پانلهای بتنی پیش ساخته عضوهایی هستند که طراحی، بتن ریزی، عمل آوری، مسلح شدن و پرداخت نهایی آنها در کارخانه صورت گرفته و سپس این پانلها به محل حمل شده و با روشهای خاص و گوناگون اعضا را به یکدیگر اتصال می دهند. که می‌توان گفت این ساختمان‌ها یکی از بهترین سازه‌های پیش‌ساخته محسوب می‌شوند.لذا در جهت اجرای اصولی لازم است طراحی و اجرای ساختمان‌های بتنی پیش‌ساخته،مطابق با ضوابط بارگذاری و طراحی اجزاء بتنی مطابق ضوابط مباحث ششم و نهم مقررات ملی ساختمان صورت گرفته و همچنین ضوابط طراحی اتصالات آنها مطابق با آئین‌نامه‌های طراحی ساختمان‌های پیش‌ساخته معتبر صورت گیرد.
در این مطلب به ذکر اجزا و سیستم‌های سازه‌ای، اتصالات مورد استفاده، مزایا و معایب این ساختمان‌ها، با ارائه تصاویر مرتبط می‌پردازیم.

اجزا و سیستم‌های سازه‌ای:

سازه‌های بتنی پیش‌ساخته معمولاً شامل تیرها، شاه تیرها با مقاطع منشوری، T شکل و I شکل، ستون‌ها، تیرچه‌ها، دال‌های سقف با مقاطع مختلف همچون T، دوبل T و پیش‌ تنیده توخالی، پانل دیوار باربر با ابعاد کوچک و بزرگ و شمع‌ها هستند.

انواع سیستم سازه ای

اتصالات در ساختمان‌های پیش ساخته بتنی
اتصالات بین قطعات پیش ساخته اهمیت فراوانی در عملکرد این نوع سازه ها به خصوص تحت بار جانبی ایفا می کنند و این موضوع به طور ویژه در مناطق با لرزه خیزی بالا بسیار حائز اهمیت است.همچنین اتصالات در ساختمان‌های بتنی پیش‌ ساخته باید برای انتقال نیرو‌های طراحی با جزئیات دقیق مطابق با ضوابط آئین‌نامه‌های معتبر طراحی شوند. اتصالات از چند جنبه تقسیم بندی می‌شوند.

انواع اتصالات از نظر تامین پیوستگی

اتصالات تر: در این نوع اتصالات فاصله‌ی بین قطعات پیش‌ ساخته با بتن ریزی درجا، جهت مقاومت لرزه‌ای اتصال، پر می‌شود.

اتصالات خشک: این نوع اتصال معمولاً جوشی یا پیچی می‌باشد و در محل اتصال تیر به ستون ، وصله ستون و … استفاده می‌شود. سیستم با اتصالات خشک از نظر طراحی اتصالات نیازمند ظرافت و دقت بیشتری است و کلیه عملیات و امکانات اتصال لازم است از قبل در طراحی بررسی شود.

مطابق مبحث یازدهم مقررات ملی ساختمان :
– در کلیه اتصالات خشک، رعایت ضوابط مربوط به طراحی اجزای اتصال و مشخصات فنی جوشکاری‌های مربوطه منطبق بر ضوابط و مقررات آئین‌نامه‌های معتبر الزامی است.
– اتصالات باید شکل‌پذیری لازم را مطابق آئین‌نامه‌های معتبر تأمین نمایند.
-اتصالات باید برای بارهای ناشی از خزش، جمع شدگی و تغییر درجه حررات نیز طراحی شوند.
– اتصالات باید در برابر شرایط آتش سوزی محافظت شوند.
– طول وصله‌های آرماتور در محل اتصالات تر باید مطابق ضوابط مبحث نهم مقررات ملی ساختمان باشد.

انواع اتصالات از نظر درجه گیر داری

اتصالات از نظر درجه گیرداری به سه دسته خمشی،ساده و نیمه‌گیردار تقسیم بندی می‌شود،که معمولاً در قاب‌های بتن مسلح پیش ساخته، اتصالات خمشی(صلب) و ساده( مفصلی)، پرکاربردتر است.
اتصالات خمشی: نام دیگر این اتصالات صلب (rigid connection)، می‌باشد. در این اتصالات باربری قائم و سختی جانبی توسط عملکرد خمشی قاب فراهم خواهد شد.
اتصالات ساده: نام دیگر این اتصالات مفصلی (pin joint)می‌باشد.این اتصالات نیز یکی از روشهای اتصال تیر و ستون‌های قاب می‌باشد.اتصالاتی نظیر: اتصال تیر به ستون، ستون به پی، ستون به ستون، سقف به تیر، سقف به سقف از اتصالات کاربردی این بخش می‌باشند. در ادامه به ذکر چند نمونه از این اتصالات می‌پردازیم.
اتصال ساده تیر به ستون پیش‌ ساخته:
با توجه به اینکه اتصالات ساده وظیفه‌ی انتقال نیرو‌های برشی ناشی از بارهای ثقلی و نیروهای بلند شدگی را به عهده دارند. این نوع اتصالات با جزئیات ساده، برای انتقال بار از یک عضو به عضو دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند. به منظور افزایش ظرفیت باربری و کاهش احتمال خردشدگی موضعی، به طور معمول از یک صفحه دارای شاخک فولادی مهار شده در بتن اتصال استفاده می‌شود. در نهایت برای حفظ پایایی و مقاومت در برابر حریق، باید ناحیه اتصال با ملات گروت پایه سیمانی پوشانده شود. در شکل زیر نمونه‌‌ای از اتصال ساده تیر به ستون پیش ساخته را مشاهده می‌کنید.

اتصال ساده تیر به ستون

وصله دو ستون پیش ساخته:
بسیاری از طراحان سازه‌های بتن مسلح پیش‌ ساخته، به منظور جلوگیری از ضعیف شدن مقطع باربر ستون، از ایجاد وصله خودداری می‌نمایند. با این وجود، پیش‌بینی وصله به علت محدودیت‌های حمل قطعات پیش‌ساخته از محل کارخانه به کارگاه و همچنین ملاحظات اجرایی( مانند تغییر مقطع ستون)، امری اجتناب ناپذیر است. یکی از وصله‌هایی که مورد استفاده قرار می‌گیرد، وصله از طریق کفشک فولادی است: برای این منظور، با اتصال جوشی میلگردهای اصلی ستون پیش‌ساخته به صفحه ستون در بالا و پایین محل وصله و اتصال دو صفحه ستون تحتانی و فوقانی توسط پیچ و مهره به یکدیگر می‌توان از این نوع وصله استفاده نمود. در تصویر زیر نمونه‌ای از این وصله را مشاهده می‌کنید. وصله دو ستون پیش ساخته

در نهایت، جهت استفاده از هر نوع سیستم سازه‌ای، به دلیل وجود محدودیت‌ها یا امکانات موجود، بهتر است با مزایا و معایب آن سیستم آشنا شویم؛

مزایای ساختمان‌های بتنی پیش‌ ساخته:

سرعت بالا در اجرای سازه
کاهش هزینه های ساخت
کیفیت بالای قطعات
امکان انبار کردن قطعات
قابلیت اجرا در شرایط سخت جوی
ساخت سازه های موقت و استفاده مجدد از قطعات
کنترل آسان تر خزش و انقباض قطعات پیش ساخته
نیروی انسانی کمتر
قابلیت برنامه ریزی و کنترل بهتر پروژه
استفاده مطلوب تر از تکنیک های پیش تنیدگی و پس کشیدگی

معایب ساختمان‌های بتنی پیش‌ ساخته:

نیاز به سرمایه گذازی اولیه زیاد
طراحی و در نظر گرفتن تمهیدات خاص جهت جابجایی و اجرای قطعات
محدودیت در ابعاد و وزن قطعات
محدودیت های طراحی و اجرایی

موضوع دیگری که در مورد سازه‌های بتنی پیش ساخته باید مورد توجه واقع شود، بحث رواداری‌هاست، مطابق مبحث یازدهم مقررات ملی ساختمان، هدف از مقرر شدن رواداری‌ها، تولید مقرون به صرفه و عملی، نصب ساده و ملاحظات میدانی است.در زیر به چند نمونه از رواداری‌های ذکر شده می‌پردازیم؛
-رواداری‌های مجاز برای ضخامت بال بالا و پایین قطعات سقف مربوط به تیرهای جعبه‌ای با هسته تو خالی به جایگاه هسته بستگی دارد اما می‌توان گفت که مساحتی که بال تیر تامین می‌کند نباید کمتر از 85% مساحت مورد نیاز باشد.
– میزان مجاز ناصافی در تمامی قطعات بتنی پیش ساخته در هر 3 متر ،±6 میلی‌متر است
-میزان مجاز تاب برداشتگی کلی یک قطعه بتنی پیش‌ساخته برابر 1:360 طول قطعه است و …
در جداول زیر رواداری ابعادی مجاز مربوط به ساخت اکثر قطعات بتن پیش ساخته آورده شده است.

رواداری های مجاز

منابع:
مقاله مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن با موضوع سیستم قاب ساختمانی ساده بتن مسلح پیش ساخته ( دکتر فرهنگ فرحبد) – 1389
مبحث یازدهم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1392
Mechanical Properties of New Dry-Type Beam-Column Bolt Connection Joint
Received: 12 May 2019; Accepted: 13 June 2019; Published: 17 June 2019
Markazeahan.com

ساختمان بتنی پیش‌ساخته (prefabricated concrete building)