هالوکورهای پیشساخته و پیشتنیده (Precast, prestressed hollow-core slabs) امروزه بهعنوان یکی از پرکاربردترین اجزای بتنی در ساختوساز ساختمانهای بلند و کوتاه در سراسر جهان شناخته میشوند. این دالها به دلیل مزایایی چون سرعت بالای اجرا، کیفیت ساخت کنترلشده در کارخانه و خواص سازهای مطلوب، انتخاب بسیاری از مهندسین و سازندگان حرفهای هستند. این دالها بهطور سنتی و رایج، به عنوان عناصری با تکیهگاه ساده طراحی و اجرا میشوند؛ به این معنی که هر دال به صورت مستقل بین دو تکیهگاه قرار میگیرد. در این حالت، بتن رویه سازهای (structural topping concrete) که روی دالها ریخته میشود، عمدتاً برای ایجاد اتصالات یکپارچگی و عملکرد دیافراگمی در نظر گرفته میشود.
با این حال، در یک سیستم دال کف چنددهانه، رویکرد پیشرفتهتری وجود دارد که میتواند عملکرد این دالها را به طور چشمگیری بهبود بخشد: طراحی برای پیوستگی بر روی تکیهگاهها. بهرهبرداری از پیوستگی در طراحی منجر به مزایای بسیار مهمی میشود، از جمله:
- افزایش قابل توجه در ظرفیت دهانه
- بهبود چشمگیر یکپارچگی سازهای
- صرفهجویی در مصرف مصالح
علاوه بر این، پیوستگی به کنترل بهتر خیز (Deflection) ناشی از بارهای اضافی کمک کرده و نیاز به ظرفیت لنگر مثبت در میانه دهانه را کاهش میدهد. علیرغم این مزایای فراوان، پیوستگی در طراحی هالوکور کمتر مورد استفاده قرار میگیرد. دلیل اصلی این امر، فقدان ابزارهای طراحی کاربردی و نمودارهای مشخص است که مهندسین بتوانند به راحتی از آنها برای طراحی اتصالات پیوسته استفاده کنند. تحقیقات گذشته در این زمینه نیز محدود به روشهایی مانند استفاده از میلگردهای dowel در سوراخهای حفاریشده یا رشتههای پیشتنیدگی در هستههای پرشده با بتن بوده است.
در این مقاله، هلدینگ ساختمانی سربلند قصد دارد تا ابزارهای طراحی نوین و ملاحظات عملی کلیدی را برای طراحی و اجرای موفقیتآمیز هالوکورهای پیوسته به شما مهندسین و سازندگان گرامی معرفی کند تا بتوانید از پتانسیل کامل این سیستم سازهای بهرهمند شوید.
روشهای طراحی برای پیوستگی
هدف اصلی مطالعات پیشرو در این حوزه، توسعه نمودارهایی کاربردی برای طراحی اتصالات در ساخت هالوکورهای پیوسته بوده است. این نمودارها، فرآیند طراحی را برای هالوکورهای پیوسته از یک یا دو طرف به شکل قابل توجهی ساده میکنند.
پایه و اساس این نمودارها، فرمولهای نظری هستند که ارتباط بین چند پارامتر کلیدی را بیان میکنند:
- افزایش کسری در ظرفیت دهانه (dL/L): این پارامتر نشان میدهد که طول دهانه دال در حالت پیوسته، چقدر نسبت به حالت با تکیهگاه ساده افزایش مییابد.
- درصد بازتوزیع لنگر از تکیهگاهها (R): این پارامتر بیان میکند که چه درصدی از لنگر نهایی در تکیهگاهها میتواند به میانه دهانه منتقل شود. کدهای طراحی معمولاً مقداری تا ۳۰ درصد را برای بازتوزیع لنگر مجاز میدانند.
- لنگرهای طراحی میانی دهانه و تکیهگاه هالوکورهای (α, β):
- α (آلفا): نسبت لنگر میانی دهانه طراحیشده به ظرفیت لنگر اسمی دال است. این ضریب نشاندهنده میزان بهرهبرداری از ظرفیت لنگر اسمی دال در ساختوساز پیوسته است و مقداری بین ۰ تا ۱ دارد.
- β (بتا): نسبت لنگر طراحی در تکیهگاه به ظرفیت لنگر اسمی دال است.
این روابط پیچیده بهشکل گرافیکی (نمودارهای طراحی) ارائه شدهاند تا فرآیند طراحی را تسهیل کنند. با استفاده از این نمودارها، میتوان مقدار β و در نتیجه مقاومت لنگر مورد نیاز (Mc) در اتصال و افزایش متناظر در ظرفیت دهانه دال را بر اساس مقادیر مشخصشده R و α به راحتی تعیین کرد.
پس از تعیین مقاومت لنگر مورد نیاز در اتصال (Mc)، گام بعدی محاسبه میزان آرماتور مورد نیاز (As/bd) در اتصالات روی تکیهگاهها است. این محاسبه با استفاده از تحلیل مقاطع بتن مسلح متعارف یا ابزارهای طراحی برای خمش انجام میشود. نکته حائز اهمیت این است که مقطع طراحیشده باید از نظر ظرفیت چرخشی یا شکلپذیری (Ductility) که برای بازتوزیع لنگر ضروری است، طبق الزامات آییننامهها (مانند BS 8110 و ACI) به دقت بررسی شود. این کنترلها اطمینان میدهند که دال میتواند تغییر شکلهای لازم را بدون شکست ناگهانی تحمل کند.
ملاحظات عملی برای اجرای موفقیتآمیز
در کنار روشهای طراحی نظری، رعایت برخی ملاحظات عملی در محل پروژه برای دستیابی به عملکرد مطلوب هالوکورهای پیوسته ضروری است:
ایجاد پیوستگی لنگری مؤثر:
پیوستگی لنگری را میتوان با تأمین آرماتور فولادی طولی کافی در بتن رویه سازهای (Structural Topping Concrete) که به صورت درجا بر روی هالوکورهای و روی تکیهگاهها ریخته میشود، به طور مؤثر برقرار کرد. این بتن رویه، هالوکورهای پیشساخته را به یکدیگر و به تکیهگاهها متصل کرده و یک سیستم یکپارچه ایجاد میکند. آزمایشهای انجامشده نشان دادهاند که نمونههای دارای این نوع اتصال، به ظرفیت باربری نهایی محاسبهشده بر اساس تئوری بتن مسلح متعارف دست یافتهاند که این امر به وضوح توسعه پیوستگی کامل را در تکیهگاهها اثبات میکند.
افزایش ظرفیت برش در تکیهگاهها:
افزایش ظرفیت دهانه دال در اثر تأمین پیوستگی لنگری، با افزایش نیروهای برشی در نزدیکی تکیهگاهها همراه خواهد بود. این وضعیت بهویژه در مواردی که بار زنده طراحی بالا باشد یا افزایش کسری در ظرفیت دهانه بیش از حد بزرگ باشد، میتواند بحرانی شود. برای غلبه بر این چالش، میتوان میلگردهای برشی عمودی (Shear Links) را در هستههای توخالی که در نزدیکی تکیهگاهها برش داده و باز شدهاند، قرار داد. این هستهها پس از قرارگیری میلگردهای برشی با بتن پر میشوند. آزمایشها به روشنی نشان دادهاند که این میلگردها در بهبود رفتار برشی نمونهها بسیار مؤثر بوده و از ترکهای برشی مورب جلوگیری کردهاند؛ بدینترتیب ظرفیت برشی دالها را به میزان قابل قبولی افزایش میدهند.
کنترل خیز (Deflection):
تأمین اتصالات مقاوم در برابر لنگر در تکیهگاهها بهطور کلی منجر به کاهش قابل توجه خیز هالوکورهای میشود. این کاهش در خیز ناشی از بارهای بهرهبرداری و سرویس، حتی بارزتر است. آییننامههای ساختمانی معتبر مانند BS 8110 و ACI نیز این مزیت را به رسمیت شناخته و اجازه میدهند که خیز با استفاده از نسبتهای دهانه به عمق کنترل شود. برای هالوکورهای پیوسته، این آییننامهها نسبتهای دهانه به عمق بیشتری را نسبت به هالوکورهای با تکیهگاه ساده مجاز میدانند (مثلاً ۲۶ برای BS 8110 و ۲۸ برای هالوکورهای پیوسته از دو طرف در ACI، در مقایسه با ۲۰ برای هالوکورهای با تکیهگاه ساده). این بدان معناست که اگر افزایش کسری در دهانه در حد معقولی (مثلاً کمتر از ۰.۴ در دال پیوسته از دو طرف و ۰.۲ در دال پیوسته از یک طرف) باشد، معمولاً خیز به عنوان یک مشکل عمده مطرح نخواهد شد.
انتخاب مصالح:
این روشهای طراحی و ملاحظات عملی بر پایه استفاده از هالوکورهای پیشساخته و پیشتنیده و همچنین بتن رویه سازهای هستند که روی تکیهگاهها ریخته میشود تا یکپارچگی و پیوستگی لازم را فراهم آورد. جهت اطلاع از قیمت هالوکور در ضخامت های مختلف به صفحه هالوکور در قسمت منو سایت مراجعه نمایید.
نتیجهگیری
همانطور که ملاحظه شد، طراحی هالوکورهای برای پیوستگی، یک رویکرد پیشرفته و بسیار کارآمد در صنعت ساختمان است که میتواند عملکرد سازهای را به طرز چشمگیری ارتقا دهد و در عین حال به صرفهجویی اقتصادی منجر شود. با بهرهگیری از نمودارهای طراحی نوین و با رعایت دقیق ملاحظات عملی نظیر تأمین صحیح آرماتور طولی در بتن رویه و استفاده از میلگردهای برشی در هستههای دال در نواحی پرخطر، مهندسان و سازندگان قادر خواهند بود تا از مزایای بیشمار این رویکرد – شامل افزایش ظرفیت دهانه، بهبود یکپارچگی سازهای، کاهش خیز و صرفهجویی اقتصادی در مصالح – به نحو احسن بهرهمند شوند.
هلدینگ ساختمانی سربلند امیدوار است با ارائه این اطلاعات کاربردی، گامی مؤثر در جهت ارتقای دانش فنی و تسهیل فرآیندهای طراحی و اجرای سازههای بتنی در کشور برداشته باشد. ما معتقدیم که این رویکرد نوین، راهی مطمئن برای دستیابی به سازههایی با عملکرد بهینهتر و اقتصادیتر است.
برای درک بهتر، تصور کنید هالوکورهای با تکیهگاه ساده، مانند تختههایی هستند که به صورت جداگانه روی دو پایه قرار گرفتهاند. هر تخته به تنهایی وزن خود را تحمل میکند و توانایی محدودی برای پشتیبانی از بارهای سنگینتر دارد. در مقابل، هالوکورهای پیوسته، همچون زنجیری محکم از تختهها هستند که نهتنها روی پایهها قرار گرفتهاند، بلکه به یکدیگر نیز به صورت پیوسته و محکم متصل شدهاند. این پیوند قویتر نهتنها به زنجیر امکان میدهد وزن بیشتری را تحمل کند و دهانه وسیعتری را پوشش دهد، بلکه آن را در برابر هرگونه لرزش و حرکت، پایدارتر و مقاومتر میسازد. به همین ترتیب، پیوستگی در هالوکورهای، سیستم کف را به یک واحد منسجم و قدرتمند تبدیل میکند که مقاومت، پایداری و دوام بیشتری را به ارمغان میآورد.