پیشرفت و افزایش ایمنی و امکانات ساخت و ساز از جمله پیشرفت‌های دنیای امروز بوده که اکثر ساختمان سازان و مهندسین در پی بکارگیری و پیاده سازی هر کدام از موارد موثر در افزایش ایمنی و زیبایی و کاربردی می‌باشند. تیم تولید محتوای مجموعه آذر ایستا پدرام سازه جهت بررسی سیستم‌های پیش ساخته بتنی این مقاله را گردآوری و تنظیم کرده است.
عناوین اصلی این مطلب
تاریخچه و نگاهی کلی به ساختمان‌های بتنی پیش ساخته
با توجه به نیاز روزافزون به مسکن، جوامع مختلف با استفاده از فناوری‌های جدید، دستگاه‌ها و تجهیزات پیشرفته و نیروهای کارآمد و با تجربه در حال تولید انبوه ساختمان‌ها و خانه‌ها هستند. سیستم بتن پیش ساخته یکی از روش‌هایی است که برای این منظور استفاده می‌شود. ویژگی بارز این سیستم سهولت و سرعت اجرا و در نتیجه کوتاه شدن فاصله زمانی سرمایه گذاری و بهره برداری است.
این سیستم در دهه‌های 1950 و 1960 در اروپا بسیار مورد استفاده قرار گرفت و بعدها به سایر نقاط جهان گسترش یافت. در این سیستم قطعات بتنی بر اساس نقشه‌ها و مشخصات مورد نظر از کارخانه به محل کارگاه حمل می‌شوند. با توجه به تولید قطعات در کارخانه، کیفیت ساخت آنها نسبت به قطعات تولید شده در کارگاه برتری دارد و از نظر زمان اجرا سریع‌تر از سیستم‌های معمولی است.
معمولاً قطعات مورد نیاز در سه گروه سقف، دیوار و قطعات متفرقه با استفاده از تجهیزات و امکانات مکانیزه در کارخانه‌های تولیدی ساخته می‌شوند. در برخی روش‌ها، اتصالات با ریختن بتن در محل اتصال قطعات در کارگاه انجام می‌شود. میلگردهای تقویت کننده فولادی وظیفه اتصال بین فولادهای نورد شده از قطعات پیش ساخته را برعهده دارند. میلگردهای اتصال باید از نظر خمش و برش در برابر فشار، کشش و نیروهای برشی مقاومت کنند.
ویژگی‌های معماری
در طراحی معماری این سیستم از آنجایی که قطعات پیش ساخته هستند محدودیتی در ابعاد و تناسب فضاها وجود ندارد. در این روش به دلیل استفاده از تیرهای I می توان دهانه های بزرگ (تا 18 متر) را پوشاند. در نتیجه از نظر معماری انعطاف زیادی وجود دارد و می‌توان فضاهای داخلی را به دلخواه تقسیم کرد.
سیستم سازه‌ای
پایداری و بار جانبی سازه در این سیستم با یکی از دو روش کلی زیر تضمین می‌شود
- سیستم قاب فلکس با اتصالات گیره (اتصالات صلب)
- سیستم قاب با اتصالات ساده (لولا) همراه با بادبند یا دیوار برشی
مهاربندی قاب ساده به یکی از روش‌های زیر انجام می‌شود
- مهاربندی فلزی
- دیوار برشی پیش ساخته
- دیوار برشی بتنی درجا
مهاربندی فلزی
این روش عموماً در اسکلت‌های فولادی استفاده می‌شود. در این حالت قاب ساده برای بارهای ثقلی طراحی شده و از مهاربندهای فلزی برای پایداری در برابر بارهای جانبی استفاده می شود.
دیوار برشی پیش ساخته
دیوار برشی یکی از موثرترین روش‌ها برای مقاومت در برابر بار جانبی است. دیوار برشی به دلیل سختی بالای درون صفحه، می تواند اکثر بارهای جانبی را جذب کرده و ابعاد سایر عناصر خطی را کاهش دهد.
دیوار برشی بتنی درجا
در این روش میلگردهای آماده به کار برای اجرای دیوار برشی بتنی در محل از قبل پیش‌بینی شده و همزمان با نصب قطعات پیش‌ساخته (مانند تیرها، ستون‌ها و سقف)، دیوار برشی نیز بتن ریزی می‌شود. به گونه‌ای که یکپارچگی کافی بین قاب ساده و دیوار برشی بتنی درجا فراهم شود.
روش اجرای سیستم بتنی پیش ساخته
مراحل اصلی اجرای سیستم بتنی پیش ساخته عبارتند از
- تولید قطعات در کارخانه
- حمل و نقل قطعات از کارخانه به محل ساخت و ساز
- نصب قطعات و ایجاد اتصالات
تولید المان‌های بتنی پیش ساخته شامل مراحل آماده سازی قالب، فولاد سازی، بتن ریزی و فرآوری بتن می‌باشد. عملیات پیش تنیدگی هم در صورت نیاز در این سیستم انجام می‌شود. این عمل باعث کاهش ارتفاع تیرها می‌شود.یکی از مزایای این سیستم امکان کنترل کیفی بهتر مراحل مختلف اجرا مانند ریختن و تکان دادن بتن، فرآوری، آزمایش و بارهای آزمایشی می باشد.
در برخی از دستگاه‌های اتوکلاو، زمان پردازش حتی کمتر از 24 ساعت است. قطعات معمولاً برای مدتی پس از تولید در کارخانه باقی می‌مانند. یعنی قسمت زیادی از جمع شدگی بتن در کارخانه انجام می‌شود. صفحات قالب باید صلب باشند تا در برابر فشار جانبی بتن تاب نخورند یا اعوجاج نداشته باشند.
به طور کلی روش‌های مختلف تولید عناصر بتنی پیش ساخته عبارتند از
- تولید قطعات در محل و تکی
- تولید قطعات در محل و چندتایی
- تولید قطعات از طریق جابجایی شاسی یا پالت
- با نقاله حرکت کنید
- تولید خطی
تولید قطعات بزرگتر باعث کاهش تعداد اتصالات و افزایش سرعت عمل می‌شود اما از طرفی حمل و نقل و نصب آن دشوارتر و اجرای اتصالات آن دشوارتر می‌شود. وزن قطعات بهتر است کمتر از 10 تن و تا حد امکان به 6 تن محدود شود. قطعات مورد نیاز پس از طراحی و محاسبه و تهیه نقشه‌های اجرایی در کارخانه حمل و سپس به محل پروژه حمل و به کمک جرثقیل نصب و اجرا می‌شود. این سیستم به یکی از دو روش زیر پیاده سازی می‌شود
- روش خطی (تیر و ستون)
- روش دیوار برای ساخت ساختمان به روش خطی (تیر و ستون)
ساخت ساختمان به صورت خطی (تیر و ستون)
در این روش اجزای سازه ساختمان شامل پی‌ها، تیرها، ستون‌ها، تیرها و سقف‌ها به صورت پیش ساخته بوده و اتصالات قطعات آنها از نوع متفاوتی است. به عبارت دیگر، اتصال قطعات با بتن ریزی در فاصله بین دو قسمت و با استفاده از میلگردهای پیش بینی شده در لبه قطعات و میلگردهای رابطی که قبل از بتن ریزی اتصال تعبیه شده اند، انجام می شود. مقاومت در برابر بارهای جانبی توسط بادبندهای فلزی و دیوارهای برشی بتنی در محل یا پیش ساخته در محل پروژه تامین می شود.
اجرای ساختمان به روش دیواری
در این روش اجزای سازه ساختمان شامل فونداسیون، پانل‌های دیواری و سقف به صورت پیش ساخته می‌باشد. اتصالات این روش از نوع پیچ و مهره‌ای و در برخی موارد از نوع اتصالات می‌باشد. کلیه بازشوهای درب و پنجره و هر نوع کانالی جهت عبور تاسیسات و حتی محل کلید برق و کانال‌های برق در کارخانه برنامه ریزی و اجرا می‌گردد. در این روش ابتدا یک لایه بتن (بتن تمیز کننده) در زیر پی اجرا می‌شود و قطعاتی به نام پی در بالای آن قرار می‌گیرد.
پس از قرار دادن پایه‌های فونداسیون روی بتن، این پایه‌ها توسط کلاف‌های افقی در دو جهت به یکدیگر متصل می‌شوند. محل اتصال و نحوه اجرای کویل از قبل برنامه ریزی شده است. پس از گذاشتن میلگردهای تقویت کننده مورد نیاز در محل اتصال، بتن ریزی انجام می شود. این کفش‌ها معمولاً در یک کلاف پیش ساخته از بتن مسلح قرار می‌گیرند و سایر اجزای سازه از طریق این کلاف به فونداسیون متصل می‌شوند.
پی‌ها در ساختمان‌های بتنی پیش ساخته به صورت قطعات پیش ساخته بتن مسلح در کارخانه مطابق با نقشه‌های اجرایی مربوطه ساخته و آماده می‌شوند. این قطعات پس از حمل به محل پروژه، طبق نقشه‌های اجرایی در بتن نصب می‌شوند. برای نمای ساختمان می‌توان از لایه بتن سیمانی سفید با سنگدانه‌های رنگی و متعاقبا سند بلاست استفاده کرد.
کاربردهایی از سیستم بتن پیش ساخته
سیستم بتن پیش ساخته یا Precast concrete برای ساخت سازه‌هایی با مصارف زیر مناسب در نظر گرفته می‌شود
- پارکینگ طبقاتی
- کشتی‌های صنعتی
- سالن‌های ورزشی
- کارگاه‌ها، کارخانه‌ها و ساختمان‌های صنعتی
- دیوارهای محوطه
- پل‌ها و تقاطع‌های ناهموار
- قطعات خاص مانند قطعات سرپناه
- انواع فونداسیون، کانال‌هایی با مقاطع مختلف باز می‌کنم
- سقف‌های مورد استفاده در اتاق‌هایی با کاربری های مختلف و با شکاف‌های بزرگ
- انواع قطعات نما