جزئیات اجرایی ساختمان های بتنی (6)

روشهای جدید ترمیم سازه های بتنی

خوردگی یکی از مؤثرترین فاکتورها در تعیین عمر اقتصادی برای ساختمانها می باشد. خوردگی نتیجه یک سری فعل و انفعالات شیمیایی در بتن و آرماتور ها می باشد. در بتن آرماتورها توسط بتن، محافظت می گردد. (PH=13) بالا که از خصوصیات بتن می باشد PH بالا کاهش یابد، محافظت بتن از روی آرماتورها حذف می گردد. این جزء از PH زمانی که این مقاطع بتنی زنگ می زند،این زنگ زدگی باعث افزایش حجم میلگردها می گردد که این موضوع موجب ایجاد ترک در مقطع به موازات میلگردها خواهد شد. زمانیکه بتن ترک خورد میلگرد به طور کامل در معرض اثرات جوی و عوامل خوردگی قرار می گیرد که این خود باعث کاهش عمر ساختمان خواهد گردید.

از عوامل دیگر خوردگی در بتن یک واکنش شیمیایی با نام کربناسیون در مقطع بتنی است که عامل آن یون های فعال کلسیم که ناشی از هیدراسیون سیمان است، می باشد. این یون های فعال به سرعت با گازهای جو و رطوبت هوا واکنش انجام داده و باعث ایجاد ترکیبات شیمیایی پیچیده می گردد که سبب تغییرات در مشخصات مقطع واحد گردید. این زنجیره از واکنشهای شیمیایی به سرعت بتن را کاهش داده و بنابراین باعث شروع خوردگی در میل گردها می گردد. در ادامه PH سیمان نیز خواص خود را از دست می دهد و قابلیت تحمل خمش در آن به شدت کاهش می یابد. در واقع یک روش ترمیم بتن است که برای مقاطع بتنی که مقاومت خود را در اثر Izo-BTS خوردگی از دست داده اند و یا آنکه در هنگام اجرا در اثر عدم دقت کافی به مقاومت مورد نظر نرسیده اند و یا در اثر زلزله دچار تخریب شده اند، استفاده می گردد. با توجه به مراحل کار در این روش ابتدا قسمتهای ضعیف مقطع بتنی که مقاومت لازم را ندارند توسط روشهای مکانیکی تخریب می گردد که لازمه آن، در ابتدای کار قبل از تخریب، تعیین عمق دقیق نفوذ خوردگی در مقطع است که توسط آزمایشات خاصی این عمق و نواحی که ترمیم باید در آن انجام شود مشخص می گردد. ترمیم می گردد، این ماده در مرحله بعد سطح بتن توسط ماده ای خاص با نام IZOMET-BRM دارای شباهت زیادی با بتن می باشد اما قابلیتها و خواص آن چه به لحاظ مشخصات ساختمانی و چه به لحاظ مقاومت در برابر عوامل خوردگی بسیار بالاتر از بتنهای معمولی است.

تقویت.سازه.های.بتنی

هدف در این روش مقاوم سازی سازه ها در مقابل زلزله و یا بالا بردن مقاومت سازه بنا بهنیازمواردی همچون تغییر کاربری ساختمان و یا اشتباه درمحاسبات اولیه طراح می باشد. در این روش علاوه بر بدست آوردن مشخصات مورد نظر به لحاظ ساختمانی مسایل معماری ساختمان و زیبایی بنا نیز مد نظر است بدین صورت که در این روش بعد از اتمام کار سطح مقطع اجزا ساختمان تغییراتی نخواهد داشت. روش کار بدین صورت است که یک سری ورقهای فولادی با توجه به محاسبات انجام شده و مقاومت موردنظر از خارج مقطع توسط یک نوع Steel-plates اپوکسی خاص به مقطع اضافه می گردد. طراحی این فولادها و مقادیر آن با توجه به محاسبات اولیه ساختمان و نیز مشخصاتی از مقطع که در نظر داریم به آن برسیم انجام می گیرد. مراحل انجام کار و نیز مواد استفاده شده به صورتی است که بعد از پایان مقطع جدید و قدیم به خوبی با یکدیگر کار می کنند.

بتن بهتر است 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 است 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 اجراکرد. 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 است اجرا میشود.
مزیت این روش نسبت به روش اول آن است 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 است 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 مانند 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 است 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 است که منجر به سنگینی بیش از حد سازه نشود و با توجه به آنکه بحث ما در مورد سازههای عادی کمتر از 6 طبقه است 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 است که برج 56 طبقه تهران نمونه بارزی از این دست است.
بحث زلزله که بحث داغ این روزهای تهران است 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 مناسبی داشته باشند.
نکته قابل تامل اینجا است 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 گونهای طراحی شود که تا چند ساعت متوالی بتواند آتش را با حداقل خسارات وارده تحمل کند. در سازههای 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.
قابلیت اشتباه در تهیه بالقوه این نوع ماده در مقابل فولاد توجیه دیگری است که از سوی عده زیادی در مخالفت با بتن ارائه میشود، چراکه ممکن است حین عمل آوری، مقاومت فشاری کمتر از حد مورد نیاز به دست آید.
این گروه معتقدند جبران یک اشتباه در سازههای بتن آرمه در مواردی منجر به تخریب اجباری سازه میشود در حالیکه فولاد در هر لحظه که سازنده اراده کند با هزینهای به نسبت پایین قابل ترمیم و تقویت است
در پاسخ به این ایراد باید گفت این عدمقطعیتها در آیین نامهها با اعمال ضریب ایمنی بسیار بالایی پیشبینی شده تا جایی که در موارد زیادی شاهد مقاومتی چند برابر مقاومت مورد نیاز در ساخت این قبیل سازهها هستیم.از سوی دیگر این عدمقطعیت کیفیت بتن در شالوده و سقفهای سازه فولادی نیز وجود دارد و صرفاً متعلق به سازههای بتن آرمه نیست.
در نهایت باید بر این موضوع تاکید کرد که بهطور کلی هم سازههای فولادی و هم سازههای بتن آرمه درصورتی که در طراحی آنها سیستم مناسب و منطبق بر آییننامههای به روز، مورد استفاده قرار نگیرد و متخصصین متبحر آنها را اجرا و مهندسین با تجربه بر اجرای آنها نظارت مستمر نکنند، هیچ رجحانی از نظر کیفیت و قابلیت اطمینان بر دیگری ندارند.
فراموش نکنیم معیار چهارمی نیز در انتخاب وجود دارد؛ معیاری که 3 معیار هزینه، زمان و کیفیت را تحت سیطره خود قرار میدهد: فولاد بهعنوان یک سرمایه ملی مادهای است که ارزان به دست نمیآید و همانند نفت روزی تمام خواهد شد؛ مادهای که باید در صنایع ارزشمندتر و یا حداقل در سازههای خاص که نیاز به ظرافت خاصی دارند و پس از بررسیهای علمی برتری فولاد در آن محرز شده، مورد استفاده و بهره برداری قرار گیرد تا شاهد رشد اقتصادی در دیگر زمینهها باشیم.
بهنظر نویسنده استفاده از سازههای بتن آرمه با توجه به مصرف بهمراتب پایینتر از فولاد (بهصورت میلگرد) هم از نظر سازهای و هم از نظر اقتصادی و هم از جنبه ملی بهمراتب مناسبتر و بهینهتر از سازههای فولادی است.

نکات اجرایی حائز اهمیت در سازه های بتنی

1- باید توجه داشت که خم میلگردها به طرف پائین یا داخل المان و خارج از ناحیه پوشش بتنی قرار داشته باشد.
2- عملیات جوشکاری میلگردها در محیطی با دمای زیر -18 درجه سلسیوس مجاز نیست.
3- بعد از پایان پذیرفتن جوشکاری بایستی اجازه داد تا میلگردها به طور طبیعی تا دمای محیط سرد شود،شتاب دادن به فرآیند سرد شدن مجاز نیست.
4- کاربرد همزمان چند نوع فولاد با مقاومت های مشخصه متفاوت در یک المان بتنی مجاز نیست مگر اینکه در نقشه های اجرائی، مهندس محاسب قید کرده باشد.
5- برای مهار میلگردهای فشاری نبایستی از قلاب و خم استفاده نمود.
6- برای میلگردهای با سطح صاف(بدون آج) استفاده از مهارهای مستقیم مجاز نیست.
7- خم کردن میلگردها انتظار باید قبل از قالب بندی انجام گیرد.
8- میلگردهای ساده با قطر بیش از 12 میلیمتر را نباید بعنوان خاموت بکار برد.
9- قطر خاموت ها نباید از 6 میلی متر کمتر باشد.
10- مناسب ترین محل قطع و وصله میلگردهای طولی ستون بتنی،در نصف ارتفاع آن است.
11- محل مناسب برای وصله کردن میلگردهای طولی تیرهای بتنی،بیرون از گره تیر با ستون و در محدوده یک چهارم تا یک سوم از طول دهانه از تکیه گاه است.

اثرات مواد زیان آور بر خواص یتن

1. کربنات سدیم » گیرش سیمان را تسریع می کند،با حداکثر غلظت 0.1%
2. بی کربنات سدیم » گیرش سیمان را تسریع یا کند می کند با حداکثر غلظت 0.4% تا 0.1%
3. کلرورها » تسریع در زنگ زدگی آرماتور و کابل های پیش تنیدگی.بیش از 0.06% در بتن پیش تنیده و 0.1% در بتن آرمه خطرناک است.
4. سولفاتها » اثر نامطلوب روی بتن.به ازای هر 1% سولفات در آب،10% کاهش مقاومت بوجود می آید.
5. فسفاتها،آرسنات ها و براتها » افزایش زمان گیرش.حداکثر غلظت 0.05%
6. نمک های مس،روی،سرب،منگنز،قلع » افزایش زمان گیرش.حداکثر غلظت 0.05%
7. آبهای اسیدی » در صورت وجود اسید کلریدریک و اسید سولفوریک و سایر اسیدهای غیرآلی،حداکثر تا 0.1% بلامانع است و آبهای با 4.5<8.5< FONT> مجاز نیست.
8. آبهای قلیایی » در صورت وجود بیش از 0.5% هیدروکسید سدیم و 1.2% هیدروکسید پتاسیم ( نسبت به وزن سیمان ) باشد،مقاومت بتن تقلیل می یابد.
9. آبهای گل آلود » قبل از مصرف از حوضچه های ته نشینی عبور داده و یا به روش دیگر تصفیه کرد.
10. آب دریا » با حداکثر 3.5% نمک محلول برای ساخت بتن ( بدون آرماتور ) بلامانع است.
11. مقاومت بتن ساخته شده با آب دریا بین 10% تا 20% کاهش می یابد.

سنگدانه ها

• بهترین منابع سنگدانه ها،در محل رودخانه ها می باشد که بسیار ساده و ارزان استخراج می گردند.
• دانه های درشت رودخانه ای عموما گرد و دارای دانه بندی مناسب ولی مقاومت بتن ها کمتر می باشند.
• مصرف سنگدانه های طبیعی (گرد گوشه با سطح صاف) در بتن،کارآئی بهتری می دهد.
• سنگدانه های شکسته که تیزگوشه می باشند کارآئی کمتر ولی مقاومت خمشی و فشاری بیشتری دارند.
• بهترین سنگدانه برای تهیه بتن،سنگدانه های سیلیسی هستند.سختی آنها بین 6 تا 7 (از 10 که مربوط به الماس است.) می باشد.ولی برای بتن های معمولی بیشتر از سنگدانه های آهکی استفاده می شود که سختی آنها بین 3 تا 4 است.
• مقدار آب همراه شن به لحاظ کم بودن آن قابل صرفنظر است ولی آب همراه با ماسه که گاهی به 50 تا 60 لیتر بر مترمکعب ماسه می رسد و قابل ملاحظه است و بایستی در زمان بتن ریزی مورد توجه قرار بگیرد.
• سنگدانه های مصنوعی که از گرد حاصل از سوزانیدن زباله ها و یا سرباره کوره های ذوب آهن و غیره بدست می آید و حاوی مقادیری فلزات و دیگر مواد سخت می باشند می توان برای ساخت بتن های غیرباربر استفاده نمود.امروزه بیش از 40 درصد بتن های مصرفی در کارگاه باربر نیستند و با استفاده از این روش می توان کمک شایانی به حفظ محیط زیست نمود.
منابع مورد استفاده در مقاله:
Aftab.ir
www.nano.ir
http://fa.wikipedia.org/
http://www2.irib.ir/
daneshname.roshd.ir
http://www.mohandesi-sakhteman.blogfa.com
ww.web.khedu.ir
http://www.mohandesi-sakhteman.blogfa.com
http://khakzad.com
علم و فن دات کام