بخشی از مقاله
بررسی سیستم بتن پیش ساخته با سقف های هالوکور(سیستم هالوکور) در ساختمانهای عمومی
چکیده
با توجه به نیاز روزافزون مسکن ،جوامع مختلف با بهره گیری از تکنولوژی نوین با استفاده از دستگاهها و تجهیزات پیشرفته و نیروی کارآمد و باتجربه اقدام به تولید انبوه ساختمان و مسکن می نمایند. سیستم پیش ساخته بتنی با سقف های هالوکور یکی از روشهائی است که به این منظور مورد استفاده قرار میگیرد.مشخصه بارز این سیستم سهولت و سرعت اجرا و در نتیجه کاهش فاصله زمانی میان سرمایه گذاری تا بهره برداری است.با توجه به تولید قطعات در کارخانه کیفیت ساخت آنها نسبت به قطعات بتنی تولید شده در کارگاه بالاتر بوده و از نظر زمان اجرا نیز بسبت به سیستم های متداول سریع تر است.
این سیستم با عنوان قاب ساختمانی بتن مسلح (قاب خمشی ،قاب ساده به همراه مهاربندی فلزی و دیوار برشی )یکی از مناسب ترین فن آوری های نوین برای تولید صنعتی ساختمان به خصوص ساختمانهای عمومی محسوب می شود.
.1 معرفی سیستم
امروزه ساختمانسازی و به ویژه مسکن از مشکلات عمده جامعه ما میباشد. از این رو تحقیق و مطالعه دراین زمینه از اهمیت خاصی برخوردار است. بتن از جمله مصالحی است که اگر با آگاهی و شناخت خصوصیات آن به کار گرفته شود، از نظر اقتصادی و کاهش وابستگی میتواند موثر باشد. هرگاه قطعهای ساختمانی در جائی غیر از محل اصلی آن ساخته شده و سپس در محل اصلیاش نصب شود، پیشساخته محسوب میشود. افزایش قابل توجه هزینه عملیات ساختمانی ونیاز به احداث ساختمانها و ابنیه در مدتی کوتاه باعث شده تا طراحان به فکر روشهایی برای دستیابی به این اهداف بیفتند. در راستای این هدف، روش پیشساخته در یک قرن اخیر ابداع شده و گسترش یافته است.
سازههای اسکلتی چند طبقه از معمول ترین سازه های بتنی پیشساخته می باشند. اینگونه سازههااز ستونها و تیرهای با اشکال و اندازههای متفاوت، پله و استوانه بالابر (محل آسانسور و یا هسته برشی) و دالهای کف تشکیل شده اند. این سیستم به طور وسیعی برای ساختمانهای تا 20 طبقه و بیشتر استفاده شده است.
این سیستم در سالهای 1950 تا 1960 در اروپا به نحو گستردهای مورد استفاده قرار گرفت و سپس در نقاط مختلف دنیا گسترش یافت. در این سیستم قطعات بتنی بر اساس نقشهها و مشخصات مورد نظر به صورت پیش ساخته از کارخانه سازنده به محل کارگاه حمل میشوند. با توجه به تولید قطعات در کارخانه، کیفیت ساخت آنها نسبت به قطعات تولید شده در کارگاه بالاتر بوده و از نظر زمان اجرا نیز، نسبت به سیستمهای متداول سریعتر است. به طور معمول قطعات مورد نیاز، در سه گروه قطعات سقف، دیوار و قطعات متفرقه با استفاده از تجهیزات و امکانات مکانیزه در کارخانههای سازنده تولید میشوند.
در بعضی از روشها اتصالات به صورت بتنریزی در محل اتصال قطعات در کارگاه، اجرا میشوند. میلگردهای فولادی نقش اتصال بین فولادهای کلاف کننده که از قطعات پیش ساخته خارج شدهاند را به عهده دارند. میلگردهای اتصال باید به لحاظ خمشی و برشی توان تحمل نیروهای فشاری، کششی و برشی در محل اتصال را داشته باشند.
تصویر شماره1 تصویر شماره2
.2 ویژگیهای معماری
در طراحی معماری این سیستم، با توجه به پیش ساخته بودن قطعات محدود چندانی از نظر ابعاد و تناسبات فضاها وجود ندارد. در این روش به دلیل استفاده از تیرهای با مقطع I شکل، میتوان دهانههای بزرگ (تا 18 متر) را پوشاند. در نتیجه از نظر معماری انعطافپذیری بسیاری وجود دارد و میتوان فضاهای داخلی را به نحو دلخواه تقسیمبندی کرد.
.3 سیستم سازهای
پایداری و باربری جانبی سازه در این سیستم به یکی از دو روش کلی زیر تامین میشود:
1,3 سیستم قاب خمشی با اتصالات گیردار (اتصالات صلب)
2,3سیستم قاب با اتصالات ساده (مفصلی) همراه با مهاربندی یا دیوار برشی مهاربندی قالبهای ساده به یکی از روشهای زیر انجام میگیرد:
· مهاربندی فلزی؛
· دیوار برشی پیش ساخته؛
· دیوار برشی بتن درجا.
1,3سیستم قاب خمشی با اتصالات گیردار (اتصالات صلب)
در این سیستم قاب خمشی با اتصالات گیردار (صلب) بین تیرو ستون، گیرداری کامل وجود دارد و بین آنها (تیر و ستون) انتقال کامل لنگر صورت میگیرد. در نتیجه سختی خمشی تیر نیز در باربری جانبی سازه سهیم بوده و از عوامل اصلی پایداری است. بدین ترتیب تیرها نیز سهم عمدهای از باربری جانبی را بر عهده دارند.
به علت صلب بودن اتصالات در این سیستم، هنگام زلزله دو لنگر محرک، در بالا و پایین در محل اتصال تیر و ستون بر روی ستون شکل میگیرد، همچنین لنگر خمشی مقاومی بر روی تیرها در دو طرف اتصال پدید میآید. این لنگرها باعث ایجاد برش بسیار زیاد در ناحیه اتصال میشوند. به همین علت تمامی آییننامهها، میلگردبندی ویژهای را در این ناحیه الزامی میدانند. همچنین تجارب به دست آمده از زلزلههای قبلی نشان داده است که یکی از مهمترین نقاط آسیبپذیر در ساختمانهای بتنی با سیستم خمشی، محل اتصال تیر و ستون است. اکثر ساختمانهای بتنی که در حال حاضر به روشهای متداول طراحی و اجرا میشوند، دارای سیستم قاب خمشی هستند.
2,3 سیستم قاب با اتصالات ساده (مفصلی) همراه با مهاربندی یا دیوار برشی
همان طور که اشاره شد مهاربندی قابهای ساده به روشهای زیر انجام میشود:
1,2,3 مهاربندی فلزی
این روش به طور معمول در قابهای فولادی استفاده میشود. در این حالت قاب ساده برای بارهای ثقلی طراحی شده و مهاربندی (بادبندهای) فلزی برای پایداری در مقابل بارهای جانبی، استفاده میشوند.
2,2,3 دیوار برشی پیش ساخته
دیوار برشی، یکی از موثرترین روشها برای مقاومت در برابر بار جانبی است. دیوار برشی به دلیل دارا بودن سختی بسیار زیاد درون صفحهای، میتواند بخش عمده بارهای جانبی را جذب و باعث کاهش در ابعاد سار عناصر خطی شود.
3,2,3 دیوار برشی بتن در جا
در این روش میلگردهای انتظار برای اجرای دیوار برشی بتنی در جا از قبل در پی پیشبینی میشود و همزمان با نصب قطعات پیش ساخته (مانند تیر، ستون سقف) بتنریزی دیوار برشی به نحوی انجام میشود که یکپارچگی کافی بین قاب ساده و دیوار برشی بتن در جا تامین شود.
.4 انواع اتصالات در سیستم پیشساخته بتن
1,4 اتصالات در سیستم قاب خمشی
در اتصالات صلب، میزان دوران انتهای تیر نسب به دوران انتهای ستون برابر صفر در نظر گرفته میشود. به عبارت دیگر زاویه بین تیر و ستون همواره ثابت (و معمولاً برابر 90 درجه) باقی میماند. برای تامین اتصالات صلب، نیمه صلب و مفصلی، از روشهای مختلف استفاده میشود. در اتصال صلب در صورتبروز گشتاور در تیرها دقیقاً همان مقدار گشتاور به ستون منتقل میشود و گشتاورهای موثر بر ستون نیز عیناً با همان مقدار به تیر منتقل میشود. اجرای اتصالات خمشی (صلب) با پیشبینی اجزاء و قطعات مورد نیاز بر روی ستونها و تیرها و تکمیل آن در زمان نصب قطعات و اجرای سیستم سازه ساختمان، امکانپذیر میشود.
تصویر شماره 3
2,4 اتصالات در سیستم قاب ساده
به طور معمول در سیستم پیش ساخته بتنی اتصال تیر به ستون به صورت مفصلی است. در این حالت به وسیله نبشیها و صفحات فولادی که از قبل در انتهای تیرها و ستونها تعبیه شدهاند، اتصال اجرا میشود. به علت انعطافپذیر بودن، نبشی موجب گیردار شدن (صلب شدن) اتصال تیر به ستون نمیشود، در نتیجه فقط نیروی برشی تیر به ستون منتقل میشود و در ستون به عنوان یک نیروی محوری عمل میکند. در این سیستم، سختی خمشی تیر، سهمی در باربری جانبی نداشته و پایداری در برابر نیروهای جانبی توسط عناصر دیگری مانند مهاربندی فلزی یا دیوار برشی تأمین میشود. همچنین میتوان از اتصال نیمه صلب در سازهها استفاده کرد. البته به دلیل ایجاد درجات نامعینی بیشتر در سازه، کمتر از این روش استفاده میشود.
تصویر شماره 4 تصویر شماره 5
.5 انواع اتصالات در سازههای پیشساخته بتنی در روش قاب با اتصالات ساده
1,5 اتصال ستون به پی
این اتصال میتواند به وسیله پیچهایی که صفحات فولادی نصب شده در انتهای ستونهای بتنی را به پی متصل میکند، اجرا شود. همچنین میتواند با قرار دادن ستون در حفرههای درون پی و بتنریزی اطراف آن (و یا روش متهای) اتصال ستون به پی را اجرا کرد.
تصویر شماره 6
تصویر شماره 7 تصویر شماره 8
2,5 اتصال ستون به ستون
این اتصال میتواند به روش کام و زبانه یا با استفاده از صفحات فولادی در طرفین محل اتصال اجرا شود.
تصویر شماره 9
3,5 اتصال تیر به ستون
این اتصال میتواند با استفاده از نبشیها و صفحات فولادی که از قبل بر روی تیرها و ستونها تعبیه شده است و پیچهای که در محل نصب میشوند، اجرا شود.
تصویر شماره 10 تصویر شماره 11
4,5 اتصال سقف به تیر
اتصال سقف به تیر به طور معمول به صورت تر و با استفاده از میلگردهایی که از قبل در قطعات سقف و تیر پیشبینی شده اشت، اجرا میشود. به این ترتیب که با اضافه کردن میلگردهای طولی برای به هم پیوستن میلگردهای پیشبینی شده در قطعات سقف و تیر و بتنریزی فاصله بین این دو قطعه، در محل اجرای ساختمان اتصال مورد نظر تکمیل میشود
