سازههای اسکلت بتنی یکی از مرسومترین روشهای ساختمانسازی در مناطق شهری به شمار میروند. با وجود رواج گسترده این نوع سازهها، اشکالات اجرایی متعددی میتواند در مراحل مختلف ساخت رخ دهد که ایمنی، دوام و عملکرد نهایی سازه را به شدت به خطر میاندازد. عدم توجه به جزئیات فنی و استانداردهای اجرایی، خسارات جبرانناپذیری را بهویژه هنگام وقوع حوادثی مانند زلزله به همراه خواهد داشت. هدف این مقاله، بررسی جامع اشکالات رایج اجرایی در سازههای بتنی از فونداسیون تا سقف و ارائه راهکارهایی برای پیشگیری از آنها جهت تضمین کیفیت و پایداری ساختمان است.
اشکالات اجرایی در فونداسیون
فونداسیون یا شالوده، پایه و اساس یک ساختمان است که وظیفه انتقال تمام نیروهای وارده از سازه به زمین را بر عهده دارد. هرگونه نقص در اجرای فونداسیون، به دلیل عدم دسترسی پس از ساخت، تقریباً غیرقابل جبران است و به صورت یک خطای سیستماتیک در کل عمر سازه باقی میماند. از این رو، توجه به جزئیات در این مرحله حیاتی است. در اجرای فونداسیون، دو دسته از اشکالات مرتبط با آرماتوربندی بیشترین تکرار و اهمیت را دارند که در ادامه به آنها پرداخته میشود:
اشکال در اجرای آرماتور و مقدار کاور
آرماتورهای طولی و عرضی در فونداسیون باید دقیقاً مطابق با نقشههای اجرایی جانمایی و اجرا شوند. کاور بتن، که به ضخامت بتن روی میلگردها گفته میشود، نقش محافظتی بسیار مهمی دارد و از میلگردها در برابر خوردگی و شرایط مخرب محیطی محافظت میکند. عدم رعایت مقدار کاور استاندارد مطابق با مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، عمر مفید و دوام سازه را به طور جدی کاهش میدهد.
عدم رعایت همپوشانی (اورلپ) میلگرد
طول استاندارد شاخههای میلگرد ۱۲ متر است. بنابراین، برای اجرای دهانههای بلندتر، نیاز به وصله کردن میلگردها وجود دارد. این کار از طریق همپوشانی (اورلپ) دو میلگرد در طول مشخصی انجام میشود تا انتقال تنش بین آنها به درستی صورت گیرد. اگر طول همپوشانی کافی نباشد یا در محل نامناسبی اجرا شود، عملکرد یکپارچه آرماتورها مختل شده و مقاومت کششی مورد نظر تأمین نخواهد شد.
مشکلات مربوط به محل اتصال تیر به ستون (چشمه اتصال)
چشمه اتصال اصطلاحی مهندسی برای ناحیه مشترک بین تیر و ستون است. این بخش یکی از حیاتیترین اجزای سازه در قابهای خمشی محسوب میشود و عملکرد صحیح آن در رفتار لرزهای ساختمان نقشی اساسی دارد. چهار اشکال رایج در این ناحیه به شرح زیر است:
عدم استفاده از قلاب ۹۰ درجه در ستونهای کناری
آرماتورهای طولی تیرها باید در ستونهای کناری با یک خم ۹۰ درجه (قلاب) مهار شوند. اگر این خم انتهایی اجرا نشود، طول مهاری لازم برای آرماتور تأمین نشده و در نتیجه، مقاومت خمشی تیر در تکیهگاه به شدت کاهش مییابد. این نقص باعث میشود آرماتور نتواند لنگرهای خمشی ایجاد شده در هنگام زلزله را به درستی تحمل کند.
رد کردن آرماتورهای تیر از خارج ستون
یکی از اشتباهات فاحش اجرایی، عبور دادن آرماتورهای تیر از فضایی خارج از هسته ستون است. در این حالت، آرماتورها توسط بتن پوشش داده میشوند اما هیچگونه عملکرد سازهای مؤثری ندارند، زیرا در ناحیه محصور شده ستون قرار نگرفتهاند. این خطا مقاومت سازه را در برابر بارهای جانبی مانند زلزله به شدت تضعیف میکند و اتصال تیر به ستون را ناکارآمد میسازد.
عدم تراکم کافی خاموتها
ناحیه چشمه اتصال در هنگام زلزله تحت تأثیر نیروهای برشی بسیار شدیدی قرار میگیرد. برای مهار این نیروها و جلوگیری از شکست برشی، لازم است که آرماتورهای عرضی (خاموتها) با تراکم بالا در این ناحیه اجرا شوند. کمبود خاموت در محل اتصال باعث کاهش محصورشدگی بتن شده و میتواند منجر به از هم گسستگی اتصال و فروریزش ناگهانی در زمان زلزله شود.
بتنریزی ناقص و قالببندی نادرست
قالببندی غیراصولی در محل اتصال تیر به ستون میتواند منجر به بتنریزی ناقص و ایجاد حفره در این ناحیه حساس شود. این امر نه تنها پوشش بتنی کافی برای آرماتورها را فراهم نمیکند و خطر زنگزدگی را افزایش میدهد، بلکه مقاومت برشی و خمشی اتصال را نیز به شدت کاهش میدهد و یکپارچگی سازه را مختل میکند.
اشکالات رایج در ستونها و تیرها
ستونها و تیرها اعضای اصلی باربر در یک اسکلت بتنی هستند و هرگونه نقص در اجرای آنها میتواند پیامدهای خطرناکی داشته باشد.
شاقول نبودن ستونها
در تحلیلهای سازهای، ستونها به صورت کاملاً عمودی (شاقول) فرض میشوند. ناشاقول بودن ستونها باعث خروج از محوریت بارگذاری شده و لنگرهای خمشی پیشبینی نشدهای را در آنها ایجاد میکند. این خطا رفتار خطی سازه را برهم زده و توزیع نیروها را دچار اختلال میکند. کنترل شاقولی ستونها یک فرآیند مستمر است، نه یک اقدام واحد. باید در هر مرحله از قالببندی و بتنریزی این کنترل تکرار شود تا از تضعیف عملکرد کلی سازه جلوگیری گردد.
پدیده ستون کوتاه
ستون کوتاه به ستونی گفته میشود که به دلیل عوامل معماری (مانند اجرای دیوار جانپناه تا نیمه ارتفاع ستون)، طول مؤثر آن کمتر از سایر ستونهاست. این ستونها سختی بیشتری دارند و در هنگام زلزله، نیروی برشی بسیار بزرگتری را نسبت به ستونهای بلندتر جذب میکنند. این تمرکز نیرو اغلب منجر به شکست برشی ناگهانی و ترد در ستون کوتاه میشود که یکی از دلایل اصلی آسیبهای شدید لرزهای است.
شکست برشی در تیر و ستون
شکست برشی، یک نوع شکست ناگهانی و خطرناک است که به شکل ترکهای مورب و ضربدری (X شکل) در اعضای سازهای ظاهر میشود. دلایل اصلی وقوع این پدیده شامل تعداد ناکافی خاموتها، فاصله زیاد بین خاموتها، و کم بودن ظرفیت برشی مقطع بتنی است. خاموتها نقش کلیدی در مقاومت برشی دارند و اجرای صحیح آنها برای جلوگیری از این نوع شکست ضروری است.
عدم رعایت کاور بتن
پوشش بتنی مناسب برای محافظت از میلگردها در برابر خوردگی و آتشسوزی حیاتی است. برای تأمین این پوشش، از قطعاتی به نام اسپیسر استفاده میشود که فاصله دقیقی بین میلگرد و قالب ایجاد میکنند. عدم استفاده از اسپیسر یا استفاده نادرست از آن باعث کاهش ضخامت کاور بتن شده و میلگردها را در معرض عوامل مخرب محیطی قرار میدهد که به مرور زمان منجر به فرسایش و کاهش عمر سازه میشود.
مروری بر اشکالات کلیدی در آرماتوربندی
آرماتوربندی یکی از دقیقترین مراحل اجرای سازههای بتنی است که خطاهای رایج در آن میتواند مستقیماً بر ایمنی سازه تأثیر بگذارد.
اهمیت قلاب ۱۳۵ درجه در خاموتها
خاموتها وظیفه محصور کردن بتن و مقاومت در برابر برش را بر عهده دارند. برای اینکه خاموتها در هنگام زلزله و تحت کشش باز نشوند، انتهای آنها باید با قلاب ۱۳۵ درجه خم شود. متأسفانه در بسیاری از پروژهها برای سهولت اجرا، از قلاب ۹۰ درجه استفاده میشود که مقاومت کافی را نداشته و در نواحی حساس، خطر باز شدن تنگها و از بین رفتن یکپارچگی ستون را به همراه دارد.
محل نادرست وصله کردن آرماتورها
وصله کردن آرماتورهای طولی باید در محلهایی انجام شود که کمترین تنش را دارند. وصله کردن تمام آرماتورها در یک مقطع مشخص، یک نقطه ضعف متمرکز در سازه ایجاد میکند. این کار عملکرد سازهای عضو را به شدت تضعیف کرده و میتواند منجر به شکست در آن ناحیه شود.
تأثیر قطر میلگرد بر عملکرد سازه
تحقیقات آزمایشگاهی نشان میدهد که انتخاب قطر مناسب میلگرد تأثیر مستقیمی بر عملکرد سازه دارد. استفاده از میلگرد با قطر ۶ میلیمتر مقاومت بسیار ضعیفی در برابر بارها از خود نشان میدهد و حداقل قطر پیشنهادی برای آرماتورهای سازهای ۸ میلیمتر است. نتایج همچنین حاکی از آن است که افزایش قطر میلگرد از ۸ میلیمتر (در نمونه شاهد) به ۱۰ میلیمتر، شکلپذیری (توانایی تغییر شکل قبل از شکست) را تا ۱۴۳.۹٪ افزایش میدهد که این امر در عملکرد لرزهای سازه بسیار حیاتی است.
تأثیر جایگذاری نادرست و توزیع نامنظم آرماتورها
دقت در جایگذاری آرماتورها بسیار مهم است. بر اساس دادههای آزمایشگاهی، جایگذاری نادرست آرماتور در یک دال بتنی میتواند ظرفیت باربری نهایی آن را تا ۴۲.۱۸٪ کاهش دهد. البته باید توجه داشت که این حساسیتهای اجرایی در سیستمهای سقف پیشساخته مانند هالوکور یا استفاده از تیرچه پیش تنیده که در کارخانه تولید میشوند کمتر است، اما در دالهای بتنی درجا، کوچکترین خطای آرماتوربندی میتواند عملاً ضریب اطمینان طراحی سازه را از بین ببرد و آن را در برابر بارهای سرویس نیز آسیبپذیر کند. به همین ترتیب، توزیع نامنظم و غیر یکنواخت آرماتورها نیز با ایجاد تمرکز تنش در برخی نقاط، ظرفیت باربری کلی عضو را کاهش داده و رفتار آن را غیرقابلپیشبینی میکند.
جدول مقایسهای: خلاصهای از اشکالات اجرایی رایج
| نوع اشکال اجرایی | پیامد اصلی | راهکار پیشگیری |
| پدیده ستون کوتاه | شکست برشی ناگهانی ستون در هنگام زلزله | طراحی دقیق معماری و سازه برای جلوگیری از ایجاد ستون با طول مؤثر کم |
| عدم استفاده از قلاب ۱۳۵ درجه | باز شدن خاموتها و از بین رفتن محصورشدگی بتن | نظارت دقیق بر اجرای جزئیات آرماتوربندی مطابق آییننامهها |
| کاور ناکافی بتن | خوردگی و زنگزدگی میلگردها و کاهش عمر سازه | استفاده صحیح از اسپیسرها و کنترل قالببندی قبل از بتنریزی |
| شاقول نبودن ستون | ایجاد لنگرهای اضافی و انتقال نامناسب بارها به فونداسیون | کنترل دقیق ستونها با شاقول یا ابزارهای نقشهبرداری در حین اجرا |
| کرمو شدن بتن (Honeycombing) | کاهش مقاومت فشاری، افزایش نفوذپذیری و خوردگی آرماتور | ویبره کردن صحیح و اصولی بتن و اطمینان از درزبندی قالبها |
سایر اشکالات مهم اجرایی
علاوه بر موارد ذکر شده، سه پدیده مهم دیگر نیز وجود دارند که بیتوجهی به آنها میتواند خطرات جدی به همراه داشته باشد:
پدیده طبقه نرم
طبقه نرم به طبقهای گفته میشود که سختی جانبی آن به مراتب کمتر از طبقات بالایی است (مثلاً طبقه همکف با دهانههای باز تجاری و بدون دیوار). بر اساس تعاریف آییننامه طراحی ساختمانها در برابر زلزله (استاندارد ۲۸۰۰)، در هنگام زلزله، تغییر مکانها و آسیبها در این طبقه متمرکز شده و خطر فروریزش کامل ساختمان را به شدت افزایش میدهد. برای جلوگیری از این ضعف، استفاده صحیح از المانهای باربر جانبی مانند دیوار بتنی در طراحی و اجرا توصیه میشود.
عدم رعایت درز انقطاع
درز انقطاع فضایی است که دو ساختمان مجاور را از یکدیگر جدا میکند تا در زمان زلزله به دلیل تفاوت در ارتعاشات، به یکدیگر برخورد نکنند. این پدیده که به آن تنه زدن یا Pounding گفته میشود، میتواند آسیبهای شدیدی به هر دو سازه وارد کند و رعایت فواصل آن مطابق آییننامه طراحی ساختمانها در برابر زلزله (استاندارد ۲۸۰۰) الزامی است.
کرمو شدن بتن (Honeycombing)
کرمو شدن به ایجاد حفرهها و فضاهای خالی در بتن به دلیل عدم تراکم کافی شیره سیمان گفته میشود. دلایل اصلی آن عدم ویبره صحیح، کیفیت پایین بتن یا درزبندی نامناسب قالبها است. این پدیده به ویژه در نواحی متراکم آرماتوربندی مانند چشمه اتصال، ریسک بالاتری دارد و نشاندهنده ارتباط تنگاتنگ بین کیفیت آرماتوربندی، قالببندی و عملیات بتنریزی است. این نقص باعث کاهش شدید مقاومت فشاری، افزایش نفوذپذیری بتن و تسریع در خوردگی آرماتورها میشود.
نتیجهگیری
اشکالات اجرایی در سازههای اسکلت بتنی، اگرچه رایج هستند، اما با نظارت دقیق و کنترل کیفیت قابل پیشگیریاند. مهندسین ناظر نقش کلیدی در تضمین اجرای صحیح جزئیات مطابق با نقشهها و آییننامههای ساختمانی دارند. کنترل کیفیت مصالح، بهویژه بتن و میلگرد، و توجه به مراحل حساسی مانند آرماتوربندی، قالببندی و بتنریزی، از بروز بسیاری از این نواقص جلوگیری میکند و ایمنی و دوام بلندمدت سازه را تضمین مینماید.
بررسی این اشکالات متعدد نشان میدهد که ریشه بسیاری از آنها نه در پیچیدگی فنی، بلکه در فقدان نظارت دقیق و عدم پایبندی به اصول اولیه اجرایی است. خطاهایی مانند کاور ناکافی، وصله نامناسب آرماتورها و شاقول نبودن ستونها، همگی با کنترلهای کیفی ساده و مستمر در حین اجرا قابل پیشگیری هستند. در نهایت، حفظ سطح بالایی از تضمین کیفیت (Quality Assurance) در طول فرآیند ساخت برای به حداقل رساندن خطاهای ساختمانی امری ضروری است.