در این مقاله چه می‌آموزیم؟

• 1. اشکالات اجرایی فونداسیون بتنی
  • 1.1. عدم آرماتوربندی مناسب فونداسیون
  • 2.1. عدم رعایت کاور مجاز بتن فونداسیون و شناژ
  • 3.1. عدم رعایت بر ساختمان در فونداسیون
  • 4.1. رعایت نکردن هم‌پوشانی کافی در شبکه آرماتورهای فونداسیون
  • 5.1. اجرای رو به بیرون آرماتورهای ریشه ستون و دیوارها
  • 6.1. اشکالات اجرایی شمع‌ها
    • 1.6.1. عدم حفاری صحیح
    • 2.6.1. استفاده از غلاف فولادی نامناسب
• 2. اشکالات اجرایی در آرماتوربندی
  • 1.2. عدم رعایت محدودیت حداقل و حداکثر آرماتور
  • 2.2. عدم وجود خاموت با قلاب لرزه‌ای
  • 3.2. طول ناکافی آرماتورهای انتظار ستون
  • 4.2. محل وصله اشتباه آرماتورهای طولی تیر
  • 5.2. عدم رعایت اصل شطرنجی در سنجاقی‌ها
  • 6.2. عدم رعایت پوشش بتنی روی آرماتورها
• 3. اشکالات اجرایی ستون‌ها و تیرها
  • 1.3. ناشاقولی ستون ها
  • 2.3. غیر هم‌محور و غیر عمود بودن اعضای سازه ای
  • 3.3. پدیده ستون کوتاه
  • 4.3. عدم رعایت کاور بتن در تیر و ستون
  • 5.3. عدم رعایت ضابطه تیر ضعیف-ستون قوی
  • 6.3. تغییر و افزایش ابعاد ستون ها و تیرها
  • 7.3. شکست برشی در تیرها و ستون ها
  • 8.3. اشکالات اجرایی ستون‌های کتابی
  • 9.3. عدم مهار صحیح آرماتورهای طولی پیچشی تیر
• 4. برش پانچ
• 5. اشکالات اجرایی چشمه اتصال تیر به ستون
  • 1.5. اشکال در اجرای اتصال مفصلی اعضای بتنی
    • 1.1.5. عدم اجرای خم میلگردها در چشمه اتصال
    • 2.1.5. استفاده از میلگردهای ضربدری در چشمه اتصال
    • 3.1.5. اجرای تیر فولادی
  • 2.5. نداشتن قلاب ۹۰ درجه آرماتورهای سراسری تیر داخل ستون‌های انتهایی
  • 3.5. رد کردن آرماتور سراسری تیرها خارج از آرماتورهای ستون‌ها
  • 4.5. عدم خاموت‌گذاری مناسب و شکست ناحیه اتصال
  • 5.5. عدم رعایت ضابطه خروج از محوریت تیر نسبت به ستون
  • 6.5. عدم قالب‌بندی مناسب و رعایت پوشش بتنی در چشمه اتصال
  • 7.5. عدم مهار آرماتورهای طولی ستون در چشمه اتصال تراز بام
• 6. اشکالات اجرایی راه‌پله بتنی
  • 1.6. چسباندن دیوارک بتنی به ستون
  • 2.6. شانه‌گیری تیرهای بتنی در راه‌پله
  • 3.6. عدم اجرای صحیح رمپ پله
  • 4.6. عدم اجرای ریشه پله
  • 5.6. عدم اجرای آرماتورهای انتظار در سقف
• 7. اشکالات اجرایی در سقف‌ها
  • 1.7. سقف تیرچه‌بلوک
    • 1.1.7. تخریب بتن پاشنه تیرچه خرپایی
    • 2.1.7. استفاده از بلوک با نوع و ابعاد غیراستاندارد
    • 3.1.7. عدم اجرای صحیح آرماتورهای حرارتی
    • 4.1.7. فاصله افتادن در بتن‌ریزی سقف
    • 5.1.7. افزایش ضخامت دال در سقف‌های تیرچه‌بلوک
    • 6.1.7. راه رفتن غیراصولی بر تیرچه‌ها
  • 2.7. سقف کرومیت
    •  1.2.7. کیفیت نامناسب تیرچه‌های فولادی با جان باز
    • 2.2.7. عدم رعایت حداکثر فاصله مجاز تیرچه‌ها
    • 3.2.7. عدم رعایت حداقل عرض بال تحتانی مجاز تیرچه
  • 3.7. سقف وافل
  • 4.7. سقف یوبوت
    • 1.4.7. عدم رعایت فاصله مجاز بین قالب‌ها
    • 2.4.7. فاصله زمانی زیاد بین لایه‌های بتن‌ریزی
  • 5.7. سقف کوبیاکس
  • 6.7. سقف تیر و دال
• 8. اشکالات اجرایی دیوار برشی
  • 1.8. نبودن تیر تراز طبقه در دیوار برشی
  • 2.8. ترک قطری در دیوار برشی
• 9. وال پست‌ها
• 10. پدیده طبقه نرم
• 11. تخریب ساختمان در اثر پیچش
• 12. عدم رعایت درز انقطاع
• 13. کرموشدگی بتن
  • 1.13. دلایل کرمو شدن بتن
  • 2.13. عواقب کرمو شدن بتن
  • 3.13. پیشگیری از کرمو شدن بتن
  • 4.13. ترمیم بتن کرمو
• 14. خرابی شیمیایی بتن
  • 1.14. کربناتی شدن
  • 2.14. خوردگی کلروری
  • 3.14. تخریب سولفاتی
  • 4.14. واکنش قلیایی و کربناتی سنگ‌دانه‌ها
• 15. خرابی فیزیکی بتن
  • 1.15. رویارویی با چرخه‌های یخ‌زدن و آب‌شدن
  • 2.15. سایش
  • 3.15. حفره‌زایی سطح بتن
• 16. درز سرد در بتن
• 17. عدم نظافت قالب و پر کردن قالب با مصالح دیگر
• 18. تولید، حمل و ریختن غیراصولی بتن
  • 1.18. تولید بتن
  • 2.18. حمل بتن
  • 3.18. ریختن بتن
• 19. فاصله زمانی بین بتن‌‌ریزی اعضای مختلف
• 20. تخریب سازه بتنی به علت اجرای تأسیسات
• 21. جدول درصد پیشرفت فیزیکی ساختمان بتنی
• 22. چک‌لیست نظارتی سازه‌های بتنی
• 23. پرسش و پاسخ
• 24. نتیجه‌گیری
• 25. منابع

1. اشکالات اجرایی فونداسیون بتنی

مهم­ترین قسمت یک ساختمان فونداسیون است، چراکه ساختمان روی آن اجرا شده و نیروهای ناشی از سازه به فونداسیون منتقل می­شود؛ درنتیجه باید مستحکم و به‌دور از اشکالات اجرایی باشد. در اجرای فونداسیون بتنی ممکن است اشکالاتی رخ دهد. در ادامه اشکالات رایج در فونداسیون بتنی بیان‌شده است.

1.1. عدم آرماتوربندی مناسب فونداسیون

برای اجرای صحیح آرماتوربندی فونداسیون، لازم است آرماتورهای طولی به‌صورت افقی، در دو قسمت فوقانی و تحتانی فونداسیون اجراشده و آرماتورهای عرضی جهت افزایش مقاومت در برابر پیچش و برش به‌صورت عرضی آن­ها را در برگیرند.

مطابق بندهای فوق از مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، در فونداسیون­ های یک‌طرفه و دوطرفه باید آرماتورها به طور کاملاً یکنواخت و با فواصل مشخص در عرض فونداسیون قرار بگیرند. مبحث نهم در بند 9-21-2-1 محدودیت­ هایی را برای حداقل فاصله میلگردهای خمشی و در بند 9-9-7-5-3 محدودیت­ هایی را برای حداکثر فاصله آرماتورهای آجدار تعیین می­کند که لازم است در اجرای آرماتورهای فونداسیون لحاظ شود.

یکی دیگر از مواردی که باید در آرماتوربندی فونداسیون نواری به آن توجه شود، اجرای باز یا بسته آرماتورهای عرضی است. باید توجه داشت که اگر آرماتورهای عرضی فونداسیون به‌صورت باز اجرا شود، فقط عملکرد حرارتی داشته و هیچ برشی را تحمل نمی­کند، درحالی­که اجرای آرماتورهای عرضی به­ صورت بسته، علاوه بر عملکرد حرارتی، دارای عملکرد برشی بوده و مقاومت برشی فونداسیون را افزایش می­دهد.

2.1. عدم رعایت کاور مجاز بتن فونداسیون و شناژ­

کاور بتن نیز نوعی پوشش جهت محافظت از آرماتورها در برابر خوردگی بوده که باید طبق آیین‌نامه در نظر گرفته شود. مطابق جدول 9-4-6 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، حداقل ضخامت پوشش بتنی روی آرماتور برای اعضایی که در تماس دائم با خاک هستند، 75 میلی­متر است. برای تأمین کاور بتن فونداسیون می­توان از اسپیسرهای موجود در بازار در اندازه ­ها و جنس ­های مختلف استفاده کرد.

شکل 1: کاور نامناسب بتن فونداسیون

در هنگام اجرای پی‌کنی، بایستی به این نکته توجه شود که عرض پی کنده‌شده به‌گونه‌ای باشد که در مرحله بتن ­ریزی فونداسیون، پوشش بتنی آرماتورها به‌خوبی تأمین شود. همچنین به‌منظور عملکرد بهتر آرماتور و بتن به‌عنوان یک کامپوزیت و انتقال مناسب تنش بین آن­ها، فاصله آرماتورهای فونداسیون مطابق ضوابط آیین­ نامه بوده تا بتن فضای بین میلگردهای شناژ را به‌صورت کامل پر کند.

شناژها هم مشابه فونداسیون­ ها در معرض تماس دائم با خاک هستند، به همین دلیل، مطابق جدول 9-4-6 مبحث نهم، حداقل ضخامت پوشش بتنی روی آرماتور برای این اعضا نیز 75 میلی­متر است.

شکل 2: عدم رعایت پوشش بتنی در شناژ

3.1. عدم رعایت بر ساختمان در فونداسیون

یکی دیگر از اشکالات اجرایی فونداسیون، عدم رعایت بر ساختمان و زمین است. لازم است قبل از شروع اجرای فونداسیون، حدود اربعه به‌دقت بر اساس اطلاعات موجود در پروانه، رعایت عرض گذرها و درز انقطاع تعیین شود تا از تجاوز فونداسیون به زمین مجاور و یا چسبیدن فونداسیون به سازه مجاور اجتناب شود.

مطابق بند 1-4-1 استاندارد 2800، درز انقطاع از روی تراز پایه در نظر گرفته می­شود؛ بنابراین برای فونداسیون نیازی به اجرای درز انقطاع نیست، اما برای جانمایی و قرار دادن آرماتورهای ریشه دیوارها و ستون روی فونداسیون باید فاصله درز انقطاع رعایت شود.

4.1. رعایت نکردن هم‌پوشانی کافی در شبکه آرماتورهای فونداسیون

میلگردهای استاندارد ایران معمولاً ۱۲ متر می­باشد؛ لذا اگر طول دهانه ­ای بیش از ۱۲ متر باشد، باید از ۲ یا چند میلگرد برای آن استفاده کرد که این میلگردها باید همپوشانی داشته باشند. وصله پوششی، هم­پوشانی یا اورلپ در میلگردهای فونداسیون به معنای هم‌پوشانی دو میلگرد است که برای انتقال بار و نیروها به یکدیگر استفاده می‌شود. برای وصله میلگردهای فونداسیون، وصله پوششی به دلیل سادگی اجرا، عدم نیاز به تجهیزات خاص و کاهش هزینه‌ها بسیار رایج و پرکاربرد است. انجام صحیح هم­پوشانی آرماتورهای طولی سبب انتقال مناسب تنش­ ها بین آن­ها از طریق بتن بین میلگردها می­شود؛ بنابراین عدم رعایت همپوشانی باعث اختلال در انتقال تنش به آرماتورهای طولی بعدی می­شود. آیین­نامه بتن ایران، آبا، در بند 21-4-1-2 و مبحث نهم در بند 9-21-4-1-2 توصیه­ هایی را در مورد شرایط مجاز استفاده از وصله پوششی ارائه کرده ­اند.

در فونداسیون به دلیل اینکه میلگردها به‌صورت افقی قرار دارند و در طول بتن­ ریزی فشار زیادی را تحمل می­کنند، لازم است همپوشانی میلگردها بادقت بالایی انجام شود تا از جابه‌جایی و حرکت میلگردها جلوگیری شود. به این منظور، باید دقت کرد که در فونداسیون­ها، بهترین ناحیه برای همپوشانی میلگردها، در شبکه بالا، بخش یک‌سوم دهانه و در شبکه پایین، بخش یک‌دوم دهانه است. همچنین محل همپوشانی میلگردهای فونداسیون، ترجیحاً باید از نواحی با تنش بالا مثل نواحی زیر ستون فاصله داشته باشد.

5.1. اجرای رو به بیرون آرماتورهای ریشه ستون و دیوارها

برای یکپارچگی و اتصال ستون­ها و دیوارها به فونداسیون و انتقال مناسب­ بارها، لازم است در هنگام آرماتوربندی فونداسیون، آرماتورهای ریشه یا آرماتورهای انتظار برای هریک از این اعضا اجرا شود. یکی از اشکالات مهم اجرایی در این مورد، مربوط به جهت خم آرماتور ریشه ستون است. در ویرایش قبلی مبحث نهم (ویرایش 1392) توصیه شده بود که جهت خم به سمت بیرون باشد، اما مطابق بند 18-13-2-3 آیین­ نامه ACI318-19 آرماتورهای ریشه ستون باید به سمت داخل خم شوند که این مورد در ویرایش جدید مبحث نهم نیز تغییر کرده است.

6.1. اشکالات اجرایی شمع‌ها

درصورتی‌که خاک محل پروژه، مقاومت کافی نداشته باشد، از شمع ­ها و ریز شمع‌ها برای انتقال بارهای سازه به لایه­ های زیرین و مقاوم­تر خاک استفاده می­شود. شمع­ ها به‌صورت پیش ­ساخته و درجاریز و در جنس­ های مختلف اجرا می­شوند.

1.6.1. عدم حفاری صحیح

یکی از مهم­ترین نکات اجرایی شمع­ ها مرحله حفاری آن است که گاهی در اجرا به‌قدر کافی به آن توجه نمی­شود. لازم است قبل از حفاری محل موردنظر کاملاً مسطح شده و با مصالح با قابلیت زهکشی متراکم شود و در نهایت محل دقیق حفاری شمع تعیین شود. به‌علاوه لازم است دستگاه ­های حفاری به نحوی مستقر شوند که در طول انجام حفاری نیاز به جابه‌جایی به حداقل برسد، چون جابه‌جایی این دستگاه­ها می­تواند تراز بودن آن را تحت‌تأثیر قرار دهد.

2.6.1. استفاده از غلاف فولادی نامناسب

یکی از اشکالات اجرایی شمع­ های درجاریز با غلاف فولادی نازک، استفاده از غلاف نامناسب و وصله نادرست آن است. مبحث نهم در بند 9-15-4-2-3 شرایطی را برای محصورشدگی این شمع­ ها تعیین می­کند. مطابق این بند، استفاده از غلاف فولادی با درز مجاز نبوده و در صورت وجود وصله باید شرایط محصورشدگی را تأمین کند.

2. اشکالات اجرایی در آرماتوربندی

یکی از مهم­ترین نکات اجرایی سازه ­های بتنی، آرماتوربندی صحیح آن است. در این بخش اشکالاتی که ممکن است در آرماتوربندی قسمت­های مختلف سازه رخ دهد، اشاره می­شود. در صورت وقوع این اشکالات بایستی قبل بتن­ ریزی برطرف شده و سپس بتن ­ریزی صورت گیرد.

1.2. عدم رعایت محدودیت حداقل و حداکثر آرماتور

یکی از اشکالات سازه ­های بتنی را می­توان عدم رعایت محدودیت‌های حداقل و حداکثر آرماتور دانست. رعایت این محدودیت­ها در اعضای بتنی برای تضمین عملکرد بهینه سازه ضروری است. در ادامه به دلایل وجود محدودیت حداقل و حداکثر آرماتور در اعضای بتنی اشاره خواهد شد.

وجود آرماتور کمتر از میزان تعیین­ شده در عضو بتنی مشکلات زیر را در پی دارد:

◾️افزایش سرعت ترک­خوردگی به دلیل مقاومت کششی کم بتن

◾️تغییر شکل‌های بیش از حد مجاز

◾️وقوع شکست ترد و ناگهانی

همچنین وجود آرماتور بیشتر از حد تعیین­ شده در عضو بتنی نیز باعث مشکلات زیر می­شود:

◾️کاهش شکل­ پذیری سازه و شکست ترد

◾️تراکم زیاد آرماتورها و مشکلات اجرایی بتن ­ریزی و تراکم

◾️افزایش هزینه و غیراقتصادی شدن طرح

مبحث نهم مقررات ملی الزامات خاصی را برای محدودیت حداقل و حداکثر آرماتور در تیر، ستون، دیوار برشی و آرماتورگذاری دال بتنی تعیین کرده است که برای اطلاعات بیشتر می­توانید به مقالات مربوطه در سبزسازه مراجعه کنید.

2.2. عدم وجود خاموت با قلاب لرزه‌ای

یکی از اشکالات اجرایی مهم که در سازه‌های بتنی دیده می­شود، عدم وجود خاموت با قلاب لرزه ­ای با خم ۱۳۵ درجه می ­باشد که معمولاً پیمانکاران جهت راحتی کار استفاده از آن را نادیده می­گیرند. درصورتی‌که این خاموت­ها در تیر و ستون خصوصاً نواحی بحرانی تیر و ستون­ های قاب خمشی متوسط و ویژه نقش مهمی در محبوس‌شدگی بتن و جلوگیری از باز شدن تنگ­ها و خاموت و درنتیجه جلوگیری از کمانش آرماتورهای طولی فشاری دارند.

مبحث نهم مقررات ملی ساختمان در بند 9-21-2-2-4 قلاب لرزه­ای را برای خاموت بسته و دورگیرهای دایروی تعریف می­کند.

شکل 5: اجرای اشتباه قلاب با خم 90 درجه به‌جای قلاب با خم 135

3.2. طول ناکافی آرماتورهای انتظار ستون

طول ناکافی آرماتورهای انتظار ستون‌ها در تراز طبقات و وصله‌کردن تمامی آرماتورها در یک ناحیه از ستون از اشکالات دیگر اجرایی برخی ساختمان­های بتن‌آرمه است. طول کوتاه آرماتورهای انتظار سبب کاهش طول وصله آرماتورهای طولی ستون طبقه بالا شده و تنش­ های ستون­ های طبقه بالا به طریق مناسب به ستون­های طبقه پایین منتقل نمی­شود. این اختلال خصوصاً در انتقال لنگرهای خمشی پای ستون ناشی از بارهای جانبی، خود را نشان خواهد داد.

شکل 6: طول ناکافی آرماتورهای انتظار ستون‌ها

طول آرماتورهای انتظار ستون، باید حداقل برابر با طول وصله پوششی موردنیاز باشد. مبحث نهم مقررات ملی ساختمان در بند 9-12-6-4-2 الزاماتی را برای تعیین طول موردنیاز وصله بیان می­کند. این طول در هیچ شرایطی نباید کمتر از 30 سانتی­متر باشد.

لازم است در هر پروژه بسته به شرایط موجود، طول وصله یا اورلپ میلگردهای ستون محاسبه شود، اما برای یک تخمین کلی، جدول اورلپ میلگرد ستون برای میلگردهای S400 و بتن C25 به‌صورت زیر است:

جدول 1: تخمین طول اورلپ میلگرد

4.2. محل وصله اشتباه آرماتورهای طولی تیر

یکی دیگر از اشکالات اجرایی آرماتوربندی، عدم رعایت محل صحیح وصله آرماتورهای طولی تیرها می­باشد که معمولاً آرماتوربند به‌منظور پرت نشدن آرماتورها، محل صحیح وصله آرماتورها را رعایت نمی­کند. همچنین باید دقت شود که در محل وصله، خاموت­گذاری باید متراکم باشد.

بهترین محل وصله برای آرماتورهای طولی تیر به عوامل مختلفی مانند قطر آرماتورها، سطح شکل ­پذیری لرزه­ای، مقاومت فشاری بتن بستگی دارد، اما به­ طور­کلی محل­ های زیر برای وصله آرماتور طولی تیر مناسب نیستند:

◾️آرماتورهای تحتانی: در نواحی با پوشش بتنی کم، زیرا وصله آرماتورها ممکن است منجر به نازک­تر شدن پوشش بتنی و آسیب آرماتورها شود. به‌علاوه، نواحی روی تکیه ­گاه­ ها به دلیل تحت فشار بودن آرماتورهای تحتانی در این نواحی، برای وصله مناسب نیستند.

◾️آرماتورهای فوقانی: وصله آرماتورهای فوقانی تیر در محل اتصال تیر به ستون به دلیل تمرکز تنش بالا در این نواحی مجاز نیست. همچنین به­خاطر بالا بودن تنش­ های برشی در نواحی یک‌چهارم دهانه تیر از تکیه ­گاه ­ها، وصله آرماتورهای فوقانی تیر در این نواحی نیز مجاز نیست.

از سوی دیگر، برای تیرهای قاب خمشی با شکل ­پذیری ویژه، مبحث نهم مقررات ملی الزامات سخت‌گیرانه‌تری را ارائه می­کند. این آیین ­نامه در بند 9-20-6-2-2-4 توصیه می­کند که در تیرهای قاب با شکل­پذیری ویژه، باید در تمام طول وصله آرماتورهای طولی، آرماتورهای عرضی قرار داده شود. همچنین در بند 9-6-2-2-5 محل­ های غیرمجاز برای وصله آرماتورهای طولی تیر را مشخص می­کند.

5.2. عدم رعایت اصل شطرنجی در سنجاقی‌ها

در شکل زیر اصل شطرنجی یا یکی در میان بستن سنجاقی­ ها جهت جلوگیری از کمانش کلیه میلگردهای طولی رعایت نشده و آرماتورهای عرضی دیوار برشی به‌اشتباه بر میلگردهای طولی محاط شده‌اند.

شکل 7: عدم رعایت اصل شطرنجی بستن سنجاق‌ها

6.2. عدم رعایت پوشش بتنی روی آرماتورها

یکی از مشکلاتی که در ساختمان‌های بتنی بسیار مشاهده می­شود، عدم رعایت درست پوشش بتنی روی آرماتورها و نمایان‌شدن آرماتورها در عضو بتنی است. کاور یا پوشش بتنی، به ضخامت پوشش بتن روی آرماتورهای نزدیک سطح عضو بتنی گفته می­شود.

مبحث نهم مقررات ملی ساختمان در جدول 9-4-6 حداقل ضخامت کاور بتنی موردنیاز برای آرماتورها را با توجه به شرایط محیطی و نوع عضو بتنی تعیین می­کند.

همچنین جلد دوم آیین ­نامه بتن ایران در بند 4-3-3-1-1-الف مقداری را برای رواداری ضخامت پوشش بتنی روی آرماتورهای طولی پیشنهاد می­کند.

این آیین­ نامه همچنین در بند 4-3-3-2-4 توصیه می­کند که برای تأمین پوشش بتنی روی آرماتورها از اسپیسر یا فاصله نگه­دارها استفاده شود.

❓اسپیسر چیست؟

اسپیسر (spacer)، فاصله نگه­دار یا لقمه، به ابزاری گفته می­شود که بین سطح قالب و آرماتورها قرار می­گیرد تا آرماتورها در جای خود ثابت نگه داشته شده و پوشش بتنی روی آن­ها حفظ شود. اسپیسرها در جنس ­های مختلف پلاستیکی، بتنی، فلزی و… در صنعت ساختمان مورداستفاده قرار می­گیرند.

شکل 8: استفاده از اسپیسر بین میلگرد و قالب

3. اشکالات اجرایی ستون‌ها و تیرها

در اجرای تیر و ستون­ ها نیز ممکن است اشکالاتی دیده شود که در ادامه اشکالات اجرایی رایج در تیرها و ستون­ ها بیان‌شده است.

1.3. ناشاقولی ستون‌ها

به‌طورکلی، رفتار سازه‌ها در طراحی به‌صورت خطی در نظر گرفته می‌شود، یعنی فرض می‌شود که بارها و تغییر شکل‌ها به‌صورت مستقیم با یکدیگر مرتبط هستند. اما اگر ستون‌ها دچار کجی یا انحراف یا ناشاقولی باشند، رفتار سازه از حالت خطی خارج شده و به سمت غیرخطی­ شدن می‌رود. به طور معمول این اتفاق در اتصال ستون به ستون دیده می­شود؛ دلیل این امر این است که ناشاقولی ستون­ها باعث ایجاد لنگرهای اضافی در محل اتصال دو ستون می­شود که ممکن است از لنگر مقاوم ستون‌ها بیشتر باشد. این افزایش لنگر می‌تواند باعث ناپایداری ستون‌ها شود و در نتیجه با کاهش مقاومت کلی سازه، رفتار سازه را غیرقابل‌پیش‌بینی کند.

آیین ­نامه بتن ایران در جدول 9-4 در مورد ناشاقولی مجاز ستون بتنی، پیشنهاد می­کند که حداکثر ناشاقولی ستون بتنی در هر 3 متر  طول باید کمتر از 6 میلی­متر و به طور کلی کمتر از 25 میلی­متر باشد، مگر آنکه دستگاه نظارت اجازه دهد و یا مقادیر دیگری در مشخصات پروژه توسط مهندس مشاور تعیین شده باشد.

❓چه راه‌حلی برای کاهش ناشاقولی ستون وجود دارد؟

برای کنترل شاقول بودن می­توان هم از روش سنتی و هم از دوربین ­های نقشه ­برداری استفاده کرد. در روش سنتی می­توان وزنه­ای را به انتهای یک نخ بست و آن را از فاصله معینی از بالای قالب آویزان کرد. برای شاقول بودن، باید فاصله نخ تا قالب در تمام طول ستون یکسان باشد. همچنین می­توان از دوربین ­های نقشه­ برداری به نام تئودولیت برای تعیین میزان دقیق انحراف ستون بتنی استفاده کرد.

شکل 10: دوربین نقشه ­برداری (تئودولیت)

برای جلوگیری از کج بودن ستون بتنی، لازم است قبل از بتن­ ریزی از شاقول بودن قالب ­ها اطمینان پیدا کرد و قالب­ها را در تمام وجه­ ها توسط جک مهار کرد تا از هرگونه پیچش یا چرخش ستون بتنی در هنگام بتن­ ریزی پیشگیری شود.

بعد از بتن­ ریزی هم لازم است کنترل شاقول بودن ستون انجام شود. چنانچه میزان ناشاقولی ستون کم باشد، برای  اصلاح ناشاقولی ستون بتنی می­توان به‌وسیله آچار یا جک ستون را شاقول کرد؛ و درصورتی‌که میزان ناشاقولی ستون زیاد باشد، باید از دستگاهی به نام تیفور جهت کاهش ناشاقولی استفاده کرد. تیفور ستون را به‌وسیله سیم بکسلی که دور آن کشیده شده به سمت خود می­کشد و انحراف آن را کاهش می­دهد.

برای لحاظ‌کردن اثر ناشاقولی در طراحی سازه­ های فولادی از اعمال بار notional در ایتبس استفاده می‌شود؛ اما در سازه ­های بتنی به‌جای اعمال این بار، باید یک مقداری را برای برون‌محوری در اعضای محوری مانند ستون در نظر گرفت.

2.3. غیر هم‌محور و غیر عمود بودن اعضای سازه‌ای

غیر هم‌محور بودن اعضای سازه‌ای به وضعیتی اطلاق می‌شود که در آن اعضای سازه‌ای مانند تیر و ستون­ها به‌گونه‌ای در سازه قرار بگیرند که محور باربری اعضا در امتداد یکدیگر نباشد و بارگذاری به‌صورت غیرمتمرکز اتفاق بیفتد که می­تواند باعث ایجاد لنگرهای اضافی و نیروی برشی در اعضای سازه شود. غیر هم‌محور بودن اعضای سازه ­ای مشکلاتی را در سازه ایجاد می­کند؛ از جمله این مشکلات این است که بار به‌درستی به فونداسیون منتقل نشده و در هنگام زلزله خرابی­های زیادی به همراه داشته باشد. این مشکل هم در ستون و هم در پلان دیده می­شود که برای جلوگیری از این مشکل باید تیر و ستون در گره­ ها هم­ محور باشند.

به‌منظور جلوگیری از غیر هم‌محور بودن اعضای سازه‌ای، استاندارد 2800 محدودیت­هایی را برای کنترل نامنظمی در ارتفاع و پلان تعیین می­کند که برای اطلاع بیشتر می­توانید به مقاله مربوطه در سبزسازه مراجعه کنید.

شکل 12: نمونه‌هایی از غیر هم‌محور بودن اعضای سازه‌ای

شکل 13: غیر هم‌محور بودن اعضای سازه‌ای

شکل 14: غیر هم‌محور بودن ستون‌ها

3.3. پدیده ستون کوتاه

ستون کوتاه بتنی به ستونی گفته می‌شود که ارتفاع آن نسبت به ابعاد مقطع آن کوچک است. در هنگام زلزله ستون­ های کوتاه و بلند به یک اندازه جابه‌جا می­شوند؛ درحالی‌که سختی یکسانی ندارند. باتوجه‌به این­که نیروهای جانبی بر اساس میزان سختی اعضای مقاوم، بین آن­ها توزیع می­شود، ستون­های کوتاه سهم بیشتری از نیروهای جانبی را به علت سختی بالا، به خود اختصاص خواهد داد. این اتفاق که پدیده ستون کوتاه نام دارد، باعث شکست برشی ناگهانی ستون­های کوتاه در هنگام زلزله می­شود. همچنین این پدیده می‌تواند باعث نامنظمی شدید در توزیع نیرو در ستون‌های طبقه و همچنین ممکن است منجر به پیچش شود.

پدیده ستون کوتاه ممکن است در ساختمان­های ساخته­ شده روی سطح شیب­دار اتفاق بیفتد. برای جلوگیری از این پدیده توصیه می­شود که ترجیحاً برای احداث سازه روی سطوح شیب‌دار در مناطق با خطر لرزه ­خیزی بالا، از فونداسیون افقی مسطح استفاده شود. ستون کوتاه همچنین می­تواند در راه ­پله ­ها در اثر اتصال پاگرد نیم­ طبقه به ستون­ها ایجاد شود. برای پیشگیری از رخداد پدیده ستون کوتاه در راه­ پله ­ها، پیوست ششم استاندارد 2800 در بند پ-6-1-4-7 پیشنهاد می­کند که به جای اتصال تیر نیم ­طبقه به ستون­ های باکس پله، دو ستونک برای نگهداری تیر نیم­طبقه اجرا شود و این تیر از ستون­های اطراف حداقل به اندازه 1% ارتفاع طبقه فاصله داشته باشد. این فاصله را می­توان با مصالح تراکم­ پذیر پر کرد.

شکل 15: خرابی ناشی از پدیده ستون کوتاه

درصورتی‌که امکان جلوگیری از به‌وجودآمدن ستون کوتاه در سازه وجود نداشته باشد یا اقداماتی در طراحی و اجرای این اعضا انجام نشده باشد، می­توان با تقویت و مقاوم­سازی ستون­های کوتاه (مانند تقویت با ورق­ های FRP) احتمال رخداد خرابی و شکست ترد را در این ستون­ها کاهش داد.

4.3. عدم رعایت کاور بتن در تیر و ستون

یکی دیگر از ایرادات ستون بتنی و تیر بتنی، عدم رعایت کاور بتن روی آرماتورها است. کاور یا پوشش بتنی لایه‌ای از بتن است که روی آرماتورهای فولادی در سازه‌های بتنی قرار می‌گیرد. این لایه بتنی روی آرماتورها، وظیفه حفاظت از آرماتورها در برابر عوامل محیطی (مانند خوردگی آرماتورها) و همچنین تأمین پیوستگی مناسب بین بتن و میلگردها را بر عهده دارد.

اگر کاور بتنی به‌اندازه کافی نباشد، میلگردهای فولادی به‌سرعت در معرض عوامل خورنده محیطی مانند رطوبت، کلریدها قرار گرفته و دچار خوردگی می­شوند که این مسئله مقاومت سازه را به‌شدت کاهش می­دهد و حتی می­تواند منجر به فروپاشی آن شود. همچنین عدم رعایت کاور بتنی روی آرماتورها می­تواند با کم‌شدن پیوستگی بین بتن و میلگرد، باعث کاهش مقاومت و ظرفیت باربری سازه شود. جدول زیر از مبحث نهم ویرایش ۹۹ میزان مناسب پوشش بتن را بیان کرده است:

شکل 16: عدم رعایت کاور مناسب برای ستون

❓آیا برای اصلاح مشکل تصویر بالا راه‌حلی وجود دارد؟

در چنین مواردی برای جبران مشکل و تأمین کاور بتنی روی میلگردها کار زیادی نمی­توان انجام داد، ولی شاید بتوان طرفی را که کاور ناقصی دارد دوباره قالب‌بندی کرده و با فیلر یا بتن پر کرد تا میلگردها کمتر در معرض خوردگی قرار گیرند.

5.3. عدم رعایت ضابطه تیر ضعیف-ستون قوی

یکی دیگر از ایرادات تیر بتنی و ستون بتنی، عدم رعایت ضابطه تیر ضعیف-ستون قوی است. ضابطه تیر ضعیف-ستون قوی بیان می­کند که تیرها باید به‌گونه‌ای طراحی شوند که در هنگام زلزله یا واردآمدن نیروهای جانبی، قبل از ستون­ها دچار خرابی یا تغییر شکل شوند. هدف این ضابطه این است که ستون‌ها که وظیفه اصلی پایداری و استحکام سازه را دارند، حتی در شرایط بحرانی سالم باقی بمانند و از فروپاشی کلی سازه جلوگیری کنند. این ضابطه یک استراتژی مهم برای افزایش ایمنی سازه در برابر زلزله است.

در هنگام زلزله، اگر ستون‌های ساختمان ضعیف باشند و زودتر از تیرها دچار شکست یا تغییر شکل‌های بزرگ شوند، احتمال فروپاشی کل ساختمان وجود دارد. اما اگر تیرها ضعیف‌تر از ستون‌ها باشند، ابتدا در تیرها مفصل پلاستیک تشکیل شده و دچار تغییر شکل می­شوند درحالی‌که ستون‌ها همچنان پایدار باقی می‌مانند و از ریزش ساختمان جلوگیری می‌کنند. تغییر شکل تیرها علاوه بر اینکه انرژی زلزله را جذب می‌کنند و از انتقال مستقیم نیرو به ستون‌ها جلوگیری می­توان به‌عنوان هشداری برای تخلیه ساختمان هم در کاهش خسارت­ های جانی زلزله مؤثر باشد.

❓مفصل پلاستیک چیست؟

مفصل پلاستیک نقاطی در یک عضو سازه‌ای مانند تیر یا ستون هستند که پس از رسیدن به حد تسلیم مصالح، دچار تغییر شکل دائم و غیرقابل‌بازگشت می‌شوند، ولی همچنان می‌توانند بار را تحمل کند. این نقاط شبیه به یک لولا عمل می‌کند که در آن­ها در اثر لنگر موجود عضو دچار چرخش و تغییر شکل می­شود بدون اینکه در شکست کلی اتفاق بیفتد. هدف از ایجاد مفصل پلاستیک در طراحی لرزه‌ای، توزیع تغییر شکل‌های غیرالاستیک به نقاطی است که توانایی تحمل چنین تغییر شکل‌هایی را دارند. این نقاط معمولاً در انتهای اعضا در نظر گرفته می‌شوند، جایی که بتوان تغییر شکل‌های بزرگ را بدون شکست ناگهانی کنترل کرد.

شکل 17: مفصل پلاستیک در تیرها

مبحث نهم مقررات ملی در بند 9-20-6-4-2 توصیه می­کند که برای رعایت ضابطه تیر ضعیف-ستون قوی، ظرفیت ستون­ها حداقل 20% بیشتر از ظرفیت تیرها باشد.

همچنین مطابق بندهای 9-20-6-4-3 و 9-20-6-4-4، اگر ستونی حداقل ظرفیت مجاز برای ضابطه تیر ضعیف-ستون قوی را تأمین نکند، باید از مشارکت آن در سختی جانبی صرف­نظر کرد و فقط یک ستون از هر چهار ستون یک قاب می­تواند حداقل ظرفیت را تأمین نکند.

شکل 18: خرابی ناشی از عدم رعایت ضابطه تیرضعیف-ستون قوی

6.3. تغییر و افزایش ابعاد ستون‌ها و تیرها

افزایش ابعاد و تغییر شکل مقطع ستون در طبقات می­تواند سبب افزایش سختی و درنتیجه افزایش بار جانبی وارده به آن ستون شود؛ همچنین افزون بر غیراقتصادی شدن، باعث خرابی و بحرانی شدن اعضا می­شود.

افزایش ابعاد تیر نیز علاوه بر مشکلات گفته‌شده، می­تواند باعث ایجاد مشکل تیر قوی-ستون ضعیف شود که درنتیجه آن، در هنگام ایجاد بحران مفصل پلاستیک به‌جای تیر، در ستون­ها رخ‌داده که بسیار خطرناک بوده و می­تواند منجر به فروپاشی سازه شود.

شکل 19: افزایش ابعاد ستون‌ها و تغییر شکل ستون از مقطع دایروی به مربعی

شکل 20: ستون بزرگ روی ستون کوچک

در طراحی و اجرای یک سازه، کاهش ابعاد ستون بتنی در طبقات بالاتر باعث اقتصادی ­تر شدن طراحی می­شود، یعنی مقطع ستون­ های طبقات بالاتر کوچک­تر از مقطع ستون­ های طبقات پایین­ تر باشد، چون طبقات بالاتر بار کمتری را متحمل می­شوند و نیاز به مقاومت کمتر و در نتیجه ابعاد مقطع کوچک­تری دارند؛ بنابراین تصویر بالا کاملاً اشتباه اجراشده است. باید دقت کرد که برای ستون­ هایی که در نما قرار دارند، باید کاهش ابعاد ستون در طبقات فقط از جهت داخلی انجام شود و وجه بیرونی ستون­­ها در ارتفاع در یک راستا باشند.

اگر کاهش بعد مقطع ستون کمتر یا مساوی با 75 میلی­متر باشد، مطابق بند 9-12-6-3-1 مبحث نهم می­توان آرماتورهای طولی را با شیب ملایم 1 به 6 خم کرده و بعد ستون را کاهش داد. اگر تغییر مقطع ستون بیشتر از 75 میلی­متر باشد، طبق بند 9-12-6-3-2 مبحث نهم باید به جای خم کردن آرماتورهای طولی ستون، در محل فرورفتگی آرماتورهای انتظار جداگانه ­ای با رعایت طول مهاری کافی قرار داده شود و در نهایت این آرماتورهای انتظار به آرماتورهای طولی ستون فوقانی وصله شود.

7.3. شکست برشی در تیرها و ستون‌ها

انواع ترک­های خمشی، برشی و خمشی برشی در شکل 21 نشان داده شده است. اگر ترک­ های مورب برشی در معمولا در نزدیکی تکیه ­گاه ­ها ایجاد می­شود، در عضو سازه ­ای گسترش پیدا کند، می­تواند شکست برشی را در پی داشته باشد. شکست برشی به‌صورت ناگهانی و بدون هیچ هشدار قبلی رخ می­دهد، به همین دلیل بسیار خطرناک بوده و طراحی اعضای سازه ­ای باید به گونه ­ای انجام ­شود که قبل از شکست برشی، شکست خمشی اتفاق بیفتد. شکست برشی در ضعیف­ترین قسمت ستون و در ستون­ های دارای نسبت لاغری متوسط تا کوچک اتفاق می­افتد؛ و همچنین تیرهای کوتاه با جزییات آرماتوربندی قدیمی در برابر شکست برشی آسیب‌پذیرتر هستند.

شکل 21: انواع ترک ­ها در تیر بتنی تحت بارگذاری

دلایل شکست برشی در اعضای بتنی عبارت‌اند از:

◾️کافی نبودن خاموت­ ها یا دورپیج­ ها و عدم رعایت فاصله بین آن‌ها

◾️کوتاه بودن ستون‌ها

◾️کمتر بودن ظرفیت برشی اولیه مقطع از نیروی برشی وارد بر آن در هنگام زلزله (کاهش ظرفیت برشی مقطع در هنگام زلزله)

شکل 22: شکست برشی ستون

شکل 23: شکست برشی ستون و تخریب طبقه اول

شکل 24: شکست برشی ستون در اثر فاصله زیاد خاموت­ها

خاموت­ها اهمیت فوق‌العاده‌ای در جلوگیری از شکست برشی دارند، لذا فاصله خاموت‌ها و نحوه اجرای صحیح آن در تیر و ستون باید رعایت گردد. خاموت­های ستون علاوه بر تحمل نیروی برشی، هسته بتنی را محصور کرده و مقاومت بتن را افزایش می‌دهد. همچنین از کمانش میلگردهای طولی ستون جلوگیری می‌کند.

شکل 25: شکست برشی تیر

8.3. اشکالات اجرایی ستون‌های کتابی

گاهی به دلیل ملاحظات معماری یا متعادل­ سازی سختی ستون­ها در دو راستا، ستون­ ها به‌جای مربع، به‌صورت مستطیلی طراحی و اجرا می­شود که به آن ستون کتابی گفته می­شود. گاهی کم بودن اختلاف طول و عرض مقطع ستون کتابی باعث می­شود که این اختلاف در نقشه­ ها به‌راحتی برای تیم اجرایی قابل‌تشخیص نباشد و ستون به ­اشتباه به‌صورت مربعی اجرا شود. ازاین‌رو توصیه می­شود در صورت طراحی ستون­ های کتابی، از اختلاف جزئی طول و عرض مقطع (5 یا 10 سانتی­متر) اجتناب شده و ابعاد ستون کتابی به طور دقیق در نقشه­ های اجرایی مشخص شود.

9.3. عدم مهار صحیح آرماتورهای طولی پیچشی تیر

آرماتورهای طولی پیچشی تیر باید مطابق بند 9-11-6-4-2 مبحث نهم، باید از مقطعی که دیگر آماتور پیچشی نیازی ندارد حداقل به اندازه عمق موثر مقطع به‌علاوه بخشی از عرض مقطع که شامل خاموت­های مقاوم در برابر پیچش است، ادامه پیدا کند و در هر دو انتهای تیر برای رسیدن به حد تسلیم خود مهار شود. برای مهار آرماتورهای طولی پیچشی می­توان از قلاب انتهایی یا وصله پوششی استفاده کرد.

4. برش پانچ

یکی از مهم­ترین دغدغه­ های مهندسین پدیده برش پانچ می­باشد. برش پانچ یا منگنه ­ای معمولاً در اعضای سازه ­ای مثل دال­ ها و پی تحت برش دوطرفه و در اثر بارهای متمرکز اتفاق می­افتد. به این صورت که وزن سقف قرار گرفته روی ستون­ ها  باعث ایجاد تنش برشی دوطرفه (سوراخ ­کننده) در دال آن­ها می­ شود؛ تمرکز این تنش در یک مساحت کم، نیروی متمرکز بسیاری را در محل اتصال دال به ستون ایجاد می­کند. درصورتی‌که تدابیر لازم مانند استفاده از آرماتور برشی تقویتی در نظر گرفته نشده باشد، دال توسط ستون سوراخ شده و سقف بر سر ساکنین فرومی‌ریزد. به این پدیده برش پانچ می­گویند. این پدیده در نقاط اتصال ستون به فونداسیون هم ممکن است رخ بدهد؛ به این صورت که وزن سازه بر روی ستون­ ها باعث ایجاد نیروی متمرکز در یک قسمت کوچک از فونداسیون می­شود.

آیین­ نامه ACI318_19 در تفسیر بند 8.5.3 توصیه می­­کند که باید بین دال‌های یک­طرفه که مثل تیر رفتار می‌کنند و دال‌های دو طرفه که ممکن است در اثر بارهای متمرکز یا در مجاورت ستون و نواحی تکیه­گاهی در آن­ها برش پانچ اتفاق بیفتد، تفاوت قائل شد و در طراحی دال­های دوطرفه باید الزامات سخت­گیرانه ­تری را درنظر گرفت.

همچنین مبحث نهم مقررات ملی در بند 9-10-6-4-5 بیان می­کند که باید برای دال­ های دوطرفه که در خطر رخداد برش پانچ هستند کنترل برش دوطرفه در مقاطع بحرانی انجام شود.

علاوه بر کنترل ­های مضاعف در طراحی دال­ ها و پی­ های در معرض برش پانچ، لازم است تمامی فرایند اجرایی این اعضا از جمله ساخت بتن، آرماتوربندی و قالب­بندی و… به‌درستی و بادقت بالا انجام شود تا از رخ دادن این پدیده خطرناک پیشگیری شود.

شکل 27: ایجاد پدیده برش پانچ

5. اشکالات اجرایی چشمه اتصال تیر به ستون

چشمه اتصال، محل اتصال تیر به ستون است و برش و لنگر خمشی تحمل شده توسط تیرها در این محل به ستون منتقل می­شود، تا از این طریق این نیروها به فونداسیون انتقال پیدا کند؛ بنابراین کنترل چشمه اتصال بتنی اهمیت بسیار زیادی داشته و هرگونه نقص در طراحی چشمه اتصال و اجرای آن در عملکرد لرزه­ای کل سازه تأثیر منفی خواهد داشت. در ادامه به برخی از رایج­ترین اشکالات اجرایی چشمه اتصال در سازه بتنی اشاره خواهد شد.

1.5. اشکال در اجرای اتصال مفصلی اعضای بتنی

انواع اتصال تیر به ستون بتنی و اتصال تیر به تیر بتنی را می­توان به‌صورت زیر تعریف کرد:

◾️اتصال گیردار: در اتصال گیردار، اعضای بتنی به‌گونه‌ای به هم متصل می‌شوند که امکان انتقال لنگر بین آن‌ها وجود دارد. یعنی اتصال در برابر چرخش مقاومت می­کند و زاویه بین اعضا همواره قائم بوده و تغییر نمی­کند.

◾️اتصال مفصلی: این نوع اتصال در سازه بتنی، لنگر را منتقل نمی­کند، یعنی اتصال می­تواند تحت بارگذاری به­ صورت آزادانه بچرخد و زاویه بین اعضای بتنی متصل شده را تغییر دهد.

به‌طورکلی، نحوه اتصال تیر به ستون در اسکلت بتنی، گیردار است، اما در برخی شرایط خاص، اجرای اتصال تیر به ستون به‌صورت مفصلی، می­تواند به عملکرد بهتر سازه منجر شود. برای مثال اتصال گیردار تیر نیم­طبقه به ستون­ های اطراف می­تواند باعث رخداد پدیده ستون کوتاه هنگام زلزله شود. در ادامه بیشتر به پدیده ستون کوتاه و راهکارهایی برای اجتناب از آن پرداخته خواهد شد؛ اما یکی از راهکارهای مناسب اجرای مفصلی اتصال تیر نیم­طبقه به ستون­ های اطراف است.

همچنین در اتصال تیر فرعی به تیر اصلی بتنی، اگر اتصال به­ صورت گیردار اجرا شود، لنگرهای انتهای تیر فرعی، در تیر اصلی ایجاد پیچش می­کنند. در این شرایط هم اجرای مفصلی اتصال می­تواند از ایجاد پیچش اضافی در تیرهای اصلی جلوگیری کرده و به عملکرد بهتر سازه منجر شود.

اجرای اتصال مفصلی در سازه بتنی همواره یکی از چالش ­های مهندسین بوده است، زیرا هیچ استاندارد یا دستورالعملی برای اجرای اتصال مفصلی در سازه­ های بتنی وجود ندارد؛ اما در ادامه به برخی از روش­های رایج بین مهندسین برای اجرای این نوع اتصال و مزایای و معایب آن­ها اشاره خواهد شد.

1.1.5. عدم اجرای خم میلگردها در چشمه اتصال

یکی از روش­هایی که برای مفصلی شدن اتصال بتنی به کار گرفته می­شود، عدم اجرای خم انتهایی میلگردها در چشمه اتصال است. با عدم اجرای خم انتهایی، عموماً طول مهاری میلگردهای تیر تأمین نشده و میلگردها در چشمه اتصال دچار لغزش می­شوند و خمش را به ستون منتقل نمی­کنند. اما این روش برای اتصال اعضای بتنی صحیح نیست، چون هنگام لغزش میلگردها، بتن ستون قلوه­کن شده و دچار خرابی می­شود.

شکل 28: عدم اجرای خم میلگرد در چشمه اتصال

2.1.5. استفاده از میلگردهای ضربدری در چشمه اتصال

یکی دیگر از روش­های رایج بین مهندسین برای اجرای اتصال مفصلی در سازه بتنی، استفاده از میلگردهای ضربدری است. در این روش مطابق شکل 29 با استفاده از میلگردهای ضربدری، مقاومت خمشی تیر در یک نقطه به ­طور عامدانه­ ای کاهش داده می­شود تا هنگام وارد شدن لنگر، این ناحیه به مفصل پلاستیک تبدیل شده و اتصال چرخش پیدا کند.

شکل 29- اجرای میلگردهای ضربدری در چشمه اتصال

تذکر مهم: به­طورکلی از نظر مهندسی، هیچ­کدام از دو روش عدم اجرای خم میلگردها و استفاده از میلگردهای ضربدری از نظر آیین‌نامه‌ای تکیه‌گاه مفصلی نیستند. به‌عبارت‌دیگر هیچ‌کدام از استانداردهای طراحی سازه‌های بتن‌آرمه هیچ اتصال مفصلی برای سازه‌های بتنی معرفی نکرده‌اند؛ بنابراین هیچ یک از دو ایده بالا صحیح نمی‌باشد و اکیداً از استفاده از چنین جزئیاتی باید خودداری شود.

3.1.5. اجرای تیر فولادی

این روش را می­توان بهترین روش­ اجرای اتصال مفصلی در سازه بتنی دانست. در این روش از تیر فولادی برای اتصال مفصلی به تیر اصلی یا ستون بتنی استفاده می­شود. در این حالت با قراردادن میل­مهار و پلیت در بتن، با استفاده از نبشی جان یا نشمین، اتصال مفصلی بین تیر فولادی و تیر یا ستون بتنی اجرا می­شود.

شکل 30: اجرای تیر فولادی برای اتصال مفصلی

2.5. نداشتن قلاب ۹۰ درجه آرماتورهای سراسری تیر داخل ستون‌های انتهایی

در خصوص چشمه اتصال در ستون­ های پیرامونی ساختمان­های بتنی مسئله نداشتن قلاب ۹۰ درجه آرماتورهای سراسری تیر داخل ستون‌های انتهایی بعضاً مشاهده می‌شود. مطابق بند 9-11-6-2-7 مبحث نهم، لازم است آرماتورهای طولی کششی در تیرها با خم‌کردن مهار شوند. عدم تأمین خم انتهایی لازم برای آرماتورهای طولی تیرها باعث کاهش مقاومت خمشی در بر تکیه­ گاه­ ها می­شود. همان­طور که می­دانیم بیشترین تلاش­ ها (لنگر خمشی و نیروی برشی) در بر تکیه ­گاه ­ها اتفاق افتاده و عدم تأمین طول مهاری باخم انتهایی، باعث عدم عملکرد مناسب آرماتورهای طولی خمشی در تحمل لنگرهای وارده می­شود. درنتیجه امکان خرابی در این ناحیه قبل از رسیدن به حداکثر مقاومت خمشی تیر وجود دارد.

شکل 31:  نداشتن قلاب 90 درجه

3.5. رد کردن آرماتور سراسری تیرها خارج از آرماتورهای ستون‌ها

رد کردن آرماتور سراسری تیرها خارج از آرماتورهای ستون‌ها اشکال اجرایی متداولی است که بعضاً مشاهده می‌شود. در این حالت، این آرماتورهای طولی که در خارج از هسته ستون بوده و تنها توسط بتن پوششی که هیچ­گونه عملکرد سازه ­ای ندارد، مهار می­شود. در صورت ریختن بتن پوششی حین وقوع زلزله، این آرماتورهای هیچ­گونه عملکرد سازه ­ای نخواهند داشت و علاوه بر رفتار نامناسب تیر، نیروهای وارد بر تیر به‌خوبی به ستون منتقل نخواهد شد. برای جلوگیری از این مشکل، در مرحله طراحی سازه بایستی ابعاد ستون و عرض تیرها به ­گونه ­ای در نظر گرفته شود که چنین ایرادی در اجرا رخ ندهد.

شکل 32: رد کردن آرماتور سراسری تیرها خارج از آرماتورهای ستون‌ها

4.5. عدم خاموت‌گذاری مناسب و شکست ناحیه اتصال

علت این شکست کمبود محصورشدگی بتن در چشمه اتصال تیر به ستون بتنی است؛ و چاره آن، تأمین آرماتور عرضی (خاموت) در محل اتصال می­باشد. در ناحیه چشمه اتصال تیر و ستون، در حین زلزله نیروهای برشی بزرگی به این ناحیه وارد می­شود که برای تأمین مقاومت برشی کافی و محصورشدگی مناسب بتن هسته ستون، آرماتورهای طولی ستون و قلاب انتهایی آرماتورهای طولی تیر، توصیه می­شود تنگ­هایی با فواصل مناسب در این ناحیه اجرا شود. در شکل زیر مشاهده می­شود که به علت کمبود آرماتورهای عرضی در چشمه اتصال شکست برشی و بیرون‌زدن قلاب انتهایی آرماتورهای تیر رخ داده است.

شکل 33: شکست اتصال تیرستون

عدم وجود خاموت کافی و مناسب تیر یا ستون در ناحیه بر اتصال، منجر به گسیختگی برشی اتصال می‌گردد. باتوجه‌به حساسیت بالای این ناحیه، لازم است نحوه اجرای خاموت چشمه اتصال مطابق دستورالعمل­ های موجود و توسط تیم اجرایی ماهر انجام شود.

شکل 34: گسیختگی برشی در اتصالات بتنی

در اتصال میانی که میلگردهای طولی تیر با میلگردهای طولی ستون و یا تنگ‌های مناسب دورگیری نشده باشند، میلگردهای طولی تیر نیز کمانش خواهند نمود.

شکل 35: کمانش آرماتور طولی تیر بتنی

به‌منظور جلوگیری از این خرابی­ها و تأمین محصورشدگی کافی در ناحیه اتصال، باید آرماتورهای عرضی در ناحیه اتصال تیر به ستون به‌درستی طراحی و اجرا شوند. مبحث نهم در بند 9-16-3-1 پیشنهاداتی در این خصوص ارائه می­کند.

مبحث نهم برای خاموت­گذاری در ناحیه اتصال تیر به ستون قاب خمشی با شکل ­پذیری متوسط و ویژه الزامات سخت­گیرانه ­تری ارائه می­کند. بند 9-20-5-4-4 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، حداقل فاصله خاموت­ها در ناحیه اتصال تیر به ستون در قاب خمشی متوسط را تعیین می­کند.

در قاب خمشی ویژه، فاصله خاموت­ها در ناحیه اتصال تیر به ستون باید مشابه فاصله آرماتورهای عرضی ویژه در ناحیه بحرانی ستون تعیین شود. فاصله آرماتورهای عرضی در ناحیه بحرانی ستون با شکل­پذیری ویژه باید مطابق بند 9-20-6-3-3-3 مبحث نهم تعیین شود.

5.5. عدم رعایت ضابطه خروج از محوریت تیر نسبت به ستون

یکی دیگر از اشکالات اجرایی در ناحیه اتصال تیر به ستون در سازه بتنی، عدم رعایت ضابطه خروج از مرکزیت تیر نسبت به ستون است. مطابق بند 9-20-5-2-1-2 مبحث نهم، در ناحیه اتصال، خروج از محوریت هر تیر قاب خمشی متوسط نسبت به ستون خود، نباید از یک چهارم عرض ستون بیشتر باشد.

6.5. عدم قالب‌بندی مناسب و رعایت پوشش بتنی در چشمه اتصال

به دلیل اهمیت بالای ناحیه اتصال تیر به ستون در سازه ­های بتنی، باید توجه داشت که عدم قالب‌بندی درست در این ناحیه، علاوه بر ایجاد اختلال در روند بتن­ ریزی، می‌تواند با عدم تأمین کاور بتنی موردنیاز، باعث نفوذ آب و رطوبت به آرماتورها شده و به زنگ­زدگی و خوردگی آرماتورها و به دنبال آن افت مقاومت برشی و خمشی در طولانی‌مدت منجر شود. به­ طورکلی، نواحی بحرانی مانند چشمه اتصال نیازمند دقت بالاتری در اجرای آرماتوربندی و قالب‌بندی هستند تا توزیع بارها به‌درستی انجام شود و سازه بتواند در برابر نیروهای وارده به‌خوبی مقاومت کند. در شکل زیر نمونه ­ای از این اشکال اجرایی نشان‌داده‌شده است.

شکل 36: عدم اجرای مناسب قالب‌بندی و بتن‌ریزی

7.5. عدم مهار آرماتورهای طولی ستون در چشمه اتصال تراز بام

از دیگر اشکالات اجرایی چشمه اتصال در سازه­های بتنی، مهار نکردن آرماتورهای طولی در تراز بام می­باشد. مقررات ملی ساختمان در بند 9-16-3-3-2 توصیه می­کند که جهت خم آرماتورهای طولی قطع­شده ستون به سمت میانی عمق تیر یا ستون باشد.

شکل 37: روش خم کردن آرماتورهای طولی ستون در تراز بام

همچنین مطابق بند 9-16-2-6  می­توان ستون را از ناحیه اتصال به میزان مشخصی ادامه داد. در این حالت با ادامه دادن ستون حداقل به میزان طول مهار آرماتورها، علاوه ­بر مهار آرماتورهای طولی ستون، باعث افزایش مقاومت برشی چشمه اتصال نیز می­شود.

شکل 38: ادامه دادن ستون از ناحیه اتصال در تراز بام

6. اشکالات اجرایی راه‌پله بتنی

اجرای صحیح پله بتنی کار دشواری می ­باشد؛ درنتیجه باید با بهره­ گیری از مهارت مهندسی به طور صحیح اجرا شده و فاقد هرگونه اشکالات اجرایی باشد؛ در ادامه به برخی از اشکالات اجرایی معمول در ساخت پله بتنی اشاره خواهد شد.

1.6. چسباندن دیوارک بتنی به ستون

در برخی از پروژه ­ها دیده می­شود که دیوارک بتنی راه‌پله را کاملاً به ستون بتنی می­چسبانند که در این صورت قسمت آزاد ستون، ستون کوتاه به‌حساب آمده و دچار شکست برشی می­شود. مطابق بند پ-6-1-4-7 پیوست ششم استاندارد 2800، برای جلوگیری از پدیده ستون کوتاه، باید فاصله حداقل ۵ سانتی­متری بین دیوارک بتنی و ستون در نظر گرفته شود و این فاصله با مصالح تراکم ­پذیر پر شود.

شکل 39: چسباندن دیوارک بتنی به ستون

2.6. شانه‌گیری تیرهای بتنی در راه‌پله

در بعضی مواقع عرض تیرهای چشمه راه ­پله به­ گونه ­ای است که از دیوار بیرون‌زده و در هنگام تردد ساکنین مزاحمت ایجاد کند. در این حالت به‌اصطلاح تیر موردنظر شانه­ گیر است. در شکل زیر به علت شانه گیر بودن تیر کناری راه‌پله ناگزیر شدند که این تیر را تخریب کنند، ولی اگر از اول در نقشه‌ها دقت می‌شد این مشکل پیش نمی‌آمد.

شکل 40: ساختمان بتن‌آرمه- مرند – اول بلوار 29 متری جانبازان

تیر اجراشده در کنار راه‌پله به علت اینکه راه‌پله سرگیر نشود با عرض کم اجراشده که این عمل ازنظر اجرائی و محاسباتی اشتباه ماست

مبحث چهارم مقررات ملی ساختمان در بندهای 4-5-1-7-3 بیان می­کند که حداقل عرض پله باید بر اساس تصرف و با توجه به تعداد افراد ساختمان تعیین شود، اما اگر الزامات اضافی وجود نداشته باشد، عرض مفید پله نباید کمتر از 110 سانتی­متر باشد.

راه‌حل این است که در نقشه‌های معماری عرض راه ­پله به‌گونه‌ای تعیین شود که باوجود تیر بتنی هم حداقل عرض پله مطابق آیین ­نامه تأمین شود. یک راه دیگر طراحی تیر کنار راه‌پله با عرض کم مثلاً 30 سانتی‌متر ‌باشد ولی در این حالت در حین وقوع زلزله، هم ‌شکل­ پذیری تیر کاهش‌ یافته و هم محبوس شدگی بتن دچار مشکل خواهد شد. پس توصیه ما بر این است که تا حد امکان عرض راه‌پله افزایش داده شود.

3.6. عدم اجرای صحیح رمپ پله

در بسیاری از سازه‌های بتنی رمپ پله به‌درستی اجرا نمی­شود. اصولاً جهت حفظ یکپارچگی راه‌پله و حفظ ایمنی کارگران و مهندسان، بهتر است گام­های پله به‌صورت هم‌زمان با دال بتنی رمپ با بتن اجرا شوند. همچنین آرماتوربندی رمپ و پاگرد پله باید هم‌زمان با اجرای سقف انجام شود.

شکل 42: اجرای صحیح رمپ پله

4.6. عدم اجرای ریشه پله

به آرماتورهای انتظاری که در فونداسیون برای اجرای راه ­پله قرار می­گیرد، ریشه پله گفته می­شود. بارهای رمپ و پاگرد پله در طبقات، از طریق تیرها و سقف به ستون­ ها و در نهایت از ستون­ ها به فونداسیون منتقل می­شود، اما بارهای رمپ­ پله­های طبقه اول و همین‌طور بخشی از بار اولین پاگرد ساختمان مستقیماً به فونداسیون انتقال پیدا می­کند. ازاین‌رو اجرای ریشه پله اهمیت بسیار زیادی در انتقال درست بارها و حفظ پایداری راه ­پله و سازه دارد. بند 9-17-2-1-2 مبحث نهم نیز به الزامات طراحی آرماتورها انتظار بین اعضای بتنی و فونداسیون اشاره می­کند.

گاهی اوقات مشاهده می­شود که به دلیل سهل‌انگاری ریشه پله اجرانشده و رمپ پله روی خاکی می­نشیند که هیچ اتصالی با فونداسیون ندارد. در این صورت رطوبت به خاک زیر رمپ نفوذ کرده و موجب نشست و شکسته‌شدن رمپ می­شود.

5.6. عدم اجرای آرماتورهای انتظار در سقف

آرماتورهای انتظار پله در سقف به دو ردیف آرماتورهای بالایی و پایینی گفته می‌شود که از قبل برای اتصال رمپ بعدی پله به سقف قرار داده می‌شوند. این میلگردها معمولاً از سقف بیرون زده و به‌عنوان پایه‌های نگهدارنده برای سازه پله عمل می‌کنند. عدم اجرای این آرماتورهای انتظار در انتقال درست بار پله به سقف و همچنین استحکام سازه اختلال جدی ایجاد می­کند. طول آرماتورهای انتظار را می­توان حدود 100 تا 120 سانتی­متر در نظر گرفت.

شکل 43: آرماتور انتظار پله

7. اشکالات اجرایی در سقف‌ها

سقف به‌عنوان یکی از عناصر اصلی سازه، نقش حیاتی در توزیع بارها و حفظ پایداری کلی ساختمان ایفا می‌کند و وجود اشکالات اجرایی در سقف‌ها می‌تواند تأثیر مستقیم بر کیفیت و عملکرد سازه داشته باشد. در ادامه به برخی از اشکالات اجرایی رایج در انواع سقف­ ها در سازه­ های بتنی اشاره خواهد شد.

1.7. سقف تیرچه‌بلوک

سقف‌ در سازه­ های بتنی به دلیل تحمل بارهای ثقلی، توزیع نیروهای جانبی، ایجاد پایداری سازه، کنترل تغییر شکل‌ها و… یکی از بخش ­های مهم سازه بتنی به شمار می­ رود؛ بنابراین طراحی و اجرای درست آن در حفظ مقاومت و پایداری سازه اهمیت بسیاری دارد. در ادامه به برخی از اشکالات اجرایی سقف بتنی اشاره خواهد شد.

1.1.7. تخریب بتن پاشنه تیرچه خرپایی

به علت ضعف در جابه‌جایی و حمل‌ونقل تیرچه در سقف، امکان شکسته‌شدن و انهدام بخش­هایی از بتن پاشنه وجود دارد. پاشنه تیرچه ­ها قبل از نصب آن­ها بتن­ ریزی می­شود و نقش تکیه ­گاه برای بلوک­های سقف را دارد. پاشنه بتنی و سایر اجزای تیرچه خرپایی در شکل 44 نشان‌داده‌شده است.

شکل 44: اجزای تیرچه خرپایی

نشریه 543 در بند 4-2-1-1 در مورد کنترل سلامت ظاهری تیرچه­ های خرپایی تاکید می­کند که این تیرچه ­ها باید عاری از هرگونه شکستگی یا خردشدگی در پاشنه بتنی بوده و لازم است کیفیت بتن پاشنه به‌دقت مورد بررسی قرار گیرد.

این نشریه همچنین در بند 2-3-2-1-5 ضوابط و محدودیت­ هایی را برای بتن پاشنه تعیین می­کند. مطابق مورد ششم این بند، اگر بتن پاشنه دچار هرگونه شکست یا خرابی شده باشد، لازم است تیرچه خرپایی از ناحیه شکست برش داده شده و به دو تیرچه تقسیم شود و یا بتن پاشنه به طور کامل تخریب شده و مجددا بتن­ ریزی انجام شود.

بنابراین، به دلیل اهمیت سلامت تیرچه­ ها، در مرحله انتقال تیرچه ­ها از کارگاه به محل احداث ساختمان باید تدابیری اندیشیده شود تا از حرکت و برخورد تیرچه ­ها با یکدیگر و وسیله حمل آن، جلوگیری به عمل آید.

شکل 45: تخریب بتن پاشنه

2.1.7. استفاده از بلوک با نوع و ابعاد غیراستاندارد

بلوک­ های سقفی در سقف تیرچه‌بلوک برای قالب­ بندی دال سقف در بین تیرچه ­ها مورداستفاده قرار می­گیرد. اگرچه این المان نقش سازه ­ای ندارد؛ اما کیفیت پایین و ابعاد نامناسب آن می­تواند منجر به مشکلات مربوط به دوام و بهره­ برداری در سازه شود.

اولین اشکال اجرایی در مورد استفاده از بلوک­های سقفی پلی­استایرن منبسط شده است. مطابق بند 3-3 نشریه 543، استفاده از بلوک­های پلی‌استایرن منبسط­ شده، تنها در صورتی مجاز است که الزامات ایمنی در برابر آتش­سوزی، ابعاد و شکل هندسی، کیفیت مصالح و روش اجرای آن به‌دقت رعایت شود و در غیر این صورت باید از نوع کندسوز آن استفاده شود.

دومین اشکال اجرایی رایج برای این بلوک­ها را می­توان کیفیت نامناسب و عدم سلامت آن­ها دانست. نشریه 543 در بند 4-3-1 توصیه­ هایی را برای کنترل کیفیت ظاهری بلوک­ های سقفی ارائه می­کند. مطابق این بند، بلوک­ های سقفی باید عاری از هرگونه ترک، خمیدگی یا خرابی باشند تا بتن به داخل بلوک­ ها نفوذ نکند و باعث بالا رفتن وزن سازه نشود.

اشکال اجرایی بعدی مربوط به ابعاد نامناسب بلوک­های سقفی در سقف بتنی است. در بند 4-3-2 نشریه 543، ابعاد استاندارد و میزان رواداری ابعادی برای انواع بلوک­های سقفی (بتنی، سفالی و پلی­استایرن) تعیین شده است.

شکل 46: بلوک سقفی با کیفیت نامناسب

3.1.7. عدم اجرای صحیح آرماتورهای حرارتی

گاهی اوقات دیده می­شود که آرماتور حرارتی در یونولیت فرورفته و یا چسبیده به بلوک اجرا می­شود که در این حالت کارایی خود را از دست‌ داده و باعث ایجاد ترک‌خوردگی سقف ناشی از حرارت و جمع‌شدگی می­ باشد. اطراف آرماتورهای حرارتی بایستی با بتن سقف در بر گرفته شود.

نشریه 543 (دستورالعمل طراحی و اجرای سقف­ های تیرچه و بلوک) در بند 2-3-2-5 ضوابط و محدودیت­ های دقیقی را برای آرماتورهای حرارتی در سقف­ های تیرچه و بلوک پیشنهاد می­کند که باید مورد توجه قرار گیرد. مطابق این بند آرماتورهای حرارتی در دال فوقانی باید دارای حداقل 2 سانتی­متر پوشش بتنی باشند.

این نشریه همچنین در بند 3-4-5 پیشنهاد می­کند که آرماتورهای حرارتی سقف باید بعد از نصب بلوک اجرا شوند.

شکل 47: چسبیدن آرماتور حرارتی به بلوک

4.1.7. فاصله افتادن در بتن‌ریزی سقف

بتن‌ریزی سقف باید به‌صورت یکپارچه انجام‌شده و نباید بین بتن‌ریزی آن فاصله ایجاد شود. ایجاد فاصله زمانی بین بتن­ ریزی اعضای سازه ­ای ساختمان­ های بتنی باعث ایجاد درز سرد شده که باعث کاهش مقاومت فشاری بتن در محل اتصال دو بتن­ ریزی شده و احتمال بروز ترک در این ناحیه را افزایش می­دهد.

❓درز سرد چیست؟

درز سرد در سازه بتنی به ناپیوستگی ایجاد شده بین دو لایه بتن به دلیل توقف بتن‌ریزی و خشک‌شدن نسبی لایه قبلی گفته می‌شود که می‌تواند موجب کاهش استحکام و نفوذپذیری آب شود. این ناپیوستگی عملکرد سازه را تضعیف می‌کند.

مطابق بند 7-4-4-چ جلد دوم آیین ­نامه بتن ایران، برنامه ­ریزی برای ظرفیت و فاصله زمانی بتن ­ریزی باید به گونه ­ای انجام شود که بین لایه­ های بتن درز سرد ایجاد نشود و بتوان ویبراتور را برای تراکم بهتر در لایه­ های زیرین فرو برد. فاصله زمانی مناسب برای بتن­ ریزی لایه­ ها را می­توان بر اساس نوع و کارایی بتن، دمای هوا و روش تراکم محاسبه نمود. باید دقت کرد که در هوای گرم به دلیل تبخیر بیشتر آب از سطح بتن، گیرش زودتر اتفاق افتاده و احتمال تشکیل درز سرد افزایش می­یابد. از این رو، برای بتن­ ریزی در هوای گرم باید ظرفیت و فاصله زمانی بتن ­ریزی لایه­ ها باحساسیت بیشتری تعیین شود.

شکل 48: نتیجه فاصله افتادن در بتن‌ریزی

5.1.7. افزایش ضخامت دال در سقف‌های تیرچه‌بلوک

دال بتنی علاوه بر افزایش مقاومت خمشی سقف، باعث یکپارچگی تیرچه ­ها شده و عملکرد صلب دیافراگم را ممکن می­سازد. مطابق بند 2-3-2-7 نشریه 543، حداقل ضخامت دال بتنی روی تیرچه­ ها در سقف­ های تیرچه و بلوک 5 سانتی­متر است. افزایش بیش­از­حد ضخامت دال­ سقف باعث افزایش بار مرده ساختمان شده و وارد شدن بار اضافی به تیرچه­ ها می­شود؛ که ترک‌خوردگی سقف را در پی خواهد داشت.

6.1.7. راه رفتن غیراصولی بر تیرچه‌ها

راه رفتن غیراصولی بر روی تیرچه­ ها مانند شکل 49 بسیار اشتباه و خطرناک است. روش صحیح راه رفتن بر تیرچه ­ها آن است که پس از اجرای شمع‌بندی تیرچه‌ها و قرار دادن تخته بر روی آن­ها، به‌صورت تدریجی بر روی آن راه رفت تا بار ناشی از آن، بین تیرچه­ ها تقسیم‌شده و از شکستن آن­ها جلوگیری شود.

شکل 49: راه رفتن غیراصولی بر تیرچه‌ها

2.7. سقف کرومیت

به سقف تیرچه‌بلوک با تیرچه فولادی با جان باز، سقف کرومیت گفته می­شود. در ادامه به برخی از اشکالات اجرایی مربوط به این نوع سقف­ ها اشاره خواهد شد.

2.1.7. کیفیت نامناسب تیرچه‌های فولادی با جان باز

تیرچه ­های فولادی در کارگاه­ ها تولید شده و به محل اجرای ساختمان منتقل می­شود. هنگام تحویل‌گرفتن تیرچه­ ها بایستی دقت شود که این تیرچه ­ها باکیفیت قابل­ قبول ساخته شده باشد. نشریه 543 در بند 4-2 نکاتی را در مورد کنترل کیفیت تیرچه ­های کرومیت پیشنهاد می­کند. مطابق این بند، بررسی سلامت ظاهری تیرچه­ ها، کنترل کیفیت فولادها و ارزیابی ابعاد و کیفیت جوش اهمیت بسیاری زیادی دارد و باید به‌دقت مورد بررسی قرار گیرد.

2.2.7. عدم رعایت حداکثر فاصله مجاز تیرچه‌ها

نشریه 543 در بند 2-3-2-2-1 محدودیت­ هایی را برای هندسه و نحوه اجرای تیرچه­ های فولادی با جان باز ارائه می­کند. طبق مورد اول این بند، فاصله آزاد بین تیرچه ­های کرومیت باید کمتر یا مساوی 75 سانتی­متر باشد.

3.2.7. عدم رعایت حداقل عرض بال تحتانی مجاز تیرچه

نشریه 543 در مورد دوم بند 2-3-2-2-1 محدودیتی را برای حداقل عرض مجاز بال تحتانی تیرچه کرومیت ارائه می­کند. مطابق این بند، اگر دهانه سقف کمتر از 4 متر باشد، می­توان حداقل عرض بال تحتانی تیرچه را 8 سانتی­متر درنظر گرفت و برای دهانه ­های بزرگ­تر از 4 متر، این عرض حداقل باید برابر با 10 سانتی­متر و یا دو هفتم ارتفاع سقف باشد.

3.7. سقف وافل

سقف وافل، نوعی سیستم سقفی است که از تیرچه‌ها و دال‌های بتنی به شکل شبکه‌ای تشکیل شده است. این سیستم معمولاً برای کاهش وزن سازه، افزایش استحکام و جلوگیری از ترک‌خوردگی در دال‌ها استفاده می‌شود. سقف‌های وافل معمولاً در ساختمان‌های بلند و با دهانه ­های بزرگ استفاده می‌شوند و طراحی آن‌ها به‌گونه‌ای است که با ایجاد حفره‌ها و نواحی توخالی، بتن مصرفی را کاهش و درعین‌حال خواص مکانیکی را بهبود می‌بخشند.

شکل 50 اجرای سقف وافل

برخی از اشکالات اجرایی سقف­ های وافل شامل موارد زیر هستند:

عدم رعایت حداقل و حداکثر ضخامت دال روی تیرچه: ضخامت دال روی تیرچه در سقف­ های وافل باید بین 5 تا 10 سانتی­متر باشد.

عدم اجرای صحیح کلاهک برشی: به دلیل بحرانی بودن برش پانچ در سقف­های وافل، اجرای صحیح کلاهک برشی سر ستون­ ها اهمیت زیادی دارد و عدم دقت کافی در اجرای آن می­تواند منجر به شکست برشی ناگهانی در سازه شود.

آلودگی قالب­ها: در سقف­ های وافل قبل از قرار دادن قالب­های مکعبی باید بررسی کرد که قالب­ها تمیز و عاری از هرگونه ملات یا مواد زائدی باشند.

عدم رعایت کاور میلگردها: برای رعایت کاور بتنی روی میلگردها در سقف وافل، لازم است در کف قالب و کناره­ها از اسپیسرهای مناسب استفاده شود.

4.7. سقف یوبوت

سقف یوبوت یک نوع سیستم دال بتنی مجوف است که در آن از قالب‌های پلاستیکی توخالی ماندگار بین شبکه آرماتورهای فوقانی و تحتانی سقف برای کاهش مصرف بتن و در نتیجه کاهش وزن سقف استفاده می­شود. سقف­ های یوبوت در دهانه­ های 12 تا 20 متری کاربرد دارند. در ادامه به برخی از اشکالات اجرایی این سقف­ ها اشاره خواهد شد.

شکل 51: اجرای سقف یوبوت

مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی دستورالعمل‌های اجرایی سقف یوبوت را با عنوان الزامات فنی سیستم سقف بتن مسلح مجوف با تیرچه دوطرفه با استفاده از قالب ­های ماندگار ارائه کرده است که لازم است در اجرای این سقف­ ها موردتوجه قرار گیرد.

1.4.7. عدم رعایت فاصله مجاز بین قالب‌ها

یکی از اشکالات اجرایی سقف­های یوبوت عدم رعایت فاصله مناسب بین قالب­ها است. مطابق بند 2 دستورالعمل ارائه شده توسط مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی برای سقف­های یوبوت، فاصله بین قالب­ها باید بیشتر یا مساوی 10 سانتی­متر بوده و در هیچ شرایطی نسبت ضخامت سقف به فاصله قالب­های ماندگار بیشتر از 3.5 نشود. همچنین لازم است قالب­ها به کمک اسپیسرهای مناسب در جای خود محکم نگه داشته شوند تا حین بتن­ ریزی دچار جابه‌جایی و حرکت نشوند.

2.4.7. فاصله زمانی زیاد بین لایه‌های بتن‌ریزی

بتن­ ریزی سقف یوبوت در دو لایه انجام می­شود. لایه اول بتن­ ریزی پس از چیدن قالب­ها و قرار دادن آرماتورهای فوقانی روی آن­ها انجام می­شود. این لایه بتن­ ریزی باید تمام فضای سقف و قالب­ها را بپوشاند و از حرکت آن­ها جلوگیری کند. پس از فاصله زمانی مشخصی، لایه دوم بتن‌ریزی برای رسیدن به ارتفاع موردنظر سقف انجام می­شود. یکی از اشکالات اجرایی بتن ­ریزی سقف­ های یوبوت، فاصله زمانی طولانی بین این دو لایه بتن ­ریزی است. طبق بند 17 دستورالعمل اجرایی پیشنهادی مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، بتن­ ریزی باید به طور پیوسته انجام شود، به‌گونه‌ای که از ایجاد درز سرد بین لایه­ های بتن اجتناب شود.

5.7. سقف کوبیاکس

سقف کوبیاکس یک سیستم نوین برای اجرای دال‌های بتنی سبک است که از گوی‌های توخالی پلاستیکی برای کاهش وزن دال سقف استفاده می‌کند. این قالب­های کروی بین شبکه‌های میلگرد قرار می‌گیرند و سپس بتن­ریزی انجام می­شود. با حذف بخشی از بتن ناکارآمد در ناحیه میانی دال، مصرف مصالح کاهش می‌یابد و در نتیجه وزن سازه کمتر می‌شود. این سیستم باعث صرفه‌جویی در هزینه‌ها، بهبود عملکرد لرزه‌ای و کاهش نیروی زلزله وارد بر سازه می‌شود. سقف‌های کوبیاکس برای پروژه‌های سبک مناسب هستند.

شکل 52: اجرای سقف کوبیاکس

برخی از اشکالات اجرایی سقف­ های کوبیاکس عبارت­اند از:

استفاده از بتن با مقاومت ناکافی: طبق دستورالعمل مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، حداقل مقاومت فشاری بتن مصرفی در سقف­های کوبیاکس باید 30 مگاپاسکال باشد و استفاده از بتن رایج C25 در این سقف­ها مجاز نیست.

عدم رعایت حداقل ضخامت بتن: یکی دیگر از اشکالات اجرایی این سقف­ ها عدم رعایت حداقل ضخامت بتن دال است. طبق دستورالعمل ارائه شده، ضخامت بتن در زیر، بین و بالای قالب­ های کروی در هیچ شرایطی نباید از 5 سانتی­متر کمتر درنظر گرفته شود و مقدار دقیق آن باید بر اساس طراحی برش یک­طرفه و دوطرفه محاسبه شود. همچنین ضخامت دال نباید از یک سی­ام طول بزرگترین دهانه آزاد کمتر باشد.

 6.7. سقف تیر و دال

سقف تیر و دال، یکی از پرکاربردترین انواع دال در سازه ­های بتنی است که در آن ابتدا بارهای وارده به سقف به تیرهای اطراف منتقل شده  و سپس از طریق تیرها به ستون و فونداسیون منتقل می­شوند. در این روش با قرار دادن لوله­ هایی پیش از بتن­ ریزی، می­توان شرایط عبور تأسیسات از درون این لوله­ ها را فراهم کرد و با عبور تأسیسات از فضای خالی بین تیرچه­ ها، از افزایش ضخامت سقف ناشی از عبور تأسیسات جلوگیری می­شود.

شکل 53: سقف تیر و دال دو طرفه

اجرای سقف تیر و دال، بسیار شبیه به اجرای دال تخت بتنی بدون تیر است و تمام اشکالات رایج در اجرای دال بتنی در این سقف­ها هم ممکن است وجود داشته باشد. تفاوت این سقف با دال بتنی تخت در آرماتوربندی و قالب­بندی هم‌زمان تیر و دال است. باید دقت شود که آرماتوربندی به‌صورت یکپارچه انجام شود، یعنی آرماتورهای دال از تیرهای داخلی عبور کرده و در تیرهای اطراف سقف به‌خوبی مهار شوند.

یکی دیگر از نکات توصیه شده در دستورالعمل اجرایی مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی برای سقف­های تیر و دال یک­طرفه، ضرورت اجرای سقف کاذب برای این سقف­ها است، به این دلیل که در این سیستم بلوک ­های پرکننده وجود ندارد و فضای خالی باید با سقف کاذب پوشانده شود.

8. اشکالات اجرایی دیوار برشی

مهم­ترین وظیفه دیوار برشی، کنترل بارهای جانبی وارده به ساختمان می­ باشد؛ درنتیجه باتوجه‌به وظیفه و هدفی که دارد، از اهمیت بالایی برخوردار است؛ بنابراین دیوار برشی باید با تکیه ‌بر مهارت مهندسی و بدون اشکال اجرا شود. در ادامه به اشکالات اجرایی رایج در دیوار برشی را اشاره شد.

1.8. نبودن تیر تراز طبقه در دیوار برشی

برخی از مهندسین بر این باورند که تیر تراز طبقه دیوار برشی باید حذف شود؛ اما این تیر نقش collector یا جمع­کننده را داشته و نباید حذف گردد.

❓جمع ­کننده یا collector چیست؟

جمع­ کننده در سازه‌ بتنی یک عضو سازه‌ای است که نیروهای جانبی مانند زلزله را از دیافراگم‌ها (معمولاً سقف‌ها یا کف‌ها) به اعضای عمودی مقاوم در برابر نیروهای جانبی مانند دیوارهای برشی یا قاب‌های خمشی انتقال می‌دهد.

به ­طور­کلی اجرای تیر تراز طبقه در دیوار برشی می­تواند مزایای زیر را به همراه داشته باشد:

◾️توزیع و انتقال یکنواخت بار: تیر تراز طبقه به توزیع یکنواخت بارهای طبقات از دیافراگم­ ها به دیوار برشی کمک می‌کند و از تمرکز بار در نقاط خاص جلوگیری می‌کند.

◾️مهار آرماتورها طولی تیرها: آرماتورهای طولی تیرها را معمولاً از نظر اجرایی نمی­توان در داخل دیوار مهار کرد و بهتر است برای امتداد دادن آرماتورهای تیرهای کناری، تیر داخل دیوار برشی اجرا شود.

◾️افزایش شکل­ پذیری دیوار: این تیر در دیوار برشی در افزایش شکل­ پذیری دیوار و بهبود عملکرد میان­قابی دیوار نقش مهمی را ایفا می­کند.

◾️کاهش تغییر شکل‌ها: تیر تراز طبقه کمک می‌کند تا تغییر شکل‌های طبقات به حداقل برسد.

◾️اتصال مناسب دیوارها: این تیر می‌تواند به اتصال بهتر دیوارهای برشی با سقف و سایر عناصر سازه کمک کند.

◾️پایداری دیوار: این تیرها می­توان نقش سخت­ کننده داشته و پایداری دیوار برشی و سازه را بهبود بخشد.

2.8.ترک قطری در دیوار برشی

دیوارهای برشی به دلیل سختی جانبی بسیار بالایی که دارند در هنگام وقوع زلزله نیروی زیادی جذب می­کند. در نتیجه خرابی در آن‌ها اجتناب­ناپذیر است. در شکل 54 خردشدگی بتن بر اثر نیروهای شدید برشی و به دلیل مقاومت برشی کم دیوار ملاحظه می­شود.

طراحی و اجرای درست آرماتورها و استفاده از مصالح باکیفیت، نقش مهمی در افزایش مقاومت دیوارهای برشی و جلوگیری از ایجاد ترک قطری در آن ایفا می‌کند. علاوه بر این، توزیع مناسب دیوارهای برشی در پلان ساختمان و طراحی بهینه برای مقابله با تغییر شکل‌های جانبی، می‌تواند عملکرد سازه را در برابر زلزله بهبود بخشد و از ایجاد ترک‌های بزرگ یا فروپاشی جلوگیری کند.

عملکرد مناسب و میزان خرابی در دیوارهای برشی ارتباط مستقیمی با جزئیات آرماتوربندی آن دارد؛ بنابراین لازم است در اجرای آرماتوربندی آن دقت لازم به کار برده شود. مبحث نهم مقررات ملی در بند 9-13-7-2-1 و 9-13-7-3-1 به ترتیب حداکثر فاصله آرماتورهای طولی و عرضی دیوارهای برشی درجاریز را تعیین می­کند.

شکل 54: ترک قطری در دیوار برشی

9. وال پست‌ها

یکی دیگر از اشکالات اجرایی سازه بتنی عدم اجرای وال­پست بوده می­تواند به خرابی­های جدی و خطرناک دیوارها در هنگام زلزله منجر شود. وال­پست­ به مجموعه­ای از قطعات در دیوارهای غیرسازه ­ای گفته می­شود که از وقوع تغییر شکل‌های خارج از صفحه در این دیوارها جلوگیری کرده و آن را مهار می­کند. وال­پست­ها شامل قطعاتی از جمله وادار، تیرک، میلگرد بستر و اتصالات مانند ناودانی هستند.

مطابق بند پ6-1-4-1-1-1 پیوست ششم استاندارد 2800، اگر دیوار خارجی طولی بیشتر از 4 متر داشته باشد، باید برای کنترل تغییر شکل‌های خارج از صفحه از وادارها و اگر ارتفاعی بیشتر از 3.5 متر داشته باشد باید از تیرک­ها استفاده شود. شکل 55 اجزای وال­پست را در یک دیوار بلوکی با طول و ارتفاع زیاد نشان می­دهد.

شکل 55: اجزای وال­پست

10. پدیده طبقه نرم

ساختمان با طبقات نرم به ساختمان­هایی گفته می­شود که طبقات پایین آن­ها سختی کمتری نسبت به طبقات بالایی داشته باشد. مثلاً در طبقات پایین برای داشتن فضای کافی جهت پارکینگ خودروها یا برای ایجاد کاربری تجاری، با کاهش یا حذف المان­های باربر جانبی، سختی طبقه نسب به طبقات بالایی کاهش یافته و ممکن است طبقه نرم ایجاد شود. از دیگر عوامل ایجاد طبقه نرم، می­توان به وجود بازشوهای زیاد در طبقه، ارتفاع بیشتر یک طبقه نسبت به سایر طبقات و مقاوم نبودن المان­ های باربر جانبی در طبقه اشاره کرد.

وجود طبقه نرم می‌تواند باعث تمرکز تنش و ایجاد رفتار ناپایدار در زمان زلزله یا بارگذاری جانبی شود. به این صورت که تحت نیروهای جانبی، به‌ویژه در زمان زلزله، طبقه نرم تغییر شکل زیادی داشته و این تغییر شکل بیش از حد ممکن است تخریب موضعی یا کلی ساختمان باشد، زیرا این طبقه نمی‌تواند نیروهای جانبی را به‌درستی تحمل و منتقل کند.

مطابق بند 1-7-2-ث آیین‌نامه طراحی ساختمان­ها در برابر زلزله (استاندارد ۲۸۰۰ ویرایش چهارم)، طبقه‌ای که سختی جانبی آن کمتر از ۷۰ درصد سختی جانبی طبقه روی خود و یا کمتر از ۸۰ درصد متوسط سختی سه‌طبقه روی خود باشد، “طبقه نرم” و همچنین طبقه‌ای که سختی جانبی آن کمتر از ۶۰ درصد سختی جانبی طبقه روی خود و یا کمتر از ۷۰ درصد متوسط سختی سه‌طبقه روی خود باشد، “طبقه خیلی نرم” نامیده می‌شود.

با کنترل میزان بازشوها در طبقه، طراحی تاحدامکان متقارن المان­ های باربر جانبی در سازه و جبران سختی کاهش­ یافته طبقه با دیوارهای برشی و ستون­ های قوی­تر می­توان از ایجاد طبقه نرم در سازه جلوگیری کرد.

شکل 56: خرابی ناشی از ایجاد طبقه نرم

11. تخریب ساختمان در اثر پیچش

یکی از موارد مهم و ضروری اولیه طراحی سازه، رعایت تقارن در سازه و منطبق بودن مرکز سختی و مرکز جرم می ­باشد؛ چنانچه ساختمانی غیرمتقارن اجرا شود و مطابق شکل 57 مرکز سختی و مرکز جرم آن از هم فاصله داشته باشد، در سازه پیچش رخ داده و در برابر نیروی زلزله آسیب­ های سختی می­بیند.

شکل 57: پیچش در سازه

استاندارد 2800 در بند 1-7-1 انواع نامنظمی در پلان را معرفی می­کند که یکی از مهم­ترین این نامنظمی­ ها نامنظمی پیچشی است. مطابق این بند، اگر تغییرمکان نسبی حداکثر در هر طبقه بیشتر از 20% تغییرمکان متوسط آن باشد، نامنظمی زیاد و اگر بیشتر از 40% باشد، نامنظمی شدید پیچشی در پلان وجود دارد. نامنظمی پیچشی در پلان باعث توزیع نابرابر نیروهای جانبی و تمرکز تنش در نقاط خاص سازه می‌شود که می‌تواند به آسیب‌های جدی به ویژه در برابر زلزله منجر شود. این مشکل پایداری و عملکرد کلی سازه را تحت تأثیر قرار می‌دهد.

برای پیشگیری از نامنظمی پیچشی، می‌توان با توزیع متقارن عناصر مقاوم جانبی (مثل دیوار برشی)، افزایش سختی در بخش‌های ضعیف­تر، و نزدیک کردن مرکز جرم و مرکز سختی، نیروهای جانبی را به طور یکنواخت توزیع کرد و از تمرکز تنش و ناپایداری سازه جلوگیری نمود. یکی از روش ­های انطباق مرکز جرم و مرکز سختی، افزودن دیوار برشی یا بادبند فلزی در محل­های مناسب می ­باشد.

شکل 58: خرابی ناشی از پیچش سازه

12. عدم رعایت درز انقطاع

یکی دیگر از اشکالات اجرایی سازه­های بتنی، عدم رعایت درز انقطاع است. درز انقطاع فضایی خالی بین دو ساختمان است که برای جلوگیری از برخورد آن‌ها در هنگام زلزله یا تغییر شکل‌های سازه‌ای ایجاد می‌شود. این درز به ساختمان‌ها اجازه می‌دهد که در هنگام زلزله به طور مستقل حرکت کنند و از انتقال تنش بین آن‌ها جلوگیری شود.

ساختمان­هایی که در کنار هم قرار می­گیرند و بین آن­ها درز انقطاع به‌درستی رعایت نشده باشد، به دلیل هم‌فاز نبودن ارتعاشات در حین زمین‌لرزه به یکدیگر ضربه می‌زنند که به آن تنه­زدگی یا Pounding گفته می‌شود. این برخوردها می­تواند باعث انتقال ارتعاشات و تشدید خرابی در ساختمان‌ها شود. استاندارد 2800 در بند 1-4-1 الزاماتی را برای تأمین درز انقطاع پیشنهاد می­کند.

شکل 59: خرابی ناشی از عدم رعایت درز انقطاع

13. کرموشدگی بتن

در سازه ­های بتنی، کرمو یا شن­ نما شدن بتن کاملاً با عدم تراکم کافی آن متفاوت است، اما اغلب مهندسین این دو اشکال اجرایی را یکی می­دانند. کرمو شدن بتن و عدم تراکم کافی بتن هر دو مشکلات کیفی بتن هستند، اما تفاوت‌های مهمی دارند:

◾️کرمو شدن بتن: به تشکیل حفره‌ها و فضاهای خالی در سطح یا عمق بتن اطلاق می‌شود که به دلیل جدایش دانه‌ها، عدم همگنی و یا نبود ملات کافی در بین سنگ‌دانه‌ها رخ می‌دهد. این مشکل بیشتر در سطح بتن دیده می‌شود و می‌تواند به ضعف در عملکرد سازه‌ای منجر شود.

◾️عدم تراکم کافی بتن: به حالتی گفته می‌شود که بتن به‌درستی فشرده و متراکم نشده باشد و هوای محبوس در آن باقی بماند. این مشکل بیشتر به روش‌های اجرا و عدم استفاده از ویبره مناسب مربوط است و باعث کاهش مقاومت و دوام بتن می‌شود. در یک بتن غیرمتراکم ممکن است فضاها و حفرات کوچک و بزرگ قابل‌رؤیت (از چند دهم میلی‌متر تا چندین میلی‌متر) مشاهده گردد؛ اما در بخش جامد، ذرات درشت و ریز و شیره بتن در کنار هم به‌صورت همگن دیده می‌شود.

1.13. دلایل کرمو شدن بتن

از عمده علل کرمو شدن بتن می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

◾️نسبت نامناسب آب به سیمان: مقدار کم آب یا زیاد بودن سنگ‌دانه‌ها باعث می‌شود ملات کافی برای پوشش سنگ‌دانه‌ها وجود نداشته باشد.

◾️عدم ویبره و تراکم مناسب: تراکم ناکافی بتن باعث می‌شود که ملات به‌خوبی در بین سنگ‌دانه‌ها نفوذ نکند و حفره‌هایی ایجاد شود.

◾️استفاده از سنگ‌دانه‌های درشت بیش از حد: سنگ‌دانه‌های بزرگ باعث کاهش همگنی بتن و ایجاد فضاهای خالی می‌شوند.

◾️ریزش بتن از ارتفاع زیاد: هنگام ریختن بتن از ارتفاع زیاد، احتمال جدا شدن دانه‌ها و تشکیل حفره بیشتر است.

◾️قالب‌بندی نامناسب: وجود درز یا ناصافی در قالب‌ها می‌تواند موجب عدم یکنواختی و ایجاد حفره در بتن شود.

◾️اختلاط نادرست: عدم اختلاط کافی و همگن مواد باعث جدایش سنگ‌دانه‌ها و کرمو شدن بتن می‌شود.

شکل 60: بتن کرمو

2.13. عواقب کرمو شدن بتن

کرمو شدن بتن می‌تواند به مشکلات و عواقب جدی برای سازه منجر شود:

1. کاهش مقاومت سازه‌ای: وجود حفره‌ها و فضاهای خالی باعث کاهش مقاومت فشاری و کششی بتن می‌شود و استحکام کلی سازه را تضعیف می‌کند.
2. نفوذپذیری بالا: حفره‌ها و ترک‌های ناشی از کرمو شدن بتن به آب، رطوبت و مواد شیمیایی اجازه نفوذ می‌دهند که این امر باعث خوردگی آرماتورها و کاهش دوام سازه می‌شود.
3. کاهش پیوستگی آرماتورها و بتن: در مناطق کرمو شده، بتن به‌خوبی به میلگردها نمی‌چسبد که این موضوع استحکام پیوستگی میلگرد و بتن را کاهش می‌دهد.
4. افت عملکرد در برابر زلزله و بارهای جانبی: کرمو شدن بتن مقاومت آن را در برابر نیروهای جانبی و زلزله کاهش داده و عملکرد سازه را تحت‌تأثیر قرار می‌دهد.
5. ظاهر نامناسب: کرمو شدن بتن باعث ظاهر نامناسب سازه می‌شود که می‌تواند در پروژه‌های معماری و زیبایی بصری مشکل‌ساز باشد.
6. هزینه‌های تعمیر و نگهداری: سازه‌های دارای بتن کرموشده به تعمیرات بیشتری نیاز دارند که می‌تواند هزینه‌های اضافی ایجاد کند.

3.13. پیشگیری از کرمو شدن بتن

برای پیشگیری از کرمو شدن بتن، انتخاب طرح اختلاط مناسب، روش درست اختلاط بتن، درزگیری قالب و ویبره صحیح بتن اهمیت زیادی دارد. علاوه بر این موارد جلوگیری از جداشدگی در بتن می­تواند در پیشگیری از کرمو شدن بتن بسیار مؤثر باشد.

بند 7-4-4 جلد دوم آبا توصیه می­کند که برای جلوگیری از وقوع جداشدگی در بتن، حتی­ المقدور از جابجا کردن بتن ریخته­ شده جلوگیری شود و ارتفاع سقوط آزاد بتن در ستون­ ها و دیوارها به 1.5 متر محدود شود.

4.13. ترمیم بتن کرمو

ترمیم بتن کرمو بهبودی در وضعیت سازه ­ای آن ایجاد نمی‌کند؛ اما به لحاظ معماری و زیبایی دارای اهمیت است. انتخاب روش مناسب برای ترمیم بتن کرمو، بسته به افقی یا عمودی بودن سطح بتن و میزان آسیب ناشی از کرموشدگی متفاوت است. برای ترمیم بتن کرمو می­توان سطح کرمو بتن را با مواد پرکننده ترمیمی پایه سیمانی پر کرد و سپس با ساییدن سطح آن سطحی صاف و صیقلی ایجاد کرد. راهکار دیگر در ترمیم این است که قسمت کرمو برداشته‌شده و به‌صورت موضعی قالب‌بندی و بتن‌ریزی انجام گیرد که این راه نتیجه بهتری را به ثمر می‌رساند. از دیگر روش­های ترمیم سطحی بتن کرمو می­توان به شاتکریت، پک خشک و واترجت صنعتی اشاره نمود.

14. خرابی شیمیایی بتن

عوامل ایجاد خرابی شیمیایی در بتن، سه عامل حرارت، اکسیژن و رطوبت هستند که مهم­ترین آن­ها اکسیژن و رطوبت هستند. خرابی­ های شیمیایی معمولاً به دسته­ های زیر تقسیم می­شوند:

1.14. کربناتی شدن

این پدیده به علت ازبین‌رفتن لایه محافظ میلگردها و قطعات فلزی جاگذاری شده در بتن، در اثر کاهش قلیاییت محیط خمیر سیمان شروع‌شده و در حضور اکسیژن و آب موجب زنگ‌زدن و خوردگی پیش‌رونده در فولادها می­شود. زنگ‌زدن فولادها، طبله کردن، ترک‌خوردن و سرانجام خردشدن بتن روی آن‌ها را به همراه دارد. در جدول زیر از آیین‌نامه آبا ضوابط مخلوط بتن برای شرایط محیطی کربناتی گفته‌شده است:

2.14. خوردگی کلروری

این پدیده به دلیل وجود یون کلرید در مجاورت آرماتورها و اقلام فلزی جاگذاری شده در اثر نفوذ آن از محیط مجاور و یا آلودگی مواد تشکیل‌دهنده بتن ایجاد می­شود. خوردگی کلریدی با افزایش غلظت یون­های کلرید و رسیدن به حد بحرانی می­تواند آغاز شود و در صورت حضور رطوبت و اکسیژن ادامه یابد. سازوکار خرابی نیز مشابه خوردگی ناشی از کربناته شدن بتن است. به جداول زیر از آیین‌نامه آبا راجع به ضوابط طرح مخلوط بتن و حداکثر مجاز یون­های کلرید و مقادیر پوشش بتنی روی میلگردها توجه کنید:

جلد دوم آیین­ نامه بتن ایران در جدول 6-1، راهنمای کاملی از رده ­بندی شرایط محیطی از دیدگاه دوام بتن ارائه می­کند که برای تشخیص نوع شرایط محیطی می­توان به آن مراجعه کرد.

شکل 61: تخریب بتن ناشی از تهاجم کلرایدی

شکل 62: خوردگی میلگردها

3.14. تخریب سولفاتی

این پدیده به علت نفوذ یون­ های سولفات موجود در آب یا خاک مجاور بتن و افزایش مقدار مواد منبسط‌شونده در آن ایجاد می­شود. در ادامه این روند، به‌تدریج باعث فروپاشی سطح بتن و گسترش آن به سمت داخل می­شود. وجود مقادیر بیش از حد یون­ های سولفات در اجزای تشکیل‌دهنده بتن نیز ممکن است در شرایط خاص منجر به ایجاد این پدیده شود. جدول زیر از آیین‌نامه آبا الزامات مخلوط بتن در برابر سولفاتی شدن را تعیین می­کند.

4.14. واکنش قلیایی و کربناتی سنگ‌دانه‌ها

این پدیده در اثر واکنش قلیایی سیمان با کانی­های واکنش ­زا در سنگ‌دانه‌ها ایجاد می­شود و نتیجه آن ایجاد انبساط در حدفاصل خمیر سیمان و سنگ‌دانه‌ها است. این پدیده در درازمدت ترک‌خوردگی‌هایی در درون بتن ایجاد می­نماید و سرانجام موجب متلاشی شدن آن می­شود.

شکل 63: ترک‌خوردگی ناشی از واکنش قلیایی

15. خرابی فیزیکی بتن

خرابی فیزیکی بتن ناشی از عواملی مانند یخ‌بندان، سایش و حفره­زایی است که باعث ترک‌خوردگی و کاهش دوام آن می‌شود. در ادامه انواع خرابی فیزیکی بتن مورد بررسی قرار می­گیرد.

1.15. رویارویی با چرخه‌های یخ‌زدن و آب‌شدن

این پدیده براثر چرخه­ های یخ‌زدن و آب‌شدن در سطح بتن و ایجاد ترک­ خوردگی در آن ظاهرشده و به­ تدریج موجب انبساط پیش­رونده و فروپاشی آن می­شود. این آسیب وقتی به‌صورت جدی بروز می­کند که درجه اشباع منافذ بتن از ۸۰ درصد بیشتر باشد. یخ‌زدن بتن با درجه اشباع کمتر از ۸۰ درصد، در عمل تنش­های مخرب چندانی را به وجود نمی­ آورد. درصورتی‌که نمک­ های یخ­زدا در آب مجاور سطح بتن باشد، اثرات مخرب آن در یخ‌بندان و آب‌شدن‌های پی‌درپی به‌مراتب بیشتر خواهد بود و پوسته‌پوسته شدن را در پی خواهد داشت. درصورتی‌که این نمک‌ها حاوی کلرید باشند، ممکن است هم‌زمان خوردگی میلگردها را نیز به وجود آورند.

شکل 64: خرابی ناشی از یخ زدن و آب شدن

چرخه ­های یخ­زدن و آب‌شدن در بتن می­تواند منجر به ترک­خوردگی و فروپاشی بتن شود. برای کاهش آسیب‌دیدگی ناشی از این پدیده باید الزامات عملکردی و تجویزی جدول ۶-۱۰ و جدول ۶-۱۱ جلد دوم آبا رعایت شود. این الزامات شامل تعیین نسبت آب به سیمان و درصد حباب هوای بتن است.

2.15. سایش

این پدیده در اثر عبور وسایل نقلیه و یا حرکت آب حاوی ذرات ریز بر روی سطح بتن و یا وزش بادهای حاوی ذرات ریز ساینده شروع‌شده و سرانجام با جداشدن ذرات از روی سطح بتن موجب خرابی آن می­شود. بتن­هایی که در معرض عوامل سایشی قرار می­گیرند باید با انجام تمهیدات لازم، مقاومت موردنیاز را برای دوام در برابر آن را، دارا باشند.

شکل 65 سایش بتن براثر رفت‌وآمد زیاد

کف­های بتنی که در معرض عوامل سایشی قرار می­گیرند به لحاظ میزان «آمدوشد» و وزن ماشین­ آلات مورداستفاده، به چهار طبقه تقسیم می­شوند. این طبقه ­بندی همراه با بعضی الزامات اجرایی در مورد آن‌ها در جدول ۶-۱۲ آبا ارائه‌شده است.

الزامات مربوط به حداقل رده بتن و حداکثر میزان اسلامپ و نیز حداقل و حداکثر مواد سیمانی مصرفی در بتن­های در معرض سایش در جدول ۶-۱۳ و جدول ۶-۱۴ آبا آورده شده ­اند.

3.15. حفره‌زایی سطح بتن

پدیده حفره‌زایی یا خلأزایی در اثر سرعت زیاد آب یا برخورد آب به موانع ایجاد می­شود. قلوه‌کن شدن سطح بتن به دلیل ایجاد خلأ یا کاهش فشار ناشی از سرعت آب به وجود می ­آید که نمی­توان سایش یا فرسایش را بدان اطلاق نمود. استفاده از بتن با مقاومت فشاری بالا و به‌کاربردن سنگ‌دانه‌هایی با قطر حداکثر ۲۰ میلی‌متر تا حدی بتن را در برابر خلأزایی مقاوم می­کند.

شکل 66: خرابی ناشی از خلأ زایی

16. درز سرد در بتن

درز سرد یکی دیگر از مشکلات اجرایی سازه بتنی می ­باشد. اگر بین دو درز اجرایی متوالی در چندلایه و فاصله زمانی بتن‌ریزی اجراشده، به‌طوری‌ باشد که بتن گیرش خود را آغاز کرده باشد و نتوان ویبراتور را به لایه ­های زیرین فروکرد، درز سرد در بتن ایجاد می­شود. آثار این درز نامطلوب، ضعف سازه، ناپیوسته شدن بتن، افزایش نفوذپذیری بتن، کاهش دوام و خوردگی میلگردها می ­باشد. مطابق بند 7-4-4 آیین ­نامه بتن ایران، باید فاصله زمانی بین بتن­ ریزی لایه­ ها به­ گونه ­ای تعیین شود که از ایجاد درز سرد جلوگیری شود.

آبا در تفسیر این بند توصیه می­کند که برای جلوگیری از درز سرد، می­تواند از مواد افزودنی دیرگیر، کاهش ارتفاع لایه بتن‌ریزی یا افزایش ظرفیت تولید و حمل و ریختن بتن استفاده کرد. طبق تعریف این آیین­نامه، فاصله زمانی بین بتن­ ریزی لایه­ ها برابر با زمان بین اتمام تراکم لایه قبلی و شروع بتن ­ریزی لایه جدید است. آبا همچنین در جدول ت 7-2 پیشنهاد می­کند که در شرایط معمول، حداکثر فاصله زمانی بین بتن­ ریزی لایه‌ها در دمای بیشتر از 25 درجه سانتی­گراد، 1.5 ساعت و برای دمای هوای کمتر از 25 درجه سانتی­گراد، 2 ساعت باشد، هرچند در عمل اغلب فاصله زمانی مجاز باید کمتر از این مقادیر باشد.

شکل 67: ایجاد درز سرد

شکل 68: خرابی ناشی از ایجاد درز سرد

17. عدم نظافت قالب و پر کردن قالب با مصالح دیگر

قبل از انجام بتن‌ریزی باید قالب را از هرگونه مواد اضافی تمیز کرد. اگر قالب دارای مواد اضافی باشد یا با مصالح دیگری پر شود، اشکالات اجرایی موجود در تصاویر زیر به وجود می­ آید. در صورت تمیز نشدن محل بتن­ ریزی علاوه بر کاهش کیفیت بتن، چسبندگی مناسبی بین بتن و میلگردها صورت نمی­گیرد.

آیین ­نامه بتن ایران در بند 7-2-2-1 توصیه می­کنند که قبل از روغن ­کاری قالب ­ها، لازم است درون قالب­ها از هرگونه مواد زایدی پاک شود. برای تمیز کردن قالب­ها می­توان از فشار هوا، جارو و یا هر روش تاییدشده دیگری استفاده کرد.

شکل 69: خرابی ناشی از عدم نظافت قالب

شکل 70: پر شدن کلاف عرضی با فوم پلی استایرن

شکل 71: پر کردن داخل قالب ستون با آجر

18. تولید، حمل و ریختن غیراصولی بتن

ساخت، حمل و ریختن غیراصولی بتن می‌تواند به کاهش کیفیت سازه و ایجاد ترک‌ها و ضعف‌های ساختاری منجر شود. این عوامل علاوه بر افزایش هزینه‌های تعمیر، عمر مفید سازه را نیز به طور چشمگیری کاهش می‌دهد. به همین علت رعایت دستورالعمل­ های موجود در تولید و حمل بتن اهمیت زیادی دارد. در ادامه برخی از اشکالات اجرایی رایج مربوط به تولید، حمل و ریختن بتن اشاره خواهد شد.

1.18. تولید بتن

دپوی نادرست مصالح در ساخت بتن می‌تواند منجر به آلودگی، تغییر در نسبت‌های اختلاط، و کاهش کیفیت بتن شود. همچنین، رطوبت یا آلودگی مصالح ذخیره شده ممکن است مقاومت و دوام نهایی سازه را تحت‌تأثیر قرار دهد. شکل 72 دپوی نادرست مصالح را نشان می­دهد که ممکن است باعث مخلوط شدن شن و ماسه‌ها با خاک شود.

شکل 72: دپوی نادرست مصالح

آبا در بند 7-3-2-1 توصیه می­کند که شرایط ذخیره ­سازی اجزای بتن باید طوری انجام شود که مشخصات آن­ها تغییر زیادی نکند. شرایط ذخیره ­سازی می­تواند شامل رطوبت، دما، مخلوط شدن مصالح با هم، مدت نگهداری و… باشد. آبا همچنین در بند 7-3-2-4 الزامات خاصی را برای دپوی سنگ‌دانه‌های بتن ارائه می­کند. طبق این بند، دپوی سنگ‌دانه‌ها باید به ­گونه­ ای انجام شود که دچار رطوبت اضافی و جداشدگی نشوند.

یکی دیگر از اشکالات اجرایی مربوط به تولید بتن، ساخت بتن به‌صورت دستی است. طبق بند 7-3-4-1 آبا، در پروژه‌های ساختمانی به دلیل عدم دقت در نسبت‌های اختلاط و ناپیوستگی کیفیت، اختلاط بتن به‌صورت دستی مجاز نیست. در شکل 73 بتن به‌صورت دستی و بدون نظارت و بدون طرح اختلاط مناسب و دقیق و با دانه‌بندی اشتباه ساخته‌شده است.

شکل 73: ساخت غیراصولی بتن

عدم رعایت طرح اختلاط مناسب در ساخت بتن مخصوصاً در ساخت دستی بتن با بتونیر ازجمله اشکالاتی است که بسیار مشاهده می‌شود.

شکل 74: عدم رعایت طرح اختلاط مناسب

2.18. حمل بتن

حمل نادرست بتن می‌تواند منجر به جداشدگی دانه‌ها و کاهش یکنواختی مخلوط بتن شود که در نتیجه کیفیت و مقاومت سازه را تحت‌تأثیر قرار می­دهد. همچنین، زمان طولانی در حمل ممکن است باعث سخت‌شدن بتن و کاهش کارایی آن شود. مطابق بند 7-4-3-1 آبا، حمل بتن از محل تولید تا محل بتن­ ریزی و از آنجا تا درون قالب باید طوری انجام شود که از هرگونه جداشدگی اجتناب شود و کارایی خود را حفظ کند.

3.18. ریختن بتن

اشکالات اجرایی ریختن بتن در قالب شامل موارد زیر می­ باشد:

بتن­ ریزی در بارندگی شدید

◾️جابه‌جایی آرماتورها هنگام بتن ­ریزی

◾️جابه‌جایی زیاد بتن بعد از ریختن در قالب

◾️سطح ناهموار بتن بعد از ریختن در قالب

◾️عدم رعایت حداکثر ضخامت هر لایه بتن

◾️فاصله زمانی زیاد بین بتن­ ریزی لایه­ ها و ایجاد درز سرد

◾️عدم رعایت حداکثر ارتفاع سقوط بتن به‌ویژه در ستون و دیوارها

◾️پرتاب بتن با ابزارهایی مانند بیل

آبا در بند 7-4-4 به کلیه الزاماتی که باید در هنگام بتن­ ریزی رعایت شود، اشاره می­کند.

19. فاصله زمانی بین بتن‌‌ریزی اعضای مختلف

بتن­ ریزی هر یک از اعضای سازه ­ای مثل فونداسیون، ستون و سقف ­ها باید در مراحل مجزا و با فاصله زمانی مشخصی انجام شود تا بعد از بتن ­ریزی، بتن به استحکام قابل ­قبولی برسد، قالب­ ها باز شود و آرماتوربندی و اجرای اعضا در مراحل بعدی آغاز شود. عدم رعایت این فاصله زمانی در بتن­ ریزی می­تواند به دلیل نرسیدن بتن قبلی به مقاومت کافی، باعث تغییر شکل‌های زیاد و زودهنگام و کاهش پیوستگی بین اعضای بتنی شود.

آیین­ نامه بتن ایران در بند 9-6-1-1 توصیه می­کند که برای اعضای خمشی، زمانی قالب­برداری انجام شود که مقاومت بتن حداقل به70% مقاومت مشخصه خود یا مقاومت تعیین ­شده توسط مهندس مشاور یا ناظر رسیده باشد. این آیین­ نامه همچنین در جدول 5-9 مدت زمانی را برای باز کردن قالب­ های اعضای مختلف پیشنهاد می­کند که لازم است برای تعیین فاصله زمانی بین بتن­ ریزی اعضای مختلف درنظر گرفته شود.

برای یک تخمین کلی، می­توان فاصله زمانی بین بتن­ ریزی فونداسیون و ستون و همچنین فاصله زمانی بتن­ ریزی سقف و ستون را در شرایط معمول و با فرض رسیدن بتن به 70% مقاومت مشخصه خود، حداقل 7 روز و فاصله زمانی بتن ­ریزی بین دو سقف را حداقل 14 روز در نظر گرفت. در صورتی که فاصله زمانی کمتری بین بتن­ ریزی اعضای مختلف سازه ­ای برنامه ­ریزی شده باشد، لازم است با توجه به نیاز پروژه عمل ­آوری ویژه­ای برای رسیدن زودتر بتن به مقاومت موردنظر انجام شود.

20. تخریب سازه بتنی به علت اجرای تأسیسات

برخی از سازه­های بتنی به علت اجرای نادرست تأسیسات دچار خرابی می­شوند. اجرای تأسیسات به ­گونه ­ای که تخریب اعضای سازه ­ای را به همراه داشته باشد، باعث کاهش مقاومت سازه و درنتیجه رفتار نامناسب سازه حین زلزله امکان­پذیر می­کند. همچنین اجرای این تأسیسات در مجاورت اعضای باربر جانبی، امکان خرابی این تأسیسات در اثر ارتعاش سازه وجود دارد؛ بنابراین محل اجرای این تأسیسات به­ گونه­ ای انتخاب شود که علاوه بر رعایت اصول معماری، اختلالی در عملکرد سازه نداشته باشد که برخی از این خرابی­ ها در شکل­ های زیر نشان‌داده‌شده است.

شکل 75: عبور لوله‌های تأسیسات از داخل تیر و ستون

شکل 76: تخریب کاور ستون برای قرار دادن لوله و قوطی برق

شکل 77: اجرای نادرست تأسیسات

آیین ­نامه بتن ایران در بند 4-5 الزاماتی را برای اقلام جایگذاری­شده در بتن ارائه می­کند که در صورت لزوم عبور تاسیسات از داخل بتن باید درنظر گرفته شوند. برای مثال در بند 4-5-5 توصیه می­کند که تاسیسات باید از بین آرماتورهای بالا و پایین دال عبور کنند و در بند 4-5-6 تاکید می­کند که عبور تاسیسات در درون بتن باید به­ گونه­ ای باشد که نیاز به برش، جابه‌جایی و خم­کاری آرماتورها نباشد.

21. جدول درصد پیشرفت فیزیکی ساختمان بتنی

جدول درصد پیشرفت فیزیکی ساختمان بتنی یک ابزار مدیریتی است که میزان پیشرفت فعالیت‌های مختلف در پروژه‌های ساختمانی بتنی را نشان می‌دهد. این جدول به تفکیک مراحل مختلف ساخت، درصد پیشرفت هر بخش از کار را بیان می‌کند. باتوجه‌به اینکه بروز اشکالات اجرایی باعث تغییر و اختلال روند اجرای ساختمان­های بتنی می­شود، استفاده از این جدول به مدیران پروژه کمک می‌کند تا بتوانند با نظارت دقیق‌تر بر زمان­بندی و هزینه‌ها، پروژه را بهتر مدیریت کنند. هر بخش از پروژه به نسبت میزان پیشرفت فیزیکی درصدی را به خود اختصاص می‌دهد و با مقایسه این درصدها با برنامه‌ریزی اصلی پروژه می‌توان از میزان انحراف و یا پیشرفت بیشتر از برنامه مطلع شد. جدول پیشرفت فیزیکی باید بر اساس امکانات و شرایط پروژه تنظیم گردد؛ اما به‌عنوان یک ایده کلی جدول زیر نمونه­ ای از جدول درصد پیشرفت فیزیکی ساختمان بتنی است:

جدول 2: نمونه درصد پیشرفت فیزیکی ساختمان بتنی

 22. چک‌لیست نظارتی سازه‌های بتنی

چک‌لیست نظارتی سازه‌های بتنی یک ابزار مدیریتی است که به‌منظور اطمینان از کیفیت و صحت اجرای فرایندهای مختلف در سازه‌های بتنی مورداستفاده قرار می‌گیرد. این چک‌لیست به ناظران، مجریان و سرپرستان کارگاه کمک می‌کند تا مراحل مختلف اجرای سازه‌های بتنی، از جمله آماده‌سازی، آرماتوربندی، قالب‌بندی، بتن‌ریزی، و عمل‌آوری بتن را به طور دقیق بررسی کنند و اطمینان حاصل کنند که تمامی عملیات مطابق با استانداردهای فنی و بدون اشکالات اجرایی انجام شده است. در ادامه یک نمونه چک‌لیست نظارتی برای سازه­های بتنی بر اساس اشکالات اجرایی رایج ارائه شده است.

نتیجه‌گیری

اشکالات اجرایی سازه­ های بتنی که معمولاً در ساختمان­ ها مشاهده می­شوند، بسیار زیاد و گسترده هستند؛ در این مقاله سعی شد تا به رایج­ ترین این اشکالات اشاره شود. لازمه ساخت یک ساختمان بتنی بدون هیچ اشکالی، نظارت دقیق مهندسان می­ باشد؛ چنانچه اشکالات اجرایی در ساختمان بتنی ایجاد شود، حوادث ناگواری در هنگام زلزله به وجود می ­آید. به‌طورکلی عمده اشکالات اجرایی در سازه‌های بتنی، ناشی از عدم به‌کارگیری مصالح باکیفیت، عدم اجرای درست دیتایل­ های طراحی و عدم توجه به ضوابط لرزه­ای می­ باشد.

پرسش و پاسخ

منابع

1. آیین‌نامه بتن ایران (آبا)
2. مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ویرایش ۹۹
3. کتابخانه آنلاین عمران
4. استاندارد ۲۸۰۰ ویرایش ۹۲
5. پیوست ششم استاندارد 2800
6. نشریه 543
7. مبحث چهارم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1396
8. دستورالعمل ­های اجرایی مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی برای سقف­ های یوبوت، کوبیاکس و تیر دال
9. جزوه بررسی اشکالات اجرایی ساختمان بتنی نوشته امیررضا حسینی
10. Building Code Requirements for Structural Concrete, ACI318-19