اسکلت بتنی؛ مزایا و نحوه اجرای آن

سیستم های اسکلت ساختمان در دو نوع بتنی و فلزی ساخته می شوند. این دو نوع اسکلت تفاوت های زیادی با یکدیگر دارند و انتخاب هر یک بستگی به عوامل متعددی دارد. همانطور که از نام اسکلت بتنی پیداست، عمده مصالح استفاده شده در این نوع اسکلت، بتن است. در واقع بتن آرمه از ترکیب بتن و میلگرد تشکیل می شود.

مهم ترین ویژگی مثبت بتن، مقاومت فشاری بالا و نقطه ضعف آن مقاومت کششی پایین است که این ضعف را میلگردهای تعبیه شده در آن جبران می کنند. برای آشنایی با مزیت ها و نحوه اجرای اسکلت بتنی تا آخر مقاله با آهن ملل همراه باشید.

تاریخچه اسکلت بتنی

دست یابی به تکنولوژی بتن مسلح از سال ۱۸۵۰ میلادی در فرانسه آغاز شد و استفاده از آن را در ساخت اسکلت بتنی به اواخر سده ۱۸ میلادی بر می گردد. در اوایل قرن ۱۹ میلادی اولین ساختمان چند طبقه بتنی در پاریس ساخته شد. پس از آن با توجه به پیشرفت های تکنولوژی، ساخت سازه های بتنی نیز پیشرفت شایانی داشت. لازم به ذکر است اولین سازه اسکلت بتنی ایران در تهران ساخته شد.

اسکلت بتنی چیست؟

اسکلت بتنی در واقع یک قاب به هم پیوسته از اعضایی است که هر کدام محکم به یکدیگر متصل هستند. سازه های اسکلت بتنی در ۹۹.۹ درصد موارد، دارای اتصالات خمشی می باشند. انواع دیگری از اتصالات از جمله اتصالات لولایی وجود دارند که در سازه های فولادی استفاده می شوند. عمده وظیفه اسکلت های بتنی، مقاومت در برابر بارهای مختلفی است که در طول زمان به آن وارد می شود.

این بارها عبارتند از:

بارهای مرده: نیروی وارد شده بر ساختمان که شامل وزن اجزا سازه مانند دیوارها، نماها و موارد مشابه است.

بارهای زنده: نیرویی است که از وزن ساکنان و دارایی ها از جمله مبلمان، قفسه ها و غیره به اسکلت وارد می شود. معمولا این بارها در آیین نامه های ساختمانی مشخص می شوند و با توجه به فضای مورد نظر، بار زنده متفاوت خواهد بود، به عنوان مثال، بار زنده فضا مسکونی، اداری، صنعتی با یکدیگر متفاوت هستند. معمولا بار زنده برای منازل مسکونی حداقل ۲۰۰ کیلوگرم بر مترمربع، ادارات ۲۵۰ کیلوگرم بر مترمربع و صنعتی را ۱۰۰۰ کیلوگرم بر مترمربع که همان ۱ تن در متر مربع است.

بارهای دینامیکی: این بارها معمولا در پل ها و زیرساخت های مشابه رخ می دهند.

بارهای باد: در نظر گرفتن بار باد به ویژه برای ساختمان های بلند یا ساختمان هایی با سطح وسیع بسیار با اهمیت است. ساختمان‌ ها طوری طراحی شده ‌اند که در برابر باد معمولی نیاز به اقدامات خاصی ندارند؛ اما در بعضی از مناطق خاص، بادهای شدیدی وجود دارند که بایستی نیروی باد در طراحی سازه اعمال شود.

بارهای زلزله: در هنگام زلزله، زمین به شدت ساختمان را به صورت افقی و عمودی تکان می دهد. این امر می تواند باعث فروپاشی ساختمان شود. هر چه ساختمان سنگین تر باشد، نیروی وارده بر آن بیشتر است. پس لازم است بارهای زلزله در طراحی سازه اعمال گردند.

مزایای اسکلت بتنی

مزایای اسکلت بتنی عبارت است از:

• اسکلت بتنی در کنار مقاومت کششی نسبتا خوب، از مقاومت فشاری بالایی برخوردار است.
• مقاومت آن در برابر آتش، بهتر از فولاد است؛ بنابراین می تواند مدت طولانی تری در برابر آتش مقاومت کند.
• دارای عمر طولانی با هزینه نگهداری کم است.
• در برخی سازه ها مانند اسکله و سد، مقرون به صرفه ترین است.
• در مقایسه با سایر سیستم ‌های سازه ‌ای، برای اجرای اسکلت بتنی، به نیروی کار ماهر کمتری نیاز است.

معایب اسکلت بتنی

معایب سازه های بتن مسلح عبارتند از:

• نیاز به اختلاط دقیق، ریخته گری و پخت دارد که همه این ها بر استحکام نهایی سازه تأثیر می گذارد.

• هزینه قالب مورد استفاده برای ریخته گری بتن، نسبتا بالا است.

• اگر بتن ریزی به درستی انجام نشود، میلگردهای داخلی در معرض خوردگی قرار می گیرند و در نتیجه مقاومت خود را از دست داده و در نهایت عمر آن کاهش می یابد. همچنین تعمیرات اسکلت بتنی بسیار گران و دشوار است.

• عایق بندی سازه های بتنی از اهمیت بالایی برخوردار است زیرا این نوع اسکلت مقدار زیادی گرما و سرما را از خود عبور می دهند.

• سازه های بتنی تخریب پذیری بالایی را در پی دارند.

شما عزیزان می توانید برای مقایسه مزایا و معایب اسکلت بتنی با فلزی به مقاله “مقایسه اسکلت بتنی و فلزی” مراجعه نمایید.

کاربرد اسکلت بتنی

اسکلت بتنی به علت سهولت در ساخت و همچنین هزینه پایین تر نسبت به اسکلت فلزی کاربرد گسترده ای در ساخت سازه های شهری دارد که از جمله برخی از آن ها به صورت زیر است:

• ساخت سازه ‌های مناطق ساحلی مانند دیوار ساحلی، برج‌ های مراقبت و اسکله‌ ها
• ساختمان ‌های مسکونی، تجاری، کارگاه ‌ها و کارخانه ‌ها
• پل‌ ها، سد‌ها و دیوارهای حائل
• سوله‌ های هواپیما، باند فرودگاه ‌ها
• سازه‌ های مربوط به نگهداری آب مانند تانک‌ های زیرزمینی

پوشش سازه های اسکلت بتنی

ساختمان های اسکلت بتنی را می توان با هر نوع روکشی پوشاند. روکش های مورد استفاده در اسکلت های بتنی معمولا شیشه، پانل های آلومینیومی، ورق های سنگی، آجر، کاشی های سرامیک و غیره هستند.

اجرای اسکلت بتنی

به طور کلی برای ساخت اسکلت بتنی باید مراحلی طی شود که به صورت زیر است:

ابتدا لازم است که عملیات خاکبرداری و تسطیح انجام شود و سطح زمین با استفاده از ماشین های مخصوص آماده ساخت و ساز گردد. بعد از آن آرماتوربندی فونداسیون انجام شده و بتن ریزی می شود. سپس مهمترین عملیات ساخت و ساز یعنی آرماتوربندی ستون ها آغاز می شود. مرحله بعد مربوط به قالب بندی دیوارها، بتن ریزی و میلگردگذاری سقف است. در مراحل پایانی دیوار چینی، نازک کاری و نماسازی انجام می گردد.

اجزای اسکلت های بتنی

اجزای اسکلت بتنی که در ساخت آن از بتن استفاده می شود، شامل موارد زیر می باشد:

• دال
• تیرها
• ستون ها
• فونداسیون
• دیوار برشی

برای ساخت یک ساختمان بتن آرمه یکی از مهمترین عناصر سازه ای، تیرها می باشند. تیر در مقابل ممان خمشی دال و بارهای فشاری بسیار مقاوم است. در اسکلت های بتنی می توان ساختار ساختمان را به راحتی تغییر داد که از مزیت اصلی قاب های ذکر شده است.

دال

دال یک سطح افقی است که وظیفه آن پوشش ساختمان و تحمل بارهای عمودی و خمش است. وظیفه دال انتقال بارها به تیر می باشد. همچنین به دلیل ممان اینرسی زیاد می توانند، نیروهای باد و زلزله را حمل کنند. انواع دال ها عبارتند از دال تخت، قارچی و مشبک است که براساس عملکرد به دو دسته یک طرفه و دو طرفه تقسیم می شوند.

تیرها

تیرها اعضای باربر افقی در اسکلت بتنی هستند. آن ها بارهای دال و وزن خود را حمل می کنند. در واقع برای انتقال بارهای مرده و زنده طبقات و سقف از تیر بتنی استفاده می شود.

تیرها به ۲ دسته طبقه بندی می شوند:

• تیرهای اصلی – انتقال بارهای کف و تیرهای ثانویه به ستون ها
• تیرهای ثانویه – انتقال بارهای کف به تیرهای اصلی

ستون ها

ستون ها یکی از اجزای سازه ای مهم در اسکلت های ساختمان هستند. این اعضای عمودی، بارها را از تیر و ستون های بالایی حمل و به فونداسیون منتقل می کنند. طراحی ستون از طراحی تیر و دال مهم تر است؛ به دلیل این که اگر یک تیر کارایی خود را از دست بدهد، شکست موضعی یک طبقه را به همراه دارد؛ اما اگر یک ستون اصلی آسیب ببیند، منجر به فروریختن کل سازه می شود.

فونداسیون

فونداسیون اولین قسمت یک سازه است که در ساخت یک سازه ساخته می شود. پی در انواع مختلفی از جمله نواری، گسترده و غیره تقسیم می شوند. عملکرد فونداسیون به این صورت است که تمام نیروهای ناشی از سازه را به زمین منتقل می کند.

دیوار برشی

دیوارهای برشی از عناصر سازه ای مهم در ساختمان های بلند می باشند. دیوارهای برشی عمدتا می توانند در ضخامت ۴۰۰ میلیمتر و در طول ۳ متر ساخته شوند و در واقع ستون هایی هستند که به صورت دیوار دیده می شوند. دیوارهای برشی در برابر نیروهای افقی مانند باد و زلزله مقاومت می کنند.

سازه های بتنی مشهور در جهان

مهم ترین سازه هایی که در جهان ساخته شده اند، عبارتند از برج های ویلیس در شیکاگو آمریکا، برج خلیفه در دبی، تالار شهر بوستون و کلیسای جوبیلی در ایتالیا.

قیمت اسکلت بتنی ساختمان

برای محاسبه قیمت اسکلت های بتنی لازم است به متراژ، نوع مصالح استفاده شده، قیمت آن ها، هزینه دستمزد کارگران و مهندسان، هزینه های باربری و حمل و نقل و غیره توجه کرد.

نتیجه گیری

اسکلت های بتنی از متداول ترین اسکلت هایی است که در ساخت ساختمان های بزرگ و کوچک به کار گرفته می شوند. این نوع از اسکلت دارای ویژگی هایی از جمله مقاومت و طول عمر بالا، هزینه اجرای کم، مصالح ارزان قیمت و غیره است.

اجزای اسکلت بتنی شامل: دال ها، تیرها، ستون ها، فونداسیون، پله ها و غیره می باشند در کنار مزیت های اسکلت بتنی، این سیستم معایبی نیز دارد، از معایب آن می توان به هزینه بالای قالب مورد استفاده برای ریخته گری بتن و عایق کاری، تخریب پذیری بالا و غیره اشاره کرد.

سوالات متداول اسکلت بتنی؛ مزایا و نحوه اجرای آن