چکیده:
به طور کلی ساختمان پیش ساخته بتنی از بتنی ساخته شده است که تحت شرایط استاندارد کارخانه ای با کیفیت بالا ساخته، قالب ریزی شده و عمل آوری می گردد و سپس با استفاده از تجهیزات مناسب به محل پروژه حمل و سپس نصب می شود. در حقیقت، ساختمان های بتنی پیش ساخته، ترکیبی از انواع مختلف سیستم های سازه ای هستند. بطوریکه این سیستمها را می توان به روشهای مختلف با هم ترکیب کرد تا به یک سیستم سازه ای مفید و کارا رسید.
کلمات کلیدی: سیستم های سازه ای، ساختمان پیش ساخته، اتصلات سازه های پیش ساخته
مقدمه:
در کنار مزایای عمده سازه های بتنی پیش ساخته، همچون کاهش زمان اجرا، ساخت قطعات با کیفیت و استاندارد تحت شرایط کارخانه ای، استفاده اقتصادی و مقرون به صرفه از مصالح و امکان استفاده مکرر از آنها (سیستم قالب بندی)، امکان استفاده از قطعات بزرگتر و نیاز کمتر به کارگران ماهر، سازه های مذکور دارای محدودیت هایی نیز می باشند که از آن جمله می توان به اندازه قطعات، تنوع کمتر در موقعیت قرارگیری بازشوهای پنجره ها، پیش بینی جزئیات اتصالات قبل از اجرا و محدود بودن فضای دپوی قطعات در محل کارگاه اشاره نمود. بسته به نوع سازه پیش ساخته می توان از روش های مختلف طراحی استفاده نمود.
در حقیقت، ساختمان های بتنی پیش ساخته، ترکیبی از انواع مختلف سیستم های سازه ای هستند. بطوریکه این سیستم ها را می توان به روشهای مختلف با هم ترکیب کرد تا به یک سیستم سازه ای مفید و کارا رسید. سیستمهای معمول در ساختمان های بتنی پیش ساخته عبارتند از:
- سیستم های تیر و ستون : المان های تیر، المانهای ستون، اتصالات
- سیستم سقف و کف : المان های سقف، المانهای کف، اتصالات
- سیستم دیوارهای باربر : المانهای دیوار، اتصالات
- سیستم های نماسازی :المانهای نما، اتصالات
به طور کلی نمی توان به گزینه های فوق بسنده کرد زیرا مهندسان و معماران، المانهای دیگری را نیز در ساخت اینگونه ساختمان ها مدنظر می گیرند که از آن میان می توان به قوس ها و قاب های پرتال صلب اشاره نمود.
نمای ساختمان ها اغلب باربر می باشند، و پایداری جانبی را تامین می کنند اما می توان آنها را به صورت غیر باربر نیز در نظر گرفت.
از دیگر سیستم های بتنی پیش ساخته می توان به دو مورد زیر نیز اشاره کرد:
سیستم های قابی :المانهای قاب، اتصالات
سیستمهای سلولی : المانهای سلولی ، اتصالات
- سیستم های تیر و ستون
به طور کلی، اگرچه در سیستمهای تیر و ستون، تیرها بیشتر شبیه تیر مایل بام در نظر گرفته می شوند، اما در حقیقت ترکیبی از تیرها و ستونها می باشند. در حالت شکل a-1 ،ارتفاع ستون، بیش از ارتفاع یک طبقه در نظر گرفته شده است. در شکل b-1 سیستم قاب اسکلتی ر ا نشان می دهد. اتصالات موردنیاز در این سیستمها عبارتند از:
- تیر به ستون
- تیر به تیر
- ستون به ستون
- ستون به فونداسیون
شکل 1 –سیستمهای تیر/ ستون (a)ستونهای یک طبقه (b )ستونهای چند طبقه
- سیستم های سقف و کف
وظیفه اصلی سیستم های سقف و کف، انتقال بار قائم به المان های سازه ای مقاوم در برابر بار قائم می باشد. گذشته از این، سقف ها و کفهای پیش ساخته، معموال به عنوان بخشهای اصلی سیستم پایدارسازی سازه ای، به منظور انتقال بارهای افقی به کمک دیافراگم، در نظر گرفته می شوند.
از سیستم های معمول کفسازی می توان به کفسازی های مجوف و کفسازی های با استفاده از دابل تی اشاره کرد. معموال از دابل تی در سیستمهای سقفی استفاده می شود. اتصالات مربوط به این سیستم ها عبارتند از:
- اتصال دال به دال، در درزهای طولی داخلی
- اتصال دال به لبه عضو، در لبه طولی
- اتصال دال به دال در تکیه گاه داخلی
- اتصال دال به تکیه گاه انتهایی
المان های سیستم کفسازی، نسبت به یکدیگر به طور جداگانه در برابر بارها مقاومت نمی کنند، اما درجه اندرکنش بین المانها یا اعضای مجاور، مطلوب می باشد. به منظور دستیابی به توزیع عرضی اثرات بار در شرایط اعمال بارهای متمرکز و نیز به منظور جلوگیری از ایجاد تغییرمکان های قائم در درزهای طولی، اتصالات کف، باید دارای عملکرد کلید برشی (Key Shear )باشند تا مطمئن شویم که اندرکنش بین اعضای مجاور، در شرایط مطلوب می باشد.
شکل 2 -اندرکنش و توزیع عرضی اثرات بار اعضای مجوف پیش ساخته مجاور، بواسطه انتقال برش در راستای درزهای طولی بدست می آید. (a )توزیع بار عرض (b )جزئیات درز به همراه کلید برشی طولی
در کفسازی های تخت کامپوزیت، که تحت عنوان نیمه دال (Slab-Half) نیز نامیده می شوند، صفحات بتنی پیش ساخته کفسازی، برای بخش درجا بتنی ریزی شده، به عنوان قالب عمل نموده و به طور کامل در بخش کامپوزیت کفسازی باقی می ماند. عملکرد ترکیبی )کامپوزیت( به نحوه انتقال برش در درز افقی بین قطعات پیش ساخته و بخش بتن درجا ریخته شده، بستگی دارد.
- سیستم های دیوار
انواع اصلی سیستم های دیوار بتنی پیش ساخته، در شکل زیر نشان داده شده اند. معموال دیوارها به دودسته باربر و غیر باربر طبقه بندی می شوند. از دیوارهای باربر به منظور تحمل بار اعضایی همچون کفسازی ها، سقف ها یا تیرها استفاده می شود. مثال هایی از دیوارهای غیر باربر نیز در شکل 4 نشان داده شده است.
اتصالات مورد استفاده در این دیوارها عبارتند از:
- اتصال دیوار به دیوار در درزهای قائم داخلی و خارجی
- اتصال دیوار به دیوار در درزهای افقی داخلی و خارجی
- اتصال دیوار به فونداسیون
شکل 4 -مثالهایی از سیستم دیوارهای باربر (a )دیوارهای باربر نما (b (دیوارهای عرضی باربر
اتصالات در سیستمهای دیوار غیر باربر، معموال اتصال نما به تیر می باشد که به ندرت به ستون متصل می شوند.
شکل 5 -مثالی از دیوارهای غیر باربر نما
معموال دیوارهای غیر باربر به منظور تحمل بار خود طراحی می شوند. لذا اتصالات تعبیه شده در درزهای افقی باید وزن دیوارهای تراز فوقانی دیوار را تحمل کنند. بنابراین، دیوارهای غیر باربر نما ممکن است به سیستم باربر مجاور خود متصل شوند تا وزن مرده هر یک از قطعات دیواری، توسط سیستم اصلی تحمل شود.
دیوارهای پیش ساخته را می توان به عنوان بخشی از سیستم پایدارسازی سازه، به منظور مقاومت در برابر بارهای افقی در نظر گرفت. در این شرایط، دیوار پیش ساخته باید همچون یک قطعه سازه ای رفتار کند.
لذا اندرکنش حاصل در دیوار باید به نحوی مناسب با استفاده از اتصالات سازه ای، که قادر به تحمل نیروهای برشی، کششی و فشاری باشند، کنترل شود. به طور کلی، سیستم دیواری در سازه های بتنی پیش ساخته به دو دسته اصلی سیستم دیوارهای عرضی و سیستم دیوارهای طولی طبقه بندی می شود. در سیستم دیوارهای عرضی دیوارهای باربر در امتدادهایی عمود بر امتداد طولی ساختمان قرار می گیرند و علاوه بر تحمل بارهای ثقلی که از طرف دال های یکطرفه به آنها منتقل می شود مقاومت ساختمان در برابر نیروهای جانبی زلزله را نیز در امتداد عرضی تامین می کنند.
در سیستم دیوارهای طولی، دیوارهای باربر اصلی به موازات امتداد طولی ساختمان قرار می گیرند و عالوه بر تحمل بارهای ثقلی منتقل شده از سوی دال های یکطرفه، وظیفه تامین مقاومت ساختمان در برابر نیروهای زلزله در امتداد طولی را نیز بر عهده دارند.
شکل 6 -عملکرد درون صفحه ای دیوار پیش ساخته (a (نیروهای برشی (b (نیروهای فشاری و کششی
- سیستم قاب ممان گیر
سیستم قاب ممان گیر بتنی پیش ساخته، معموال در سیستم های پرتال یا اسکلتی که نقش قاب در تامین پایداری سیستم تعیین کننده می باشد استفاده می شود. این امر بواسطه ترکیب اعضای H شکل، L شکل یا قابهای پرتال و … نیز با استفاده از اتصالات همگن در محل تقاطع تیرها و ستونها حاصل می شود. اعضا معمولا در قسمتهایی به هم متصل می شوند که نقطه عطف اتصال، نیازی به مقاومت خمشی نباشد.
متناوبا اتصالات بین تیر و ستون، ممکن است برای رسیدن به ظرفیت لنگر مقاوم قابل قبول طراحی شوند.
- سیستم سلولی یا مجوف
سیستم بتنی پیش ساخته سلولی (مجوف)معموال از ترکیب اعضای مجوف بسته یا باز با مقاطع U یا L شکل تشکیل می شوند) شکل 6 ). لذا استفاده از اعضای حجره ای شکل (سلولی) برای بخش مشخصی از سازه، امری معمول و عادی است.
نتیجه گیری
به طور کلی انتخاب سیستم سازه ای مناسب در سازه های بتنی پیش ساخته از اهمیت بسزایی برخوردار است. بدین منظور می توان به منظور کسب رفتار سازه ای بهتر، از سیستم های سازه ای ترکیبی نیز استفاده کرد.
جهت سفارش ساختمان پیش ساخته بتنی می‌توانید به صفحه ثبت سفارش مراجعه نمایید.
