بخشی از مقاله
معرفی و مقایسه دو سقف پیش تنیده و کوبیاکس در صنعت ساختمان
چکیده
معماری و سازه دو مولفه اساسی در شکل گیری ساختار ابنیه به شمار می روند. تعامل و تقابل این دو مولفه بـا یکدیگر و رشد متوازن آن ها در فرایند تولید و توسعه فناوری های ساختمانی بـه خلـق نسـل جدیـد ابنیـه بـا ساختار تکنولوژیکی پیشرفته منجر شده است. این دو مولفه نیرومند با الزامات و محـدودیت هـای بـی شـماری مواجهند . تا مدت ها الزمات سازه ای در معماری موضـوع بحـث طراحـی بـود. امـروزه بـا رشـد فنـاوری هـای ساختمانی و تکنولوژی های نوین سازه ای معماران مجددا توان پردازش ایده های بلندپروازانه خود را یافته انـد و دیگر در قید محدودیت های علم ، سازه طراحی نمی کنند. از جمله الزمات معمـاری کـه درسـاخت فضـاهای عظیم با کاربری های چندمنظوره و عمومی مطرح است ، نیاز به احداث سالن های وسیع با دامنه های بـزرگ و فاقد ستون و یا حداقل ستون می باشدکه سازه های با سقف پیش تنیده و کوبیاکس ایـن قابلیـت را بـه خـوبی فراهم می کنند. در این پژوهش برآن شدیم تا با این دو سیستم نوین ساخت آشنا شده و مقایسه ای بین آن ها داشته باشیم. ملاحظات صرفه جویی اقتصادی ، سرعت در اجرا و سبک سازی همه و همـه جـز امتیـازات ایـن روش ها می باشند که به بررسی دقیق آن ها خواهیم پرداخت.
واژههای کلیدی: معماری ، سازه ، تکنولوژی نوین ، پیش تنیده ، کوبیاکس
-1 مقدمه
امروزه در دنیا احداث ساختمان و سازه های زیربنایی با سرعت زیادی در حال انجام اسـت .اسـتفاده از مصـالح قـدیمی و روش های سنتی ساخت دیگر جوابگوی سرعت مورد نظر و نیازهای طراحی نمی باشد . از این رو استفاده از مصـالح جدیـد و کارا به همراه تکنیک های نوین در ساخت و ساز امری اجتناب ناپذیر محسوب مـی شـود. انتخـاب و اسـتفاده از سـازه هـای متناسب با رویکرد صنعتی سازی در ساختمان، می بایست با شناخت قابلیت های رفتاری، عملکردی و ساختاری آنها و تکنیک های اجرایی هر یک از آنها صورت پذیرد. هر یک از سیستم های سازه ای دارای شرایط فوق، به لحاظ شاخص هایی همچـون هماهنگی با اقتصاد پروژه، هماهنگی با سایر عناصر سازه ای و غیرسازه ای، محـدودیت هـای اقلیمـی اجـرا، چگـونگی نیـاز بـه تجهیزات کارگاهی ، نیروی انسانی و ... می بایست بررسی و نهایتا بهترین گزینه برای هر پروژه انتخاب گـردد. بـدیهی اسـت همان گونه که ذکر شد برای هر پروژه ، باتوجه به تمامی مشخصات مورد نیاز از جمله هزینه، طراحی، اقلیم و ...، مطلوب ترین
1
سیستم های ساخت در نظر گرفته خواهد شد.لذا انتظار معرفی و انتخاب یک سیستم سقف و سازه برای هر نوع ساخت و ساز، بطور کلی از واقعیت عینی ، طراحی و اجرای یک پروژه به دور می باشد.[1,2,3]
معماری و سازه دو مولفه اساسی در شکل گیری ، ساختار ، ابنیه به شـمار مـی رونـد. تعامـل و تقابـل ایـن دو مولفـه بـا یکدیگر و رشد متوازن آن ها در فرایند تولید وتوسغه فناوری های ساختمانی به خلق نسل جدید ابنیه بـا سـاختار تکنولـوژیکی پیشرفته منجر شده است این دو مولفه نیرومند با الزامات و محدودیت های بیشماری مواجهند . تا مدت ها الزمات سـازه ای در معماری موضوع بحث طراحی بود امروزه با رشد فناوری های ساختمانی و تکنولوژی های نوین سازه ای معمـاران مجـددا تـوان پردازش ایده های بلندپروازانه خود را یافته اند و دیگر در قید محدودیت های علم ، سازه طراحی نمی کنند.[1]
از جمله الزمات معماری که درساخت فضاهای عظیم با کاربری های چندمنظوره و عمومی مطرح است ، نیـاز بـه احـداث سالن های وسیع با دامنه های بزرگ و فاقد ستون و یا حداقل ستون می باشد. آنچه در گذشته در ساخت چنـین فضـاهایی رخ می داد تحمل بار سقف توسط تعداد زیادی ستون بود که گاه این ستون ها سیار قطور بوده و بخش زیادی از فضا را اشغال مـی کردند به تناسب همین امر تیرها در طبقات فوقانی ضخامت بیشتری پیدا کرده و در زیر سقف نمایان می شدند که این مسـئله در نظر طراحان معمار ضعف تلقی می شد. راهکار سازه ای که برای پاسخ گویی به الزامات فوق الذکر مطرح شد ، ابداع سیستم پیش تنیده بود . در این سیستم تمامی مزیت های فوق الذکر وجود داشت به طوری که امروزه ایـن روش بـه عنـوان راه حلـی مناسب در خلق فضاهای آرمانی معماری مطرح است و در ادامه سیستم سقف های بابل دک جهت پاسخ گویی به الزمـات ذکـر شده مطرح شدند. ملاحظات صرفه جویی اقتصادی ، سرعت در اجرا و سبک سازی همه و همه جز امتیازات ایـن روش هـا مـی باشند که ذیلن به آن ها به گونه ای مفصل تر پرداخته خواهد شد.[4,5]
-2 تعریف پیش تنیدگی و سقف پیش تنیده
اگر چه سیستم های پیش تنیدگی نیازمند دانش و نظرات فنی خاصی برای ساخت و نصب کردن می باشد ولی توضیح دادن مفهوم آن آسان است. در بشکه های چوبی قدیمی کشش ایجاد شده در حلقه های فلزی ، بطور مؤثری قطعات چوبی را به یکدیگر می فشارد تا مقاومت و پایداری آنرا افزایش دهد. پیش تنیدگی عبارتست از ، اعمال تنش فشاری دائمی قبل از اعمال بارهای بهره برداری به منظور کاهش و یا از بین بردن تنش های کششی، تنش فشاری دائمی با قرار دادن کابل فولادی درقطعه بتنی،کشیدن ومهارنمودن آن در دو روش پسکشیده (پسازبتنریزی ) یا پیشکشیده (بوسیله جکهای مخصوص و قبل ازبتن ریزی) صورت میگیرد.
بتن در فشار بسیار قوی ولی در کشش ضعیف عمل می نماید .بطوریکه یک تنش کششی اندک می تواند باعث ترک خوردگی مقطع بتنی شود .عموما از میلگردهای فولادی در بتن بعنوان آرماتور کششی استفاده می شود تا مقدار ترک خوردگی را محدود نماید.[6] باتوجه به نیاز به سازه های با فضاهای عظیم و بدون ستون در میان آن ، سیستم های نوین ساخت که این مشکل را حل کنند معرفی شدند که یکی از مهمترین آن ها که عملکرد سازه ای آن ، این مهم را برآورده است سقف های پیش تنیده هستند. در سال های اخیر استفاده از سقف های پیش تنیده در ساختمان ها رشد و پیشرفت داشته است .بیشترین کاربرد آن در کشور آمریکا بوده و در کالیفرنیا این سیستم اولین انتخاب برای سقف های بتنی است .[4,5,7] شکل1 نحوه توزیع تنش در سیستم های پیش تنیده را نشان می دهد..[8]
شکل– 1 اثر ترکیبی نیروهای خارجی و پیش تنیدگی
2
بر حسب نوع اعمال نیرو پیش تنیدگی دو نوع سیستم پیش تنیده خواهیم داشت: الف) پیش کشیده ب) پس کشیده
1-2 سیستم پیش کشیده
در این سیستم در مرحله اول فولادها تحت کشش قرارگرفته ودر دو انتهای عضو توسط گیره های مخصوص کـاملا گیـر داده می شوند. در مرحله دوم عضو مورد نظر بتن ریزی می شود و سپس بتن عمل آورده می شود و به مقاومت کافی می رسـد و در مرحله سوم فولاد های پیش تنیدگی در دو انتهای تیر، بریده شده و نیروی پیش تنیدگی بصورت یک نیـروی فشـاری بـر عضو اعمال میشود. فولادهای پیش تنیدگی به دو صورت فولاد با مسیر مستقیم یا فولاد با مسـیر شکسـته مـی باشـد. اجـرای مسیر با منحنی پیوسته برای کارهای پیش کشیده تقریبا امکان پذیر نیست.[4,5]
1-1-2 ویژگی های پیش کشیدگی
✓ استفاده در قطعات پیش ساخته
✓ نیاز به قالبهای مخصوص و بست های محکم
✓ نیاز به کارخانه و انبار و تجهیزات ساخت و حمل
✓ کنترل کیفیت کارخانه ای
✓ انتقال نیرو تنها از طریق چسبندگی بین کابل و بتن
✓ وجود درز بین قطعات
2-2 سیستم پس کشیده
در این سیستم در مسیر عبور فولادهای پیش تنیدگی ، غلافی تو خالی در بتن تعبیه می گردد سپس کابـل هـا از درون غلاف ها عبور داده شده بطوریکه دو سر آن از غلاف بیرون بوده و عملیات بتن ریزی انجام می شود وغالبا قبل از بتن ریـزی دو ورق صفحه فشار جایگذاری می شود. بعد از اینکه بتن به مقاومت مورد نظر رسید فولادهای پیش تنیدگی توسـط جـک هـایی که به صفحه فشار تکیه می نمایند کشیده می شوند.[4,5]
1-2-2 ویژگی های پس کشیدگی
✓ انتقال تمام نیروی کابلها به بتن با کمک ابزار انتهایی
✓ امکان استفاده از هر نوع قالب عادی
✓ عدم نیاز به کارخانه و تجهیزات حمل سنگین
✓ امکان اجرای پلانهای معماری متنوع
✓ عدم وجود درز در بتن
-3 مزایای پیش تنیدگی
جدول شماره -1 مزایای پیش تنیدگی
باتوجه به نمودار 1 ، تکنولوژی سقف پیش تنیده برای دهانه های بالای8 متر در سازه های بتنی از لحاظ مالی مقرون به صرفه می باشد زیرا باعث کاهش مقدار مصالح اجرایی مورد استفاده می گردد.[9]
نمودار– 1 مقایسه اقتصادی دال های بتن مسلح و پس کشیده نسبت به طول دهنه ی اجرا
-3 دامنه کاربرد سقف های پیش تنیده
✓ پارکینگ های طبقاتی
✓ برج ها وساختمان های مرتفع
✓ ساختمان های تجاری و بیمارستان ها
✓ پل ها
✓ انبوه سازی های مسکونی
-4 سقف های کوبیاکس
شرکت های گروه فناوری های کوبیاکس(دال های مجوف بادکنکی) درسال 1997 با همراهی مهندسین و متخصصینی از سوئیس و دیگر کشورهای اتحادیه اروپا پایه ریزی و تآسیس شده است. دال مجوف بادکنکی سیستمی است که در واقع چند ماده مختلف اعم از بتن، فولاد، توپ پلاستیکی ساخته شده از پلی اتیلن پرتراکم و هوا را در یک مجموعه تحت عنوان دال مجوف بادکنکی به هم مرتبط می سازد .این سیستم به مثابه دال دو طرفه مجوفی است که در آن توپ های پلاستیکی به منظور حذف بتن غیر باربر و کششی مورد استفاده قرار گرفته است .این نوع دال علاوه بر مطابقت با پلان های معماری
