند مخازن زمینی و سازه‌های هیدرولیکی هستند کاملاً مناسب است. از این سازه بتنی برای ساخت گنبدهای بزرگ مخازن آب، استادیوم‌های ورزشی و سالن‌های همایش به‌وفور استفاده می‌شود.
• از سازه‌های بتنی برای سازه‌های نگهدارندِ زمین مانند فرورفتگی‌های پل‌ها و دیوارهای نگهدارندِ برای خاک‌ریزها نیز استفاده می‌شود.
• از سازه‌های بتنی در مناطق ساحلی که خورندگی ساختمان‌ها مانند اسکله، دیواره‌های اسکله‌ای، برج‌های نگهداری و فانوس دریایی بسیار زیاد است استفاده و معمولاً برای انبارهای مناطق ساحلی خرپاهای بتن را به خرپاهای فلزی ترجیح می‌دهند.
• در سازه‌های اتمی به دلیل استحکام بالایی که در چگالی یون وجود دارد برای ساختمان‌هایی که مخازن آن تحت‌فشار هستند، سازه‌های بتنی بهترین گزینه می‌باشد.
روش‌های طراحی سازه‌های بتنی
برای آنکه یک سازه بتنی بتواند مقاومت بالایی داشته باشد و در مقابل آوار شدگی و دیگر بلایای طبیعی مستحکم عمل کند، چند نکته بسیار مهم را باید در طراحی آن موردتوجه قرارداد. همان‌طور که می‌دانید همیشه نقشه‌های تئوری و نقشه‌های کاغذی کامپیوتری قادر نیستند دقیقاً مطابق آنچه در عمل انجام می‌شود، عمل کنند. به همین دلیل باید یک حاشیه ایمنی برای این کار در نظر گرفت. در طراحی سازه‌های بتنی معمولاً از ۳ روش مطمئن استفاده می‌شود که در ادامه هرکدام از آن‌ها را برای شما عزیزان توضیح می‌دهیم.
بیشتر بخوانید : پروژه های تهران
طراحی تنش مجاز در سازه‌های بتنی
در طراحی این روش نباید تنش‌های ناشی از اثر بارهای بهره‌برداری از تنش‌های مجاز بیشتر شود. این بارهای بهره‌برداری درواقع بارهای زنده، بار مرده، بار برف و باران و زلزله است. در این روش تنش‌های مجاز با استفاده از یک آیین‌نامه محاسباتی تعیین‌شده طراحی می‌شوند که این طرح کاملاً ساده است، اما معایب زیادی دارد که باعث می‌شود، کمتر از آن استفاده شود. به‌عنوان‌مثال تنها ضریبی که برای محاسبه حاشیه ایمنی در آن لحاظ شده است ضریب اطمینان بوده و باید از ضریب بیشتری استفاده شود. برای تعیین ضریب اطمینان کلی سازه در مقابل فروریختگی‌ها از مقاومت فشاری بتن نباید استفاده شود.
بیشتر بخوانید : شماره موبایل کارفرمایان ساختمان
طراحی مقاومت نهایی در سازه‌های بتنی
در آمریکا برای طراحی سازه‌های بتنی معمولاً از روش مقاومت نهایی استفاده‌شده که در این روش مقاومت اصلی به‌صورت محاسبات تئوری انجام می‌شود. درنتیجه این طرح تمامی بارهای بهره‌برداری زیاد و نتایجی که از آن به دست می‌آید برای ۱ طرح راه‌ها و طرح‌های جدیدی را ایجاد می‌کند. این امکانات که درروش طراحی مقاومت نهایی ایجاد می‌شود ممکن است در روش‌های دیگر وجود نداشته و برای آن‌یک امتیاز بزرگ است. این روش در سال ۱۹۸۰ صورت گرفت و جایگزین روش‌های قبلی شد بعدازآنکه افزایش باربر سازه انجام می‌شود. نیروی داخلی مقاطع مقاومت لازم را به دست آورده و مقاومت برشی لازم، مقاومت خمشی لازم و مقاومت پیچشی را برای هر بخش مشخص‌شده صورت می‌گیرد.
طراحی بر مبنای حالات حدی در سازه‌های بتنی
این روش تکمیل‌کننده دو روش قبلی است. تفاوت این روش این است که ظرفیت باربری به‌صورت منطقی‌تر تعیین‌شده و کاملاً ایمنی اعضای سازه‌های بتنی در آن متفاوت صورت می‌گیرد. روش حالت حدی معمولاً از ۳ روش دیگر به نام‌های حالت حدی نهایی، حالت حدی تغییر شکل و حالت حدی ترک‌خوردگی استفاده‌شده که سازه‌های بتنی طبق اهداف طرح عمل نمی‌کند.
بیشتر بخوانید : کابینت و انواع آن
انواع سازه‌های بتنی
از انواع سازه بتنی می‌توان به ساختمان‌های اسکلتی بتنی، دیوارهای بتنی، منابع آب بتنی، پل‌های بتنی، سدهای بتنی، کانال‌های بتنی اشاره کرد که در ادامه به‌اختصار آن‌ها را توضیح می‌دهیم.
ساختمان‌های اسکلت بتنی
در اجزای ساختمان‌ها با اسکلت‌های بتنی از فونداسیون، ستون‌ها و دیوارهای برشی و سقف استفاده می‌شود. فونداسیون اولین مرحله اجرایی برای ساختمان‌ها با اسکلت بتنی است که بعد از مرحله خاک‌برداری و تراز کردن زمین، بتن ریخته‌شده و بعدازآن اجرای فونداسیون انجام می‌شود. فونداسیون مهم‌ترین قسمت اسکلت بتنی بوده و تمام بارهای ساختمان توسط ستون‌ها به فونداسیون‌ها منتقل می‌شود و بعد از اتمام بتن‌ریزی در فونداسیون میل‌گرد ستون‌ها بسته‌شده و بعد از تأیید مهندس ناظر پروژه به قالب‌بندی و بتن‌ریزی منتقل می‌شود. سقف‌های بتنی در سازه‌های بتنی انواع مختلفی دارد که مهم‌ترین آن سقف‌های تیرچه‌بلوک و سقف‌های دال بتنی هستند. سقف‌های دال بتنی نیز خودشان به چند بخش تقسیم‌شده که مهم‌ترین آن‌ها سقف‌های یو بوت، سقف‌های پیش‌تنیده و سقف‌های کو یاک س می‌باشند.
بیشتر بخوانید : ترموود چیست؟
دیوارهای بتنی
دیوارهای بتنی در سازه‌های بتنی به ۲ دسته عمده تقسیم می‌شوند که به دیوارهای برشی و دیوارهای حائل معروف هستند. از دیوارهای برشی در ساختمان‌های اسکلت بتنی و اسکلت فلزی برای مقاومت بیشتر در برابر زلزله استفاده‌شده و از دیوارهای حائل برای جلوگیری از ریزش خاک یا زمین استفاده می‌شود. در ساختمان‌هایی که تبعات منفی و زیرزمین زیادی دارد و احتمال ریزش آن‌ها زیاد است از دیوارهای حایل استفاده می‌شود.
منابع آب بتنی
یکی دیگری از انواع سازه‌های بتنی منبع آب بتنی است که این منبع‌ها برای نگهداری آب استفاده‌شده و برای همین از دیوارهای بتنی ساخته می‌شود. برای آب‌بند کردن دیوارهای بتنی در منابع آب از بتن و میان بولت آب استفاده می‌شود.
سازه بتنی های معروف در جهان
برج خلیفه
برج خلیفه یکی از بلندترین سازه‌های ساخت دست بشر بوده که از سازه‌های بتنی برای ساخت آن استفاده‌شده است. اسکلت این ساختمان کاملاً بتن است و در سال‌های 2004 تا 2010 ساخته‌شده است.
بیشتر بخوانید : فونداسیون چیست؟
پنتاگون
یکی دیگر از نمادهای مهم در معماری جهان فرماندهی وزارت دفاع آمریکاست که سازه بسیار عظیمی بوده و از محبوب‌ترین سازه‌های بتنی در جهان شناخته‌شده است.
ساختمان اینگالز
این ساختمان در اوهایو ساخته‌شده و اولین آسمان‌خراش بتنی جهان است. این ساختمان دارای ۱۶ طبقه توسط معماران مطرح طراحی و به‌عنوان یک شاهکار مهندسی جسورانه در جهان به‌حساب می‌آید.
برج کیو وان
این برج یکی از سازه‌های بتنی است که در استرالیا و کره جنوبی ساخته‌شده است و در نوامبر 2005 افتتاح‌شده است.
کلیسای جوبیلو
این کلیسا در رم بوده و به‌عنوان جوهر درخشان پایتخت ایتالیا شناخته می‌شود.
تالار شهر بوستون
این تالار در ایالت ماساچوست است و در سال ۱۹۶۸ ساخته‌شده و یک نمونه بحث‌برانگیز و برجسته معماری با طراحی و بتن‌های خاص ساخته‌شده است.
برج پتروناس
این برج به آسمان‌خراش‌های دوقلو در کشور مالزی شناخته می‌شود و از بلندترین ساختمان‌های جهان تا سال 2004 و از سازه‌های بتنی ساخته‌شده است.
برج ویلیس
این برج در سال ۱۹۷۳ ساخته شد و بیش از ۲۵ سال رتبه‌ی بلندترین برج جهان را در اختیار داشت. این برج در شهر شیکاگو است و ارتفاع آن حدوداً ۴۴۲ متر بوده و از سازه‌های بتنی ساخته‌شده است.
پانتئون
این سازه در روم تقریباً دو هزار سال پیش ساخته‌شده است و به‌عنوان عالی‌ترین بنای ساخته‌شده از بتن شناخته می‌شود. این سازه یک سازی قدیمی و باستانی است.
بیشتر بخوانید : بانک اطلاعات ساختمان سازه یاب و مزایای آن
ویلا سایتتان
این مجتمع مسکونی در ژاپن است و در سال 2000 توسط یک شرکت معماری و مهندسی تکمیل شد. این سازه بتنی با برش‌های عایق‌بندی شده، تقلیدی از ریشه‌ها و برگ‌های درخت است و کاملاً به سبک مدرن طراحی‌شده است.
سخن پایانی
سازه‌های بتنی با هر شکل و اندازه‌ای که هستند برای فرم دهی بسیار مناسب می‌باشند. این سازه‌ها علاوه بر زیبایی‌شناسی منحصربه‌فرد، ازنظر مقاومت و طرح‌های لرزنده‌ی ساختاری کاملاً مفید بوده و در بیشتر ساختمان‌سازی‌های مدرن استفاده می‌شود. با توجه به پیشرفتی که در کیفیت سیمان، فولاد و اسکلت سازه‌های بتنی شده است، کاربرد و استفاده آن‌ها نیز بیشتر شده است.
