نظام فنی و اجرایی یکپارچه کشور
با افزایش روزافزون استفاده از سازه‌های پیش‌ساخته بتنی در صنعت ساختمان، مطالعات مرتبط با این سازه‌ها و همچنین اتصالات آنها بسیار ضروری است. در دسترس بودن مصالح، شکل‌پذیر بودن، ارزان بودن فرایند تولید و … باعث شده است تا بتن پیش‌ساخته نسبت به فولاد در چرخه ساختمان‌سازی صنعتی جایگاه ویژه‌ای داشته باشد. با این حال نواقص و محدودیت‌های سازه‌های بتنی پیش‌ساخته همیشه برای طراحان معماری و سازه مشکل‌ساز بوده است. یکی از مهمترین ضعف‌های سازه‌های بتنی پیش‌ساخته ، اتصالات آنها است. عدم تامین ظرفیت کافی برشی و خمشی در پیش ساختگی به سبب محدودیت‌های تعبیه میلگردهای محصورکننده در ناحیه اتصال اعضا، موجب آسیب‌پذیری این سازه‌ها در برابر نیروهای جانبی می‌گردد. همچنین وزن قابل‌توجه اعضای بتنی باعث ایجاد محدودیت‌هایی در جابجایی و نصب می‌گردد. این موارد باعث شده تا مقبولیت این نوع سازه‌ها نسبت به سازه‌های پیش‌ساخته دیگر از جمله سیستم‌های LSF و … کاهش یابد. با استفاده از نسل جدید بتن‌های فوق پیشرفته UHPC می‌تواند علاوه بر تامین مقاومت کافی خمشی و برشی، با کاهش قابل توجه ابعاد سازه، وزن قطعات را به‌صورت قابل ملاحظه‌ای کاهش داد. همچنین به‌کارگیری هسته فولادی در اتصالات نیز می‌تواند یکپارچگی و صلبیت لازم در بین قطعات پیش‌ساخته بتنی را تامین نماید. بتن‌های UHPC با امکان تامین مقاومت فشاری ۶۰۰ تا ۸۵۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع می‌تواند به‌راحتی نیازهای مقاومتی را در ساختمان‌های پیش‌ساخته مرتفع سازد. در تصویر زیر ساختار بتن معمولی و بتن UHPC نشان داده شده است.
همانطور که مشخص است تراکم بتن‌های مذکور نسبت به بتن‌های معمولی بیشتر و خلل و فرج در بافت بتن کمتر است. براساس آزمایشات انجام شده مقاومت سایشی و دوام بتن‌های فوق‌الذکر به صورت قابل توجهی نسبت به بتن‌های معمولی بیشتر و سازگاری آنها با الیاف پلیمری و میلگردهای پلیمری مناسب می‌باشد. در طرح ساختمان‌های پیش ساخته با فناوری بتنی A.S.S که از تکنولوژی‌های خاص پیش ساختگی در کشورهای پیشرفته از جمله ژاپن بهره گرفته و با آیین‌نامه‌ها و استانداردهای کشورمان انطباق داده شده است با استفاده از تعداد محدودی از المان‌های بتنی و تکرار آنها در کنار یکدیگر بر پایه پلان‌های معماری تیپ بندی شده، ساختمان‌های بتنی پیش‌ساخته و اتصالات فولادی پنهان در یک تا پنج طبقه طراحی شده است. ساختمان‌های بتنی پیش‌ساخته موجود بر اساس پلان‌های از پیش تعیین شده طراحی و نهایتاً در کارخانه‌های تولید و نهایتاً حمل می‌گردند. به طور متعارف و مطابق با تصویر زیر، این ساختمان‌ها از کنار هم قرار دادن مکعب‌های بتنی و متصل کردن آنها به یکدیگر ساخته می‌شود. همانطور که قبلاً نیز اشاره شد رفتار اتصالات، وزن قطعات از جمله نقاط ضعف این روش می‌باشد.
با توجه به طرح ایده ساختمان‌های بتنی پیش‌ساخته «فناوری A.S.S» ، بر اساس به‌روزترین روش‌های تولید صنعتی ساختمان‌های بتنی با بتن‌های UHPC، می‌توان با تعداد محدودی از المان‌های اصلی سازه شامل ستون‌ها ، تیرها و دیوارها ( با بازشو و بدون بازشو)، سقف و نهایتاً اتصالات فولادی پنهان و تکرار آنها در کنار یکدیگر و هماهنگ با پلان‌های معماری تیپ بندی شده، ساختمان‌های بتنی پیش‌ساخته را تولید کرد. در این مدل از سیستم ساختمان های فوق الذکر تنها با استفاده از ۷ قطعه پیش‌ساخته بتنی و تکرار و قرارگیری آنها در کنار یکدیگر، سازه مطابق با طرح معماری ساخته می‌شود.
در این طرح اتصالات به صورت قطعات پیش‌ساخته شده از بتن و فولاد تولید و نهایتاً در هنگام نصب به صورت کاملاً پنهان مورد استفاده قرار می‌گیرد. نهایتاً المان‌های بتنی فوق بر روی یک فونداسیون پیش‌ساخته و یا پی اجرا شده با کمک اتصالات از پیش تعبیه شده وپیچ و مهره به یکدیگر متصل می گردند. در شکل فوق مراحل نصب برای یک ساختمان دو طبقه با سیستم مذکور در ۱۲ مرحله نشان داده شده است .
استفاده از پانل‌های خورشیدی و انواع پوشش‌های سازگار با محیط‌زیست می‌تواند این ساختمان‌ها را در رده ساختمان‌های سبز قرار دهد. با توجه به مدل‌سازی‌های انجام شده با نرم‌افزارهای اجزای محدود F.E.M ، نیازهای لرزه‌ای سازه فوق با ظرفیت سازه تامین و بر اساس آیین‌نامه‌های معتبر قابل طراحی و اجرا می‌باشد. ساختمان‌های فوق به‌راحتی تا ۵ طبقه به صورت فوق قابلیت طراحی و اجرا دارند.
منابع :
• Alver, N., M. E. Selman, and O. B. Akgun. 2012. “The Effect of Short Cantilever Beam Formation on the Structural Behavior of Precast Post-Tensioned Connections.” Construction and Building Materials 35:232–۲۳۹.
• Aninthaneni, P. K., and R. P. Dhakal. 2019. “Analytical and Numerical Investigation of “Dry” Jointed Precast Concrete Frame Sub-Assemblies with Steel Angle and Tube Connections.” Bulletin of Earthquake Engineering 17 (9): 4961–۴۹۸۵.
• Bai, J., J. He, C. Li, S. Jin, and H. Yang. 2022. “An RBS-Based Replaceable Precast Concrete Beam-Column Joint: Design Approach and Experimental Investigation.” Journal of Building Engineering 51:104212.
• Fang, C., X. Zhou, A. I. Osofero, Z. Shu, and M. Corradi. 2016. “Superelastic SMA Belleville Washers for Seismic Resisting Applications: Experimental Study and Modelling Strategy.” Smart Materials & Structures 25 (10): 105013
• Zhang, J., Z. Pei, and X. Rong. 2022. “Experimental seismic study of an innovative precast steel-concrete composite beam-column joint.” Soil Dynamics and Earthquake Engineering 161:107420.
• Ngo, T. T., T. M. Pham, and H. Hao. 2020. “Ductile and Dry Exterior Joints Using CFRP Bolts for Moment-Resisting Frames.” Structures 28:668–۶۸۴.
دیدگاهتان را بنویسید