بتن پیش ساخته (Precast concrete) و کاربرد آن این روز ها شهره ی عام و خاص شده است. بسیاری از دانشجویان ومحققان به دنبال این مسئله هستند که واقعا بتن پیش ساخته چیست و چه کاربردی دارد؟ بتن پیش ساخته به انگلیسی برابر واژه ی Precast concrete می شود ولی اجازه دهید تا با بتن پیش ساخته به طور کامل آشنا شویم. دراین مقاله سر تیترهای زیر را مورد بررسی قرار می دهیم:
- بتن پیش ساخته چیست؟
- نحوه ی تولید بتن پیش ساخته
- نحوه اجرا سیستم قطعات بتن پیش ساخته
- انواع سیستم های قطعات بتن پیش ساخته
- انواع قطعات بتن پیش ساخته
- انواع اتصالات در سیستم های قاب ساده بتن پیش ساخته
- مزایای به کارگیری بتن پیش ساخته
- معایب بتن پیش ساخته
این روز ها ساز وکار بتن پیش ساخته در جوامع مختلف با بهره گیری از تکنولوژی‌های نوین با استفاده از دستگاهها و تجهیزات پیشرفته و نیروی کارآمد و با تجربه در انبوه سازی مسکن و ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرد. بتن پیش ساخته در سال ۱۹۵۰ تا ۱۹۶۰ در اروپا و سپس در نقاط دیگر جهان گسترش یافت. در این سیستم قطعات بتنی بر اساس نقشه‌ها و قطعات موردنظر به صورت پیش ساخته از کارخانه سازنده به کارگاه حمل می‌گردد. قطعات بتن پیش ساخته به‌طور کلی در سه دسته قطعات سقف و دیوار و قطعات متفرقه تولید می‌شوند.
بتن پیش ساخته چیست؟
مفهوم اساسی بتن پیش ساخته اولین بار در ایالات متحده در سال ۱۸۸۶ مورد توجه قرار گرفت. سپس در سال۱۹۳۰ یک مهندس فرانسوی نشان داد که اگر فولاد با مقاومت بالا برای پیش تنیده کردن بتن استفاده شود بتن پیش ساخته موفق خواهد بود. این حرکت باعث شد بتن افت تنشی حدود ۲۰۰۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع که در اثر انقباض بتن حاصل می شود را تحمل کند. اولین تجربه ی بتن پیش ساخته در ایران به حدود ۵۰ سال پیش بر می گردد. بتن پیش ساخته یک محصول ساختمانی تولید شده توسط ریخته گری بتن در یک قالب و یا فرم قابل استفاده مجدد است که سپس در یک محیط کنترل شده، به محل ساختمان حمل شده و در محل قرار گذاشته می شود. در مقابل، بتن استاندارد در اشکال خاص محل کار ریخته شده و در محل کار درمان می شود. سنگ های پیش ساخته بدلیل استفاده از سنگ دانه های ریز در مخلوط با بتن پیش ساخته متفاوت هستند، بنابراین محصول نهایی، ظاهری نزدیک به سنگ ها و صخره های طبیعی دارند.
نحوه ی تولید بتن پیش ساخته
ساخت این قطعات مراحل مختلفی دارد که بی دقتی در هر یک از مراحل تولید آن باعث زیر سوال رفتن تمام مراحل تولید می شود. آماده سازی قالب ها، فولادگذاری، بتن ریزی و عمل آوری از جمله کارهایی هستند که برای تولید هر یک از قطعه های آماده و پیش ساخته باید انجام شود. برای ساخت این قطعات در صورت نیاز مرحله ی پیش تنیدگی نیز انجام می شود. عملیات پیش تنیدگی باعث کاهش ارتفاع تیرها می شود؛ این عملیات قبل از مرحله ی بتن ریزی انجام شده و سبب استاندارد سازی آن می شود. می توان گفت عملیات در هم تنیدگی به نوعی کنترل کیفی برای مراحل قبل از بتن ریزی محسوب می شود.
به طور کلی تولید قطعات آماده به چند روش متفاوت انجام می شود که عبارتند از :
- تولید قطعات پیش ساخته به صورت تکی و درجا
- تولید قطعات به صورت چند تایی
- تولید قطعات با استفاده از جا به جایی شاسی یا پالت جا به جایی
نحوه اجرا سیستم قطعات بتن پیش ساخته
سیستم پیش ساخته به دو صورت اجرا می شود:
اجرای ساختمان به روش خطی
در اجرای خطی، اجزای تشکیل دهنده ی ساختمان شامل پی، شناژ و ستون و دیگر تجهیزات به صورت پیش می باشد و اتصال قطعات آن از نوع تر است. ابتدا میلگردهایی قبل از بتن ریزی در محل ساختمان نصب می شوند سپس قطعات با استفاده از اجرای بتن در فاصله ی بین دو قطعه انجام می شود.
اجرای ساختمان به روش دیواری
در اجرای دیواری نیز اجزای تشکیل دهنده ی ساختمان شامل پی، پانل های دیوار و سقف به صورت پیش ساخته هستند. اتصالات در این نوع به وسیله ی پیچ و مهره و و گاهی به صورت تر انجام می شود. تمام باز شوهای در و پنجره و محل اتصال کلید و پریز و لوله های آب و برق و هر نوع داکت تاسیساتی از قبل پیش بینی و طراحی شده است و در کارخانه اجرا می گردد. در این سیستم تولیدی تمامی موارد نام برده شده در درون قالب دیوار و قبل از بتن ریزی انجام می گردد.
انواع سیستم های قطعات بتن پیش ساخته
سیستم جعبه ای
در این سیستم پیش ساخته، اعضای سازه ای از قطعات مکعب مستطیل توخالی تشکیل شده اند و هر یک می توانند کل یا قسمتی از یک واحد مجزا را تشکیل دهند. به دلیل کم بودن تعداد اتصالات در این روش ساخت، سرعت اجرای این نوع سیستم بسیار بالا بوده و مناسب برای ساخت سازه های موقت با ارتفاع کم است و امکان استفاده مجدد از قطعات وجود دارد. باید توجه داشت که وزن و ابعاد بسیار زیاد قطعات مشکل اصلی این سیستم است.
سیستم دیوار باربر
در این سیستم سازه متشکل از صفحات و دیوارهای پیش ساخته سازه ای است که در نقاط برخورد، قطعات با تمهیدات خاص به یکدیگر متصل می شوند. از این روش می توان برای ساخت سازه های مقاوم لرزه ای با ارتفاع متوسط استفاده نمود. سرعت ساخت در این روش با توجه به تعداد کم اتصالات، بالا بوده ولی اغلب اعضا دارای ابعاد و وزن زیادی هستند. این روش ساخت به دلیل استفاده از المان هایی با ابعاد بزرگ، انعطاف پذیری کمی نسبت به مسائل معماری داشته و در طراحی آن لازم است به نکات معماری توجه شود.
سیستم سازه ای اسکلتی
سازه هایی با سیستم باربر اسکلتی از قاب هایی متشکل از تیرها و ستون ها تشکیل شده است. اتصالات اعضای پیش ساخته در این روش ساخت، ممکن است مفصلی و یا گیردار باشند که در صورت استفاده از اتصالات مفصلی لازم است سیستم باربری جهت تحمل بارهای جانبی در نظر گرفته شود. این سیستم خود به زیر گروه هایی تقسیم می شود:
- سازه های اسکلتی با ستون یکپارچه
- سازه های اسکلتی قاب پرتال
انواع قطعات بتن پیش ساخته
- قطعات پیش ساخته مسلح
- قطعات پیش تنیده
- قطعات بتنی پیش تنیده پیش کشیده
- فطعات بتنی پس تنیده پس کشیده
- قطعات دیوارهای پیش ساخته بتنی و مشبک ماندگار
- انواع قطعات اصلی سازه شامل: دیوار های larg panel ، تک جداره و دوجداره عايق دار و ساده باربر ، فیسینگ و نما و همچنین ماندگار قلزی مشبک دیواری
- قطعات پیش دال و دال بتنی پیش ساخته
- انواع قطعات اصلی سازه شامل: پیش دال ، کوبیاکس ، دال کامل و دال کف
- قطعات پیش ساخته بتنی سفارشی
- انواع قطعات شامل: انواع باکس ، نیوجرسی بریر ، منهول ، سنگ دال و…
- قطعات پیش ساخته دیوار محوطه
- انواع قطعات یک رو ، دو رو و نقش دار شامل: پنل دیواری ، ستون و پی
انواع اتصالات در سیستم های قاب ساده بتن پیش ساخته
اتصال ستون به پی
این نوع از روش اتصال به دو دسته تقسیم می شود. در روش اول اتصال توسط پیچ هایی که صفحات فولادی نصب شده در انتهای ستون هایی که برای بتن ریزی مورد استفاده قرار می گیرد، اجرا می شوند .
اتصال سقف به سقف
در این نوع اتصال فاصله بین قطعات سقف توسط میلگرد های کلاف کننده در لبه قطعات و میلگرد های اتصال دهنده انجام می شود و در نتیجه آن باعث انسجام و اتصال قطعات سقف می شود .
اتصال تیر به ستون
این اتصال با استفاده از نبشی و صفحات فولادی که از قبل به صورت پیش ساخته روی تیر ها و ستون های سازه تعبیه شده و در محل نصب گذاشته شده و اجرا گردد .
اتصال سقف به تیر
اتصال سقف به تیر به طور معمول به صورت تر و با استفاده از میلگردهایی که از قبل در قطعات سقف و تیر پیش بینی شده است، انجام می شود. با اضافه کردن میلگردهای طولی برای به هم پیوستن میلگردهای پیش بینی شده در قطعات تیر و سقف و بتن ریزی فاصله بین این دو قطعه، در محل اجرای ساختمان اتصال سقف به تیر تکمیل می‌شود.
اتصال ستون به ستون
در این نوع اتصال قطعات بتنی پیش ساخته با استفاده از صفحات فولادی در طرفین محل اتصال به دو روش کام و زبانه، متصل می شوند.
مزایای به کارگیری بتن پیش ساخته
بسیاری از پژوهشگران به مزایای استفاده از پیش ساختگی اشاره کرده‌اند. هفت مزیت اصلی به کارگیری پیش ساختگی برای جمع آوری داده‌ها به قرار زیر مورد استفاده قرار گرفته است.
- طراحی قوی در مراحل اولیه طراحی، به منظور به کارگیری بهتر پیش ساختگی
- نظارت بهتر بر ارتقاء کیفیت محصو‌لات پیش ساخته
- کاهش هزینه‌های کلی ساخت
- کاهش زمان اجرا
- کارکرد زیست محیطی بهتر از طریق کاهش میزان ضایعات
- یکپارچگی طراحی و اجرا و جنبه‌های زیبایی شناسانه ساختمان.
- مزایای به کارگیری پیش ساختگی دارای ارزش‌های متفاوت برای ساخت و ساز هستند و مهمترین تأکید پرسشنامه، تعیین میزان اهمیت و ارزشگذاری آنهاست.
معایب بتن پیش ساخته
علاوه بر مزایای پیش ساختگی، معایب به کارگیری پیش ساختگی نیز مورد توجه قرار گرفته است. ده مورد از این معایب به شرح زیر است.
- غیرمنعطف در برابر اعمال تغییرات در طرح
- هزینه اولیه زیاد
- کمبود پژوهش‌های مرتبط
- زمانبر در مراحل اولیه طراحی
- توجه اندک به مزایای به کارگیری روش‌های متداول ساخت در کارگاه
- فضای محدود کارگاه ساختمانی برای دپوی اجزای پیش ساخته
- مشکلات اجرای درزبندی در زمان اتصال اجزای پیش ساخته
- تجربه اندک پیمانکاران
- یکنواختی زیبایی شناسانه در ساختمان
- تقاضای اندک برای اجزای ساختمانی پیش ساخته
نتیجه گیری
با توجه به اینکه قطعات سازه‌ای سیستم پیش ساخته بتنی در کارخانه تولید می‌شوند، همواره استفاده از چنین روشی مستلزم وجود کارخانه تولیدکننده و ظرفیت کافی برای تولید قطعات مورد نظر است. از سوی دیگر این سیستم یک روش مناسب صنعتی برای تولید ساختمان محسوب می‌شود و به طور خاص در پروژه‌های انبوه سازی به عنوان یک روش مطلوب از نظر زمان و هزینه قابل استفاده می‌باشد.
تهیه شده در گروه تولید محتوای فولاد 24