اصلی‌ترین قسمت هر سازه، اسکلت ساختمان است؛ چراکه دیگر اجزا را در کنار یک‌دیگر قرار داده و ساختار واحدی را تشکیل می‌دهد. اسکلت‌ها در 2 نوع مختلف فلزی و بتنی ساخته می‌شوند. اسکلت یا سازه بتنی دارای مزایا و معایب منحصر به خود می‌باشد که در ادامه این مطلب قصد داریم به بررسی آن بپردازیم. تا انتهای این مقاله با شاهین فلز سپاهان همراه شوید.
سازه بتنی چیست؟
در سازه بتنی همان‌طور که از نام آن برمی‌آید، عمده مصالح، بتن می‌باشد و در حقیقت یک قاب بهم پیوسته از اعضای به یک‌دیگر متصل شده است. در این سازه یا از بتن یا به‌طور معمول از بتن آرمه (شامل سیمان، شن، ماسه و فولاد به صورت میلگرد ساده یا آجدار) استفاده می‌شود. چنان‌چه در یک ساختمان از بتن آرمه در قسمت ستون‌ها و شاه تیرها و پی استفاده گردد، آن ساختمان یک سازه بتنی به حساب می‌آید.
همه‌چیز درباره سازه و انواع آن در مقاله سازه چیست + 3 مورد از انواع سازه
تاریخچه استفاده از اسکلت بتنی
تکنولوژی بتن مسلح و استفاده از آن، از سال ۱۸۵۰ میلادی در فرانسه آغاز شد و بکارگیری آن در ساخت اسکلت بتنی به اواخر سده ۱۸ میلادی بازمی‌گردد. در اوایل قرن ۱۹ میلادی اولین ساختمان چند طبقه بتنی در پاریس ساخته شد. پس از آن با توجه به پیشرفت‌های تکنولوژی، ساخت سازه‌های بتنی نیز پیشرفت بسیاری پیدا کرد و به مناطق مختلف همچون ایران رسید و اولین سازه اسکلت بتنی در تهران ساخته شد.
بارهای وارده به سازه بتنی کدامند؟
اکثریت سازه‌های بتنی دارای اتصالات خمشی هستند. این اتصالات و به‌طور کلی اسکلت‌های بتنی، وظیفه مقاومت در برابر بارهای خارجی را دارا می‌باشند. این بارها شامل موارد زیر هستند:
- بارهای مرده- بار مرده شامل وزن اجزا سازه همچون دیوارها و غیره است.
- بارهای زنده- بار زنده شامل نیرویی است که از وزن افراد و لوازم به اسکلت وارد می‌شود. این بارها به طور معمول در آیین‌نامه‌های ساختمانی مشخص شده و بسته به فضای مدنظر(اداری، مسکونی و غیره)، بار زنده متفاوت خواهد بود.
- بارهای دینامیکی- وقوع بارهای دینامیکی معمولا در پل‌ها و زیرساخت‌های مشابه می‌باشد.
- بارهای باد- بارهای باد برای ساختمان‌های بلند یا وسیع، حائز اهمیت بسیاری است. چنان‌چه سازه در مناطقی ساخته شود که نیروی شدید باد وجود داشته باشد، لازم است نیروی باد در طراحی سازه اعمال گردد.
- بارهای زلزله- وقوع زلزله زمین را در جهات افقی و عمودی تکان شدیدی می‌دهد و منجر به فروپاشی سازه می‌گردد. طبیعتا هر مقدار ساختمان وزن بیش‌تری داشته باشد، نیرویی که به آن وارد می‌شود نیز، بیش‌تر خواهد بود.
انواع سازه های بتنی
انواع مختلف سازه بتنی شامل موارد زیر می‌شود:
- ساختمان های اسکلت بتنی
سازه‌های بتنی در ساختمان سازی کاربردهای مختلفی را شامل می‌شوند؛ از جمله در فونداسیون، ستون‌ها و دیوارهای برشی و سقفی کاربرد دارند. فونداسیون اولین مرحله اجرایی ساختمان با استفاده از سازه بتنی است که پس از خاکبرداری و تراز کردن زمین، بتن ریخته شده و بعد از اجرای آن فونداسیون انجام می‌گردد.
فونداسیون به‌عنوان مهم‌ترین بخش اسکلت بتنی به حساب می‌آید؛ چراکه تمام بارهای ساختمان توسط ستون‌ها، به فونداسیون منتقل می‌شود. پس از فونداسیون نوبت به مرحله ستون‌ها می‌رسد و آن‌ها قالب‌بندی و سپس بتن‌ریزی می‌شوند. همچنین سقف‌های بتنی در سازه‌های بتنی دارای انواع مختلفی همچون تیرچه بلوک و سقف‌های دال بتنی هستند.
- دیوارهای بتنی
دیوارهای بتنی یا به صورت پیش ساخته هستند و یا در محل پروژه ساخته می‌شوند. در یک دسته‌بندی کلی، دیوارهای بتنی به دو دسته دیوارهای برشی و دیوارهای حائل تقسیم می‌شوند. دیوارهای برشی برای مقاومت بیش‌تر ساختمان در برابر زلزله ساخته می‌شوند. در مقابل دیوارهای حائل فشار ناشی از اختلاف تراز به وجود آمده توسط خاکریزی، خاکبرداری یا سایر عوامل طبیعی را تحمل می‌کند.
- منابع آب بتن
به علت عمر بالای بتن و مقاومت زیاد آن در برابر رطوبت، یکی از موارد استفاده سازه‌های بتنی، در سیستم‌های تصفیه آب و فاضلاب است. به همین علت، تقریبا تمامی سازه‌های موجود در تصفیه خانه‌های بزرگ آب و فاضلاب، از بتن تشکیل می‌شوند.
- سدهای بتنی
وظیفه اصلی سد، آن است که در مقابل آب مانند دیواری محکم عمل کند و آن را با هدف جمع‌آوری یا تغییر مسیر، مهار نماید. به علت آن‌که آب جمع شده پشت سد دارای نیروی زیادی است، سد باید توانایی ایستایی در برابر آب را دارا باشد. به همین علت، بتن به واسطه دارا بودن استحکام، طول عمر مفید بالا و مقاوم بودن در برابر رطوبت، یکی از بهترین متریال برای ساخت سد به حساب می‌آید.
- کانال های بتنی
کانال‌های آبی بتنی، یکی دیگر از انواع سازه‌های بتنی هستند که همچون دیوارهای بتنی به دو دسته پیش ساخته و ساخته در محل پروژه تقسیم می‌شوند. استفاده از کانال‌های بتنی از مزایایی همچون هزینه پایین ساخت، سرعت بالای ساخت، حمل و نقل آسان، وزن پایین و کمک به جلوگیری از رشد جلبک‌ها و علف‌های هرز در مسیر انتقال آب برخوردار می‌باشد.
اجزای اسکلت های بتنی شامل چه مواردی می‌شود؟
اجزای سازه بتنی به شرح زیر می‌باشد:
- دال
دال یک سطح افقی است که وظیفه آن پوشش ساختمان و تحمل بارهای عمودی و خمش می‌باشد. انتقال بارها به تیر از وظایف دال به حساب می‌آید. همچنین به علت ممان اینرسی بالا، امکان حمل نیروهای باد و زلزله را دارا هستند. انواع دال‌ها شامل دال تخت، قارچی و مشبک هستند که براساس عملکرد به دو دسته یک طرفه و دو طرفه دسته‌بندی می‌شوند.
- تیرها
تیرها اعضای باربر افقی در اسکلت بتنی هستند که بارهای دال و وزن خود را حمل می‌کنند. در حقیقت برای انتقال بارهای مرده و زنده طبقات و سقف، از تیر بتنی استفاده می‌شود. دسته‌بندی تیرها به شرح زیر می‌باشد:
- تیرهای اصلی – انتقال بارهای کف و تیرهای ثانویه به ستون ها
- تیرهای ثانویه – انتقال بارهای کف به تیرهای اصلی
- ستون ها
ستون‌ها یکی از اجزای سازه‌ای مهم در اسکلت‌های ساختمان هستند. این اعضای عمودی، بارها را از تیر و ستون‌های بالایی حمل و به فونداسیون منتقل می‌کنند. طراحی ستون از طراحی تیر و دال مهم‌تر است؛ چراکه اگر یک تیر کارایی خود را از دست دهد، شکست موضعی یک طبقه را به همراه دارد؛ اما اگر یک ستون اصلی آسیب ببیند، منجر به فروریختن کل سازه می‌شود.
- فونداسیون
فونداسیون اولین قسمت هر سازه است که در یک سازه ساخته می‌شود. پی یا فونداسیون در انواع مختلفی از جمله نواری، گسترده و غیره تقسیم می‌گردد. عملکرد فونداسیون به نحوی است که تمام نیروهای ناشی از سازه را به زمین انتقال می‌دهد.
- دیوار برشی
دیوارهای برشی از اجزای مهم اسکلت‌ها می‌باشند و عمدتا امکان ساخت در ضخامت ۴۰۰ میلی‌متر و در طول ۳ متر را دارا هستند و در حقیقت ستون‌هایی می‌باشند که به صورت دیوار دیده می‌شوند. دیوارهای برشی در برابر نیروهای افقی همچون باد و زلزله مقاومت می‌کنند.
کاربرد سازه های بتنی چیست؟
از سازه بتنی به‌طور گسترده در موارد زیر استفاده می‌شود:
- کاربرد در مناطق دارای رطوبت بالا همچون دیوار ساحلی و اسکله
- کاربرد در ساخت کارخانه‌ها
- استفاده در پل، ستون و سدسازی
- ساخت سوله و باند فرودگاه
- کاربرد در ساختمان‌سازی
مزایا و معایب سازه‌های بتنی چیست؟
سازه بتنی نیز همچون نوع فلزی آن، دارای مزایا و معایب مختلفی می‌باشد که در ادامه به بررسی هر کدام پرداخته‌ایم:
- مزایا
مهم‌ترین مزیت‌هایی که منجر به استفاده گسترده از سازه بتنی می‌شود، به شرح زیر است:
- هزینه پایین نگهداری
- کمانش پایین اجزا
- مقرون به صرفه‌تر نسبت به نوع فلزی
- سرعت ساخت بیش‌تر
- معایب
در کنار مزایای ذکر شده، سازه بتنی معایب زیر را نیز دارا است:
- نیاز به وجود سقف کاذب
- دارای وزن بالاتر نسبت به سازه فلزی
- تحمل پایین نیروی کششی
- هدررفت مصالح
- عدم امکان ترمیم بافت
- اتلاف انرژی
سازه های بتنی معروف جهان کدامند؟
شماری از معروف‌ترین سازه‌های بتنی جهان شامل موارد زیر است:
- برج خلیفه در دبی
- اونیته دبیتاسیون فرانسه
- موزه ملی برزیل
- بلاباخ کونزرتهاوس آلمان
- برج پیتزا ایتالیا
- گراند دیکسنس سوئیس
- پل میان‌گذر دریاچه پونچاترین
- موزه گوگنهایم نیویورک
سازه های بتنی معروف در ایران
در کشور ایران نیز سازه‌های بتنی بسیاری وجود دارد که در ادامه به معرفی شماری از معروف‌ترین آن‌ها می‌پردازیم:
- برج میلاد
- میدان نقش جهان
- کاخ سعادت آباد
- کاخ گلستان
جمع بندی
سازه بتنی در حقیقت به سازه‌ای گفته می‌شود که متریال اصلی آن بتن یا بتن آرمه باشد. سازه یا اسکلت بتنی دارای مقاومت قابل توجهی است و در سدسازی، ساختمان سازی، ساخت سوله و دیگر موارد کاربرد بسیاری دارد. اسکلت بتنی از مزایای بسیاری برخوردار است که منجر به استفاده آن در سازه‌های ایران و جهان می‌شود که در این مقاله به معرفی آن‌ها پرداخته‌ایم.
منبع(Resource): CONCRETE FRAME STRUCTURES
سوالات متداول
انواع سازه های بتنی کدام است؟
انواع سازه بتنی شامل ساختمان‌های اسکلت بتنی، دیوارهای بتنی، منابع آن بتن، سدها و کانال‌های بتنی می‌شود.
ساختمان بتنی چیست؟
ساختمان یا سازه بتنی به سازه‌ای گفته می‌شود که عمده مصالح آن بتن یا بتن مسلح باشد.
سازه های بتنی معروف در ایران کدامند؟
میدان نقش جهان، برج میلاد، کاخ سعادت آباد و غیره از انواع اسکلت‌های بتنی هستند.
