سازه بتنی سازه‌ای است که در ساخت آن از بتن یا به طور معمول بتن آرمه (سیمان، شن، ماسه و فولاد به صورت میلگرد ساده یا آجدار) استفاده شده باشد. در ساختمان در صورت استفاده از بتن آرمه در قسمت ستونها و شاه تیرها و پی، آن ساختمان یک سازه بتنی محسوب میشود.
ساختمان اسکلت بتنی ساختمانی است که در آن اعضا باربر فشاری یا ستونها از نوع بتن آرمه است که در محل قالب بندی و اجرا می گردند همچنین تمام تیرها اصلی هم از نوع بتنی است و دیوار برشی هم که برای مقابله با نیروهای جانبی مورد استفاده قرار می گیرد از نوع بتنی است .
مزایای سازه‌های بتنی
1) ماده اصلی بتن که شن و ماسه می‌باشد ارزان و قابل دسترسی است.
2) سازه‌های بتنی که مطابق با اصول آیین نامه‌ای طراحی و اجرا شده اند، در مقابل شرایط محیطی سخت، مقاومتر از سازه‌های ساخته شده با مصالح دیگر هستند.
3) به علت قابلیت شکل پذیری بالای بتن، امکان ساخت انواع سازه‌های بتنی نظیر پل، ستون و ... به اشکال مختلف میسر است.
4) سازه‌های بتنی در مقابل حرارت زیاد ناشی از آتش سوزی بسیار مقاوم اند. آزمایشات نشان داده اند که در صورت ایجاد حرارتی معادل ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد برای یک نمونه بتن آرمه، حداقل یک ساعت طول می‌کشد تا دمای فولاد داخل بتن، که با یک لایه بتنی با ضخامت 2.5 سانتی متر پوشیده شده است، به ۵۰۰ درجه سانتی گراد برسد.
قسمتهای مختلف ساختمان بتنی
1) پی و فنداسیون
2) ستون
3) تیر
4) تیرهای فرعی ( تیرچه ها )
5) پله
6) دیوار برشی
7) سقف
مراحل اجرا
پی و اجرای آن :
شرایط پی کنی و پی ریزی و نوع فنداسیون ساختمان بتنی هیچ فرقی با ساختمانهای دیکر ندارد و از همان انواع فنداسیون در اینجا استفاده شود ولی در اینجا دیگر فنداسیون منفرد نداریم و عرض ارتفاع پی نواری برای ساختمان بتنی با فلزی به علت وزن زیاد ساختمان بتنی متفاوت است .
در اینجا هم عرض و ارتفاع مفطع پی با توجه این مکانیک خاک و بارهای وارده و موقعیت منطقه از لحاظ زلزله تعیین می شوند تفاوت عمده فنداسیون ساختمان بتنی با ساختمان فلزی در اتصال ستون به فنداسیون است که در ساختمان بتنی بجای اتصال تیر فلزی به بیس پلیت از میل گردهای انتظار برای اتصال میل گردهای ستون و فنداسیون استفاده می شود که طول آرماتورهای انتظار یک ششم طول ستون است .
اجرای ستونها ی بتنی
ستونها اعضای فشاری هستند که جهت انتقال بار ساختمان به زمین مورد استفاده قرار می گیرند و ستونها ی بتنی که در محل اجرا می شوند شکلهای مختلفی می توانند داشته باشند
1) مربعی شکل
2) مستطیلی شکل
3) دایره ای شکل
4) چند ضلعی
حداقل میلگرد ها برای یک چند گوشه یک میلگرد به ازای هر گوشه می باشد و برای مقطع دایره ای شکل حداقل میلگرد ها 6 عدد می باشد فاضله میلگرد ها در ستونها از هم حداقل 5 سانتی متر و حداکثر 25 سانتی متر است نسبت سطح مقطع میلگرد ها به سطح مقطع ستون حداقل 0.8% و حداکثر 4% و 6% در شرایط خاص می باشد و حداقل سایز میلگرد 14 می باشد پوشش بتن برای عناصر فولادی حدود 5-2.5سانتی متر است .
در یک ستون به ازای هر متر 4 عدد خاموت بسته می شود ، معمولا به ازای هر 25 سانتی متر یک خاموت بطور استاندارد است ، در 1/6طول ستون از پائین و بالا فشرده می شود و می تواند 15 سانتی متر کمتر شود و به ازای هر 15 سانتی متر جهت تقویت در مقابل کمانش بسته شوند بطور مثال اگر طول ستون 3 متر باشد در نیم متر از پائین و بالای ستون خاموتها باید فشرده شوند .
برای اینکه محور میلگردها ی ستون ثابت بماند و بعد ستون کوچک نشود میلگردها را خم می کنند و خم آنها به اندازه 40 برابر قطر میلگرد است .
البته شماره و طول میلگردهای ستون و اینکه میلگردها چقدر باید از سقف بالا تر باشند تا میلگرد انتظار برای ستون طبقه بعد باشند در نقشه مربوط به ستون بتنی داده شده است .
پس میلگردها را به طولعای مشخص بریده و به میلگردهای انتظار بسته ودر فواصل مشخص در نقشه خاموتها را می بندند و سپس تا تراز سقف قالب بندی را انجام می دهند و همانطوریکه قبلا هم در مورد قالب بندی بحث شد از انواع قالب با توجه به شکل ستون می توان برای قالب بندی استفاده کرد که بیشتر از قالب چوبی استفاده می کنند و سپس عملیات بتن ریزی را انجام می دهند و با ضربه زدن به قالب در حین بتن ریزی کار ویبراتور را نیز انجام می دهند .
بعد از اینکه اجرای ستونها پایان یافت نوبت به اجرای تیرهای اصلی اتصال است که ستونها را به هم وصل کنند که تیرهای اصلی هم همزمان با سقف قالبندی می شوند و بطور همذمان اجرا می گردنند.
اجرای تیر و سقف ساختمان بتنی
ابعاد مربوط به مقطع تیر وتعداد میلگردها و میلگردهای تقویتی در تیر در نقشه داده شده است و در تیرها خاموتها کار مقابله با نیروهای برشی دارند که مثل ستون در ابتدا و انتها تیر فشرده می شوند .
میلگردهای تقویتی در ابتدا و انتها تیر در بالای تیر و برای مقابله با نیروهای فشاری در نظر گرفته می شوند و در وسط تیر در پائین تیر و برای تحمل نیروهای کششی لحاظ می شوند و چون برش تحت زاویه 45 درجه ماکزیمم است زیرا با توجه به دایره موهر تنشها ، تنش برشی که برابربا تحت زاویه 45 درجه ماکزیمم است . به همین خلطر آرماتورهای تقویتی را تحت زاویه 45 درجه بهم وصل می کنند .
قالب بندی مربوط به تیرها پس از بستن آرماتورهای مربوط به آن همزمان با سقف اننجام می گیرد و در زیر همزمان با سقف تیرچه بلوک شرح داده خواهد شد .
اجرای سقف تیرچه بلوک
سقف تیرچه بلوک شامل تیرچه و بلوک است که تیرچه کار تیر فرعی و بلوک بعنوان قالب برای بتن ریزی و عایق صوتی عمل می کند و به دلیل فضاهای خالی داخل آن موجب سبک شدن سقف می گردد . بطوری که در عمل به سقف تیرچه بلوک سقف سبک هم می گویند .
انواع بلوک :
- بلوک سفالی
- بلوک سیمانی
بلوکهای سفالی در کارخانه تولید میشود و جهت اجرا به محل حمل می شوند و بلوکهای سیمانی در کارگاههای محلی اجرا می شوند و نسبت به بلوکهای سفالی ارزانتر تمام می شوند و چون مقاومت بلوک در سقف در نظر اساسی قرار نمی گیرد هیچ اولویتی برای بلوکهای سفالی نسبت به بلوکهای سیمانی نمی تواند قائل شد و به همین خاطراست که برای پروژه های معمولی از بل.کهای بتنی استفاده می شود .
تیرچه های سقف معمولاً در کارگاههای محلی تولید می شوند و با توجه به محاسبات مربوط به تیرچه ها و دتایلهای مخصوص سقف تیرچه بلوک شماره میلگردهای پائینی و بالای تیرچه مشخص شده است که باتوجه به طول تیرچه منظور شده اند . شماره میلگردهای پائینی بطور معمول 14و16 و ... و شماره میلگرد بالایی که مونتاژ نامیده می شود کمتر از میلگردهای پائینی است که بعنوان میلگرد حرارتی هم عمل می کند .
نحوه اجرا
ابتدا قالب بندی تیرها که معمولاً قالب تخته ای است انجام می شود و عرض قالبها از عرض تیر بیشتر است و در قسمتهایی که قرار است تیرچه ها به تیرها متصل شوند تخته هایی به عرض حدود 10 - 5 سانتی متر بر حسب ضخامت تیر قرار می دهند تا تیرچه ها هنگام اتصال به تیر روی میلگردهای طولی قرار نگیرند و بر آنها بار منفرد وارد نکنند . دور از اینکه در فاصله بین تیرها قرارگرفتند توسط بلوک فاصله دوطرف تیرچه تنظیم می گردد و بعد از آن شمع بندی زیر تیرچه شروع می شو دکه یطور متوسط از هر 15 - 1 متر ، یک ردیف شمع برای تیرچه های سقف در نظر گرفته می شود .
انواع شمع :
شمع فلزی
شمع چوبی
شمعهای فلزی دارای پیچهایی هستند که برای نگه داشتن تخته هایی که زیر تیرچه ها قرار می گیرند . در قسمت فوقانی دارای یک صفحه گیر دار هستند که به این تخته ها در اصطلاح بنایی کش می گویند . بعد از اینکه کش ها را روی شمعها قرار می دهند توسط پیچهایی که در وسط شمع شمع فلزی قرار دارد ، کش ها را به تیرچه ها اتصال داده و به تیرچه ها یک خیز منفی اعمال می کنند تا بعد از بتن ریزی سطح زیرسقف دارای خیز به طرف پائین نباشد .
بعد از آنکه قالب بندی و شمع بندی پایان گرفت فاصله بین تیرچه را با بلوک پر کرده و شروع به بستن میلگردهای حرارتی می کنند که فاصله میلگردهای حراراتی در طول ( به موازات ) تیرچه ها از هم 50 سانتی متر و در عرض ( عمود بر ) تیرچه ها 25 سانتی متر است و علت فاصله زیاد میلگردهای حرارتی موازی تیرچه ها این است که میلگردهای بالای تیرچه ها بعنوان میلگرد حرارتی عمل می کنند . پس از آن که آرماتوربندی ها تمام شد نوبت به بتن ریزی می رسد که اصولاً باید یکپارچه انجام گیرد ، ولی در عمل پائین آوردن هزینه و یا نبود کارگاه بتن از بتونر برای ساختن بتن استفاده می کنن دکه به علت سرعت پائین آن و اینکه اکثراً دانه بندی هاب صورت تخمینی و آنچنان در قبل عنوان صورت می پذیرد یعنی 35 بیل شن ،40 بیل ماسه و یک کیسه سیمان و دو سطل آب و کیفیت بتن حداقل از لحاظ دانه بندی سیار نامناسب می شود و نسبت آب به سیمان در آن دعایت نمی شود .
پس از آنکه بتن در داخل بتونر آماده می شود توسط بالا بر یا دست به بالای سقف هدایت می شود و چون حجم بتن ساخته شده در واحد زمان نسبت به حجم سقف کم است ، پس ازآنکه بتن یک قسمت ریخته می شود حداقل نیم ساعت الی یک ساعت و نیم طول می کشد تا بتن بعدی در کنار آن ریخته شود و این عامل باعث عدم چسبندگی بتن تازه به بتن که گیرش اولیه را انجام داده میشود . که در عکس ها کاملاً مشهود است .
پس ازاتمام بتن ریزی پس از آن که بتن کاملاً گیرش را انجام داد نوبت به شیب بندی وایزولاسیون سقف می رسد که برای تمام انواع ساختمانها یکسان صورت می گیرد و همزمان قسمتهای داخلی ساختمان نیزاجرا می گردند .
عملیات صورت گرفته در سازه های بتنی :
بتن ریزی
قبل از بتنریزی باید کلیه آرماتورها با نقشه کنترل شود، مخصوصاً دقت شود که آرماتورها به هم دیگر با سیم آرماتوربندی بسته شده باشد و اگر جای فراموش شده باشد مجددا بسته شود. فاصله آرماتورها یکنواخت باشد زیرا اغلب اتفاق میافتد که در تیرهای اصلی که آرماتورها نزدیک همدیگر بسته میشود فاصله بین آرماتورها یکنواخت نباشد، بعضی ازآنها به هم چسبیده و بعضی با فاصله ازهم دیگر قرار میگیرند. این موضوع باعث میشود که بتن نتواند کلیه میلگردها را احاطه نموده و قطعه همگن و توپری به وجود بیاورد. باید محل بتنریزی عاری از خاک و مواد زائد باشد، اگر بین اتمام کارآرماتوربندی و بتن ریزی چند روز فاصله باشد حتماً میباید محل کار با دقت بیشتری بازدید شود.
کلیه قسمتهای قالب بندی باید با دقت بازدید شود واز استحکام تیرها و دستکها و قالبها باید مطمئمن بشویم زیرا تا چند روز کلیه وزن بتن و آرماتورهای آنرا همین قالب تحمل خواهدنمود واگر نقطعه ضعفی درآن باشد که نتواند بتن را تحمل نماید و در موقع بتنریزی شکسته وفرو ریزد ضر رمالی بزرگی به کار وارد خواهد شد. زیرا درروز بتنریزی که رفت وآمد روی قالب زیاد بوده و هر کس به کاری مشغول می‌باشد مشکل به توان اقدام به تعمیر کفراژ نمود. درتمام روز بتنریزی حتماً باید یک نفر کارگر با تجربه مدام قالبها را اززیرکنترل نموده و اثرات اضافه شدن وزن را روی آنها درنظر داشته باشد و درموقع بروز خطرفور افراد دیگر را مطلع نماید.
ویبره کردن بتن
معمولاً درتیرها ودالها بتن را با دستگاه ویبراتور، متراکم می نمایند ویبراتور دستگاهی است که به شیلنگ بلندی ختم شده واین شیلنگ بوسیله موتور برقی ویا بنزینی مرتعش میشود که با قراردادن این شیلنگ در داخل بتن آن را مرتعش نموده و باعث هدایت آن به تمام گوشه های قالب میشوند با توجه به اینکه ویبره کردن بتن مخصوصاً در دالها و تیرهای اصلی لازم می‌باشد ولی باید متوجه بود که ویبره کردن بتن بیش ا ز اندازه باعث میشود که دانههای ریزتر و دوغاب سیمان بالا آمده ودانههای درشتتر به ته قالب هدایت بشود که این خود باعث مجزا شدن اجزاء بتن گردیده و موجب ضعف قطعه ریخته شده خواهد شد. بهتر است که درضمن ویبره کردن بتن بوسیله ضربه زدن به بدنه قالب و یا کوبیدن خود بتن آنرا بخوبی متراکم نموده و نقاط تجمع هوا و فضاهای خالی را به خوبی پر نماییم.
درموقع ویبره کردن بتن شیلنگ ویبراتور باید حتیالمقدور دروضع قائم نگاهداشته شود و درامتداد محورش جابه جا گردیده وخیلی آرام درحال کارکردن از بتن بیرون کشیده شود. اگر بتن را ویبره مینماییم باید زمانی که شیلنگ ویبراتور داخل بتن قرارمیگیرد به دفعات بوده وهربار ازیک دقیقه تجاوز نکند وبعداز یک دقیقه باید آنرا دربتن جابجا نماییم .
آرماتوربندی
آرماتوربندی از حساترین و با دقت ترین قسمتهای ساختمان بتنی می‌باشد زیرا کلیه نیروهای کششی در ساختمان بوسیله میلگردها تحمل میشود بدین لحاظ دراجرا آرماتوربندی ساختمانهای بتنی باید نهایت دقت به عمل آید.
خمکردن آرماتور :
آرماتورهای تا قطر 12 میلی متر را میتوان با دست خم نمود ولی آرماتورهای بزرگتر از 12 میلمتر بهتر است با دستگاه مکانیکی مجهز به فلکه خم شود قطر فلکه خم، متناسب با قطر آرماتور بوده و باید به وسیله مهندس محاسب و مهندسی کارگاه تعیین گردد.
وصله کردن آرماتورها :
با توجه به اینکه طول میلگرد که به بازارها عرضه میشود 12 متر است و دراغلب قسمتهای ساختمان ها مخصوصاً د رشناژها میلگردهائی با طول بیشتر مورد نیاز می‌باشد و هم این طور قطعات باقی مانده از شاخههای بلند که بالاخره باید مصرف شود. ناگریز از وصالی میلگردها هستیم، بهتر است دقت شود حتیالمقدور این وصالی به حداقل برسد یعنی درموقع برشکاری طوری اندازهها را هم جور کنیم که ریزش آرماتورها زیاد نباشد و درصورت اجبار محل مصرف آرماتورهای وصلهدار با نظر مهندسی ناظر در جائی باشد که تنشها درآن جا حداقل است و باید توجه شود که دریک مقطع کلیه آرماتورها وصالی شده نباشد.
قالب بندی
قالبهای که برای بتن ساخته میشود اغلب چوبی بوده ولی برای کارهای سری سازی از قالبهای فلزی نیز استفاده میشود.
قالبها وداربست های زیر آن علاوه بر شکل دادن به بتن وزن آنرا نیز تا زمان سخت شدن تحمل مینمایند. بدین لحاظ اگر دراجرای آن دقت کافی نشود ممکن است در موقع بتنریزی واژگون شده موجب خسارت شود. در ساختمانهای بزرگ برای قالببندی نیز باید محاسبه انجام گرفته و نقشه اجرایی تهیه گردد ولی درساختمانهای کوچک به علت کمی حجم بتن احتیاج به محاسبه وتهیه نقشه برای قالب بندی وداربست آن ندارد.
شکل قطعات بتنی با اندازه آنها که باید ریخته شود باید به وسیله قالب تهیه شود. تخته و چوبی که برای قالببندی مصرف میشود باید کاملاً خشک بوده و در برابر رطوبت تغییر شکل ندهد زیرا تغییر شکل قالب موجب تغییر شکل بتن گشته و در شکل تیرها و ستونها و همچنین ممانهای وارده برآنها موثر می‌باشد. در ایران معمولاً از تختهای که به نام چوب روسی معروف می‌باشد برای قالببندی استفاده مینمایند.
انواع قالب
1) قالببندی پیها
درساختمانهای کوچک که معمولاً برای قالببندی پیها از آجر استفاده میکنند. بدین طریق که بعد از خاکبرداری و تعیین محورها اندازه پیها را با آجر چیده و بعد آجرچینی قالب شناژها را نیز به آن متصل مینمایند.
مشکل اساسی دراین نوع قالب بندی آن است که آجر، آب بتنی مجاور خودرا مکیده و آنرا خشک نموده و فعل وانفعالات شیمیایی را درآن متوقف مینماید و در نتیجه حداقل به ضخامت 5 سانتیمتر بتن مجاور خود را فاسد میکند برای جلوگیری از این کار بهتر است که رویه آجر با یک ورقه نایلون پوشانیده شود تا آجر و بتن مستقیماً درتماس نباشند. مزیت دیگر این ورقه نایلون آن ا ست که بعد از سخت شدن بتن آجرها به راحتی از قالب جداشده و میتواند درمحل های دیگر مورد استفاده قرارگیرد.
2) قالب بندی ستونها
اغلب ستونها بصورت چهارضلعی (مربع یا مستطیل) می‌باشد گاهی نیز ممکن است آرشیتکت ساختمان از نظر زیبائی مقاطع دیگری را از جمله دایره – بیضی و غیره پیشنهاد نماید برای قالب بندی ستونها ابتدا ابعاد ستون را از روی نقشه تعیین نموده و دو ضلع قالب را به همان میزان از تختههای مناسب بریده و به چوبهای چهارتراش که به آن" پشت بند" میگویند میخ مینمایند.
درمورد ستونها معمولاً به محض آن که بتن حالت روانی خود را از دست بدهد و بتواند شکل هندسی خود را حفظ کند قالب آن را باز میکنند و این درحدود 48 ساعت بعد از بتنریزی می‌باشد درمواقع بازکردن قالب باید توجه شود که قالب را با احتیاط طوری از بتن جدا نمایند که گوشههای تیز ستون خراب نشود برای جلوگیری از این کار بهتر است درگوشههای قالب فتیلههائی مثلثی شکل نصب نمایند تا در داخل قالب پختی کوچکی ایجاد گردد تا بتن ریخته شده درقالب تیز گوشه نبوده و درنتیجه شکننده نباشد. قالب ستون باید حتماً بعد از48 ساعت باز شود زیرا در غیراین صورت آب دادن به بتن به راحتی میسر نیست و ممکن است بتن خشک شده و به سوزد.
3) قالببندی تیرهای اصلی
دراغلب موارد بتن تیرهای اصلی و سقف یک پارچه ریخته است وآرماتورهای سقف و تیرهای اصلی به یکدیگر متصل می‌باشد. اگر ضخامت تیرهای اصلی از سقف بیشتر باشد گاهی این تفاوت ضخامت را از پائین منظور نموده و آنگاه آنرا با سقف کاذب اصلاح مینمایند وگاهی نیز این تفاوت ضخامت را از بالا منظور نموده برای هم سطح کردن کف و فرش نمودن اطاقها این اختلاف ارتفاع را با بتن سبک پر مینمایند.
درمورد اول قالب تیرهای اصلی از دوقسمت تشکیل میشود که این دو قسمت عبارتند از کف قالب وگونههای چپ و راست قالب ازپائین ولی اگر ضخامت تیرهای اصلی و سقف مساوی باشد و یا اختلاف ضخامت در بالا منظور شود در نتیجه قالب تیرهای اصلی فقط احتیاج به کف دارد.
4) قالب
پروژه و تحقیق-اصول سازه های بتنی، بتن پیش تنیده،بتن پس تنیده، سقفهای کوبیاکس و سقفهای پس کشیده - در 65 صفحه-docx