بررسی اشکالات اجرایی سازه‌های بتنی
علاوه بر خطاهای طراحی و محاسباتی، خطاها و اشکالاتی در اجرای ساختمانهای بتن آرمه مشاهده میشود که ممکن است حین وقوع زلزله عملکرد ساختمان را دچار مشکل نماید. علاوه بر آن، برخی اشکالات اجرایی هستند که در زمان بهره برداری ساختمان، مشکلاتی را بوجود می‌آورند. تعدادی از این اشکالات اجرایی در بخش زیر تشریح میشود.
- ساختمانهای بتنی که سیستم باربر جانبی آنها صرفاً قاب خمشی است در مقایسه با دیوار برشی عملکرد ضعیفتری دارند. علت این امر تمرکز تخریب در اتصالات است. به دلیل ضعف ذاتی اتصالات بتنی، آسیب پذیری این نوع سازه زیاد است. به عکس ساختمانهای دارای دیوار برشی نرمی بیشتر و کاهندگی کمتری دارند و از این رو، عملکرد بسیار بهتری دارند.
- یک اشکال اجرایی مهم که در ساختمانهای بتن آرمه مشاهده میشود، وجود نداشتن خاموت‌هایی با قلاب ۱۳۵ درجه است. این خاموت‌ها در تیرها و ستونها، مخصوصاً در نواحی ویژه تیرها و ستونها نقش مهمی در محبوس شدگی بتن دارند. متاسفانه این موضوع چندان برای سازندگان ساختمان روشن نیست و تمهیدات ویژه‌ای را در ناحیه اتصال در نظر نمی‌گیرند.
- عدم توجه به سرگیر بودن یا شانه گیر بودن تیرهای بتنی در پلان‌های معماری و برش‌ها تیر را تخریب می‌کند.
- ساختمان‌هایی که در مجاورت یکدیگر قرار دارند و بین آنها درز انقطاع مناسبی وجود ندارد، بدلیل هم فاز نبودن ارتعاشات در حین زمین لرزه به یکدیگر ضربه می‌زنند که به آن تنه زدگی یا Pounding گفته میشود.
- از ایجاد ستون‌های کوتاه، به خصوص در نورگیرهای زیرزمین‌ها، حتی الامکان خودداری شود. دلیل این موضوع را این طور می‌توان توضیح داد که سختی ستون با عکس مکعب طول آن متناسب است. چنانچه مثلاً یک سوم طول ستون آزاد بماند، سختی آن نسبت به ستون‌های کاملاً آزاد ۲۷ برابر میشود. بدین ترتیب این ستون‌های کوتاه بخش عمده‌ای از نیروی برشی طبقه را جذب می‌کنند و به علت کوتاه بودنشان حالت شکست برشی در آن غالب میشود.
- برای جلوگیری از ریزش یا سقوط دیوارهای سفالی ساختمانهای بتن آرمه یا فولادی، دیوارهای بدون نما و دیوارهای نمادار را باید به طرز مناسبی نبشی کشی کرد.
- برای جلوگیری از جذب آب بتن تازه ریخته شده توسط قالب‌های آجری یا بعضاً خاك، باید از پوشش‌های پلاستیکی استفاده کرد. این مورد در بعضی ساختمان‌ها رعایت نمی‌شود.
- در محل اتصال ستون به شالوده، میلگرد طولی ستون که به داخل شالوده برده شده باید در طولی حداقل برابر با ۳۰۰ میلیمتر با میلگردگذاری عرضی ویژه تقویت شود.
- در ستون‌های بتن آرمه‌ای که دارای خاموت دوبل هستند، برای راحتی اجرا، خاموت کوچکتر را بزرگتر از اندازه لازم خم می‌کنند تا آرماتورهای طولی را در بر نگیرد، و قسمت‌های خم شده در بتن پوشش قرار و با قالب تماس پیدا کنند.
- وصله‌های پوششی تنها وقتی موثر خواهند بود که تنگ‌های ویژه با فاصله کم آنها را احاطه کنند و بعد از پکیدن بتن پوشش، وصله‌ها را محبوس کنند. معمولاً در ساختمانهای بتنی در حال اجرا این مورد رعایت نمی‌شود.
- اتصالات بتنی از دو سو، زیر اثر لنگرهای مخالف قرار گرفته و تنش‌ها در امتداد یکی از اقطار، کشش و در دیگری فشار بوجود می‌آورند تا آنجا که در امتداد قطر فشاری ترك ایحاد میشود (چون بتن در کشش ضعیف است) و با افزایش لنگر نهایتاً قطر فشاری خرد میشود.
- رفتار پسماند این نوع اتصالات حاکی از شکست ترد آنها است که مشخصه عمومی شکست‌های برشی است. ویژگی‌های آن شامل کاهندگی سختی، کاهندگی شدید مقاومت، ظرفیت اتلاف انرژی کم و نرمی اندك است. لذا در اتصال تیر به ستون، در ارتفاع تیر منتهی به محل اتصال، باید در امتداد عمود بر میلگرد طولی ستون تنگ (خاموت عرضی) قرار داده شود. این تنگ‌ها وظیفه انتقال برش از درون اتصال را دارند (ترك‌ها را می‌دوزند). مقدار تنگ نباید کمتر از دوسوم مقدار تنگ در ناحیه ویژه ستون و فاصله آنها نباید از ۱/۵ برابر فاصله تنگ‌ها در این ناحیه بیشتر شود.
- زلزله‌های گذشته نشان داده که درصد زیادی از خرابی‌های سازه‌ای از غیر هم محور بودن و غیر عمود بودن اعضاء سازه‌ای بوجود آمده‌اند. این غیر هم محور بودن اعضاء در اکثر سازه‌های بتن آرمه هم در پلان و هم در ارتفاع مشاهده میشود. تمامی تیرها و ستونها باید در گره‌ها هم محور باشند.
- با توجه به اینکه سوراخ‌های بلوک‌های استفاده شده در سقف، باز است، حین بتن ریزی سقف (مخصوصاً با پمپ)، بتن داخل بلوك‌ها می‌رود. با یک بررسی مشخص شد که حین بتن ریزی با پمپ، بتن ریخته شده داخل تیرها (پوتره‌ها) معمولاً وارد ۳ عدد بلوك سفالی متوالی میشود. (تا سه بلوك پیش روی می‌کند).این بتن وزن قابل توجهی روی تیر و سقف اعمال می‌کند. در اجرا باید از بلوك‌های یک طرف بسته کنار تیرها استفاده کرد یا اینکه تعدادی بلوك را قبل از اجرا روی ملات گچ قرار داد تا یک طرفشان مسدود شود.
- یکی دیگر از اشکالات رایج ساختمانهای بتنی عدم اجرای صحیح آرماتوربندی راه پله‌ها در محل زانویی‌هاست.
- یک اشکال اجرایی ساختمانهای بتن آرمه مربوط به اجرای دیوارك بتنی راه پله است. باید فاصله ۵ سانتی متری مابین دیوارك بتنی و ستون در نظر گرفته شود و مابین آنها پلاستوفوم قرار داده شود. متاسفانه در اکثر اجراها مشاهده میشود که این دیوارك بتنی را کاملاً به ستون بتنی می‌چسبانند. در این حالت قسمت آزاد ستون، ستون کوتاه محسوب میشود. این ستون کوتاه بخش عمده‌ای از نیروی برشی طبقه را جذب می‌کند و به علت کوتاه بودنش حالت شکست برشی غالب میشود.
- عدم اجرای ریشه پله مخصوصاً در ساختمانهای بتن آرمه، یکی دیگر از ایراد‌های اجرایی است. بعضاً مشاهده میشود که به دلیل سهل انگاری ریشه پله اجرا نشده و رمپ پله روی خاك می‌نشیند و رمپ هیچ اتصالی با پی ندارد. در این حالت با نفوذ رطوبت به خاك زیر رمپ و نشست آن ممکن است رمپ شکسته شود.
- نداشتن قلاب ۹۰ درجه آرماتورهای سراسری تیر داخل ستون‌های انتهایی هم مشاهده میشود.
- رد کردن آرماتور سراسری تیرها خارج از آرماتورهای ستونها هم اشکال اجرایی متداولی است که مشاهده میشود.
- استفاده از ستون ریز درست است که سرعت بتن ریزی را افزایش می‌دهد، موجب به هم خوردن دانه بندی بتن می شود.
- رعایت نکردن پوشش بتنی تیرها و عدم رعایت عرض و ارتفاع تیرها مطابق نقشه ها یکی از اشکالات رایج در ساختمانهای بتن آرمه است.
- یک اشکال اجرایی که در ۹۹٪ ساختمانهای بتن آرمه در حال اجرا در ایران مشاهده میشود اجرای نادرست رمپ پله است. اصولاً گام‌های پله هم باید همزمان با دال بتنی رمپ با بتن ایجاد شوند. در این حالت هم یکپارچگی راه پله حفظ خواهد شد و هم ایمنی کارگران و مهندسان حفظ خواهد شد.
- عدم نبشی کشی دیوارهای نما دار و دیوارهای بدون نما از اشکالات اجرای دیگر رایج ساختمانهای بتنی است.
- در یک ساحتمان با شکل طولانی و گسترده به علت وجود احتلاف فاز در حرکت لرزه‌ای، نیروهای پیچیده‌ای بر سازه عمل حواهند کرد، در چنین ساختمان‌هایی در فواصل مناسب، پیش بینی درز انقطاع لازم است. اگر نسبت طول به عرض ساختمان بیش از ۳ باشد، دیگر نمی‌توان دیافراگم‌ها صلب فرض کرد. احتمالاً نیمه صلب خواهد بود.
- عدم رعایت محل صحیح وصله آرماتورهای طولی تیرها یکی از اشکالات رایج در ساختمانهای بتنی در حال اجرا است. آرماتوربند به دلیل پرت نشدن آرماتورها، محل صحیح وصله‌های پوششی آرماتورهای طولی را رعایت نمی‌کنند. همچنین در محل وصله باید خاموتگذاری متراکم باشد.
- ابتدا و انتهای تیرچه‌ها باید در طولی حدود ۱۵ سانتی متر فاقد بتن باشند تا بعد از بتن ریزی اتصال مناسبی با تیرها داشته باشند. بعضاً این قسمت‌ها هم دارای بتن هستند. در این حالت شکستن بتن آن قسمت‌ها توصیه میشود که به نظر می‌رسد منجر به ترك خوردگی و آسیب به بقیه بتن تیرچه‌ها شود. بنابر این بهتر است در کارگاه ساخت تیرچه، ابتدا و انتهای تیرچه‌ها در طول حدود ۱۵ سانتی متر بتن ریزی نشوند.
- عدم خم کردن آرماتورهای طولی ستونها در تراز بام از اشکالات رایج ساختمانهای بتنی است.
- از اتصال تیر به تیر در ساختمانهای بتنی حتی الامکان باید اجتناب شود.
- طول ناکافی آرماتورهای انتظار ستونها در تراز طبقات و وصله کردن تمامی آرماتورها در یک ناحیه از ستون از اشکالات دیگر اجرایی برخی ساختمانهای بتن آرمه است.
- عرض ناکافی ستون‌های بتنی برای طول مهاری مستقیم قلاب استاندارد ۹۰ درجه آرماتورهای طولی نیز از اشکالاتی است که بیشتر باید در طراحی مد نظر قرار گیرد.
- عدم رعایت زمان قالب برداری با توجه به دمای هوا نیز مشاهده میشود. برداشتن زود هنگام قالب‌ها می‌تواند به بتن ستونها یا تیرها آسیب بزند. همچنین برچیدن پایه‌های اطمینان فقط در صورتی مجاز است که علاوه بر مراعات تمامی محدودیت‌ها، بتن به مقاومت ۲۸ روزه مورد نظر رسیده باشد.
- برای پیوستگی بهتر راه پله بتی با سقف ارجح است که بتن ریزی پله‌ها همزمان با بتن ریزی سقف انجام گیرد. این کار همچنین از لحاظ ایمنی کارگران و مهندس ناظر و مهندس مجری و کارفرما برای صعود به طبقات لازم الاجرا است.
- آب بند نبودن قالب که به خروج شیرة بتن و کیفیت نازل آن منجر میشود.
- عدم رعایت فاصله آرماتورها از قالب و از یکدیگر (که سبب زیاد یا کم شدن پوشش بتن روی آرماتور میشود). در ستونها توزیع آرماتورها متقارن نیست.
- عدم توجه به تراز بودن سطح بتن سقف‌ها یا تراز بودن بلوک‌های سفالی و در نتیجه افزایش بار مرده در اثر پوکه ریزی اضافی برای تراز نمودن سقف.
- تمیز نکردن داخل قالب‌ها قبل از بتن ریزی. در این مورد اگر بلوك‌ها از نوع یونولیتی باشند داخل قالب‌ها و داخل تیرچه‌های ما بین بلوك‌ها نیاز به تمیز کردن بیشتری دارند.
- شاقول کردن ستونها و مهار آنها حتماً باید قبل از بتن ریزی انجام گیرد و بعد از بتن ریزی تنها کنترل شوند. بعد از بتن ریزی اقدام به شاقول کردن ستون می‌نمایند و با حرکت دادن آرماتورهای طولی ستون و قالب‌ها باعث ایجاد ترك در پای ستون و یا سطح بالای ستون می‌شوند.
- عدم رعایت طرح اختلاط مناسب در ساخت بتن مخصوصاً در ساخت دستی بتن با بتونیر از جمله اشکالاتی است که به وفور مشاهده میشود.
- آرماتورهای طولی باید در عرض تیر توزیع شده و آرماتورهای عرضی نیز علاوه بر خاموت خارجی در بخش میانی مقطع تعبیه شود.
- بودن یا نبودن تیر تراز طبقه داخل دیوار برشی
- عدم اعمال خیز منفی وسط دهانه تیرها و تیرچه‌های بلند. این مورد اگر با کیفیت پائین بتن و ارتفاع کم تیر و همچنین کمبود آرماتور فشاری لازم همراه باشد ممکن است در درازمدت منجر به خیز تیر و ترك خوردگی سقف و یا دیوار زیر آن شود. خیز زیاد تیرهایی که در روی پنجره‌ها یا به عنوان نعل درگاه به کارگرفته شده‌اند، ممکن است باعث ترك برداشتن شیشه‌ها یا حتی اختلال در عملکرد مناسب پنجره شود. تغییر شکل زیاد تیرها
ممکن است سیستم شیب بندی بام و هدایت مناسب آب باران از روی بام را مختل کند. در نهایت خیز زیاد تیرها باعث عدم زیبایی و حتی ایجادد احساس نا‌امنی در استفاده کنندگان از سازه میشود.
