اصول طراحی سازه های پیش ساخته بتنی

ساخت و سازهای بزرگ در ابعاد وسیع از الزامات دنیای مدرن است که از آنها با عنوان تولید انبوه ساختمان یاد می‌کنیم. سیستم‌های متنوعی برای مدیریت انبوه سازی در صنعت ساختمان مطرح است که سازه های پیش ساخته بتنی یکی از کارآمدترین روش‌های نوین عمرانی است.سازه های پیش ساخته بتنی برای سرعت در عملیات ساختمان سازی، سهولت اجرا، کاهش هزینه‌ها و حتی تنوع ساخت و ساز و رسیدن به سازه‌های مقاوم‌تر ابداع شده است و در حال توسعه می‌باشد.

این سازه‌ها به خوبی می‌توانند فاصله زمانی میان سرمایه گذاری تا بهره‌برداری را کاهش دهند. در این مطلب از گروه مت سل موتور جستجوی تخصصی صنعت ساختمان به تشریح کاملی از انواع سازه های پیش ساخته بتنی می‌پردازیم و می‌خواهیم تا این سازه‌ها را چه از نظر ماهیت طراحی و یا از منظر اجرایی بررسی کنیم. همچنین اگر خواهان کسب اطلاعات بیشتر درباره خرید قطعه بتنی هستید این مقاله را از دست ندهید.

قیمت سازه های پیش ساخته

تاریخچه سازه های پیش ساخته بتنی

ایده سازه های پیش ساخته بتنی تفکر نوینی نیست و سال‌ها است که مهندسین عمران برای هر نوع سازه عمرانی از این روش به حالت‌های مختلف استفاده می‌کنند. با این وجود طراحی سازه های پیش ساخته آنقدر جذاب و تفکر ساخت پازل گونه آن آنچنان متفاوت است که همواره حس و حالی از الگوی مهندسی مدرن را تداعی کرده است.

تاریخچه ابداع و توسعه سازه های پیش ساخته بتنی به اواسط قرن بیستم و در حد فاصل سال‌های ۱۹۵۰ تا ۱۹۶۰ باز می‌گردد. در آن سال‌ها مهندسین اروپایی خصوصاً آلمانی‌ها به روش جدیدی از ساخت و سازها مبتنی بر طراحی پازل گونه فکر می‌کردند. این ساختمان‌ها با هدف توسعه زیرساخت‌های شهری در دوران پس از جنگ جهانی توسعه پیدا کردند.

در آن سال‌ها تقریباً تمام کشورهای اروپایی با حجم خرابی‌های گسترده مواجه بودند و از هر ایده به جهت ساخت و ساز سریعتر، ساده‌تر و کم هزینه‌تر استقبال می‌کردند. به این ترتیب طرح اولیه ساختمان های پیش ساخته بتنی ابداع شد و خیلی زود در سراسر جهان مورد استقبال قرار گرفت و هم اکنون به شاخه بزرگی از دنیای مهندسی عمران و صنعت ساختمان تبدیل شده است.

روش احداث سازه های پیش ساخته بتنی

اصول این سازه‌ها متکی بر تولید کارخانه‌ای و مونتاژ قطعات بتنی در محل پروژه است. برای این منظور کارخانه‌های مجهز تولید قطعات بتنی حضور دارند که این قطعات را طبق الگوهای طراحی شده و با استفاده از بتن مرغوب و کاملا مهندسی شده می‌سازند. این قطعات بتنی به محل پروژه حمل می‌شوند تا از آنها برای ساخت سازه‌های سبک و حتی سازه‌های بسیار بزرگ استفاده شود.

به طور کلی قطعات پیش ساخته بتنی در سه گروه قطعات دیواری، سقفی و یا قطعات متفرقه دسته‌بندی می‌شوند. اتصال این قطعات نیز به روش‌های گوناگون مانند اتصال بتنی و یا اتصال پیچ و مهره ای و حتی اتصال چسب با استفاده از انواع دوغاب انجام می‌شود.

قطعات پیش ساخته بتنی تمام ماهیت صنعت سازه های پیش ساخته است. این قطعات در اشکال گوناگون و در اندازه‌های متفاوت تهیه می‌شوند. اما همگی آنها ساختار‌های بتن آرمه هستند که در آنها از شبکه‌های آرماتوربندی شده استفاده شده است. میلگردها بخش کلیدی طراحی قطعات بتنی هستند که در مواردی به بخش اتصال قطعات نیز تبدیل می‌شوند و در کل باید از لحاظ خمشی و برشی توان تحمل نیروهای فشاری، کششی و یا برشی در محل اتصال را داشته باشند.

ساختمان های پیش ساخته بتنی

روش معماری در سازه های پیش ساخته بتنی

در گذشته سازه های پیش ساخته بتنی معماری محدودی داشتند. قطعات بتنی معمولا در اندازه‌های کوچک برای خلق ساختمان‌های نه چندان بزرگ طراحی می‌شدند. اما در این ایام روش ساخت این سازه‌ها توسعه پیدا کرده است و حالا قطعات بتنی محدودیت چندانی چه از نظر ابعاد و یا تناسب فضاها ندارند.

روش‌های توسعه پیدا کرده سازه های پیش ساخته بتنی متناسب با طراحی سازه‌ها با دهانه‌های بزرگ متداول است و حالا می‌توانیم این سازه‌ها را در ارتفاع بلند حتی با دهانه‌های ۱۸ متری نیز بسازیم. لذا از نظر معماری سازه های پیش ساخته بتنی کاملا انعطاف پذیر هستند و قابلیت طراحی در هر نوع معماری و یا هر نوع ابعادی را دارند.

تحلیلی بر سیستم‌های سازه‌ای

فراتر از بحث معماری وارد موضوعات اساسی مهندسی عمران در تحلیل سیستم‌های سازه‌ای پیش ساخته می‌شویم. در کل آیا سازه های پیش ساخته بتنی می‌توانند از نظر پایداری و یا باربری با سازهای کلاسیک برابری کنند؟ برای تحلیل پایداری و باربری جانبی سازه های پیش ساخته بتنی دو روش کلی وجود دارد.

  • روش اتصالات صلب (سیستم‌های قاب خمشی با اتصالات گیردار)
  • روش اتصالات مفصلی (سیستم‌های قاب با اتصالات ساده مفصلی همراه با مهاربند‌ها)

ساختمان های پیش ساخته بتنی

روش اتصالات صلب (سیستم‌های قاب خمشی با اتصالات گیردار)

در این روش به گیرداری کامل میان تیر و ستون پرداخته می‌شود، به نوعی که از تیر نیز در باربری جانبی سازه‌ها استفاده شده باشد. در اجرای این روش از سیستم قاب خمشی با اتصالات گیردار (صلب) بین اعضای تیر و ستون سازه استفاده شده است. به این ترتیب میان ستون و تیر، گیرداری کامل برقرار شده که به انتقال کامل لنگر می‌انجامد. در چنین ساختاری تیر نیز در باربری جانبی سازه کارایی دارد و به نوعی در پایداری آن تاثیرگذار است.

از آنجا که اتصالات در چنین سازه‌هایی صلب هستند، هنگام وقوع زلزله لنگر‌های محرک در بالا و پایین محل اتصال تیر و ستون ایجاد می‌شود. لذا محل اتصال تیر و ستون در سازه های پیش ساخته بتنی از نوع قاب خمشی از نقاط آسیب‌پذیر سازه است که برای طراحی آن الزامات فنی و مهندسی ویژه در نظر گرفته شده است. عموم سازه های پیش ساخته بتنی از همین سیستم‌های قاب خمشی هستند.

روش اتصالات مفصلی (قاب با اتصالات ساده مفصلی همراه مهاربندها)

این روش با استفاده از مهاربندی قاب‌های ساده در جریان ساخت سازه های پیش ساخته بتنی انجام می‌شود. مهاربند‌ها کلیدی‌ترین جز در طراحی چنین سازه‌هایی هستند که انواع کاربردی آنها به قرار زیر هستند.

  • مهاربند فلزی: مهاربندهای فلزی در سطح طراحی سازه‌ها با قاب‌های فولادی کارایی دارد. در این روش از قاب‌های ساده برای انتقال بارهای ثقلی استفاده شده است که با حضور مهاربند‌های فلزی سطح پایداری سازه و مقاومت در برابر بارهای جانبی افزایش می‌یابد. مهاربند‌های فلزی به شکل یک الگوی ضربدری در داخل قاب ساده فلزی ساخته می‌شوند.
  • مهاربندی دیوار برشی پیش ساخته: ایده دیوار برشی یکی از موثرترین روش‌ها برای افزایش مقاومت در مقابل بارهای جانبی است. این دیوارها دارای سختی بسیار زیاد درون صفحه‌ای هستند که می‌تواند بخش بزرگی از بارهای جانبی بر روی سازه را حذف نماید و حتی در کاهش ابعاد سایز عناصر ساختمانی تاثیرگذار باشد.
  • مهاربندی دیوار برشی بتن درجا: در این روش برای اتصال قطعات بتنی از میلگرد‌های انتظار استفاده شده است. این میلگردها از قبل و در مراحل اجرای دیوار برشی در محل پیش بینی شده‌اند و همراه نصب قطعات پیش ساخته بتنی مانند سقف و دیوار برای اتصال و مهاربندی سازه استفاده می‌شوند. در این روش یکپارچگی کامل میان قاب ساده و دیوار برشی بتن درجا وجود دارد.

ساختمان های پیش ساخته بتنی

انواع اتصالات در طراحی سازه های پیش ساخته بتنی

سازه های پیش ساخته بتنی از اتصال یکپارچه قطعات بتنی شکل می‌گیرند. هر قطعه بخش کوچکی است که در کنار هم سازه‌ای بسیار بزرگ را تشکیل می‌دهند. اتصال قطعات بتنی مبحث کلیدی در اجرای ساختمان های پیش ساخته بتنی است. انواع این اتصالات به قرار زیر هستند.

  • اتصالات سیستم‌های قاب خمشی: این اتصالات کاملاً صلب و بدون دوران هستند. در چنین شرایطی زاویه بین تیر و ستون همواره ثابت و معمولاً ۹۰ درجه است. در چنین اتصالی بروز گشتاور در تیرها دقیقاً به ستون و برعکس اتفاق می‌افتد. لذا محل اتصال تیر و ستون در بارهای لرزه‌ای آسیب پذیر است.
  • اتصالات سیستم‌های قاب ساده: این اتصالات از نوع مفصلی هستند که به وسیله نبشی‌ها و صفحات فولادین در انتهای تیرها و ستون‌ها اجرا می‌گردند. این نوع اتصال از قابلیت انعطاف پذیری برخوردار است. بنابراین موجب گیردار شدن محل اتصال تیر و ستون نمی‌شود. به این ترتیب فقط نیروی برشی تیر بر ستون تاثیرگذار است و ستون عملاً یک بخش با تحمل نیروی محوری است. این نوع اتصال در سیستم‌های قاب ساده به روش‌های متعددی از قبیل موارد زیر انجام می‌شود.
  1. اتصال ستون به پی
  2. اتصال ستون به ستون
  3. اتصال تیر به ستون
  4. اتصال سقف به تیر
  5. اتصال سقف به سقف
  6. اتصال ستون به دیوار برشی
  7. اتصال سقف به دیوار برشی

روش اجرای انواع سازه های پیش ساخته بتنی

اگر چه سیستم‌های کارخانه‌ای برای تولید قطعات بتنی متنوع هستند؛ اما در کل روش اجرای این سازه‌ها کم و بیش یکسان است که شامل مراحل زیر می‌شود.

  • تولید قطعات پیش ساخته بتنی در محل کارخانه
  • حمل قطعات بتنی از محل کارخانه تا محل پروژه
  • نصب قطعات در کنار هم و تکمیل اتصالات

هر کدام از این مراحل به تنهایی شامل مباحث کاملا مهندسی شده است و نیاز به تدوین برنامه جامع مدیریتی و علمی و عملیاتی دارد.

انواع سازه های پیش ساخته

تولید قطعات بتنی در محل کارخانه

تولید قطعات بتنی در محل کارخانه شامل مراحل مختلف اعم از آماده سازی قالب، فولاد گذاری، بتن ریزی و عمل آوری بتن (کیورینگ) می‌شود. در برخی موارد لازم است تا مراحل پیش تنیدگی بتن نیز انجام پذیرد. در کل روش‌های تولید قطعات بتنی در محل کارخانه به قرار زیر هستند.

  • تولید قطعات به صورت درجا با الگوی تکی
  • تولید قطعات به صورت درجا با الگوی چند تایی
  • تولید قطعات با تکنیک جابجایی پالت
  • تولید قطعات با توزیع بتن در نوار نقاله
  • تولید به شکل خطوط کارخانه‌ای

هر کدام از این روش‌ها مخصوص تولید قطعات در سایز‌های مختلف هستند. از نگاه عملیاتی هر اندازه ابعاد قطعه‌ای بزرگتر باشد، مقدار اتصالات نیز کاهش پیدا کرده که به افزایش سرعت عملیات حین اجرا می‌انجامد. اما حمل و نقل قطعات بزرگتر و حتی روش نصب و اجرای اتصالات آنها نیز دشوارتر است. در عمل محدودیتی برای تولید قطعات بتنی در نظر گرفته شده است که وزن آنها در کمتر از ۱۰ تن محدود می‌کند.

در محل کارخانه نظارت فنی بهتری در مسیر ساخت قطعات بتنی انجام می‌شود. همچنین بتن با کیفیت مطلوب و کاملاً یکنواخت تهیه شده که تمامی مراحل تخلیه بتن، لرزاندن قالب‌ها و عمل آوری تحت نظارت دقیق انجام می‌شود.

روش‌های نصب قطعات بتنی و اجرای اتصالات

قطعات بتن پس از تکمیل در محل کارخانه با استفاده از انواع وسایل نقلیه به محل پروژه فرستاده می‌شوند تا در آنجا و با استفاده از روش‌های مختلف در کنار یکدیگر نصب شوند. روش‌های نصب قطعات بتنی در طراحی سازه های پیش ساخته به قرار زیر است.

  • روش خطی (روش تیر و ستونی)
  • روش دیواری اجرای خطی (تیر و ستونی)

در ادامه با هر کدام از این روش‌ها آشنا می‌شوید.

ساختمان های پیش ساخته بتنی

اجرای سازه با روش خطی (روش تیر و ستونی)

در این روش هر بخش سازه اعم از پی، شناژ، ستون، تیر، سقف و... به شکل پیش ساخته است که اتصال آنها با استفاده از ملات بتنی و به شکل خیس می‌باشد. این اتصال با تکنیک تزریق بتن در فاصله میان قطعات انجام می‌شود. از قبل میلگردهای انتظار در لبه قطعات تعبیه شده‌اند که پس از تزریق بتن ساختار یکپارچه قطعات را تکمیل می‌کنند.

برای تکمیل اتصال قطعات بتنی نیز از مهاربند‌های فلزی برای افزایش مقاومت در برابر بارهای جانبی در محل پروژه استفاده می‌شود.

اجرای سازه با روش دیواری

در این روش بخش‌های مختلف سازه به شکل دیوار طراحی شده‌اند که شامل انواع پی‌های نواری، پانل‌های دیواری و سقف‌های یکپارچه بتنی می‌شوند. این ساختارهای دیواری شکل از قطعات بتنی را با استفاده از اتصالات پیچ و مهره‌ای و در مواردی با استفاده از اتصالات خیس و ملات بتنی به یکدیگر متصل می‌کنند. در این بخش‌های دیواری تمامی بازشوها مانند محل قرارگیری پنجره‌ها و یا درب‌ها و یا محل عبور تاسیسات و داکت‌ها از قبل پیش بینی شده است. برای اجرای این روش نیز در ابتدا یک لایه بتن در محل پروژه تخلیه کرده و قطعاتی به نام کفشک بر روی آنها قرار می‌گیرند. از این کفشک‌ها برای اتصال آغازین قطعات بتنی دیواری استفاده می‌شود. در ادامه هر قطعه دیواری و یا سقفی به قطعه قبلی متصل شده تا در نهایت فرمت کلی سازه شکل می‌گیرد.

اجرای سازه به روش جعبه‌ای

در این روش قطعات پیش ساخته بتنی فرم مکعب‌هایی مستطیل توخالی دارند که بر روی هم قرار می‌گیرند و یک سازه ساختمانی را شکل می‌دهند. در این روش تعداد اتصالات کم است و سرعت اجرای آن زیاد است. اما چندان مناسب طراحی سازه‌های بزرگ، بلند و یا سازه‌ها با دهانه‌های بزرگ نیستند.

ساختمان های پیش ساخته بتنی

ویژگی سازه های پیش ساخته بتنی

ساختمان های پیش ساخته بتنی به مانند هر ساختمان دیگر از فضاهای مختلف برخوردار است و قرار است تا برای مدت طولانی با اهداف متنوع کاربردی مورد استفاده قرار بگیرند. گاها این سازه‌ها را در مقابل سازه‌های کلاسیک قرار می‌دهند که زمینه‌ساز مقایسه‌ای همه جانبه می‌شود. برخی از ویژگی‌های سازه های پیش ساخته بتنی به قرار زیر هستند.

  • نصب سیستم تاسیسات و مکانیکی: در محل کارخانه و حین تولید قطعات بتنی برای نصب اجزای تاسیساتی مانند لوله‌های آب و فاضلاب، کلیدها و پریز‌ها و داکت‌ها و... پیش ‌بینی‌های لازم انجام شده است. به این ترتیب اجرای تاسیسات پس از تکمیل سازه ساده است و یکپارچگی دیوارها حفظ می‌شود.
  • مصرف انرژی: چه در هنگام ساخت سازه و حتی در زمان بهره‌برداری صرفه جویی قابل توجهی از نظر انرژی صورت می‌گیرد. در بخش حمل و نقل ایده قطعات بتنی باعث کاهش دفعات تردد ماشین آلات شده که قطعاً در مدیریت انرژی و هزینه تاثیرگذار است. همچنین مراحل نصب ساده در کاهش مصرف انرژی نیز قابل توجه است.
  • عایق بندی صدا: از نگاه عملیاتی پهنه بزرگ دیوارهای پیش ساخته بتنی عایق خوب صدا نیستند. لذا در محل کارخانه لایه‌های تکمیلی برای عایق شدن صوتی ساخته‌های بتنی انجام می‌شود. معمولاً در تولید قطعات بتنی از لایه‌های پلاستوفوم در بدنه دیوارها برای عایق کردن حرارتی و صوتی قطعات به شکل جداگانه استفاده می‌کنند.
  • تاثیرات محیطی: مراحل ساخت سازه های پیش ساخته بتنی کمترین تاثیر در تخریب محیط دارند. قطعات بتنی در محل کارگاه ساخته می‌شوند که کمترین احتمال تولید نخاله ساختمانی را به دنبال دارد. همچنین ابعاد کارگاه کوچک است و مشکلاتی مانند تولید آلودگی‌های صوتی به شدت کاهش پیدا می‌کند.
  • هزینه و قیمت سازه های پیش ساخته بتنی: قیمت سازه های پیش ساخته بتنی به نوع طراحی قطعات بتنی، مقدار بتن مصرف شده در آنها و حتی نوع طراحی آرماتورها و روش نصب و چگونگی حمل و نقل قطعات بستگی دارد. از نگاه عملیاتی مصرف مصالح در اجرای سازه های پیش ساخته بتنی بیشتر از دیگر روش‌ها است. لذا هزینه ساخت از نظر تامین مصالح معمولاً بیشتر است. اما به علت افزایش سرعت اجرا و عدم نیاز بکارگیری ماشین آلات از روش‌های مقرون به صرفه است.

ساختمان های پیش ساخته بتنی

کاربرد سازه های پیش ساخته بتنی

از این سازه‌های آماده بتنی در ساخت سازه‌های گوناگون استفاده می‌شود که موارد زیر متداول‌ترین آنها هستند.

  • ساختمان کوچک مسکونی
  • پارکینگ‌های طبقاتی
  • سالن‌های صنعتی
  • سالن‌های ورزشی
  • دیواره محوطه‌ها
  • پل‌ها و تقاطع‌های غیرهمسطح
  • کانال‌های آب‌رو
  • انواع قطعات نما

مزایای استفاده از سازه های پیش ساخته بتنی

  • سرعت بالا هنگام اجرای سازه
  • کاهش هزینه‌ها حین ساخت
  • کیفیت مطلوب قطعات بتنی
  • قابلیت انبار کردن قطعات
  • توانایی نصب در هر نوع شرایط آب و هوایی
  • توانایی ساخت سازه‌های موقت و سازه‌ها با روش مونتاژ و دمونتاژ
  • کنترل آسان خزش و انقباض قطعات
  • نیروی کار کمتر
  • مدیریت بهتر پروژه

سازه‌های پیش ساخته بتنی مفید برای ساختمان‌سازی

اگر چه سازه های پیش ساخته بتنی روش سریع، ساده و کاملاً مفید ساختمان سازی هستند؛ اما در نظر داشته باشید که حین آغاز عملیات به سرمایه اولیه زیادی نیاز دارند. در عین حال بحث جابجایی قطعات سنگین بتنی مطرح است که باید به جای خود بررسی شود. از طرفی در کل این سازه‌ها چه از نظر طراحی و اجرایی محدودیت‌هایی دارند. اما بدون تردید بهره‌مندی از انواع سازه های پیش ساخته بتنی در سطح پروژه‌های گوناگون عمرانی تصمیمی هوشمندانه است. اگر می‌خواهید درباره روش‌های مقاوم سازی بتن اطلاعات کسب کنید این مقاله را از دست ندهید..

اصول طراحی سازه های پیش ساخته بتنی

ساخت و سازهای بزرگ در ابعاد وسیع از الزامات دنیای مدرن است که از آنها با عنوان تولید انبوه ساختمان یاد می‌کنیم. سیستم‌های متنوعی برای مدیریت انبوه سازی در صنعت ساختمان مطرح است که سازه های پیش ساخته بتنی یکی از کارآمدترین روش‌های نوین عمرانی است.سازه های پیش ساخته بتنی برای سرعت در عملیات ساختمان سازی، سهولت اجرا، کاهش هزینه‌ها و حتی تنوع ساخت و ساز و رسیدن به سازه‌های مقاوم‌تر ابداع شده است و در حال توسعه می‌باشد.

این سازه‌ها به خوبی می‌توانند فاصله زمانی میان سرمایه گذاری تا بهره‌برداری را کاهش دهند. در این مطلب از گروه مت سل موتور جستجوی تخصصی صنعت ساختمان به تشریح کاملی از انواع سازه های پیش ساخته بتنی می‌پردازیم و می‌خواهیم تا این سازه‌ها را چه از نظر ماهیت طراحی و یا از منظر اجرایی بررسی کنیم. همچنین اگر خواهان کسب اطلاعات بیشتر درباره خرید قطعه بتنی هستید این مقاله را از دست ندهید.

قیمت سازه های پیش ساخته

تاریخچه سازه های پیش ساخته بتنی

ایده سازه های پیش ساخته بتنی تفکر نوینی نیست و سال‌ها است که مهندسین عمران برای هر نوع سازه عمرانی از این روش به حالت‌های مختلف استفاده می‌کنند. با این وجود طراحی سازه های پیش ساخته آنقدر جذاب و تفکر ساخت پازل گونه آن آنچنان متفاوت است که همواره حس و حالی از الگوی مهندسی مدرن را تداعی کرده است.

تاریخچه ابداع و توسعه سازه های پیش ساخته بتنی به اواسط قرن بیستم و در حد فاصل سال‌های ۱۹۵۰ تا ۱۹۶۰ باز می‌گردد. در آن سال‌ها مهندسین اروپایی خصوصاً آلمانی‌ها به روش جدیدی از ساخت و سازها مبتنی بر طراحی پازل گونه فکر می‌کردند. این ساختمان‌ها با هدف توسعه زیرساخت‌های شهری در دوران پس از جنگ جهانی توسعه پیدا کردند.

در آن سال‌ها تقریباً تمام کشورهای اروپایی با حجم خرابی‌های گسترده مواجه بودند و از هر ایده به جهت ساخت و ساز سریعتر، ساده‌تر و کم هزینه‌تر استقبال می‌کردند. به این ترتیب طرح اولیه ساختمان های پیش ساخته بتنی ابداع شد و خیلی زود در سراسر جهان مورد استقبال قرار گرفت و هم اکنون به شاخه بزرگی از دنیای مهندسی عمران و صنعت ساختمان تبدیل شده است.

روش احداث سازه های پیش ساخته بتنی

اصول این سازه‌ها متکی بر تولید کارخانه‌ای و مونتاژ قطعات بتنی در محل پروژه است. برای این منظور کارخانه‌های مجهز تولید قطعات بتنی حضور دارند که این قطعات را طبق الگوهای طراحی شده و با استفاده از بتن مرغوب و کاملا مهندسی شده می‌سازند. این قطعات بتنی به محل پروژه حمل می‌شوند تا از آنها برای ساخت سازه‌های سبک و حتی سازه‌های بسیار بزرگ استفاده شود.

به طور کلی قطعات پیش ساخته بتنی در سه گروه قطعات دیواری، سقفی و یا قطعات متفرقه دسته‌بندی می‌شوند. اتصال این قطعات نیز به روش‌های گوناگون مانند اتصال بتنی و یا اتصال پیچ و مهره ای و حتی اتصال چسب با استفاده از انواع دوغاب انجام می‌شود.

قطعات پیش ساخته بتنی تمام ماهیت صنعت سازه های پیش ساخته است. این قطعات در اشکال گوناگون و در اندازه‌های متفاوت تهیه می‌شوند. اما همگی آنها ساختار‌های بتن آرمه هستند که در آنها از شبکه‌های آرماتوربندی شده استفاده شده است. میلگردها بخش کلیدی طراحی قطعات بتنی هستند که در مواردی به بخش اتصال قطعات نیز تبدیل می‌شوند و در کل باید از لحاظ خمشی و برشی توان تحمل نیروهای فشاری، کششی و یا برشی در محل اتصال را داشته باشند.

ساختمان های پیش ساخته بتنی

روش معماری در سازه های پیش ساخته بتنی

در گذشته سازه های پیش ساخته بتنی معماری محدودی داشتند. قطعات بتنی معمولا در اندازه‌های کوچک برای خلق ساختمان‌های نه چندان بزرگ طراحی می‌شدند. اما در این ایام روش ساخت این سازه‌ها توسعه پیدا کرده است و حالا قطعات بتنی محدودیت چندانی چه از نظر ابعاد و یا تناسب فضاها ندارند.

روش‌های توسعه پیدا کرده سازه های پیش ساخته بتنی متناسب با طراحی سازه‌ها با دهانه‌های بزرگ متداول است و حالا می‌توانیم این سازه‌ها را در ارتفاع بلند حتی با دهانه‌های ۱۸ متری نیز بسازیم. لذا از نظر معماری سازه های پیش ساخته بتنی کاملا انعطاف پذیر هستند و قابلیت طراحی در هر نوع معماری و یا هر نوع ابعادی را دارند.

تحلیلی بر سیستم‌های سازه‌ای

فراتر از بحث معماری وارد موضوعات اساسی مهندسی عمران در تحلیل سیستم‌های سازه‌ای پیش ساخته می‌شویم. در کل آیا سازه های پیش ساخته بتنی می‌توانند از نظر پایداری و یا باربری با سازهای کلاسیک برابری کنند؟ برای تحلیل پایداری و باربری جانبی سازه های پیش ساخته بتنی دو روش کلی وجود دارد.

  • روش اتصالات صلب (سیستم‌های قاب خمشی با اتصالات گیردار)
  • روش اتصالات مفصلی (سیستم‌های قاب با اتصالات ساده مفصلی همراه با مهاربند‌ها)

ساختمان های پیش ساخته بتنی

روش اتصالات صلب (سیستم‌های قاب خمشی با اتصالات گیردار)

در این روش به گیرداری کامل میان تیر و ستون پرداخته می‌شود، به نوعی که از تیر نیز در باربری جانبی سازه‌ها استفاده شده باشد. در اجرای این روش از سیستم قاب خمشی با اتصالات گیردار (صلب) بین اعضای تیر و ستون سازه استفاده شده است. به این ترتیب میان ستون و تیر، گیرداری کامل برقرار شده که به انتقال کامل لنگر می‌انجامد. در چنین ساختاری تیر نیز در باربری جانبی سازه کارایی دارد و به نوعی در پایداری آن تاثیرگذار است.

از آنجا که اتصالات در چنین سازه‌هایی صلب هستند، هنگام وقوع زلزله لنگر‌های محرک در بالا و پایین محل اتصال تیر و ستون ایجاد می‌شود. لذا محل اتصال تیر و ستون در سازه های پیش ساخته بتنی از نوع قاب خمشی از نقاط آسیب‌پذیر سازه است که برای طراحی آن الزامات فنی و مهندسی ویژه در نظر گرفته شده است. عموم سازه های پیش ساخته بتنی از همین سیستم‌های قاب خمشی هستند.

روش اتصالات مفصلی (قاب با اتصالات ساده مفصلی همراه مهاربندها)

این روش با استفاده از مهاربندی قاب‌های ساده در جریان ساخت سازه های پیش ساخته بتنی انجام می‌شود. مهاربند‌ها کلیدی‌ترین جز در طراحی چنین سازه‌هایی هستند که انواع کاربردی آنها به قرار زیر هستند.

  • مهاربند فلزی: مهاربندهای فلزی در سطح طراحی سازه‌ها با قاب‌های فولادی کارایی دارد. در این روش از قاب‌های ساده برای انتقال بارهای ثقلی استفاده شده است که با حضور مهاربند‌های فلزی سطح پایداری سازه و مقاومت در برابر بارهای جانبی افزایش می‌یابد. مهاربند‌های فلزی به شکل یک الگوی ضربدری در داخل قاب ساده فلزی ساخته می‌شوند.
  • مهاربندی دیوار برشی پیش ساخته: ایده دیوار برشی یکی از موثرترین روش‌ها برای افزایش مقاومت در مقابل بارهای جانبی است. این دیوارها دارای سختی بسیار زیاد درون صفحه‌ای هستند که می‌تواند بخش بزرگی از بارهای جانبی بر روی سازه را حذف نماید و حتی در کاهش ابعاد سایز عناصر ساختمانی تاثیرگذار باشد.
  • مهاربندی دیوار برشی بتن درجا: در این روش برای اتصال قطعات بتنی از میلگرد‌های انتظار استفاده شده است. این میلگردها از قبل و در مراحل اجرای دیوار برشی در محل پیش بینی شده‌اند و همراه نصب قطعات پیش ساخته بتنی مانند سقف و دیوار برای اتصال و مهاربندی سازه استفاده می‌شوند. در این روش یکپارچگی کامل میان قاب ساده و دیوار برشی بتن درجا وجود دارد.

ساختمان های پیش ساخته بتنی

انواع اتصالات در طراحی سازه های پیش ساخته بتنی

سازه های پیش ساخته بتنی از اتصال یکپارچه قطعات بتنی شکل می‌گیرند. هر قطعه بخش کوچکی است که در کنار هم سازه‌ای بسیار بزرگ را تشکیل می‌دهند. اتصال قطعات بتنی مبحث کلیدی در اجرای ساختمان های پیش ساخته بتنی است. انواع این اتصالات به قرار زیر هستند.

  • اتصالات سیستم‌های قاب خمشی: این اتصالات کاملاً صلب و بدون دوران هستند. در چنین شرایطی زاویه بین تیر و ستون همواره ثابت و معمولاً ۹۰ درجه است. در چنین اتصالی بروز گشتاور در تیرها دقیقاً به ستون و برعکس اتفاق می‌افتد. لذا محل اتصال تیر و ستون در بارهای لرزه‌ای آسیب پذیر است.
  • اتصالات سیستم‌های قاب ساده: این اتصالات از نوع مفصلی هستند که به وسیله نبشی‌ها و صفحات فولادین در انتهای تیرها و ستون‌ها اجرا می‌گردند. این نوع اتصال از قابلیت انعطاف پذیری برخوردار است. بنابراین موجب گیردار شدن محل اتصال تیر و ستون نمی‌شود. به این ترتیب فقط نیروی برشی تیر بر ستون تاثیرگذار است و ستون عملاً یک بخش با تحمل نیروی محوری است. این نوع اتصال در سیستم‌های قاب ساده به روش‌های متعددی از قبیل موارد زیر انجام می‌شود.
  1. اتصال ستون به پی
  2. اتصال ستون به ستون
  3. اتصال تیر به ستون
  4. اتصال سقف به تیر
  5. اتصال سقف به سقف
  6. اتصال ستون به دیوار برشی
  7. اتصال سقف به دیوار برشی

روش اجرای انواع سازه های پیش ساخته بتنی

اگر چه سیستم‌های کارخانه‌ای برای تولید قطعات بتنی متنوع هستند؛ اما در کل روش اجرای این سازه‌ها کم و بیش یکسان است که شامل مراحل زیر می‌شود.

  • تولید قطعات پیش ساخته بتنی در محل کارخانه
  • حمل قطعات بتنی از محل کارخانه تا محل پروژه
  • نصب قطعات در کنار هم و تکمیل اتصالات

هر کدام از این مراحل به تنهایی شامل مباحث کاملا مهندسی شده است و نیاز به تدوین برنامه جامع مدیریتی و علمی و عملیاتی دارد.

انواع سازه های پیش ساخته

تولید قطعات بتنی در محل کارخانه

تولید قطعات بتنی در محل کارخانه شامل مراحل مختلف اعم از آماده سازی قالب، فولاد گذاری، بتن ریزی و عمل آوری بتن (کیورینگ) می‌شود. در برخی موارد لازم است تا مراحل پیش تنیدگی بتن نیز انجام پذیرد. در کل روش‌های تولید قطعات بتنی در محل کارخانه به قرار زیر هستند.

  • تولید قطعات به صورت درجا با الگوی تکی
  • تولید قطعات به صورت درجا با الگوی چند تایی
  • تولید قطعات با تکنیک جابجایی پالت
  • تولید قطعات با توزیع بتن در نوار نقاله
  • تولید به شکل خطوط کارخانه‌ای

هر کدام از این روش‌ها مخصوص تولید قطعات در سایز‌های مختلف هستند. از نگاه عملیاتی هر اندازه ابعاد قطعه‌ای بزرگتر باشد، مقدار اتصالات نیز کاهش پیدا کرده که به افزایش سرعت عملیات حین اجرا می‌انجامد. اما حمل و نقل قطعات بزرگتر و حتی روش نصب و اجرای اتصالات آنها نیز دشوارتر است. در عمل محدودیتی برای تولید قطعات بتنی در نظر گرفته شده است که وزن آنها در کمتر از ۱۰ تن محدود می‌کند.

در محل کارخانه نظارت فنی بهتری در مسیر ساخت قطعات بتنی انجام می‌شود. همچنین بتن با کیفیت مطلوب و کاملاً یکنواخت تهیه شده که تمامی مراحل تخلیه بتن، لرزاندن قالب‌ها و عمل آوری تحت نظارت دقیق انجام می‌شود.

روش‌های نصب قطعات بتنی و اجرای اتصالات

قطعات بتن پس از تکمیل در محل کارخانه با استفاده از انواع وسایل نقلیه به محل پروژه فرستاده می‌شوند تا در آنجا و با استفاده از روش‌های مختلف در کنار یکدیگر نصب شوند. روش‌های نصب قطعات بتنی در طراحی سازه های پیش ساخته به قرار زیر است.

  • روش خطی (روش تیر و ستونی)
  • روش دیواری اجرای خطی (تیر و ستونی)

در ادامه با هر کدام از این روش‌ها آشنا می‌شوید.

ساختمان های پیش ساخته بتنی

اجرای سازه با روش خطی (روش تیر و ستونی)

در این روش هر بخش سازه اعم از پی، شناژ، ستون، تیر، سقف و... به شکل پیش ساخته است که اتصال آنها با استفاده از ملات بتنی و به شکل خیس می‌باشد. این اتصال با تکنیک تزریق بتن در فاصله میان قطعات انجام می‌شود. از قبل میلگردهای انتظار در لبه قطعات تعبیه شده‌اند که پس از تزریق بتن ساختار یکپارچه قطعات را تکمیل می‌کنند.

برای تکمیل اتصال قطعات بتنی نیز از مهاربند‌های فلزی برای افزایش مقاومت در برابر بارهای جانبی در محل پروژه استفاده می‌شود.

اجرای سازه با روش دیواری

در این روش بخش‌های مختلف سازه به شکل دیوار طراحی شده‌اند که شامل انواع پی‌های نواری، پانل‌های دیواری و سقف‌های یکپارچه بتنی می‌شوند. این ساختارهای دیواری شکل از قطعات بتنی را با استفاده از اتصالات پیچ و مهره‌ای و در مواردی با استفاده از اتصالات خیس و ملات بتنی به یکدیگر متصل می‌کنند. در این بخش‌های دیواری تمامی بازشوها مانند محل قرارگیری پنجره‌ها و یا درب‌ها و یا محل عبور تاسیسات و داکت‌ها از قبل پیش بینی شده است. برای اجرای این روش نیز در ابتدا یک لایه بتن در محل پروژه تخلیه کرده و قطعاتی به نام کفشک بر روی آنها قرار می‌گیرند. از این کفشک‌ها برای اتصال آغازین قطعات بتنی دیواری استفاده می‌شود. در ادامه هر قطعه دیواری و یا سقفی به قطعه قبلی متصل شده تا در نهایت فرمت کلی سازه شکل می‌گیرد.

اجرای سازه به روش جعبه‌ای

در این روش قطعات پیش ساخته بتنی فرم مکعب‌هایی مستطیل توخالی دارند که بر روی هم قرار می‌گیرند و یک سازه ساختمانی را شکل می‌دهند. در این روش تعداد اتصالات کم است و سرعت اجرای آن زیاد است. اما چندان مناسب طراحی سازه‌های بزرگ، بلند و یا سازه‌ها با دهانه‌های بزرگ نیستند.

ساختمان های پیش ساخته بتنی

ویژگی سازه های پیش ساخته بتنی

ساختمان های پیش ساخته بتنی به مانند هر ساختمان دیگر از فضاهای مختلف برخوردار است و قرار است تا برای مدت طولانی با اهداف متنوع کاربردی مورد استفاده قرار بگیرند. گاها این سازه‌ها را در مقابل سازه‌های کلاسیک قرار می‌دهند که زمینه‌ساز مقایسه‌ای همه جانبه می‌شود. برخی از ویژگی‌های سازه های پیش ساخته بتنی به قرار زیر هستند.

  • نصب سیستم تاسیسات و مکانیکی: در محل کارخانه و حین تولید قطعات بتنی برای نصب اجزای تاسیساتی مانند لوله‌های آب و فاضلاب، کلیدها و پریز‌ها و داکت‌ها و... پیش ‌بینی‌های لازم انجام شده است. به این ترتیب اجرای تاسیسات پس از تکمیل سازه ساده است و یکپارچگی دیوارها حفظ می‌شود.
  • مصرف انرژی: چه در هنگام ساخت سازه و حتی در زمان بهره‌برداری صرفه جویی قابل توجهی از نظر انرژی صورت می‌گیرد. در بخش حمل و نقل ایده قطعات بتنی باعث کاهش دفعات تردد ماشین آلات شده که قطعاً در مدیریت انرژی و هزینه تاثیرگذار است. همچنین مراحل نصب ساده در کاهش مصرف انرژی نیز قابل توجه است.
  • عایق بندی صدا: از نگاه عملیاتی پهنه بزرگ دیوارهای پیش ساخته بتنی عایق خوب صدا نیستند. لذا در محل کارخانه لایه‌های تکمیلی برای عایق شدن صوتی ساخته‌های بتنی انجام می‌شود. معمولاً در تولید قطعات بتنی از لایه‌های پلاستوفوم در بدنه دیوارها برای عایق کردن حرارتی و صوتی قطعات به شکل جداگانه استفاده می‌کنند.
  • تاثیرات محیطی: مراحل ساخت سازه های پیش ساخته بتنی کمترین تاثیر در تخریب محیط دارند. قطعات بتنی در محل کارگاه ساخته می‌شوند که کمترین احتمال تولید نخاله ساختمانی را به دنبال دارد. همچنین ابعاد کارگاه کوچک است و مشکلاتی مانند تولید آلودگی‌های صوتی به شدت کاهش پیدا می‌کند.
  • هزینه و قیمت سازه های پیش ساخته بتنی: قیمت سازه های پیش ساخته بتنی به نوع طراحی قطعات بتنی، مقدار بتن مصرف شده در آنها و حتی نوع طراحی آرماتورها و روش نصب و چگونگی حمل و نقل قطعات بستگی دارد. از نگاه عملیاتی مصرف مصالح در اجرای سازه های پیش ساخته بتنی بیشتر از دیگر روش‌ها است. لذا هزینه ساخت از نظر تامین مصالح معمولاً بیشتر است. اما به علت افزایش سرعت اجرا و عدم نیاز بکارگیری ماشین آلات از روش‌های مقرون به صرفه است.

ساختمان های پیش ساخته بتنی

کاربرد سازه های پیش ساخته بتنی

از این سازه‌های آماده بتنی در ساخت سازه‌های گوناگون استفاده می‌شود که موارد زیر متداول‌ترین آنها هستند.

  • ساختمان کوچک مسکونی
  • پارکینگ‌های طبقاتی
  • سالن‌های صنعتی
  • سالن‌های ورزشی
  • دیواره محوطه‌ها
  • پل‌ها و تقاطع‌های غیرهمسطح
  • کانال‌های آب‌رو
  • انواع قطعات نما

مزایای استفاده از سازه های پیش ساخته بتنی

  • سرعت بالا هنگام اجرای سازه
  • کاهش هزینه‌ها حین ساخت
  • کیفیت مطلوب قطعات بتنی
  • قابلیت انبار کردن قطعات
  • توانایی نصب در هر نوع شرایط آب و هوایی
  • توانایی ساخت سازه‌های موقت و سازه‌ها با روش مونتاژ و دمونتاژ
  • کنترل آسان خزش و انقباض قطعات
  • نیروی کار کمتر
  • مدیریت بهتر پروژه

سازه‌های پیش ساخته بتنی مفید برای ساختمان‌سازی

اگر چه سازه های پیش ساخته بتنی روش سریع، ساده و کاملاً مفید ساختمان سازی هستند؛ اما در نظر داشته باشید که حین آغاز عملیات به سرمایه اولیه زیادی نیاز دارند. در عین حال بحث جابجایی قطعات سنگین بتنی مطرح است که باید به جای خود بررسی شود. از طرفی در کل این سازه‌ها چه از نظر طراحی و اجرایی محدودیت‌هایی دارند. اما بدون تردید بهره‌مندی از انواع سازه های پیش ساخته بتنی در سطح پروژه‌های گوناگون عمرانی تصمیمی هوشمندانه است. اگر می‌خواهید درباره روش‌های مقاوم سازی بتن اطلاعات کسب کنید این مقاله را از دست ندهید..