سازه بتنی چیست و چه کاربردی دارد؟

سازه بتنی چیست و چه کاربردی دارد؟

امروزه برای ساخت هر نوع ساختمان، پل، سد و یا هر نوع پروژه عمرانی، ابتدا مهندسان به طراحی نقشه ها و بررسی جزییات مکان اجرای نقشه می پردازند. پس از این که کاملا همه جزییات بررسی شد و زمین مورد نظر کاملا تایید گشت، کار ساخت ساختمان آغاز می گردد.

یکی از مقاوم ترین اجزای ساختمان که در برابر هر گونه آسیب مقاوم است، سازه های بتنی هستند که شامل سازه هایی می شوند که در ساخت آن ها از بتن آرمه استفاده می شود. بتن آرمه به ترکیب شن، ماسه، سیمان و میلگرد های ساده و یا آجدار از جنس پولاد گفته می شود. حتما این ستون های بتنی را در هنگام ساخت ساختمان های بلند و آپارتمان ها دیده اید.

تصویر 1

چگونه یک سازه بتنی طراحی می گردد؟

برای آن که یک سازه بتنی مقاومت بالایی داشته باشد و در مقابل آوار شدگی و… مستحکم باشد، باید به چند نکته بسیار مهم در طراحی این سازه ها دقت نمود. ولی همیشه نقشه های تئوری و اصطلاحا نقشه های کاغذی و کامپیوتری، نمی توانند دقیقا مطابق با آن چه در عمل انجام می شود، باشند. به همین دلیل باید یک حاشیه ایمنی در این کار منظور گردد.

در طراحی سازه بتنی، از سه روش استفاده می گردد که در ذیل هر کدام از آن ها آمده و توضیحاتی در مورد آن ها آورده شده است.

1-روش طراحی تنش مجاز یا الاستیک(ASD):

برای این روش نباید تنش‌های ناشی از اثر بارهای بهره برداری از مقدار مجاز تنش ها بیش تر شود. بار های بهره برداری عبارتند از: بار زنده، بار مرده، بار برف و بار زلزله. در این روش، تنش‌های مجاز با استفاده از یک آیین نامه محاسباتی تعیین شده و طرح اصلی رقم زده می شود. با وجود ساده بودن این طراحی، معایبی نیز بر آن وارد است که باعث شده است کمتر مورد استفاده قرار بگیرد. مثلا این که تنها ضریبی که برای محاسبه حاشیه ایمنی مورد استفاده قرار می گیرد، ضریب اطمینان است و باید ضرایب بیش تری لحاظ گردد. یا این که برای تعیین ضریب اطمینان کلی سازه در مقابل فروریختگی، نباید از مقاومت فشاری بتن استفاده نمود. با تمام این ها تا سال 1956 از این روش استفاده می شد.

2-روش طراحی مقاومت نهایی یا پلاستیک(LRFD):

در آمریکا برای طراحی سازه بتنی، در روشUSD  بتن از روش مقاومت نهایی استفاده می شود. در این روش مقاومت اصلی در محاسبات تئوری گنجانده می شود. در نتیجه بار های بهره برداری زیاد شده و نتایجی که بدست می آید برای یک طراح، راه ها و طرح های جدیدی را باز می کند. این امکانات بوجود آمده در طراحی سازه ها، ممکن است در روش های دیگر بوجود نیاید و این یک امتیاز بزرگ برای طراح است. این روش در سال 1980 به کار گرفته شد و جایگزین روش قبلی طراحی شد. بعد از افزایش بار ، بر سازه اعمال شده  و نیروی داخلی مقاطع یا مقاومت لازم بدست می آید که مقاومت برشی لازم، مقاومت خمشی لازم، مقاومت پیچشی لازم و مقاومت بار محوری لازم از بخش های آن است.

سپس مقاومت اسمی در هر یک از این بخش ها اعمال شده و مقاومت طراحی سازه بتنی آن بخش بدست می آید.

3- روش طراحی بر مبنای حالات حدی:

این روش در واقع تکمیل کننده روش دوم است. با این تفاوت که در این روش، ظرفیت باربری به صورت منطقی تر تعیین می شود و ایمنی اعضا در آن متفاوت است. در روش حالت حدی، از سه روش حالت حدی نهایی، حالت حدی تغییر شکل و حالت حدی ترک خوردگی استفاده می گردد که حالت حدی همان وضعیتی است که سازه بتنی، طبق اهداف طرح عمل نمی کند.

محاسن استفاده از انواع سازه بتنی:

استفاده از این سازه بتنی در صنعت راه و ساختمان، سبب می شود که برای فرد سازنده و همچنین کسانی که بعد ها از آن استفاده می کنند، بهره فراوانی وجود داشته باشد. نکته اول و بسیار مهم در این سازه ها، مقاومت بسیار بالای آن هاست. در گذشته از مواد و مصالح ساختمانی دیگر مثل سیمان معمولی، گچ و… استفاده می شد که مقاومت چندانی نداشت. ولی سازه هایی که از بتن تشکیل می شوند، در برابر حوادث طبیعی و شرایط آب و هوایی بسیار مقاوم می باشند. از طرفی این ماده در مقابل مقاومتی که دارد بسیار کم هزینه تر از سایرین بدست می آید زیرا بیش ترین ماده ای که در آن ها استفاده می شود، شن و ماسه است. مقاومت بتن آرمه در سازه های بتنی، به حدی است که در برابر آتش سوزی های بسیار شدید، زمان زیادی را می طلبد تا داغ شده و میلگرد های آن آسیب ببیند. از دیگر محاسن استفاده از سازه بتن آرمه، شکل پذیری راحت و بدون مشکل آن می باشد و در نتیجه برای ساخت ستون های پل ها و ساختمان ها به شکل های گوناگون، گزینه بسیار مناسبی می باشد.