قالب بندی سازههای بتنی
بتن به عنوان یک ماده ساختمانى مهم در ساخت سازههاى بتنى چون ساختمان، سدها، پلها، تونلها و سازههاى خاص دیگر کاربرد دارد. در اکثر موارد به بتن، به عنوان مادهاى مقاوم در برابر نیروهاى فشارى نگریسته شده است. انجام پروژههاى وسیع تحقیقاتى بر روى مواد مختلف تشکیل دهنده بتن و آزمایش بتنهاى مختلف در سالهاى اخیر منجر به پیدایش بتنهایى شده که علاوه بر تأمین مقاومت، خواص دیگرى از این ماده نظیر دوام، کارآیى، نرمى، مقاومت در برابر عواملى چون آتش و هوازدگى دست خوش تغییرات اساسى شده است.
به منظور شکل دادن مناسب قطعات بتنى و حفاظت از آنها تا زمان کسب مقاومت لازم از قالب استفاده مىشود. هر سازه بتنى تنها در صورت یک قالب بندى صحیح و دقیق، داراى ابعاد و مشخصات درست و مناسبى خواهد بود.
لذا آشنایى با اصول، تکنیکها و ضوابط مربوط به این فن از مهمترین مواردى است که دست اندرکاران اجراى سازههاى بتنى از پیمان کاران گرفته تا مهندسین ناظر باید آنها را بیاموزند. عدم توجه به لزوم استفاده از مصالح مناسب براى قالب و استفاده مکرر از قالبهاى تغییر شکل داده و خراب نیز مزید بر این علت مىشود. از این رو باید به مسئله بازدید دائم از قالبها خصوصاً از درزهاى بین قالبها به منظور حصول اطمینان از نشت شیره (دوغاب) بتن از لاى قالبها، توجه ویژهاى داشت.
مصالح قالب
از مصالح مختلفى مىتوان براى قالب بندى در ساختمانهاى بتنى استفاده کرد. رایجترین این مصالح، مصالح چوبى هستند که شامل تخته، الوار، پلى وود (تخته چندلا) و تخته فیبرى هستند. عموماً به کمک میخ به هم متصل مىشوند.
قالب چوبی
در شرایط فعلى از چوب تبریزى (سپیدار یا صنوبر) جهت تهیه چوب گرد یا دو تراش مصرفى در عملیات قالب بندى استفاده مىشود. تختههاى چندلا معمولاً به عرض ۱/۲ متر و طول ۲/۴ متر با ضخامت ۶ تا ۳۰ میلى متر هستند. از این تختهها فقط به عنوان رویه قالب استفاده شده و به لحاظ مقاومت در برابر رطوبت بتن توسط یک قشر لاکى از جنس پلیمر پوشانده مىشوند.
به همین دلیل باید در هنگام ویبره کردن از تماس نوک ویبراتور با بدنه و در نتیجه تخریب این قشر جلوگیرى نمود. مصالح پلاستیکى، فایبرگلاس، ورقهاى موج دار، فولاد، آلومینیم و گاهى منیزیم روکشدار از دیگر مصالح قالب بندى محسوب مىشوند.
اتصالات قطعات چوبى غالباً به کمک میخ و به ندرت توسط پیچ صورت مىگیرد. گوه و گیره نیز از دیگر وسایل اتصال انواع قالب به حساب مى آیند. از
آنجایى که اتصالات میخى داراى دو عملکرد اصطکاکى و برشى- خمشى هستند مقاومت بیرون کشیدگى میخها را مىتوان از وزن مخصوص چوب دانست. توصیه مىشود که میخها حداقل ۱۲ برابر قطرشان در عضو چوبى نفوذ نمایند.
مبحث ششم مقررات ملى ساختمان ایران مقرر مىدارد اضلاع مختلف خرپاى چوبى در نقاط اتصال به یکدیگر به وسیله پیچ و مهره و یا اسکوپهاى فولادى کاملاً به هم محکم شوند.
قالب فلزی
براى کارهاى با اهمیت که در آن ابعاد سطح کار تمام شده سرعت اجرا و دقت در عملیات مهم است، باید از قالبهاى فلزى استفاده کرد. در طراحى این قالبها به دلیل جرم حجمى زیاد مصالح فلزى، باید ابعاد معقولى براى قالب در نظر گرفت. عموماً طول ۲ متر و ارتفاع ۱/۵ متر براى کارهاى سطوح بزرگ مناسب است. البته در عمل بسته به ابعاد و سطوح کار باید مدولهاى قالب بندى را طورى در نظر گرفت که حداکثر سرعت حداقل تعداد
درزهای اجرایى حداقل تعداد دفعات باز کردن و بستن قالب مناسبترین وزن قالب و نیز حداقل میزان پرت قالب به طور هم زمان فراهم شوند.
اتصالات در نظر گرفته شده براى این قالبها نیز باید به نحوى باشد که به راحتى و در عین حال به صورت مطمئن قابل استفاده باشند. به منظور جلوگیرى از اعوجاج قالبها نیز باید در فواصلى مناسب از سطح قالب اقدام به نصب نگهدارنده نمود. عموماً نگهدارندههاى نبشى شکل براى این کار مناسب هستند. باید توجه داشت بعد از قالب بردارى از روى هم ریختن قالبهاى فلزى خصوصاً در زیر باران و فضاى باز جلوگیرى نمود.
قالب آلومینیومی
از مصالح دیگرى نیز مىتوان براى قالب بندى سازههاى بتنى استفاده کرد. از جمله این مصالح مىتوان به آلومینیم، فایبرگلاس و پلى استر اشاره کرد. در این میان نقش دادن به قالبهاى فایبرگلاس بسیار راحت بوده و مى توان به طرح هاى بسیار متنوعى دست یافت اما شکننده بودن این جنس از قالب سبب مىشود که به منظور جلوگیرى از آسیب دیدن آنها از قالبهاى ضخیمتر استفاده شود. پانلهاى آلومینیومى داراى رویه تخته چند لایى نیز از قالبهاى بسیار رایج محسوب مىشوند. باید توجه نمود که استفاده از این گونه قالبها به لحاظ جلوگیرى از تماس مستقیم بتن با آلومینیوم رایجتر از قالبهاى آلومینیومى ساده است.
قالب بندى روى زمین و فونداسیون
قبل از هر کارى لازم است یک لایه بتن مگر در زیر کار اجرا شود. این لایه موجب مىشود که سطح کار مناسب و یک دستى براى قالب بندى ایجاد شود. بتن ریخته شده با خاک و مواد آلاینده در تماس نباشد.
پوشش بتنى روى آرماتور به دقت فراهم شود. براى اجراى بتن مگر مىتوان محدوده اجراى آن را توسط تختههایى به ضخامت لایه بتن مگر، محصور نمود. این تختهها باید حدوداً در هر ۱/۲ متر توسط دو عدد میلگرد فرو برده شده در زمین، مهار شوند. انتهاى این دو میلگرد هم که حدود ۵ سانتى متر از تخته بالاتر هستند باید توسط مفتول آرماتوربندى به هم متصل شود.
براى اجراى دالهاى شالوده باید پس از اجراى بتن مگر اطراف کار را به کمک قالبهاى چوبى ساخته شده توسط تخته چندلا یا تخته چوبى و الوار محصور نمود. براى مهار و جلوگیرى از در رفتن قالب، باید اولاً از یک سرى پشت بند چوبى که داراى حداقل ضخامتى برابر ۸۰ میلىمتر هستند به صورت کمرکش استفاده و ثانیاً آنها را مهار نمود.
در سازههاى بزرگ ممکن است که نتوان در یک مرحله بتن این گونه دالها را ریخت. بنابراین باید در محلهاى مناسب و محاسبه شده درزهاى اجرایى تعبیه کرد. توجه شود که وجود آرماتور مىتواند دو قسمت بتن ریزى شده را به هم دوخته و وجود تخته قالب مابین دو ناحیه، سبب جلوگیرى از جدا شدن دانه بندى بتن ناحیه اول شود. در ساختمانهایى که از سیستم پى منفرد جهت انتقال بار ستونها به زمین استفاده مىشود، بسیار مهم است که محل ستونها دقیقاً با آن چه در نقشهها ذکر شده تطابق داشته باشد. این مهم از یک طرف به لحاظ خطر تغییر رفتار سازه به دلیل تغییر دهانهها و ابعاد و از طرف دیگر به دلیل احتمال ایجاد مشکلات مونتاژ اعضاء است.
از نکات مهم در ساخت دالهاى تخت تعبیه درزهاى انبساط با جزئیات صحیح در آنها است. هرگونه دقت در زمان قالب بندى مىتواند به بهبود عملکرد دررزهاى انبساطى منجر شود. براى قالب بندى شالوده در بسیارى از مواقع از آجر به عنوان قالب بتن ریزى استفاده مىشود. در چنین مواقعى ضخامت دیوار احداثى باید با توجه به مقاومت در برابر فشار بتن تازه ریخته شده محاسبه شود.
قالب بندى دیوار
براى اجراى عناصر قائم به شکل دیوار از قالبهاى مخصوص این کار استفاده کرد. این قالبها را مانند سایر قالبها مىتوان هم در پاى کار و هم در کارخانه ساخت. از مصالح مختلف اعم از چوب و تخته چندلا و ورقهاى فولادى مىتوان براى این کار استفاده کرد. از جمله نکات مهم در اجراى قالبهاى چوبى یکى سطح سالم و دیگرى عدم وجود اعوجاج در آن است تا موجب ایجاد یک نماى بىخدشه بر روى کار شود. از این رو در انتخاب مصالح قالب، حمل و نقل، دفعات و تکرار استفاده از قالبها و انبار کردن آنها باید دقت زیادى به خرج داد.
از دیگر نکات مربوط به قالبها نگهدارى پس از قالب بردارى است که باید قالبها را تمیز و روغن زد. دقت شود که استفاده از روغن سوخته موتور مىتواند موجب کاهش کیفیت ظاهرى و باطنى سطوح بتنى شود. انتخاب نوع قالب مصرفى نیز معمولاً تابع مسائل اقتصادى است که خود شامل عواملى نظیر قیمت مصالح قالب، هزینههاى ساخت، قالب بندى و قالب بردارى، تجهیزات مورد نیاز و امکان استفاده مجدد از قالب است. قالبهاى فلزى على رغم هزینه اولیه بالاى تهیه به علت امکان تعداد موارد استفاده اقتصادىتر به نظر مىرسند. با این حال در برخى موارد مشاهده شده که نگهدارى مناسب از قالبهاى چوبى امکان استفاده مجدد از آنها را تا پنجاه بار هم فراهم آورده است. حداقل ضخامت قابل توصیه براى قالبهاى چوبى و تخته چندلایى ۱۲۰ میلى متر است که رعایت این ضخامت مىتواند علاوه بر حفظ کیفیت عملیات بر عمر قالب بیافزاید.
قالبهای پیش ساخته فولادی
استفاده از قالبهاى فولادى پیش ساخته براى قالب بندى دیوارها، خصوصاً دیوارهاى داراى نماى معمارى بسیار با اهمیت است. بهتر است که قالبهاى فولادى داراى ابعاد استاندارد باشند. به منظور جلوگیرى از ایجاد لبههاى تیز در اجزاى بتنى مىتوان از یک سرى قالبهاى فلزى مخصوص کنج استفاده نمود که موجب ایجاد پخ در لبههاى اجزا بتنى مىشوند.
قالب بندى ستونها
بسته به شکل ستونها و ارتفاع آنها باید اقتصادىترین جنس قالب ستونها تعیین شود. نظر به این که ابعاد قالب ستونها کمتر از ابعاد قالب دیوارها است بدنه قالبهاى ستون مانند دالهاى دو طرفه عمل کرده و در نتیجه ظرفیت باربرى آنها نسبت به قالب ستونها با ارتفاع و جنس مشابه بیشتر است.
قالب بندى تیرها و دالها
نوع قالب مصرفى در سیستم سقف بستگى به نوع دال دارد. انواع دال هاى متداول در سازه هاى بتنى عبارتند از:
- سیستم تیر- تاوه (دال بتنى واقع بر روى تیر)
- دال تخت (بدون تیر)
- دال مجوف (با تیرچههاى دوطرفه و به کمک قالب کاسهاى فایبرگلاس)
- دال بتنى با تیرچه (به کمک قالب فلزى)
- سیستم دال مسلح و قالب فلزى موجدار
با قوى شدن ابعاد تیرها فاصله مورد نیاز جهت تعبیه شمعها افزایش یافته و در نتیجه هزینههاى اجرایى کاهش مىیابد. در محل اتصال تیرهاى اصلى و فرعى هم مىتوان از قالبهاى پیش ساخته مربوط به گره استفاده نمود و هم اینکه محل گره را به کمک چوب قالب بندى کرد. حالت دوم دقت حالت اول را نداشته اما ممکن است اقتصادىتر باشد. خصوصاً اینکه ممکن است قالب پیش ساخته گره قابلیت استفاده مجدد را نداشته باشد در مواقعى که از تیر فولادى در مجاورت تیر بتنى استفاده شود، مىتوان قالب مربوطه را به یکى از چهار روش معلق جرا نمود.
- آویز گیرهاى
- آویز پیچى
- قاب آویز
- نشیمن سیمى
در روش اول مفتول فلزى از روى بال فوقانى تیر فولادى آویخته شده و قالب به این مفتول مهار مىشوند. در روش دوم مفتولهاى خم شدهاى بر روى بال فوقانى دال قرار گرفته و سر دیگر آنها پس از عبور از زیر تیر قالب به کمک مهره مهار مىشود. براى ساخت دال مجوف دو طرفه (لانه زنبورى) از کلاهکهاى فولادى استفاده مىشود. در مرحله اجرا باید لبه این کلاهکها در حالت مماس با هم بوده و به کمک میخ به تخته زیرسرى مهار شوند.
این قالبها ضمن سبک بودن بسیار محکم بوده و در مقابل ضربه استحکام دارند در ضمن دچار زنگ زدگى و خوردگى نشده و داراى کمترین تغییر شکل هستند. قالب بردارى این گونه کلاهکها به کمک اعمال فشار باد بین سطح کلاهک و بتن صورت مىگیرد متوسط دفعات قابل توصیه براى استفاده از نوع قالب ها حدود ۲۰ بار است.
از ورقهاى فولادى موج دار نیز جهت قالب بندى سقفهاى بتنى واقع بر روى تیرچهها یا تیرچههاى فولادى یا تیرچههاى بتنى پیش ساخته استفاده مىشود. ضخامت محاسباتى دال بتنى حاصله را مىتوان برابر با نصف فاصله روى دال تا وسط ارتفاع موج ورق در نظر گرفت.
تعبیه کانال سیستمهاى مکانیکى و برقى در زمان قالب بندى
از جمله نکات مهم در زمان قالب بندى دالها تعبیه کانالهاى سیستمهاى مکانیکى و برقى در زمان قالب بندى دالها است. بدین ترتیب پس از بتن ریزى و قالب بردارى گشودىها و حفرات مورد نیاز این گونه تأسیسات ایجاد مىشود. از همین قابلیت، مىتوان در زمان اجراى کفها نیز استفاده نمود تا پس از اجزاى دال بتنى دستیابى به شبکههاى برقى و کامپیوترى میسر شود.
قالبهاى لغزان
انواع مختلف سازههاى بتنى که امکان اجراى پیوسته را دارند را مىتوان به کمک سیستم قالبهاى لغزان اجرا کرد. از جمله این سازهها مىتوان به برجها، ستونها، انواع ساختمانهاى بلند، روسازىها، دیوارهاى برشى، تونلها، سلولهاى سیلوها و مخازن اشاره کرد. در چنین سازههایى بسته به نوع مقطع احتمال دارد که نیاز به قالب بندى تنها در یک سمت یا در هر دو سمت داخلى و خارجى عضو باشد. به منظور کاهش نیروى اصطکاک بین سطح قالب لغزان و بتن معمولاً از رویههایى به ارتفاع ۱ تا ۱/۵ متر استفاده مىشود.
کمرکشها نیز به منظور نگهدارى رویه قالب در محلخود تحمل فشار جانبى بتن در حد فاصل دو یوک و نیز انتقال نیروى جک مابین یوکها و سیستم به کار مىروند. هم چنین این کمرکشها داراى عملکردهاى اجرایى نظیر عملکرد داربست آویز و نیز قابلیت تحمل سکوهاى کار هستند. جکهاى قالبهاى لغزان نیز مىتوانند برقى، بادى و یا هیدرولیکى باشند. تعداد این جکها باید به گونهاى باشد که بدون هیچ گونه انحراف قالب ناشى از فشار بیش از حد بر جکها کار کنند. فاصله رایج بین این جکها حدود 2متر است.
تمامى جکها از یک پمپ مرکزى تغذیه مىشود. بسته به دما و خواص بتن سرعت بالا رفتن قالبها متغییر است. این سرعت بستگى به سرعت و امکانات آرماتوربندى نیز دارد.