ساختمان بتنی یا سازه اسکلت بتن آرمه متداول ترین شیوه ساخت و ساز شهری در ایران و جهان است. برای احداث سازه های بتنی یک طبقه تا بلندمرتبه چند صد طبقه از ساختمان بتن آرمه استفاده می شود. هزینه ساخت ساختمان اسکلت بتنی نسبت به ساختمان های با سازه فولادی ارزان تر است. همین باعث شده که سازه بتن آرمه بیشتر ساخته شود. سابقه ساخت ساختمان بتن مسلح در ایران بیش از نیم قرن است.
برای احداث ساختمان اسکلت بتن آرمه از میلگرد و بتن استفاده می شود. به منظور ساخت و اجرای استاندارد سازه بتن آرمه با رعایت اصول صحیح ساخت ساختمان ضد زلزله باید از از آیین نامه های ملی یا بین المللی شناخته شده استفاده کنیم. در ایران طراحی و ساخت سازه های بتنی بر اساس مبحث نهم مقررات ملی ساختمان انجام می شود.
فهرست
طراحی و ساخت ساختمان بتنی در مقررات ملی ساختمان
مباحث مقررات ملی ساختمان توسط مرکز تحقیقات راه مسکن و شهرسازی تهیه می گردد. و پس از بازبینی توسط وزارت راه و شهرسازی جهت بکارگیری در ساخت و سازهای شهری توسط مهندسان ابلاغ میشود. مهندسان عضو سازمان نظام مهندسی موظف هستند در محاسبات طراحی و اجرای ساختمانهای اسکلت بتنی این ضوابط را که در مبحث نهم مقررات ملی ساختمان آمده است رعایت کنند.
بی‌توجهی به ضوابط ساختمان سازی منجر به ناایمن شدن سازه میشود. توصیه میکنیم برای طراحی و ساخت ساختمان ضد زلزله اولاً از مهندسین مجرب و دارای پروانه مهندسی مشاوره بگیرید. دوماً در اجرای ضوابط مقررات ملی ساختمان و آیین نامه ۲۸۰۰ با مهندسین ناظر طراح و مهندس مجری همکاری لازم را داشته باشید.
ساختمان بتن آرمه چیست
ساختمان بتن مسلح یا سازه بتن آرمه که به اختصار به آن ساختمان بتنی (Reinforced Concrete Building) می گوییم سازه ای است که اسکلت ساختمان از میلگرد فولادی آجدار و بتن ساخته می شود. در واقع میلگردها نقش مسلح کننده برای برطرف کردن عیوب کششی بتن را دارند.
میلگرد فولادی در کشش قدرتمند است. اما بتن تنها در در حالت فشاری قدرتمند است و در وضعیت کششی ضعیف می باشد. برای جبران ضعف کششی بتن ، محاسب و مهندس طراح سازه بتن آرمه از میلگرد استفاده می کنند. محاسبات ساختمان بتنی بر همین مبنا می باشد که تعادل مناسبی بین مقاومت فشاری بتن و مقاومت کششی فولاد برقرار شود. مهندس محاسب سازه بعد از طراحی سازه بتن آرمه ساختمان باید نسبت به نقشه کشی ساختمان بتنی اقدام کند.
فونداسیون ساختمان های بتنی
پی سازه های بتن آرمه و ساختمان های بتن مسلح معمولاً به صورت پی نواری و گاهی پی منفرد است. در مواردی ممکن است که آزمایشگاه مکانیک خاک در گزارش خود اعلام کند که مقاومت کافی با پی گسترده حاصل می شود. در این حالت برای محاسبات سازه بتنی باید فنداسیون سازه به صورت پی گسترده طراحی و اجرا شود.
طراحی و محاسبه فونداسیون این ساختمان بتن آرمه بر اساس مقاومت خاک و ابعاد ساختمان همچنین کاربری و طول دهانه ها و… در آخرین مرحله از محاسبه سازه بتنی طراحی می گردد.
اسکلت ساختمان بتن مسلح
اسکلت سازه بتن آرمه بر اساس نیروهای وارد بر ساختمان طراحی و محاسبه می شود. محاسبات ساختمان بتن مسلح دربرگیرنده مقدار نیروی زلزله قابل تحمل توسط ساختمان است. همچنین اگر سازه بتنی از دهانه های بلند با فاصله ستون زیاد برخوردار باشد مهندس طراح سازه بتنی باید به تغییر شکل های بلند مدت در تیرهای آن دقت کافی را داشته باشد.
اجزای ساختمان بتن آرمه عبارتند از از تیرهای بتن مسلح ، ستون های بتن آرمه ، و در موارد لزوم دیوارهای بتنی در نقش دیوار برشی و دیوار حائل که در در طبقات زیرزمین و مجاور با خاک طراحی و اجرای دیوار حائل ضروری است.
محاسبات ساختمان بتنی
بعد از تهیه نقشه های معماری مهندس طراح سازه از آزمایشگاه مکانیک خاک یا ژئوتکنیک درخواست انجام آزمایش می نماید. تا علاوه بر مقاومت خاک نوع زمین بر اساس آیین نامه ۲۸۰۰ تعیین شود. نوع زمین طبق آیین نامه معین میکند که نیروی زلزله در انجام محاسبات سازه چگونه و چه مقداری منظور شود.
سپس مهندس طراح و محاسب سازه بتنی بر اساس نقشه طراحی معماری ساختمان میزان بار مرده و بار زنده همچنین بار باد و برف و زلزله و… را برای ساختمان محاسبه و تخمین می زند. سپس اسکلت سازه بتنی را در برنامه کامپیوتری ایتبس شبیه سازی میکند. و بعد از اعمال بارهای محاسبه شده وارد بر ساختمان محاسبات سازه را به کمک کامپیوتر انجام میدهد.
در نهایت دفترچه محاسبات سازه بتن آرمه تکمیل می شود و مهندس طراح سازه بر اساس نتایج به دست آمده باید نسبت به تهیه و نقشه کشی ساختمان بتنی اقدام کند.
نقشه کشی ساختمان بتون آرمه یا بتنی
مهندس محاسب ساختمان که در مرحله قبل بارهای وارد بر سازه را تعیین کرده بود و به کمک کامپیوتر تیر ها ستون ها دیوارهای برشی و دیوار حائل و همچنین فونداسیون ساختمان را محاسبه و طراحی می کند. سپس در برنامه های نقشه کشی مثل اتوکد نقشه اجزاء سازه بتن مسلح را تهیه و تکمیل می کند.
در نهایت نقشه ها را مهر و امضا نموده و و یک نسخه از آن را جهت بررسی به سازمان نظام مهندسی ارسال می کند و پس از تایید آن را در اختیار مالک قرار خواهد داد. برای اخذ جواز ساخت از شهرداری باید بعد از آپلود و تایید نقشه طراحی معماری ، نقشه سازه مهر و امضا شده و مورد تایید نظام مهندسی نیز به مرجع صدور پروانه ارایه شود.
میزان مصرف میلگرد در ساختمان بتنی چقدر است
وزن میلگرد مصرفی در سازه اسکلت بتنی تابعی از شرایط متعدد می باشد. کاربری ساختمان ، طول دهانه ها و تعداد طبقات همچنین میزان لرزه خیزی منطقه و نوع زمین محل احداث سازه بتنی به طور مستقیم تاثیر گذار هستند. مقدار میلگرد مصرفی در ساختمان های متداول زیر هشت طبقه به طور میانگین در حدود ۴۰ کیلوگرم بر متر مربع است.
در ساختمانهای با تعداد طبقات بیشتر و دهانه های بلندتر وزن میلگرد مصرفی در اسکلت ساختمان بتنی افزایش پیدا میکند و برعکس. میزان لرزه خیزی منطقه و جنس نوع زمین محل احداث ساختمان می تواند بیش از ۲۰ درصد به افزایش یا کاهش وزن میلگرد مصرفی در محاسبات ساختمان بتن آرمه منجر شود. بنابراین حتما توصیه میشود از انجام آزمایش مکانیک خاک و تعیین نوع زمین اجتناب نکنید.
در صورت عدم انجام آزمایش مکانیک خاک و مطالعات ژئوتکنیک لرزه ای مهندس محاسب ساختمان بتنی ناچار است بحرانی ترین شرایط نوع زمین را در نظر بگیرد که این ممکن است به غیر اقتصادی شدن محاسبات سازه اسکلت بتن آرمه منجر شود. در واقع صرفه جویی نادرست برای انجام ندادن مطالعات ژئوتکنیک و آزمایشگاه خاک منجر به افزایش هزینه قابل توجه در طراحی و محاسبات سازه بتنی می شود.
هزینه ساختمان بتنی و مقایسه با سازه با اسکلت فلزی
معمولا هزینه احداث ساختمان بتن آرمه از سازه با اسکلت فولادی کمتر است. تفاوت هزینه سازه بتنی و فولادی، بطور متوسط ساختمان بتنی حدود 20 درصد ارزان تر از سازه اسکلت فلزی می باشد. اما این درصد با توجه به پروژه می تواند تا 35% افزایش و در مواردی به 10% کاهش پیدا کند.
با توجه به قیمت بالای فولادی ، هزینه ساختمان اسکلت بتن آرمه کمتر است. بعلاوه به این نکته توجه داشته باشید که خرید آهن آلات ساختمان اسکلت فلزی باید بصورت آنی و یکباره انجام شود ولی در پروژه اسکلت بتنی خرید مصالح بصورت تدریجی و با پیشرفت پروژه است.
