بخشی از مقاله
چالش های مسکن و تراکم ساختمانی
مقدمه :
امروزه در اكثر نقاط دنيا ساخت و ساز ساختمان با روشهاي گوناگون انجام مي شود به ويژه در ساختمانهاي كم طبقه استفاده از مصالحي غير از فولاد و بتن بسيار رايج شده كه اين امر به دلايل مختلفي از جمله:صرفه جويي اقتصادي در هزينه و همچنين در منابع،سبك سازي ساختمان به خاطر مقاومت در برابر زلزله،صرفه جويي و استفاده بهينه از انرژي،استفاده راحت تر و مزاياي بيشتر براي كاربر و …
در اين جزوه به مقالات ارائه شده در سمينارهايي كه در سالهاي 80-81 برگزار شده و بيشتر به مسائل مطرح شده در مربوط است،اشاره اي خواهد شد.
در ابتدا نگاهي به متاواي با عنوان چالشهاي مسكن و تراكم ساختماني از مهندس مسعود معتمدي مي اندازيم . «توسعه را فرايندي متعادل و پيوسته تعريف كرده اند كه نيازمند دگرگونيهاي ساختاري در مقاطع زماني ميان مدت و بلند مدت است.چنين فرايندي با رشدي پايدار مترادف است و هر نوع حركت مقطعي و پرشتاب ضد توسعه محسوب مي شود و زمينه اي براي برقراري
ركودهاي بعدي فراهم مي كند«در واقع جمله فوق هدف نويسنده را از ارائه مقاله بيان مي كند:رشد پرشتاب در بخش مسكن در سالهاي اخير در كشور تك محصولي مثل ايران كه اغلب بخشهاي توليدي آن به دليل نبود زير ساختهاي لازم براي سرمايه گذاري بي رونق مي باشند مي توانند سبب بي ثباتي و ناپايداري، نوعي وازدگي،كم كاري و بيماري هلندي (منظور مسائل ناشي از فراواني بيش از حد ارز يا هر منبع ديگر در يك جامعه يا به بيان ديگر عرضة مازاد بر تقاضا است)شود – در كشور ما شتاب در سالهاي 60-1359و 75-1374 و 80 – 1378 و ركود در سالهاي 69-1367
و 77-1376 پيش آمده اند.
در ادامه مقاله رونق يافتن در سالهاي 80-1378 مورد بررسي قرار گرفته:
طي سالهاي 80-1378 بخش مسكن از رشدي 15 درصدي در سطح ملي برخوردار بوده كه در مقايسه با رشد 2 تا 3 درصدي خانوارها در سطح ملي،طبعاً رشد بالايي است.دليل اين امر را مي توان در رونق يافتن هر چه بيشتر فروش تراكم مازاد ساختماني دانست.
همچنين سرمايه گذاري بيش از حد نياز در تهران و توليد كمتر از تقاضاي بازار در مناطق ميان درآمد و كم درآمد مثل استان لرستان شده نيز نمي توان مفيد باشد.
در ادامه مقاله انتقاد از نبود حمايت از انبوه سازي و صاحبان املاك و كم اهميت بودن تراكم و جمعبندي و پيشنهادات مطرح شده است.
مقالة بتن سبك و عايق بتا استايرين از خانم ميترا پورمهر به معرفي نوعي بتن سبك به نام بتااستايرين پرداخته است:
بهره گيري از بتن سبك داراي مزاياي فني و اقتصادي زياد و هم داراي محدوديتهاي مهمي مثل پايين بودن مقاومت هاي برشي و كششي و …، عدم درگيري مناسب مفتول‌ها و مانند آن در بتن،جمع شدگي زياد و…مي باشد.بطور كلي بتااستايرين گونه‌اي خاص از بتن هاي EPSمحسوب مي شود.
در بتن نوع EPS ، گرانولها يا خرده هاي دامنه بندي شده و بسيار سبك پلي استايرين (به نام يونوليت)در ملات بتن با روشهايي خاص در حالت نوعي اموسيون و شناور نگه داشته شده اند – به اين ترتيب مي توان به بتن هاي سبك و عايق (با وزن حجمي خشك برابر يا كمتر از 800 )دست يافت.اين گروه از بتن ها در جهان شناخته شده اند و به ويژه در كشورهاي پيشرفته صنعتي موارد مصرف متعددي دارند. در منابع معتبر و بين المللي مانند ACI523نيز بتن هاي سبك حاوي پلي استارين معرفي شده‌اند.
بتن بتااستايرين با توجه به برخي شيوه هاي ابداعي،در داخل كشور بدون وابستگي به خارج قابل ساخت مي باشد.بهره گيري از سيستم هاي مركب از بتن سبك و عايق بتااستايرين و سازه هاي متناسب با آن مزاياي زياد دارد.از جمله اين مزايا مي توان به موارد زير اشاره كرد:
كاهش وزن ساختمان (بار مرده)،كاهش ابعاد پي ها و حجم كلي سازه،افزايش قابل توجه مقاومت و ايمني در برابر زلزله،صرفه جويي بالا در مصرف آهن،صرفه جويي در بتن معمولي مصرفي در اسكلت و فونداسيون،صرفه جويي درنيروي كار و مصالح مصرفي (با ضايعاتي كمتر)،سرعت و
سهولت بيشتر در جريان حمل و نصب و اجرا ضمن كاهش زمان وهزينه هاي مربوط،ايجاد عايق مناسب كه سبب صرفه جويي در انرژي و هزينه هاي مربوط مي شود ، مزاياي زيست محيطي و نيز عايق آلودگي صوتي و…،پايايي بنا،كاهش وزن و ضخامت ديوار،سبك سازي و امكان اضافه كردن بعدي طبقات،قابليت اجراي طرحهاي متنوع معماري،اندودها و پوششهاي مختلف مورد نظر و
پوششهاي مختلف مورد نظر رنگ پذيري و كارپذيري مناسب و دارا بودن قابليت‌هاي برش و گيرش ميخ و امكان تراشيدن و تراز كردن آسانتر سطح ديوار،صرفه جويي قابل توجه در اندودهاي بكار رفته بر روي ديوار و …
جدول 1:در شرايط آزمايشگاهي
وزن حجمي خشك( )
مقاومت فشاري 28 روزه ))
مقاومت خمشي 28 روزه ))
مقاومت كششي 28 روزه ))
مدول الاستيسيته 28 روزه Gpa)) ضريب هدايت حرارتي درشرايط رطوبت عادي(kcal/m.hr.c0)
800 52 18 5.5 6.06 0.25
(نوع سيمان بكاررفته در اينجا پرتلند نوع I است)
در مورد مقاومت در برابر آتش بايد گفت امكان شعله ور شدن وجود ندارد،همچنين در صورت سوختن نيز با در نظر گرفتن نوع تركيبات آن گازهاي سمي كشنده اي مانند برخي ديگر از مواد،از آن متصاعد نمي شود.به همين ترتيب جمع شدگي ذرات ياد شده در دماي بالا تنها مي تواند بافت اين بتن را به بافت بتن هاي كفي يا گازي شبيه كند.
1- تأثير پوزولانها بر دوام بتن:
- اثر دوده سيليس بر دوام بتن
اين پوزولان در كل باعث كاهش نفوذ ناپذيري مي شود.فعاليت پوزولان دوده سيليس ازساير پوزولانهاي بيشتر است. ذرات بسيار ريز و فعال پوزولان دوده سيليس و حذف پديده آب افتادگي سبب پيوستگي بهتر در ناحيه انتقال خمير سيمان و سنگدانه مي شود.
در يك تحقيق نفوذ پذيري بتني با 100 كيلوگرم سيمان در متر مكعب و اضافه نمودن %20 دوده سليس برابر شده با بتني كه 250 كيلوگرم در متر مكعب سيمان (بدون دوده سليس)دارد. اضافه نمودن %8 دوده سليس سبب كاهش نفوذ پذيري بتن در مقابل يون كلريد مي شود.
دوده سيليس به علت واكنش پوزولاني با هيدروكسيد كلسيم سبب كاهش اين تركيب در مخلوط بتن شده و خطر حمله سولفاتي را كاهش مي دهد. به علاوه با كاهش نفوذ پذيري بتن خرابي در مقابل يونهاي سولفات كاهش مي يابد.
تنها مورد استثنا عملكرد نسبتاً ضعيف بتن هاي داراي دوده سيليس در مقابل سولفات آمونيوم بوده است كه اين ضعف به تجزيه سيليكات كلسيم هيدراته شده در خمير سيمان بر اثر نمك هاي آمونيوم نسبت داده مي شود. به هر حال درصد دوده سيليس لازم در بتن عوامل زيادي چون نوع سنگدانه فعال، شرايط نگهداري و محيطي، ميزان قليايي ها و سيليس موجود، نوع دوده سيليس مصرفي، نوع سيمان و نسبت آب به مواد سيماني بستگي دارد.
- اثر خاكستر بادي در دوام بتن
خاكستر بادي از جمله موادي است كه نفوذ پذيري بتن را حتي با يك روز عمل آوري مرطوب كاهش مي دهد.با افزايش طول دوران عمل آوري نفوذ پذيري بتن هاي داراي خاكستري بادي به مراتب كمتراز بتن هاي معمولي است.همچنين بعضي از انواع خاكستر بادي مقاومت بتن در مقابل سولفات ها را افزايش مي دهند و گروهي نيز اثر خرابي سولفاتي را تشديد مي كنند.آزمايشات نشان داده اند هرچه ميزان اكسيد كلسيم موجود در خاكستر بادي از حد پايين %5 فراتر مي رود و يا هرچه اكسيد آهن در آن كم مي شود مقاومت اين ماده در مقابل سولفات كاهش مي يابد.
اكثر پوزولانهاي طبيعي و مصنوعي قادرند مقاومت بتن را در مقابل پديده انبساط بتن در ايجاد ترك به دليل واكنش قليايي سنگدانه ها را افزايش دهند.البته بايد خاطر نشان ساخت كه تأثير مثبت خاكستر بادي و ساير پوزولانها در تقليل انبساط ناشي از واكنش قليايي محدود به سنگدانه هايي است كه ايجاد واكنش سيليسي قليايي مي كنند.در تحقيقات وسيعي كه صورت گرفته مشخص شده كه نقش كاهش دهندگي پوزولانها به ويژه خاكستر بادي در انبساط با ميزان حتي است.
تأثير خاكستر بادي در مقابل خودرگي آرماتور در بتن نيز به تازگي مورد توجه قرار گرفته. بتن هاي داراي خاكستر بادي قادرند شدت خوردگي را كاهش دهند.
در پايان اين مقاله به تأثير سرباره در دوام بتن اشاره شده است.بتن هاي حاوي سرباره كوره ذوب آهن كه آسياب شده باشد داراي مقاومت بيشتري در برابر حمله سولفات‌ها و آب دريا نسبت به
بتن ساخته شده با سيمان پرتلند معمولي است.غالباً خرابي سازه هاي بتن مسلح در نواحي گرميسر به واسطه نفوذ كلرورها و خوردگي فولاد رخ مي‌دهد.برخي مطالعات نشان مي دهد كه سرعت انتشار يونهاي مخرب در درون خميرسيمان سخت شده با افزايش درصد سرباره به ميزان زيادي كاهش مي‌يابد.همچنين با اضافه كردن سرباره به سيمان به ميزان انبساط به علت واكنش قليايي كاهش مي يابد.
در نهمين همايش توسعه مسكن در ايران در مهرماه 1381 مقالات زيادي در زمينه هاي مختلف ارائه شد كه درقسمت فنآوري و روشهاي جديد ساخت 10 مقاله موجود است كه به 2 مقالة 1- تيرچه هاي فولادي سبك W و سيستم اجراي مختلط كف طبقات بدون نياز به كليد برشي،شمع و جك از
جمشيد تيموريان
2- بررسي عملكرد سازه هاي پيش ساخته بتني در زمين لرزه هاي گذشته از اصغر اسكويي اشاره اجمالي خواهد شد.در قسمت سبك سازي در ساختمان نيز به مقالة استفاده از سيستم هاي ساختماني و مصالح جديد به منظور سبك سازي ساختمان ها از محمود گلابجي اشاره خواهد شد.
1-تير وتيرچه هاي فولادي سبك W و سيستم اجراي مختلط كف طبقات بدون نياز به كليد برشي،شمع و جك:
روش مرسوم در ايران براي اجراي اين سيستم مختلط تيرچه فولادي و بتن براي كف طبقات متشكل از تيرآهن و دال بتني است كه بر روي سطح بال فوقاني ريخته مي شود.براي ايجاد پيوستگي بتن بال تير و بتن و انتقال نيروي برشي بين اين دو از كليد برشي استفاده مي شود.براي اجراي كليد برشي مي توان از گل ميخ و يا ناوداني و يا ورق تخت و… استفاده كرد.بهترين بهره گيري از مقطع مختلط هنگامي است كه بار گذاري سنگين، دهانه تيرچه ها بيشترين فاصله را از هم داشته باشند.البته مي توان با رعايت شرايطي از اجراي كليد برشي اجتناب نمود.
سازه تير و تيرچه هاي W: هدف از توليد تير و تيرچه W كاهش هزينه اجراي كف طبقات
ساختمانهاي اسكلت فلزي و يا بتني است.تير و تيرچه هاي فولادي با تير W از نيمه تيرهاي لانه گرد يا لانه زنبوري و با استفاده از تيرآهن هاي موجود در بازار ساخته مي شوند دو تسمه باريكتر ولي ضخيم تر از بال تيرآهن نيمه شده در رأس جان هر يك از دو نيمه تيرآهن لانه زنبوري يا لانه گرد شده جوش مي شود كه بال جديد تير را تشكيل مي دهد.بدين ترتيب از هر نيمه تيرآهن برش شده دو عدد تير جديد حاصل مي شود.با بكارگيري بال باريك تر فوقاني فضاي كافي و مناس
ب براي بتن ريزي،و پر نمودن آن در چاله تير و جلوگيري از كرمو شدن بتن در زير بال بوجود مي آيد.همچنين بازبودن جان در زير بال فوقاني باعث مي شود كه بتن به خوبي جابجا نشده و كاملاً با سطح زير بال فوقاني تماس يابد و پيوستگي مطلوب بتن وسط زير بال بوجودآيد.اين تيرها در اجراي كف سازي نيز مزاياي زيادي دارد.
طراحي تير و تيرچه هاي W:در طراحي و ساخت تيرچه ها علاوه بر آئين نامه هاي 91-AISC آمريكا و BS 5400 انگلستان از منابع و امكانات زير نيز استفاده مي شود:
- آيين نامه هاي ACI.AWS و نشريه شمار 94سازمان برنامه و بودجه
- استفاده از آخرين نرم افزارهاي طراحي سازه
- استفاده از تجربيات ساخت و توليد تيرهاي لانه زنبوري و لانه گرد
اين تيرچه ها براي دو مرحله بارگذاري طراحي مي شوند:مرحله (1) طراحي تيرچه براي تحمل بارهاي بتن ريزي،بدون شمع بندي و جك.مرحله(2) طراحي تيرچه با بتن سخت شده و بدون قالب طراحي دال بتن تيرچه ها: طراحي دال بتن تيرچه ها با استفاده از روش كشساني انجام مي
شود.با توجه به شرايط آيين نامه AICS (6)،براي حذف كليد برشي و محصور نمودن تيرچه ،ضخامت حداقل دال بايد برابر 3.5 اينچ يا 8.9 سانتيمتر باشه.توجه شود كه ضخامت فوق براي محدوده اي نزديك به بدنه تيرچه لازم است تا تيرچه به نحو مناسبي محصور شده و پيوستگي كامل بين تيرچه و بتن حاصل شود.اين طرح مزاياي زيادي دارد كه از جمله مي توان سبك تر شدن وزن طبقات نسبت به روش معمول و سهولت و كاهش زمان اجرا و… را نام برد.
2- بررسي عملكرد سازه هاي پيش ساخته بتني در زمين لرزه هاي گذشته:
از آنجا كه زمين لرزه ها خود آزمايشگاه بزرگي هستند كه امكان شناخت نقاط ضعف و قوت سيستم هاي سازه اي را براي محققين و مهندسين فراهم مي كنند لذا اين مورد به دست اندركاران كمك شاياني مي كند كه نقاط ضعف آيين نامه ها و روشهاي اجرايي را بشناسند و در جهت اصلاح آنها بكوشند.
1- زمين لرزه دارنيكا- روماني – 1977
اين اولين لرزه اي بود كه ساختمانهاي بتني پيش ساخته بطور جدي آزمايش شدند.بزرگي زمين لرزه 7.2ريشتر و عمق كانوني آن 110 كيلومتر بود.در اين زمين لرزه 35ساختمان ويران شد و 1800نفر جان باختند.در اين شهر %5 از كل ساختمانها راساختمانهاي پيش ساخته تشكيل مي دادند.يكي از ساختمانهاي خسارت ديده ساختمان بتني پيش ساخته با بتن درجا بود كه حدود يكسال از ساخت آن مي گذشت و 10 طبقه ارتفاع داشت.خسارت ديگر در ساختمان 11 طبقه با سقف پيش ساخته و بتن درجا بود كه در طبقه سوم و چهارم خسارت شديدي وارد آمده
بود.خسارت شديد در ساختمان مركز كامپيوتر خطوط راه آهن بود كه در اثر برش در طبقه پايين كه طبقه فرعي بود رخ داد.در اين ميان ساختمانهاي پيش ساخته بتني كه در طراحي و اجراي آنها دقت لازم به عمل آمده بود دچار هيچ گونه مشكلي نشدند. علل خسارت در ساختمانها داشتن پريودي حدود 1.5 ثانيه بود كه باعث تشديد در سيستم هاي ساختمان شده بود همچنين دست
پايين در نظر گرفتن نيروهاي لرزه اي درطراحي –2- زمين لرزه 1988 لنيناكان – ارمنستان اين زمين لرزه كه به بزرگي 6.9 ريشتر بود سبب ويراني نيم ميليون خانه و كشته شدن 25000 نفر شد.وضعيت خرابي ساختمانهاي پيش ساخته و خسارت وارده در جدول زير ارائه شده است:
