دسته: دسته‌بندی نشده

تیرچه سفالی یا تیرچه فندوله

تیرچه سفالی که با نام تیرچه با قالب سفالی نیز مشهور است، بسیار شبیه تیرچه بتنی سنتی یا تیرچه پیش ساخته خرپایی می باشد؛ (تیرچه خرپایی از رایج ترین نوع تیرچه مورد استفاده در کشور می باشد)، تنها تفاوتی که با تیرچه بتنی خرپایی دارد در این است که میلگردهای اصلی تیرچه را در قالب سفالی قرار داده و سپس بتن ریزی صورت می گیرد.

در تیرچه های خرپایی سنتی به منظور بتن ریزی، آن ها را در قالب موقت قرار داده و سپس بتن ریزی می شود. خرپای این تیرچه ها از میلگرد ساخته می شوند. به تیرچه سفالی تیرچه با کفشک نیز گفته می شود؛ لازم به ذکر است این نوع تیرچه به دلایلی که توضیح داده خواهد شد، دیگر مورد استفاده واقع نمی شود.

برای آشنایی و همچنین خرید محصول تیرچه پیش تنیده ارومیه، به بخش محصولات وبسایت بپتا مراجعه نمایید.

اجزای تشکیل دهنده تیرچه سفالی

تیرچه سفالی همانند تیرچه خرپای بتنی از اجزای اصلی زیر تشکیل می شود که عبارت اند از:

• میلگرد بالایی
• میلگرد های عرضی
• میلگردهای کششی
• میلگرد کمکی
• بتن پاشنه تیرچه

میلگرد بالایی: این میلگردها عضو بالای خرپا هستند و قطر آن ها معمولا بین ۶ تا ۱۲ سانتی متر می باشد. این میلگرد ها در ابتدای مراحل بارگذاری وزن ناشی از حمل و نقل و وزن ناشی از بار مرده سقف را تحمل می کنند.

میلگرد های عرضی: این میلگردها عضو مورب خرپا می باشند و در کنار دیگر اعضای خرپا ایستایی لازم جهت تحمل وزن تیرچه را تامین می کند. این میلگردها همچنین پیوستگی لازم بین میلگردهای کششی و بتن پوششی را نیز ایجاد کرده و نیروهای برشی سقف را نیز تحمل می‌کنند. ارتفاع این میلگردها طوری باید باشد که میلگرد بالایی، بالاتر از سطح بلوک قرار بگیرد. قطر میلگردهای عرضی بین ۵ تا ۱۰ میلی متر بوده و حداکثر فاصله میلگردهای عرضی از یکدیگر ۲۰ سانتی متر می‌باشد.

میلگردهای کششی: میلگردهای کششی در ابتدا نیروی ناشی از وزن خود، نیروی کششی حاصل از لنگر خمشی و نیروی ناشی از وزن مرده سقف را تحمل می کنند. و بعد از بارگذاری نیز به عنوان عضو کششی عمل می کنند. زاویه میلگردهای کششی با میلگردهای عرضی بین ۳۰ تا ۴۵ درجه می ‌باشد.

میلگرد کمکی: این میلگرد به منظور مهار کردن آرماتورهای کششی به کار می رود.

بتن پاشنه تیرچه: به منظور تامین تکیه گاه بلوک ها در سقف تیرچه بلوک، پاشنه تیرچه بتن ریزی می شود.

برای آشنایی با انواع تیرچه و ویژگی های هر کدام، مقاله “تیرچه چیست؟” را در بخش بلاگ وبسایت بپتا مطالعه نمایید.

کاربرد تیرچه سفالی

از کاربرد های مهم تیرچه سفالی استفاده از آن ها در سقف تیرچه بلوک می باشد. در این سیستم تیرچه های سفالی نقش تیرهای فرعی را داشته و نقش سازه ای ندارند. این تیرچه همانند تیرچه های بتنی خرپایی برای ساختمان های با اسکلت بتنی، فلزی و آجری به کار می روند.

به منظور آشنایی و خرید سقف هالوکور می توانید به بخش محصولات شرکت بپتا مراجعه نمایید.

ممنوعیت استفاده از تیرچه سفالی و جایگزینی با تیرچه بتنی استاندارد

تیرچه سفالی یا فندوله در کنار تیرچه بتنی خرپا، هم در سازه های بتنی و هم در سازه های فلزی قابل استفاده می باشد که به علت جایگیری بهتر تیرچه بتنی در داخل پوتر بیشتر در سازه های اسکلت بتنی کاربرد دارند. قابل ذکر است که امروزه تیرچه سفالی منسوخ شده و تیرچه بتنی استاندارد جایگزین آن شده است. استفاده از تیرچه سفالی به دو دلیل عمده زیر ممنوع شده است:

نبود امکان بررسی بصری از بتن پاشنه

کم بودن فضای بتن ریزی داخل قالب سفالی

منابع کمکی:

scielo.br

patents.google.com

در این مقاله در مورد مزایای بتن (Concrete Advantages) بصورت مختصر صحبت خواهیم کرد. بتن که در دنیای امروز می توان گفت از مهمترین مصالح ساختمانی می باشد از ترکیب سنگدانه و سیمان با آب تشکیل می شود. با اینکه در ساخت و ساز از مواد و مصالح دیگر همچون فولاد، چوب، مصالح بنایی و غیره نیز استفاده می شود اما بتن و در ترکیب با فولاد، بتن آرمه، گسترش بسیار زیادی داشته و به عنوان یکی از مصالح مطمئن در ساخت انواع ساختمان، پل، تونل، کانال، مخازن، لوله ها و غیره به کار می رود و در ساخت اسکلت سازه های بلند نیز اصلی ترین ماده محسوب می شود.

انواع بتن

مواد اصلی تشکیل دهنده بتن همچنان که گفته شد از سنگدانه، سیمان و آب می باشد اما بسته به نوع کاربرد آن، بتن با نسبت های مختلف مواد تشکیل دهنده خود و تحت شرایط منحصر به فرد، در انواع مختلفی تولید می شود که از مهمترین آن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• بتن پیش تنیده
• بتن آماده
• بتن معمولی
• بتن مسلح
• بتن سبک
• بتن سنگین
• بتن خود تراکم
• و غیره

همچنین برای آشنایی با تیرچه به عنوان یکی از سازه های مهم در ساخت و ساز می توانید به بخش مقالات بپتا مراجعه نمایید.

مزایای بتن

از مهمترین مزایای بتن می توان به موارد زیر اشاره کرد که بصورت مختصر در مورد هر کدام توضیح داده خواهد شد:

• آسان بودن تعمیرات بتن
• قالب بندی بتن در اشکال مختلف
• مقاومت بتن در برابر رطوبت
• دسترسی آسان به بتن و مواد تشکیل دهنده بتن
• حمل و نقل آسان بتن
• مقاومت بالای بتن در مقابل حرارت و آتش سوزی
• صُلبیت بالای بتن
• عایق صوتی بودن بتن
• ساختار یکپارچه بتن
• نیاز کمتر به محافظت بتن
• عمر طولانی بتن
• اجرای آسان بتن

مقاومت فشاری بالای بتن

از مهمترین مزایای بتن مقاومت فشاری بالای بتن می باشد که در ترکیب با فولاد به منظور تقویت آن باعث می شود در مقایسه با دیگر سازه ها نظیر سازه های فولادی علاوه بر داشتن مقاومت بالاتر، حاصل کار مقرون به صرفه تر نیز تمام شود.

آسان بودن تعمیرات بتن

با گذشت زمان در صورت نیاز به تعمیرات بتن، این کار به راحتی با پر کردن ترک ها و شکاف های موجود در انواع سازه ها با مواد جدید انجام می شود. و می توان بتن را به راحتی در داخل شکاف ها پمپاژ کرد.

قالب بندی بتن در اشکال مختلف

از مزایای مهم بتن این است که می توان به راحتی آن را در قالب های مختلف جا داده و هر شکل و سازه دلخواهی را از آن تهیه نمود. در حالی که تولید چنین سازه هایی از فولاد فقط در کارخانه انجام گرفته و در بعضی موارد ساخت اشکال معماری از فولاد، بسیار مشکل و حتی غیر ممکن می باشد.

مقاومت بتن در برابر رطوبت

از مزایای مهم دیگر بتن این است که در مقابل آب و رطوبت مقاوم بوده و مشکل اساسی برای آن ایجاد نمی کند. البته لازم به ذکر است که آب مورد نظر نباید ناخالصی هایی از بعضی از یون ها نظیر یون سولفات و یون کلر داشته باشند، زیرا موجب خوردگی فولاد شده که آن هم باعث کاهش مقاومت بتن آرمه می شود. در غیر اینصورت آب برای بتن و حتی میلگردها مشکلی ایجاد نمی کند.

دسترسی آسان به بتن و مواد تشکیل دهنده بتن

همچنین از مزایای بتن در دسترس بودن مواد تشکیل دهنده آن می باشد که می توان آن ها را به راحتی و با قیمت مناسب تر تهیه نمود. این مسئله یکی از دلایل اصلی تمایل بیشتر به استفاده از بتن می باشد و همراه با آن در مقایسه با دیگر مصالح ساختمانی نظیر فولاد،‌ منجر به ارزان تر تمام شدن فرایند ساخت نیز خواهد شد.

حمل و نقل آسان بتن

از دیگر مزایای بتن، حمل آسان آن می باشد که می توان هم مواد تشکیل دهنده بتن (شن، ماسه، سنگدانه و آب) و هم خود بتن را به آسانی بصورت آماده از محل تولید یا کارخانه به کارگاه یا محل بتن ریزی منتقل کرد.

مقاومت بالای بتن در مقابل حرارت و آتش سوزی

از دیگر مزایای بتن مقاومت بسیار خوب آن در برابر آتش سوزی می باشد این در حالی است که مقاومت فولاد در برابر آتش سوزی بسیار پایین است و در برابر آتش سوزی های بزرگ زودتر فرو می ریزد. این ویژگی منحصر به فرد بتن، ساختمان بتن آرمه را در برابر آتش سوزی های بزرگ پایدار کرده و موجب ایجاد فرصت برای مهار آتش و همچنین تخلیه ساختمان می شود. و از فروریزی ساختمان که ممکن است خسارت جبران ناپذیری را به بار آورد جلوگیری می کند.

صلبیت بالای بتن

همچنین از مزایای بتن مواد تشکیل دهنده بتن و ساختمان هایی که از بتن آرمه دست شده اند می باشد که صلبیت و یا پایداری بالاتری نسبت به ساختمان هایی که از اسکلت فولادی درست شده اند، دارند. این سازه ها به دلیل داشتن وزن زیاد، در برابر عواملی همچون وزش شدید باد، تحرک زیاد در طبقات بالایی و حتی زلزله های خفیف پایدارتر بوده و لرزش بسیار پایینی توسط ساکنین احساس می شود که این امر موجب احساس آرامش بیشتر ساکنین خواهد شد.

عایق صوتی بودن بتن

از دیگر مزایای بتن می توان به عایق صوتی بودن آن اشاره کرد مخصوصا اگر از نوع خاصی از بتن که حاوی پوکه های معدنی است، در آن استفاده شود که در این صورت به طور قابل ملاحظه ای عایق خوبی در برابر صوت خواهد بود.

ساختار یکپارچه بتن

یکنواخت بودن ساختار بتن نیز از دیگر مزایای بتن می باشد و موجب استحکام سازه بتن آرمه می شود. ساختار یکپارچه بنا، ظاهر بهتری نیز خواهد داشت.

نیاز کمتر به محافظت بتن

یکی دیگر از مزایای بتن این است که بتن با در نظر گرفتن سازه های فولادی به نگه داری و محافظت کمتر نیاز دارد. مخصوصا اگر بتن ریزی سازه ها بصورت متراکم انجام شده باشد و همچنین در قسمت های در تماس با هوا از بتن هوادار استفاده شده باشد. که در این صورت نیاز به مقاومت ویژه نیست. لذا بتن گزینه بسیار خوبی برای ساخت پناهگاه ها در برابر طوفان می باشد.

عمر طولانی بتن

بتن در مقایسه با دیگر مصالح ساختمانی عمر بهره برداری بسیار بالاتری دارد. خاصیت بتن طوری است که با گذشت زمان مقاومت آن نه تنها کاهش پیدا نمی کند بلکه در طول زمان با محکم تر شدن سیمان و افزایش مقاومت آن، بیشتر نیز می شود. لازم به ذکر است که با گذشت زمان ممکن است عوامل مخرب محیطی مانند یون ها موجب کاهش دوام و پایداری بتن باشند.

اجرای آسان بتن

همچنین از دیگر مزایای بتن که عملیات اجرایی را راحت تر می کند این است که در اجرای سازه های بتنی به غیر از برخی موارد خاص، در مقایسه با سازه های فولادی به مهارت تخصصی و حرفه ای عوامل اجرایی و کارگران، نیاز آنچنانی نخواهد بود.

تیرچه بتنی چیست؟

تیرچه ها به دو صورت تیرچه بتنی (Concrete Joist) و تیرچه فلزی ساخته می شوند و انواع مختلفی داشته که هر کدام نیز کاربرد متفاوتی دارند. در این مطلب پیرامون تیرچه بتنی بحث خواهد شد. تیرچه بتنی عبارت است از قطعه و یا عضو پیش ساخته ای که از بتن و فولاد (آرماتور) درست شده و به دو صورت تیرچه بتنی خرپایی و تیرچه پیش تنیده درست می شود. عمدتا تیرچه ها در سقف به کار برده می شوند که بارهای مرده و زنده ناشی از سقف را تحمل کرده و به تیرهای اصلی انتقال می دهند.

بارگذاری تیرچه بتنی

می توان گفت تیرچه ها در طول ساخت در دو مرحله بارگزاری می شوند در مرحله اول به هنگام اجرای سقف علاوه بر وزن خود، وزن ناشی از بارهای مرده اجزای سقف (شامل بلوک و بتن پوششی) و همچنین بارهای موقت در حین اجرا را تحمل کرده و در مرحله دوم بعد از حصول مقاومت بتن ریخته شده به عنوان عضو کششی مقطع تی شکل تمامی بارهای مرده و بارهای زنده را نیز تحمل می کند.

برای تهیه و آشنایی با سقف هالوکور می توانید به بخش محصولات وبسایت بپتا مراجعه نمایید.

انواع تیرچه بتنی

همان طور که گفته شد تیرچه های بتنی به دو صورت ساخته می شوند و عبارت اند از:

1. تیرچه بتنی پیش ساخته خرپایی
2. تیرچه بتنی پیش ساخته پیش تنیده

۱- تیرچه بتنی خرپایی

تیرچه پیش ساخته خرپایی  از دو قسمت عمده خرپا و پاشنه تشکیل شده و در دو نوع با قالب ماندگار یا قالب سفالی (امروزه کاربرد زیادی ندارد) و بدون قالب ماندگار تولید می شود. اجزای تکشیل دهنده تیرچه خرپایی عبارت اند از:

• بتن پاشنه تیرچه
• آرماتورهای کششی
• آرماتور تقویتی
• آرماتور کمکی اتصال
• آرماتور بالایی
• آرماتورهای عرضی

بتن پاشنه تیرچه

قبل از اجرای تیرچه، پاشنه تیرچه بتن ریزی می شود و به منظور تامین تکیه گاه بلوک ها برای قالب دائمی و همچنین برای قالب بندی نکردن دوباره قسمت زیرین سقف به کار می رود.

آرماتورهای کششی

آرماتورهای کششی در مرحله ابتدایی بارگذاری تیرچه، هم نیروی کششی ناشی از وزن خود را و هم نیروی کششی حاصل از لنگر خمشی و ناشی از وزن مرده سقف را تحمل می کند و در مرحله بارگذاری نیز این آرماتورها به عنوان عضو کششی تیر تی شکل عمل می کنند.

آرماتور تقویتی

آرماتور تقویتی در داخل خرپای فلزی زمانی به کار می رود که طول تیرچه زیاد بوده و یا بارگذاری بیشتر باشد و دو عدد آرماتور کششی پایینی برای تحمل لنگر در وسط دهانه کافی نباشند. در این حالت، یک آرماتور به وسط خرپا اضافه می کنند که آرماتور تقویتی نامیده می شود.

آرماتور کمکی اتصال

آرماتور کمکی با هدف مهار کردن آرماتورهای کششی و همچنین در صورت نیاز به منظور استقرار بیش از دو آرماتور کششی در پاشنه تیرچه در کنار خرپا به کار می رود.

آرماتور بالایی

آرماتور بالایی در مراحل ابتدایی بارگذاری به عنوان عضو خرپایی عمل می کند به این صورت که با کمک دیگر اعضای خرپا وزن تیرچه را به هنگام حمل و نقل و وزن مرده سقف را به هنگام قالب بندی و بتن ریزی و قبل از حاصل شدن مقاومت بتن پوششی تحمل می کند. بعد از بارگذاری نیز اگر آرماتور بالایی، بالاتر از سطوح بلوک ها قرار گیرد به عنوان آرماتور افت و حرارت مقطع مرکب سقف عمل می کند و اگر پایین تر از سطوح بلوک ها قرار گیرد این نقش را نخواهد داشت.

آرماتورهای عرضی

آرماتور های عرضی در ابتدا به عنوان عضو مورب خرپا عمل کرده و همرا با دیگر اعضا، ایستایی لازم را جهت تحمل وزن تیرچه به هنگام حمل و نقل تامین می کند. بعد از آن آرماتورهای عرضی استایی را به منظور تحمل وزن مرده سقف بین تکیه گاه های موقت تامین می کند. در محله آخر نیز این آرماتورها پیوستگی لازم را بین آرماتور کششی خرپا و بتن پوششی ایجاد می کند. همچنین بخشی از نیروی برشی تیر تی شکل نیز توسط آرماتور های عرضی تحمل می شود.

دو نوع دیگر تیرچه های بتنی خرپایی عبارت اند از

تیرچه خرپایی صنعتی

تیرچه بتنی صنعتی نیز همانند تیرچه بتنی از خرپای فلزی تشکیل می شود و میلگرد های آن به وسیله جوش مقاومتی (نقطه جوش) به آرماتورهای زیرین و بالایی متصل می گردد. خرپای تیرچه صنعتی نیز هم در قالب موقت و هم در قالب ماندگار سفالی قابل بتن ریزی می باشد.

تیرچه خرپایی سفالی یا تیرچه فندوله

تیرچه خرپایی سفالی یا تیرچه فندوله نیز همانند تیرچه های بتنی خرپایی با قالب ثابت می باشد با این تفاوت که به هنگام بتن ریزی به جای قرار دادن آنها در قالب موقت، در بلوک های فندوله سفالی قرار می دهند سپس بتن ریزی در این قالب ها انجام می شود. امروزه استفاده از این نوع تیرچه متداول نبوده و استفاده از آن در کشور ممنوع شده است.

۲- تیرچه بتنی پیش تنیده

تیرچه بتنی پیش تنیده به دلیل حساسیت و پیچیده بودن روش های طراحی و تولید آن، در کارخانه های مجهز و و با روش های مخصوص تایید شده، تولید می شود. تیرچه های پیش تنیده در مقایسه با دیگر تیرچه های از کیفیت بالایی برخوردار هستند. در ساخت تیرچه پیش ساخته پیش تنیده، هم از مقطع بتنی با رده مقاومتی بالا و هم از فولادهایی با مقاومت بالاتر استفاده می شود. یکی از مهمترین کارهایی که در ساخت تیرچه های پیش تنیده انجام می شود این است که فولادها توسط دستگاه هایی با دو روش پیش کشیده و پس کشیده، کشیده شده و بعد از عمل آوری بتن به مقدار لازم فولادهای کشیده شده آزاد می شوند.

با این کار یک نیرو یا تنش فشاری دائمی در بتن ایجاد می شود که باعث می شود مقاومت بتن در برابر تنش های کششی بعد از بارگذاری افزایش یابد. تیرچه پیش تنیده در ساخت سقف های تیرچه بلوک در اماکن هایی با بار زنده و اماکن نیمه صنعتی بسیار متداول می باشد.

انواع تیرچه پیش تنیده

تیرچه های پیش تنیده نیز به دو صورت زیر ساخته می شوند:

• تیرچه پیش تنیده پیش کشیده
• تیرچه پیش تنیده پس کشیده

تفاوت اصلی این دو بدین صورت است که اگر میله ها قبل از بتن ریزی کشیده شوند تیرچه پیش تنیده پیش کشیده و اگر فولادها بعد از بتن ریزی کشیده شوند تیرچه پیش تنیده پس کشیده می باشد.

در تیرچه پیش تنیده پیش کشیده کابل های فولادی توسط جک های مخصوصی کشیده شده و بعد از بتن ریزی و گیرایش بتن به اندازه لازم کابل ها رها می شوند که با این کار نیروی پیش تنیده ایجاد شده به بتن وارد می شود. در هنگام آزاد سازی کابل ها تدریجا رها می شوند تا از وارد کردن ضربه به بتن توسط نیروی پیش تنیده جلوگیری شود.

به طور مشابه در این روش نیز کابل ها توسط گیره هایی کشیده می شوند با این تفاوت که این عمل بعد از بتن ریزی انجام می گیرد. نکته مهم در این روش این است که فولادها نباید قبل از کشیده شدن به بتن چسبیده باشند که در این صورت امکان کشش نخواهد بود. تیرچه پیش تنیده پس کشیده نسبت به روش قبلی مزیتی دارد بدین صورت که کابل های فولادی را می توان طوری در بین قالب ها قرار داد که مستقیما در مسیر تنش قرار گیرند تا بتوان حجم بتن ریزی را کاهش داد.

برای آشنایی بیشتر با بتن و تیرچه پیش تنیده، به بخش بلاگ وبسایت بپتا مراجعه نمایید.

helpful sources:

sciencedirect.com

theconstructor.org

مقاومت بتن چیست؟

مقاومت بتن یکی از مهمترین خاصیت ها و ویژگی بتن می باشد که به هنگام طراحی مورد بررسی مهندسین عمران و همچنین مهندسین کنترل کیفیت قرار می گیرد. مقاومت بتن (Concrete Resistance) عبارت است از توانایی آن در برابر تنش هایی که به بتن وارد می شود، به طوری که بتن شکسته نشود. گاها شکست بتن همراه با ترک های ایجاد شده می باشد. البته بتن قبل از بارگیری خارجی نیز ترک هایی کوچکی در داخل بر می دارد که به شکست بتن منجر نمی شود. شکست بتن به دو صورت اتفاق می افتد و عبارت اند از:

۱- شکست تحت تنش کششی که به صورت گسیختگی می باشد و تنش وارده به حداکثر اندازه خود می رسد.

۲- شکست تحت تنش فشاری که در این حالت ترک های داخلی بتن به اندازه ای بیشتر می شود که بتن دیگر قادر به تحمل بارهای اضافی نمی باشد.

اهمیت مقاومت بتن بیشتر به این دلیل است که اندازه مشخصی داشته و در آزمایشگاه به آسانی قابل اندازه گیری می باشد. همچنین با دانستن اندازه مقاومت بتن می توان به دیگر خاصیت های مهم بتن نظیر میزان نفوذپذیری آن و مقاومت در برابر عوامل بیرونی مانند هوا و ساییدگی و غیره نیز پی برد که رابطه مستقیمی با خاصیت مقاومت بتن دارند.

برای آشنایی با بتن پیش تنیده می توانید مقاله “پیش تندیگی بتن و کاربرد بتن پیش تنیده” را در وبسایت بپتا مطالعه نمایید.

شکست بتن در اثر تنش های وارده

علت شکست بتن با در نظر گرفتن فاکتورهای مؤثر مختلف در آن از جمله فضاهای خالی موجود در بتن و اندازه سنگدانه ها که تاثیر مستقیم در ریز ترک های داخلی دارند، کار نسبتا دشواری است. اما دانستن حالات مختلفی که به شکست بتن منجر می شود در کنترل عوامل مؤثر در مقاومت بتن حائز اهمیت می باشد.

در حالت کششی نیروی کمتری برای رشد ترک های داخلی نیاز است که در صورت افزایش تنش کششی این ترک ها به سرعت رشد کرده و گسترش می یابد که در نهایت منجر به شکست بتن می شود. برعکس حالت قبل در حالت تنش فشاری نیروی بسیار زیادی برای رشد و گسترش ترک ها نیاز است که در این حالت شکنندگی به ندرت اتفاق می افتد. بنابراین ننتیجه کلی به این صورت است که بتن در برابر کشش مقاومت بسیار کمتری داشته و در برابر فشار مقاومت بسیار زیادی دارد.

مقاومت فشاری بتن

مقاومت بتن در برابر نیروی وزن مقاومت فشاری بتن نامیده می شود. و به عبارت دیگر قابلیت تحمل بار توسط سازه ها و مصالح بتنی بدون ایجاد ترک، شکستگی و یا تغییر شکل در آن ها می باشد. حداکثر مقدار نیرویی که در اثر آن بتن می شکند مقاومت بتن نامیده می شود. لازم به ذکر است سازه های بتنی در اثر تنش های اعمال شده کششی افزایش ابعاد داشته و تحت تنش های فشاری کاهش ابعاد دارند.

عوامل مؤثر بر مقاومت فشاری بتن:

مقاومت بتن و عملکرد آن هم به تنش های فشاری و کششی وارد شده و هم به عوامل مختلف که در تخلخل (حجم فضای خالی در مواد جامد) بتن مؤثر است، بستگی دارد که همراه با تنش های وارده عامل تخلخل از اهمیت زیادی برخوردار است. پیش بینی مدل های دقیق مقاومت بتن بسیار مشکل است زیرا مشخص کردن تخلخل اجزای بتن عملا غیر ممکن است و موارد مؤثر بر آن نیز عبارت اند :

• خواص مصالح بتن
• شرایط عمل آوری بتن
• فاکتورهای آزمایشگاهی بتن

خواص مصالح بتن و مشخصات آن

انتخاب مصالح مناسب و نسبت آن ها از عوامل حیاتی در کیفیت و مقاومت بتن مورد نظر می باشد که قبل از اختلاط مواد باید به دقت بررسی شوند. لازم به ذکر است که عوامل اختلاط بتن به تنهایی تاثیر گذار نبوده و در عمل در ترکیب با همدیگر مؤثر واقع می شوند.

نسبت آب به سیمان (W/C)

با توجه به قانون نسبت آب به سیمان آبرام که در اوایل قرن بیستم مطرح شد، مقاومت فشاری بتن رابطه معکوس با نسبت آب به سیمان دارد و در طول زمان نیز میزان مقاومت افزایش می یابد. بدین صورت که افزایش نسبت آب به سیمان موجب افزایش تخلخل بتن می شود و مقاومت آن را کاهش می دهد.

میزان هوا در بتن

اگر به هر دلیلی همچون کاربرد مواد حباب هوازا و یا نداشتن تراکم کافی مخلوط بتن در داخل آن، حباب های اضافی در آن شکل گیرد، موجب افزایش تخلخل می شود که آن هم بر مقاومت فشاری بتن تاثیر مستقیم دارد و آن را کاهش می دهد. به عبارت دیگر در یک نسبت آب به سیمان مشخص میزان هوای موجود در بتن سبب کاهش مقاومت بتن می شود.

نوع سیمان بتن

همچنان که مطرح شد نسبت آب به سیمان در تخلخل و در نتیجه مقاومت بتن تاثیر دارد. در عمل تحت شرایط یکسان و نسبت آب به سیمان معین، سیمان پورتلند نوع ۳ نسبت به سیمان پورتلند نوع ۱، سریع تر با آب واکنش نشان می دهد لذا تخلخل کمتری داشته که سبب افزایش مقاومت بتن می شود.

سنگدانه بتن

با اینکه سنگدانه ها در مقاومت بتن های معمولی زیاد مطرح نیست و عوامل نسبت آب به سیمان و تخلخل بیشتر مد نظر قرار می گیرند، اما لازم به ذکر است که خواص سنگدانه ها به نسبت های مختلف در مقاومت بتن تاثیر گذار است از جمله این ویژگی ها می توان به اندازه، نوع شکل، دانه بندی و بافت سطحی اشاره کرد. همچنین باید گفت که تمامی این خواص گفته شده از تغییراتی که در نسبت آب به سیمان داده می شود، نمایان می گردد.

آب اختلاط بتن

بصورت کلی آب به عنوان یکی از عوامل اختلاط بتن، به عنوان عامل اصلی تاثیر گذار در مقاومت بتن به حساب نمی آید ولی با این حال نباید آب مصرف شده در ساخت بتن بیش از اندازه ناخالصی داشته باشد زیرا ممکن است در این حالت بر مقاومت بتن تا حدودی تاثیر گذار باشد. علاوه بر آن آبی که ناخالصی زیادی داشته باشد سبب خوردگی فولاد در بتن نیز می شود.

به عبارت دیگر تاثیر آب با ناخالصی زیاد در بتن مسلح بوده که باعث خوردگی فولاد می شود و در بتن غیر مسلح آنچنان مهم نیست. در تهیه بتن مسلح گفته می شود که آب استفاده شده باید ویژگی قابل شرب داشته باشد زیرا آب شرب مواد محلول بسیار کمتری در خود دارد.

مواد افزودنی در بتن

بصورت کلی هرچه میزان افزایش مقاومت بتن در سنین اولیه کندتر اتفاق بیفتد، مقاومت نهایی بتن بالاتر خواهد بود. لذا مواد افزودنی تندگیر کننده و کند گیر کننده در تهیه بتن بر روی روند گیرش بتن تاثیر گذاشته که آن هم به نوعی در مقاومت نهایی بتن مؤثر واقع می شود. در یک نسبت آب به سیمان یکسان، افزودن مواد کاهش دهنده آب در بتن نیز سبب افزایش مقاومت بتن می شود.

برای آشنایی و خرید تیرچه پیش تنیده ارومیه می توانید به وبسایت شرکت بپتا مراجعه نمایید.

مقدمه

از آنجائیکه بتن جزء اساسی ترین مصالح مورد استفاده در صنعت ساخت و ساز می باشد، می بایست بسته به نوع سازه، اهمیت و کاربرد آن، بررسی خصوصیات بتن مرغوب در طول فرایند تولید، حمل، نگه داری و اجرا به دقت مورد توجه قرار بگیرد. پیشرفت تکنولوژی و افزایش کارایی بتن موجب شده تا تحقیقات گسترده ای بر روی خواص بتن صورت گیرد که نتیجه آن ابداع، تولید و عرضه گونه های مختلف بتن می باشد.

خصوصیات بتن مرغوب

از خصوصیات مهم بتن مرغوب (High Quality Concrete) بعد از انجام دادن تمامی ملاحظات قبل و بعد از استفاده از آن، این است که به هنگام اجرا، عمل بتن ریزی راحت انجام گرفته و بعد از آن در طول زمان در شرایط گوناگون، مانند محیط های خورنده و مهمتر از همه بعد از بارگیری در برابر بارهای وارده، مقاومت بالایی خواهد داشت.

به عبارت دیگر مهمترین ویژگی بتن مرغوب این است که کارایی بالایی داشته باشد و عبارت است از بتنی که به راحتی ساخته شده، به هنگام حمل خصوصیات آن دچار تغییر نشده و در زمان بتن ریزی نیز به خوبی متراکم شده و یکنواختی خود را از دست ندهد. برای داشتن بتن مرغوب و کارا، بررسی و توجه به عوامل زیر توسط پیمان کاران الزامی می باشد.

برای آشنایی با ویژگی ها و خصوصیات بتن آماده بپتا به بخش محصولات وبسایت شرکت بپتا مراجعه نمایید.

نوع و میزان مصالح مصرفی

از خصوصیات بتن مرغوب که باعث بالا بردن کارایی آن می شود تهیه مصالح مصرفی با کیفیت و انتخاب درست نسبت اختلاط آن ها می باشد. لذا انتخاب سیمان با نرمی بالا و مصالح سنگی بر اساس دستور العمل های نظارتی از عوامل مهم در داشتن بتن مرغوب می باشد.

مواد افزودنی

یکی دیگر از خصوصیات بتن مرغوب، نوع و میزان مواد افزودنی به بتن می باشد که به منظور بالا بردن کارایی بتن با نسبت آب به سیمان مشخص استفاده می شود. میزان این مواد افزودنی بر اساس دستور العمل کارخانه بوده و به هنگام مصرف باید با تایید دستگاه نظارت انجام گیرد.

برای کسب اطلاعات مفید در مورد بتن پیش تنیده لطفا مقاله “پیش تنیدگی بتن و کاربرد بتن پیش تنیده” را در بخش بلاگ مطالعه نمایید.

میزان روانی بتن یا اسلامپ

از دیگر خصوصیات بتن مرغوب میزان روانی بتن و یا اسلامپ می باشد که میزان آن بر اساس جداول استاندارد مشخص بوده که بسته به نوع کاربرد آن، تعیین و کنترل می شود. و بتن هایی که به هنگام بتن ریزی با مقدار استاندارد خود هماهنگ نباشند، نباید در پروژه ی مورد نظر مورد استفاده قرار گیرند. همچنین در بتنی که سفتی آن از میزان لازم بیشتر باشد، اضافه کردن آب برای بالا بردن اسلامپ آن نیز مجاز نمی باشد، زیرا اینکار باعث تغییرات کلی در مشخصات بتن مورد نظر می شود.

عمل آوری در درجه حرارت مشخص

از دیگر خصوصیاتی که برای داشتن یک بتن مرغوب می بایست مورد توجه قرار داد این است که درجه حرارت مشخص شده برای مخلوط بتن در هنگام ساخت آن، باید رعایت شود تا ویژگی های بتن مورد نظر دچار تغییر نشده و در بتن ریزی نیز اشکالاتی به وجود نیاید.

انتخاب صحیح نسبت آب به سیمان

از خصوصیات مهم بتن مرغوب نسبت آب به سیمان متناسب آن می باشد که مستقیما بر دوام و کارایی بتن تاثیر دارد. این میزان بسته به شرایط محیطی و عملکرد سازه در مشخصات فنی قید می شود.

داشتن حداقل مقدار سیمان

همچنین برای داشتن بتن مرغوب بعد از انتخاب صحیح نسبت آب به سیمان که معیار مشخصی است، بایستی میزان مصرفی سیمان نیز از حد مشخصی کمتر نباشد که این عامل هم بسته به قطر مصالح درشت دانه تعیین می شود.

برای آشنایی با تیرچه و انواع آن، مقاله “تیرچه چیست؟” را در بخش بلاگ مطالعه نمایید.

بتن با حباب هوا

از دیگر خصوصیات بتن مرغوب داشتن دوام بالا در شرایط محیطی یخ زده و یا مکان هایی که برای آب شدن یخ آن از نمک استفاده می شود، می باشد و می بایست از مواد حباب ساز استفاده کرد و ویژگی های آن برای موارد استفاده به تایید دستگاه نظارت برسد.

مقاوت بتن در برابر حملات شیمیایی

بتن مرغوب برای داشتن کارایی بالاتر می بایست با در نظر گرفتن تمامی شرایط محیطی ساخته شود تا در مجاورت مواد شیمیایی و یا خورنده پایداری خود را حفظ کند. لذا برای مقابله با این عوامل در نظر گرفتن انواع مواد شیمیایی محیطی برای ساخت بتن هائز اهمیت می باشد. برخی از این عوامل عبارت اند از : فضلاب های صنعتی و خانگی، آب های شور و آب دریا، سولفات ها، درجه حرارت، یخ های مجاور سازه ها، خوردگی فولاد و غیره که برای مقابله با این عوامل مخرب ، انتخاب درست سیمان و نسبت آب به سیمان مناسب برای داشتن بتن مرغوب ضروری است.

مقاومت در برابر سایش

از خصوصیان مهم بتن مرغوب داشتن مقاومت لازم در برابر فرسایش می باشد. از جمله عوامل فرسایش هم عواملی از قبیل زیر می باشند: عبور و مرور، تردد، ضربه، ساییده شدن ابزارها و مواد مختلف بر بتن و غیره.

 از جمله عواملی که توجه به آن ها مقاومت بتن را در برابر سایش افزایش می دهد:

• روکش کردن سازه های بتنی
• عمل آوری به موقع بتن بعد از بتن ریزی
• صاف کاری به موقع سطح بتن
• دانه بندی مصالح
• مقاومت فشاری
• اسلامپ
• میزان هوای مناسب داخل بتن

عوامل مؤثر در ارتقای خصوصیات بتن مرغوب

همچنین برای داشتن بتن مرغوب همراه با رعایت آیین نامه های مربوطه، در نظر گرفتن نکات زیر نیز مفید واقع می شود.

اندازه سنگ دانه های بتن

وجود دانه های درشت در بتن سبب کاهش اسلامپ شده و کارایی بتن را نیز تقلیل می دهد. حداکثر اندازه دانه های موجود در بتن بر اساس ضخامت بتن، فاصله بین آرماتور ها و ابزارهایی که در ساخت و اجرا به کار می رود، تعیین می شود. لذا بزرگترین اندازه سنگدانه های درشت در بتن نباید از هیچ یک از مقادیر زیر بزرگتر باشد.

• ۳۳٪ ضخامت دال بتنی
• ۲۰٪ کوچکترین بعد داخلی قالب بتن
• ۷۵٪ حداقل فاصله آزاد بین میلگردها
• ۷۵٪ ضخامت پوشش بتن روی میلگردها

استفاده از فوق روان کننده در بتن

همراه با در نظر گرفتن اندازه سنگ دانه ها به منظور داشتن بتن مرغوب استفاده از عامل فوق روان کننده در بتن نیز عملیات بتن ریزی و تراکم بتن را ساده تر می کند. به دلیل این که در بتن مسلح میلگردها در حالت تراکم بوده و کاور بتن هم فاصله کمی دارد مشکلاتی نظیر انجام ویبره و جای دادن بتن در قالب ها به هنگام بتن ریزی بوجود می آید که با استفاده از فوق روان کننده که سبب افزایش اسلامپ بتن می شود، بتن در میان میلگردها ساده تر حرکت کرده و به راحتی در قالب جای می گیرد.

استاندارد های ملی بتن در ایران

استاندارهای ملی بتن در ایران نخستین بار در سال ۱۳۸۱ به منظور حفظ همگامی هماهنگی با پیشرفتها در این صنعت تدوین گردیده است که شامل موارد زیر می باشند.

• استاندارد ملی ایران شماره ۴۹۸۳ ، سنگدانه ها-مقدار کل رطوبت قابل تبخیر با خشک کردن
• استاندارد ملی ایران شماره ۶۰۴۴ ، بتن آماده
• استاندارد ملی ایران شماره  a-6044، بتن آماده
• استاندارد ملی ایران شماره ۱۰۲۷۲ ، مواد فلزی
• استاندارد ملی ایران شماره ۱۱۲۶۸ ، بتن- تعیین دمای بتن سیمان هیدرولیکی تازه اختلاط شده
• استاندارد ملی ایران شماره ۱۱۵۵۸ ، میلگردهای سرد نوردیده مورد مصرف جهت تسلیح بتن و ساخت شبکه های جوش ش

بتن معمولی چیست؟

در این مقاله در مورد بتن مسلح (Reinforced Concrete) و مقایسه آن با بتن پیش تنیده صحبت می شود اما قبل از آن بصورت مختصر در مورد بتن معمولی توضیح داده خواهد شد. بتن معمولی در واقع همان بتن خالی از فولاد می باشد و به عبارت دیگر به بتنی که مسلح نباشد، بتن معمولی اطلاق می شود. این نوع بتن از سیمان پورتلند، آب، سنگدانه ها و ماسه تشکیل می شود. به ترکیب سیمان و آب، ملات بتن نیز گفته می شود که باعث چسبندگی آن می شود.

بتن معمولی بر اساس وزن سنگدانه ها و مقاومت آن در انواع مختلف مانند بتن سبک و بتن با مقاومت بالاتر، قابل تولید می باشد. بتن بر اساس مقاومت فشاری که تحمل می کند به دو گروه معمولی و پرمقاومت تقسیم می شود که معمولا مقاومت فشاری بتن معمولی بین ۲۰ تا ۴۰ مگاپاسکال بوده و مقاومت فشاری بتن پرمقاومت بیشتر از ۴۰ مگاپاسکال می باشد.

بتن معمولی که بتن غیر مسلح نیز نامیده می شود وزن مخصوص بین ۲۲۰۰ تا ۲۵۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب داشته و مقاومت آن بین ۲۰۰ تا ۵۰۰ کیلوگرم بر سانتی متر مکعب می باشد. بتن در برابر نیروی فشاری دارای مقاومت بالا بوده ولی به لحاظ تحمل نیروی کششی ضعیف عمل می کند. از بتن معمولی در کارهایی که نیاز به مقاومت کششی بالاتری نباشد، مانند ساخت پیاده روها و جداول کنار خیابان ها استفاده می شود.

بتن مسلح چیست؟

بتن مسلح یا بتن آرمه به بتنی که با فولاد یا میلگرد مسلح شده باشد، گفته می شود. دلیل استفاده از فولاد در بتن مسلح، داشتن مقاومت کششی بالاتر نسبت به بتن می باشد که بدین طریق نیروی کششی به فولادها منتقل شده و از ترک خوردگی بتن جلوگیری می شود. لذا با به کارگیری فولاد، بتن حاصل شده هم دارای مقاومت فشاری و هم مقاومت کششی بالاتر خواهد بود. برای مسلح کردن بتن از میلگردها، شبکه های توری، صفحات فلزی و یا الیاف استفاده می شود.

دلایل استفاده از فولاد برای مسلح کردن بتن

مهمترین دلایل استفاده از فولاد برای مسلح کردن بتن، داشتن ضریب حرارتی یکسان با بتن می باشد. بدین معنی که انبساط یافتن فولاد، موجب ترک خوردگی بتن نمی شود یعنی با هم دیگر تغییر طول می دهند و به عبارت دیگر فولاد هیچ تنشی بر بتن تحمیل نمی کند. از دلایل دیگر چسبیدن محکم فولاد به بتن و نداشتن لغزش در داخل آن می باشد.

همچنین فولاد و بتن هر یک به تنهایی دارای معایب و مزایایی می باشند. از جمله این خاصیت ها داشتن مقاومت کم فولاد و مقاومت بالاتر بتن در برابر حرارت و آتش سوزی می باشد و فولاد به تنهایی در مقابل مواد شیمیایی خورده می شود. فولاد و بتن در ترکیب با یکدیگر، در ساخت و ساز تمامی این معایب را برطرف می کنند. پس به طور کلی بتن مسلح شده با فولاد در برابر حوادثی همچون آتش سوزی و عوامل شیمیایی مقاوم می باشد.

بتن مسلح پیش تنیده

با اینکه بتن مسلح نسبت به بتن معمولی مقاوم تر می باشد اما در مقابل ترک خوردگی ناشی از بارهای سنگین کاملا مقاوم نیست و هنوز احتمال آسیب دیدگی بتن وجود دارد. برای جبران این مشکل در برابر بارهای سنگین و همچنین کاربردهای دیگر، بتن مسلح را تحت تنش دائمی قرار می دهند که بتن پیش تنیده نامیده می شود.

لذا بتن پیش تنیده نوعی از بتن مسلح می باشد که در آن فولادها به روش های مختلف قبل و یا بعد از بتن ریزی تحت تنش کششی قرار می گیرند. نیروی پیش تنیدگی در جهت مخالف نیروهای خارجی وارد بر جسم به منظور خنثی کردن آن ها می باشد. و همچنان که گفته شد از مهمترین دلایل اینکار بالا بردن مقاومت بتن مسلح در برابر بارهای زنده و مرده و همچنین افزایش کارایی سازه ها می باشد. برای تولید بتن مسلح پیش تنیده از فولادهای با مقاومت بالاتر استفاده می شود.

بتن پیش تنیده به دو روش پیش تنیده پیش کشیده و پیش تنیده پس کشیده تولید می شود که در بتن پیش تنیده پیش کشیده کشش فولادها پیش از بتن ریزی بوده و در بتن پیش تنیده پس کشیده، کشش فولاد ها پس از بتن ریزی و رسیدن به مقاومت لازم، انجام می گیرد.

برای آشنایی بیشتر با تیرچه پیش تنیده می توانید به صفحه محصولات وبسایت بپتا مراجه نمایید.

مقایسه بتن مسلح پیش تنیده و بتن مسلح معمولی

• مصالح استفاده شده در بتن مسلح پیش تنیده نسبت به بتن مسلح معمولی دارای مقاومت و کیفیت بالاتری می باشند زیرا در بتن پیش تنیده، فولاد و بتن هر دو تحت تنش های بزرگتری قرار می گیرند.
• از بتن پیش تنیده برای بارهای سنگین و دهانه های بزرگتر استفاده می شود.
• به طور کلی دوام و ایمنی ساختمان هایی که از بتن پیش تنیده درست می شوند بالاتر می باشد.
• وزن سازه های بتن پیش تنیده در مقایسه با بتن آرمه یا مسلح به دلیل استفاده از مصالح با کیفیت و مقاومت بالا، کمتر است.
• در بتن مسلح پیش تنیده از تعداد فولاد کمتری نسبت به بتن مسلح معمولی استفاده می شود که از لحاظ اقصادی مقرون به صرفه تمام می شود.

بتن رومی چیست؟

بتن رومی نوعی دیگر از مصالحی ساختمانی است که در گذشته های بسیار دور توسط رومیان باستان مورد استفاده قرار می گرفت. از ویژگی های مهم این بتن سبک تر و با دوام تر بودن آن نسبت به بتن مدرن می باشد که عمر طولانی آن در باقی مانده سازه های رومی باستان در طول بیش از دو هزار سال، نشان دهنده کیفیت بالای این نوع بتن می باشد.

استفاده از پرتلند در بتن امروزی تفاوت اصلی آن با بتن رومی می باشد. مقاومت بالای بناهای موجود در آثار روم باستان طوری است که با گذشت حدود دو هزار سال و وقوع انواع بلایای طبیعی مانند سیل، زلزله و آسیب های انسانی هنوز هم همانند گذشته در جای خود باقی مانده اند.

تحقیقات علمی ماری جکسون درباره ماهیت بتن رومی

امروزه با وجود پیشرفت هایی که در تکنولوژی و علم مواد حاصل شده است، مقاومت و دوام بتن های امروزی در مقایسه با بتن های رومی پایین می باشد. اما در نتیجه تحقیقاتی که دانشمندان با بررسی ساختار بناهای رومی به دست آورده اند تا حدودی به ساختار مواد تشکیل دهنده این سازه ها و بناها پی برده اند.

گروه ماری جکسون یکی از زمین شناسان مطرح از دانشگاه اوتا با کار کردن روی بتن های استفاده شده در ساختار بناهای رومی به مدت چندین سال، با بررسی و ترسیم ساختار بلوری بتن ساختمان های رومی، به این نتیجه رسیده اند که بتن استفاده شده در این بناها با گذشت زمان قوی تر می شود. تحقیقات محققان مبنی برکشف علت این پدیده مهم ادامه داشته است.

کشفیات شگفت انگیز ماری جکسون بدین صورت می باشد که ماده ای که به وفور در ساختار بتن ها استفاده شده ماده ای به نام توبرموریست آلومینیوم دار (Al-Tobermorite) می باشد. این ماده که بسیار مقاوم بوده و در عین حال کمیاب نیز می باشد با ترکیب شدن در خاکستر آتش فشان ها ساختار بسیار مقاومی را ایجاد می کند. با اطلاعات بدست آمده گفته می شود بتن استفاده شده در ساختمان های رومی به طریق مهندسی معکوس قابل دستیابی می باشد. با در نظر گرفتن این نکته که امکان دسترسی به مواد آتش فشانی در همه جای دنیا کار نسبتا سختی بوده و میسر نیست.

بتنی که رومیان باستان تولید می کردند در صورت تبادل شیمیایی آزاد با آب دریا تقویت می شود این واکنش برای بتن های امروزی رخ نمی دهد. توانایی ساخت بتن به شیوه ی رومیان در صورت دستیابی گام بسیار بزرگی در صنعت ساخت و ساز مدرن می باشد علی الخصوص در ساخت سازه های دریایی و اسکله ها که پیوسته در معرض امواج دریا قرار دارند. اما دستور العمل ساخت در طول زمان گم شده و تنها راه ایجاد این نوع بتن، مهندسی معکوس بر اساس اطلاعات در دسترس می باشد.

تفاوت بتن رومی و بتن مدرن

بتن معمولی که امروزه در ساخت وساز مورد استفاده قرار می گیرد از موادی مانند سیمان پورتلند، شن، ماسه، سنگ آهک، رس، گچ و غیره تشکیل می شود و طوری باید درست شود که در طول زمان هیچ کنش و واکنشی در آن صورت نگیرد زیرا با گذشت زمان باعث فرسایش بتن می شود. سازه های بتنی مدرن طوری طراحی می شوند که مجبور به تحمل نیروهای کششی و تقویت آن بر این اساس باشند.

این در حالی است که سازه های بتن رومی طوری طراحی می شد که در معرض تنش قرار نگیرند. امروزه با وجود آگاهی یافتن از کیفیت بالای بتن مورد استفاده رومیان، علت اصلی استفاده نکردن از این بتن این است که نحوه تهیه و ساخت آن به طور دقیق در دسترس نیست.

مواد تشکیل دهنده بتن ساختمان ها و سازه های رومی از خاکستر آتشفشان، آهک، و آب دریا و ماده ای معدنی به نام آل نوبرموریت و فیلیپسیت که به وفور در آن وجود داشت، ایجاد می شد و بر اساس واکنش های شیمیایی که در رسوبات خاکستری رخ می داد، بتن ساخته می شد که این خاکستر همان آتشفشان بوده که در اثر واکنش با مواد دیگر، بتن بسیار مقاوم و پایداری را به وجود می آورد. این بتن با گذشت زمان با برخورد آب به آن، با انجام واکنش های شیمیایی موجب تقویت شدن بیشتر بتن می شود.

برای آشنایی بیشتر در مورد یکی از مهمترین بتن ها و سازه های مدرن، یعنی بتن پیش تنیده و تیرچه پیش تنیده می توانید به بخش مقالات در سایت بپتا مراجعه نمایید.

علت اصلی تولید بتن با کیفیت رومی ها در دسترس بودن مواد طبیعی بود و این طور نبود که آن ها از فناوری های بخصوصی استفاده کرده باشند که امروزه قابل دستیابی نباشد. همچنین ویژگی اصلی بتن رومی نه بیشتر قوی تر بودن آن، بلکه بادوام بودن آن در طول زمان می باشد. همچنین بتن رومی در مقابل فرسایش بسیار مقاوم می باشد ولی بتن مدرن که امروزه در ساخت و ساز مورد استفاده قرار می گیرد خیلی زود دچار فرسودگی شده و با یک زلزله شدید کاملا از بین می روند.

بتن چیست؟

قبل از پرداختن به کاربرد بتن بصورت مختصر با خود مفهموم بتن و مواد تشکیل دهنده آن آشنا می شویم. کلمه ی بتن (Concrete) که ریشه ای لاتین دارد به معنای ماده ای است که ترکیبی چسبنده داشته باشد. در واقع بتن از سه جزء اصلی آب، سنگدانه ها (عبارت اند از ماسه وشن) و سیمان تشکیل شده است. این ترکیب با اضافه کردن سیمان و آب بعد از گذشت زمان لازم سفت می شود که به آن بتن گفته می شود.

امروزه با توجه به پیشرفت علم و تکنولوژی شناخت خواص بتن نیز پیشرفت چشم گیری داشته است و در انواع مختلف همچون بتن آرمه و بتن پیش تنیده برای کاربردهای متفاوت تهیه و تولید می شود. در بعضی موارد برای راحتی کار بتن بصورت پیش ساخته در کارخانه تولید شده و به محل اجرای پروژه انتقال داده می شود که بتن آماده نام دارد. همچنین در بعضی کشورها استانداردهای بخصوصی برای بتن طرح شده است که رعایت این آیین نامه ها در اجرای پروژه ها الزامی می باشد.

مواد تشکیل دهنده بتن

• سیمان: سیمان در ترکیب با آب به ماده ای چسبنده تبدیل می شود که باعث چسبندگی سنگدانه و ماسه به یکدیگر در داخل این ترکیب می شود.
• آب: برای تشکیل بتن و واکنش شیمیایی با سیمان (هیدراتاسیون) آب عملکرد بسیار مهمی دارد و میزان آب مصرفی با میزان سیمان ترکیب رابطه مستقیم دارد که این نسبت مقاومت بتن را تعیین می کند به طوری که هرچه نسبت آب به سیمان (W/C) بیشتر باشد مقاومت بتن کمتر و نفوذپذیری آن بیشتر می شود و هرچه نسبت آب به سیمان کمتر باشد مقاومت بتن بیشتر و نفوذپذیری آن کمتر می شود.
• سنگدانه ها: از ذرات بزرگ و کوچک شن و ماسه تشکیل می شوند.

کاربرد بتن

خاصیت مهم بتن این ماده را به پرکاربردترین ماده و مصالح ساختمانی تبدیل کرده است. بتن ماده ای بسیار بادوام می باشد که علی الخصوص در ترکیب با فولاد در مقایسه با دیگر مصالح ساختمانی ایمن تر بوده، نیاز به نگه داری کمتری داشته و از هزینه های آتی تعمیری ساختمان جلوگیری می کند. همه این مزایا بتن را به رایج ترین نوع مصالح برای ساخت و ساز تبدیل کرده است.

ساخت خانه های مسکونی بتنی

خانه هایی که از بتن درست می شوند نسبت به دیگر خانه ها نظیر خانه های چوبی امنیت بیشتری در برابر بلایای طبیعی همچون  زلزله و آتش سوزی دارند در حالی که در دیگر خانه ها نظیر خانه های چوبی به هنگام آتش سوزی به اطراف سرایت کرده و موجب خسارات زیادی به خود بنا و اطراف می شود. همچنین بتن خاصیت هایی مانند پوسیدگی، زنگ زدگی، حساسیت به رطوبت را در خود ندارد. ترکیب بتن طوری است که هیچ نوع ترکیب آلی فراری به فضا پخش نمی کند که باعث انواع حساسیت ها در افراد شود که در عمل باعث افزایش طول عمر ساکنین خانه های مسکونی می شود.

استفاده از بتن در صنعت ساختمان سازی موجب دفع موریانه ها و مورچه ها می شود زیرا خاصیت جذب آفات و جوندگان را ندارد. هزینه کلی استفاده از بتن برای ساخت یک بنا نسبت به مصالح دیگر کمتر بوده و در آینده به تعمیرات بسیار کمتری نیاز دارد. همچنین بتن در برابر نویز و باد در مقایسه با دیگر مصالح بهتر عمل کرده وعایق خوبی می باشد.

گذرگاه های زیر زمینی و فاضلاب ها

دوام بتن در طول زمان و استحکام بالای آن باعث استفاده فراوان آن در ساخت فاضلاب ها و گذرگاه ها می شود.

سازه های پیش تنیده

امروزه یکی از مهمترین کاربردهای بتن در ساخت انواع سازه ها نظیر تیرچه پیش تنده می باشد که کاربرد بسیار زیادی در مکان هایی که به مقاومت بسیار بالاتری نیاز دارند همچون پل ها و ساختمان هایی با ارتفاع زیاد، می باشد.

سد بتنی

سدها برای کاربردهای متفاوتی از جمله تولید انرژی، ذخیره آب، کشاورزی و غیره استفاده می شود. آب انباشته شده در پشت سد فشار بسیار زیادی به وجود می آورد که باید از ماده بسیار بادوام و با استحکام بالا استفاده شود که بتن با مقاومت بالا، بسیار مناسب برای ساخت سدها می باشد.

پل بتنی

یکی از مهمترین کاربردهای بتن ساخت پل می باشد که بتن با کارایی بالا برای ساخت آن مناسب می باشد که هم استحکام لازم را داشته و هم دوام بسیار عالی تا حدود یک قرن را در طول زمان دارد. جایگزینی پل جدید با پل قدیمی نیز به آسانی و در مدت زمان کمتری صورت می گیرد.

ساخت و سازهای دریایی

همچنین از بتن به دلیل استحکام خوب و کافی برای ساخت انواع اسکله ها، موج شکن ها و سازه های دریایی استفاده می شود.

جاده ها و خیابان ها

با اینکه هزینه تمام شده آسفالت کمتر از بتن می باشد اما به دلیل استحکام بالا در برابر عبور و مرور ماشین آلات سنگین و حتی جت های جنگی ، ایمنی بالاتر و بازتاب نور بهتر در برخی موارد برای روکش جاده ها استفاده می شود که طول عمر تقریبا دو برابر آسفالت دارد.

کف پارکینگ ها

امروزه از بتن برای درست کردن کف پارکینگ ها و گاراژها استفاده می شود که علاوه بر طول عمر بیشتر باعث زیبایی ظاهری در مقایسه با آسفالت می شود. مراقبت و نگه داری از آن نیز کار نسبتا ساده ای می باشد.

دیگر کاربرد های بتن:

• کف پوش ها
• کاربری معماری و تزئینی
• پیاده روها
• بتن آشپزخانه ها
• لوله های آبکشی در کشاورزی
• سنگ فرش ها بتنی
• کاربری به عنوان عایق
• بتن به عنوان خاکریز

تفاوت تیر و تیرچه

اصلی ترین تفاوت تیر (Beam) و تیرچه (Joist) در نوع اتصال و کاربرد آن ها می باشد. تیر اصلی یا شاه تیر، تیری است که به صورت ساده و یا برشی به ستون ها متصل می شود و عملکرد آن طوری است که بار را از تیر فرعی و یا تیرچه به ستون ها منتقل می کند و در مقابل تیرچه، تیری افقی است که بصورت ساده و یا برشی به تیرهای اصلی متصل شده و بار را به تیر اصلی منتقل می کند و به طور مستقیم به ستون ها متصل نمی شود.

تیرها که شامل تیرچه و تیر اصلی می باشند قطعات سازه ای می باشند که بارهای عمود بر محور خود را تحمل می کنند که در اثر وارد شدن این بارها در مقاطع مختلف نیروی برشی و لنگر خمشی ایجاد می شود و این نیرو ها هم شامل تمامی بارهای زنده و مرده می باشند و بار مرده شامل وزن خود تیر نیز می باشد.

به عبارت دیگر تیر، اصلی ترین عضو باربر سقف و تکیه گاه پایه ای و اصلی افقی برای یک سازه می باشد که  از تیرچه پشتیبانی کرده و وزن تیرچه ها و عناصر مختلف ساختمانی را تحمل می کند و تیرچه عضوی افقی است که در اجرای ساختمان به کار رفته و به وسیله شاه تیر حمایت می شود. در واقع همه تیرهای اصلی نوعی تیرچه محسوب می شوند اما تیرچه ها، شاه تیر و یا تیر اصلی به حساب نمی آیند.

مقایسه تیر و تیرچه

۱- اندازه تیر و تیرچه

به طور کلی می توان گفت اندازه تیر در مقایسه با اندازه تیرچه بزرگتر است اما با این حال، صرف اندازه تفاوت بین آن ها را مشخص نمی کند و در برخی مواقع چگونگی استفاده از تیرها می باشد که تیر و تیرچه را از یکدیگر جدا می کند بدین صورت که اگر تیرهایی با یک اندازه در حالت افقی به عنوان تکیه گاه اصلی استفاده شود، شاه تیر و یا تیر اصلی نامیده می شود اما اگر بصورت تکیه گاه کوچک در سازه استفاده شود تیرچه نامیده می شود.

۲- کاربرد تیر و تیرچه

کاربرد تیر و تیرچه تقریبا شبیه به همدیگر می باشد که هر دو در برابر نیروهای خمشی مقاومت می کنند. با این تفاوت که شاه تیر به عنوان تکیه گاه اصلی افقی در سازه می باشد که از تیرچه ها پشتیبانی می کند و در اشکال مختلفی همانند شکل تیرچه ها بصورت I و یا به شکل های دیگری مانند Z نیز استفاده می شوند.

۳- نوع تحمل بار تیر و تیرچه

یکی دیگر از تفاوت های مهم تیر و تیرچه در این است که تیرهای اصلی بارهای دینامیکی را که در طول زمان متغیر می باشند تحمل می کنند که این عامل، اهمیت استفاده از شاه تیر یا تیر اصلی را در صنعت ساخت و ساز بالا می برد و تیرچه ها نیز بارهای استاتیکی را که در طول زمان ثابت هستند، تحمل می کنند. ویژگی و ساختار تیرهای اصلی طوری است که قابلیت تحمل بارهای سنگین داینامیکی را به آن ها می دهد. به عنوان مثال در ساخت پل ها که تحمل بارهای دینامیکی در طول زمان اهمیت بسیار زیادی دارد استفاده از شاه تیرها نیز اهمیت بسیار زیادی به دنبال دارد.

۴- وظایف تیر و تیرچه

وظیفه اصلی شاه تیر انتقال دادن بارهایی که بر روی آن قرار گرفته، به ستون ها می باشد و وظیفه اصلی تیرچه ها انتقال بار به شاه تیر می باشد. تیر های اصلی به دلیل داشتن مقاومت بالاتر خم نمی شوند اما تیرچه ها به منظور توانایی تحمل تنش های برشی معمولا خم می شوند.

انواع تیر در سازه

تیرها بسته به وظیفه و نوع باری که به آنها وارد می شود به انواع مختلفی تقسیم بندی می شوند و در ساخت و ساز کاربرد بسیار زیادی دارند. مهمترین آن ها عبارت اند از:

• شاه تیر
• تیرچه
• تیر نعل درگاهی
• تیرهای پیرامونی

تیر اصلی یا شاه تیر

شاه تیر عضو باربری اصلی در سقف می باشد که بارهای تیرچه ها را تحمل کرده و به ستون ها منتقل می نماید.

تیرچه

تیرچه در مقایسه با شاه تیر، تیر نسبتا سبکی است که بار سقف را به تیر اصلی یا شاه تیر انتقال می دهد.

برای آشنایی بیشتر با تیرچه مقاله “تیرچه چیست” را مظالعه نمایید.

تیر نعل درگاهی

تیر نعل درگاهی تیری است که به هنگام استفاده از پنجره یا هر فضای خالی دیگر در سطح دیوار، به منظور حفظ ایستایی و انتقال وزن بالای فضای خالی یا پنجره به کار می رود. برای حفظ انسجام دیوار به هنگام زلزله طول این تیرها باید در حدود ۵۰ سانتی متر بزرگتر از عرض فضای خالی یا پنجره باشد و در صورت ایجاد چندین پنجره در کنار یکدیگر از تیر نعل درگاه سراسری استفاده می شود.

تیرهای پیرامونی

تیرهایی می باشند که در اطراف سقف قرار گرفته و همراه با بار کف، وزن دیوارهای محیطی ساختمان را هم تحمل می کنند.

انواع تیرچه

تیرچه بتنی

تیرچه بتنی (Concrete Joist) از بتن و میلگردهای فولادی تشکیل می شود که در فرایند ساخت و ساز مابین تیرچه ها از بلوک های سفالی و سیمانی استفاده می شود.

تیرچه پیش تنیده

تیرچه پیش تنیده از بتن با رده مقاومتی بالاتر و مفتول یا کابل های فولادی با مقاومت بالا ساخته می شود که معمولا به علت پیچیده بودن فرایند تولید در کارخانه ها ساخته می شوند. در فرایند تولید بتن پیش تنیده قبل از عمل بتن ریزی ابتدا کابل ها توسط جک هایی کشیده می شود و بعد از عمل آوری بتن به انداره لازم، کابل ها را آزاد می شود که در این حالت بتن تحت تنش فشاری قرار می گیرد. از تیرچه های پیش تنیده در سقف های تیرچه بلوک در مکان هایی با بار زنده و مکان های نیمه صنعتی استفاده زیادی می شود.

تیرچه پیش ساخته خرپایی

این تیرچه متشکل از خرپای فولادی و پاشنه بتنی می باشد که در دو نوع با قالب ماندگار و بدون قالب ماندگار می باشند. تیرچه پیش ساخته خرپایی از اجزای زیر تشکیل می شود:

• آرماتورهای کششی
• آرماتورهای عرضی
• آرماتور بالایی
• بتن پاشنه تیرچه
• آرماتورهای تقویتی
• آرماتور کمکی اتصال

تیرچه فندوله دار

تیرچه فندوله همان تیرچه پیش ساخته خرپایی است که برای بتن ریزی اطراف میلگرد های اصلی از قالب سفالی استفاده می شود.

تیرچه کرومیت

در ساخت تیرچه کرومیت برای بال فوقانی از دو میلگرد و بال تحتانی از یک تسمه استفاده می شود و این دو بال توسط یک میلگرد که نقش جان باز را ایفا می کند به یکدیگر متصل می شوند و در فاصله تیرچه ها از بلوک های پیش ساخته بتنی و یا سفالی استفاده می شود. تیرچه کرومیت خود ایستا بوده و به هنگام اجرا به شمع بندی نیازی ندارد و قادر به تحمل بارهای اجرایی به صورت مستقیم می باشد. در مواردی که ارتفاع طبقات زیاد بوده و هزینه شمع بندی زیادتر باشد استفاده از تیرچه کرومیت بسیار مفید و کاربردی می باشد.

پل پیش تنیده

امروزه بیشتر پل ها به صورت پل پیش تنیده اجرا می گردند به این دلیل که مهمترین نکته در ساخت پل، فاصله ستون ها می باشد که استفاده از بتن پیش تنیده این مسئله را برطرف می کند. بتن پیش تنیده در زمینه مهندسی پل به ساخت پل هایی با طول زیاد کمک شایانی کرده است. پل های بتن پیش تنیده اغلب واحد های پیش ساخته می باشند که در برابر واحد های سازه ای موجود قرار گرفته و تا زمان کامل شدن این روند ادامه می یابد.

یک تیر و یا تیرچه پیش تنیده مهندسی شده نسبت به تیر بتنی مسلح طول بیشتر و وزن کمتری داشته و بتن کمتری نیز استفاده می کند. برای پل های کوچک تر استفاده از تیرهای بتنی پیش ساخته پیش تنیده با حمایت ساده یک جنبه اقتصادی مقرون به صرفه را در ساخت و ساز نشان می دهد. معرفی محدوده استاندارد تیرها طراحی و ساخت پل ها را ساده تر و آسان تر کرده است.

در پل پیش تنیده با دهانه کوتاه حدود ۱۰ تا ۴۰ متر، پیش تنیدگی معمولاً به صورت تیرهای پیش تنیده پیش کشیده استفاده می شوند. و برای پل پیش تنیده با طول متوسط ​​در حدود 40 تا 200 متر، به طور معمول از قطعات پیش کشیده در طرح های متوازن پیش ساخته استفاده می شود. و برای پل های طولانی، سازه های عرشه بتنی پیش ساخته اغلب بخشی جدایی ناپذیر از طرح های کابل کشی را تشکیل می دهند.

بتن پیش تنیده

در مهندسی عمران برای افزایش باربری یک عضو سازه و همچنین کاهش دادن ترک های ناشی از لنگر خمشی از بتن پیش تنیده (Prestressed Concrete) استفاده می شود. بدین صورت که برای ایجاد یک تنش ثابت دائمی در آن عضو نیرویی فشاری از دو طرف بر بتن وارد می کنند که تنش کششی را در آن عضو کاهش داده و آن را تبدیل به تنش فشاری می کند. به این ترتیب با کاهش کشش موجود در بتن مقاومت بتن نیز افزایش می یابد.

لازم به ذکر است که در بتن پیش تنیده از مصالح با مقاومت بالاتری استفاده می شود و کیفیت فولاد و بتن مصرف شده در مقایسه با بتن مسلح بهتر می باشد، زیرا در بتن پیش تنیده، بتن و فولاد تحت تنش فشاری بیشتری بوده و از مقاومت تمام سطح مقطع آن استفاده می شود.

برای آشنایی بیشتر با بتن پیش تنیده، مقاله “پیش تنیدگی بتن و کاربرد بتن پیش تنیده” را در وبسایت بپتا مطالعه نمایید.

علت استفاده از بتن پیش تنیده در پل ها

امروزه استفاده از بتن پیش تنیده در صنعت ساخت و ساز و پل پیش تنیده در گستره ی وسیعی متداول می باشد و با توجه به نقص های مختلف فولاد استفاده از آن زیاد مرسوم نبوده و اکثر پل های بزرگ از بتن ساخته می شوند. در بتن پل پیش تنیده برخلاف بتن مسلح از مصالح با کیفیت بالاتر استفاده می شود زیرا با پیش تنیده کردن بتن، بتن به تنهایی تنش های کششی و فشاری ایجاد شده را تحمل می کند اما در بتن مسلح فولاد در برابر کشش و بتن در برابر فشار مقامت دارد.

از ملاحظات مهم در بتن پل پیش تنیده بررسی پایداری سازه، روش و ترتیب اجرای سازه با توجه به تعیین کننده بودن تنش های ایجاد شده در قطعات در حین اجرای سازه، بررسی و مطالعه تغییر شکل های کوتاه مدت و بلند مدت بتن و فولاد بسیار حائز اهمیت می باشند.

مهمترین دلایل استفاده از بتن پیش تنیده در پل ها بصورت زیر می باشد:

• سرعت اجرای بالاتر
• ناپایداری الاستیک نیم رخ های فلزی
• نفوذ پذیری بسیار کم بتن
• پیش گیری از ترک خوردگی بتن
• جلوگیری از لرزش
• هزینه زیاد پل های فولادی

مصالح مصرفی در ساخت بتن پیش تنیده

همانطور که گفته شد مصالح مصرفی بری ساخت بتن پیش تنیده از کیفیت بالا برخوردار می باشند. از آنجا که بتن پل پیش تنیده در ابتدا تحت فشار زیادی قرار دارد و امکان تغییر شکل برای بتن وجود دارد، باید نسبت به بتن مسلح مقاومت و کیفیت بسیار زیادی داشته باشد و همچنین فولاد نیز با توجه به اینکه تحت کشش زیادی در حدود ۱۵۰ کیلوگرم بر میلی متر مربع  قرار می گیرد باید مقاومت زیادی داشته باشد.

انواع پل های بتن پیش تنیده

پل کابلی معلق

عرشه پل کابلی معلق همانند پل معلق از کابل ها آویزان می باشد و طول دهانه آن  تا ۲ کیلومتر می تواند ادامه داشته باشد و معمولا از دو برج ساخته می شود. در ساخت پل پیش تنیده کابلی معلق از قطعات پیش ساخته پیش تنیده در ایجاد عرشه استفاده می شود که سرعت اجرای پل را بالا می برد. در پل کابلی، کابل ها به برج ها متصل شده و به تنهایی بار را تحمل می کنند. اما در پل معلق، کابل ها در دو سر برج ها کشیده شده و بار به تکیه گاه های واقع در هر طرف برج ها انتقال می یابد.

پل دال مجوف

در این روش پل پیش تنیده دهانه های اجرا شده تا طول متوسط حدود ۳۰ متر می رسد زیرا نیروی پیش تنیدگی اعمال شده با کابل هایی با رشته های کمتر می باشند. دال بتنی با استفاده از قالب بندی بصورت لوله گذاری به شکل مجوف اجرا شده و کابل های پیش تندیگی در داخل قالب ها گذاشته می شوند.

پل کابلی ترکه ای

این نوع پل ها از چندین برج و عرشه تشکیل می شوند و توسط کابل های پیش تنیده به هم دیگر اتصال می یابند. کابل های پیش تنیده هم انعطاف زیادی داشته و هم دارای مقاومت کششی بسیار بالایی می باشند که از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیز می باشند که با این کابل ها می توان دهانه هایی با طول ۱ کیلومتر را نیز پوشش داد. انعطاف پذیر بودن کابل ها آن ها را در برابر نیروی باد ضعیف کرده و در عین حال در مقابل زلزله مقاوم می باشند. لذا ساخت این پل ها به دقت بیشتری نیاز دارد.

پل تیری

پل تیری از ساده ترین و همچنین ارزانترین پل ها محسوب می شود و معمولا دهانه هایی تا طول متوسط ۳۰ متر دارند. در ساخت پل پیش تنیده تیری از بتن پیش تنیده استفاده می شود. در این روش نیز بتن نیروی فشاری را تحمل کرده و کابل های فولادی داخل بتن، نیروی کششی ایجاد شده را تحمل می کنند. در ساخت این پل شاه تیرها بصورت پیش ساخته بتن ریزی شده و همراه با کابل های فولادی پیش تنیده توسط جرثقیل نصب می گردند.