۷ چالش‌ آرماتوربندی در سازه‌های مرتفع + راهکار

سازه‌های مرتفع به دلیل شرایط خاص جغرافیایی، نیازهای سازه‌ای پیچیده و تأثیرات محیطی به دقت بالایی در طراحی و اجرای آرماتوربندی نیاز دارند. طراحی و اجرای صحیح آرماتوربندی در چنین سازه‌هایی، نقشی اساسی در تضمین پایداری و ایمنی سازه ایفا می‌کند. در این مقاله از کارخانه کوپلر کوپلرسازان (بزرگترین تولید کننده انواع کوپلر میلگرد در ایران) به بررسی چالش‌های طراحی و اجرای آرماتوربندی در سازه‌های مرتفع می‌پردازیم.

صنعتگران، مهندسین، پیمان کاران و مشتریان محترم می توانند برای خرید کوپلر، خرید دستگاه رزوه رولینگ میلگرد و خرید آچار کوپلر و کوپلر استاندارد همین الان با کارشناسان کوپلرسازان تماس بگیرید.

چالش های طراحی و اجرای آرماتوربندی در سازه با ارتفاع بالا

همانطور که در مقدمه عنوان شد آرماتوربندی در سازه‌های مرتفع با چالش‌ها و پیچیدگی‌های زیادی همراه است. ارتفاع زیاد، شرایط جوی، دقت و هماهنگی کارگران و همچنین نوع مواد مورد استفاده از جمله عواملی هستند که آرماتوربندی در سازه‌های بلندمرتبه را دشوار می‌کنند.

در ادامه به بررسی  چالش‌های طراحی و اجرای آرماتوربندی در این سازه ها می پردازیم.علاوه بر این که راهکارهای مقابله با این چالش ها را نیز بیان می کنیم.

1. نیاز به تحمل بالای بارهای زنده و مرده

در سازه‌های مرتفع، آرماتوربندی باید قادر به تحمل بارهای زنده و مرده قابل توجه ای باشد. بر اساس محاسبات مهندسی، هر چه ارتفاع سازه بیشتر شود، وزن مصالح و همچنین فشارهای جانبی باد و زلزله افزایش می‌یابد. به عنوان مثال، در یک ساختمان 50 طبقه، بار مرده به طور میانگین بین 8 تا 12 کیلونیوتن بر متر مربع تخمین زده می‌شود. آرماتورها باید با توجه به این بارها طراحی و اجرا شوند تا بتوانند وزن سازه و بارهای زنده ناشی از حضور افراد و تجهیزات را تحمل کنند. یکی از ابزارهای کلیدی در طراحی آرماتوربندی، نرم‌افزارهای طراحی سازه نظیر ETABS و SAP2000 است. با استفاده از این نرم‌افزارها، می‌توان نیروهای وارده بر سازه را به طور دقیق محاسبه کرد و براساس آن، تعداد و نوع آرماتورهای مورد نیاز را تعیین کرد.

2. اتصالات میلگردها با قطرهای مختلف

یکی دیگر از چالش‌های اصلی آرماتوربندی در سازه‌های مرتفع، اتصال میلگردهایی با قطرهای مختلف در طبقات گوناگون است. در این سازه‌ها، به دلیل تفاوت بارهای وارده، میلگردهای مورد استفاده در طبقات پایین‌تر که باید بارهای بیشتری تحمل کنند، قطر بیشتری دارند (برای مثال میلگردهای با قطر 32 میلی‌متر) و در طبقات بالاتر از میلگردهایی با قطر کمتر (مانند 16 یا 20 میلی‌متر) استفاده می‌شود. اتصال این میلگردها به‌صورت مستقیم چالش‌برانگیز است، چراکه کاهش ناگهانی سطح مقطع باعث ایجاد تنش‌های متمرکز و ضعیف شدن سازه می‌شود. استفاده از روش‌های سنتی مانند فورجینگ نیز ممکن است کارایی لازم را نداشته باشد و مشکلات اجرایی و کیفی ایجاد کند.

این چالش با استفاده از کوپلر تبدیل حل می‌شود. کوپلر تبدیل (Reducing Coupler) نوعی وصله مکانیکی است و رزوه های داخلی آن به گونه‌ای طراحی شده است تا میلگردهای با قطرهای مختلف را به یکدیگر متصل کند. این کوپلرها دارای دو انتهای متفاوت با رزوه‌های مخصوص برای هر قطر میلگرد هستند و به وسیله پیچاندن میلگردها درون کوپلر، اتصالی محکم و ایمن ایجاد می‌شود. بر اساس مطالعات و آزمایش‌های انجام شده، استفاده از کوپلر تبدیل باعث افزایش سرعت اجرا تا 30 درصد و کاهش هزینه‌ها تا 15 درصد می‌شود. این اتصال‌ها علاوه بر مقاومت کششی بالا، مطابق با استانداردهای جهانی مانند ASTM A1034 و ISO 15835 تأیید شده‌اند و می‌توانند بارهای وارده را به خوبی بین میلگردهای مختلف منتقل کنند.

3. محاسبات انحراف جانبی (Drift) و کنترل ارتعاشات

یکی از مسائل فنی مهم در طراحی آرماتوربندی سازه‌های مرتفع، کنترل انحراف جانبی (Drift) است. بر اساس آیین‌نامه‌های طراحی، انحراف جانبی نباید از 1/500 ارتفاع سازه تجاوز کند. برای مثال، در یک ساختمان 300 متری، انحراف مجاز باید کمتر از 0.6 متر باشد. در صورتی که آرماتورها به درستی طراحی نشوند، این انحراف‌ها می‌توانند منجر به ترک خوردگی بتن یا حتی شکست سازه شوند. برای کنترل این موضوع، طراحان از سیستم‌های پیچیده مهاربندی و استفاده از آرماتورهای قوی‌تر بهره می‌برند. همچنین، نیاز به استفاده از مهاربندهای فولادی و سیستم‌های کاهش ارتعاش در طراحی آرماتوربندی برای مقابله با ارتعاشات ناشی از باد و زلزله، به‌خصوص در ساختمان‌های بلندتر، اهمیت ویژه‌ای دارد.

4. استفاده از آرماتورهای پیش‌تنیده و پس‌تنیده

در برخی سازه‌های مرتفع، به جای استفاده از آرماتورهای معمولی، از آرماتورهای پیش‌تنیده یا پس‌تنیده استفاده می‌شود. این نوع آرماتورها به دلیل مقاومت بالاتر در برابر نیروهای کششی، می‌توانند وزن سازه را کاهش داده و همزمان پایداری سازه را افزایش دهند. بر اساس محاسبات، استفاده از آرماتورهای پیش‌تنیده می‌تواند تا 20 درصد کاهش در حجم آرماتورهای مورد نیاز و بهبود مقاومت سازه تا 15 درصد را فراهم کند. این امر به ویژه در سازه‌هایی که نیاز به کاهش وزن کلی دارند، مانند برج‌های اداری و مسکونی بلندمرتبه، مفید است.

5. مدیریت تغییر شکل‌های حرارتی

تغییرات دمایی یکی دیگر از چالش‌های فنی در طراحی سازه‌های مرتفع است. با افزایش ارتفاع سازه، اختلاف دمایی بین بخش‌های مختلف سازه بیشتر می‌شود و این امر باعث بروز تنش‌های حرارتی در آرماتورها می‌ گردد. برای مقابله با این مشکل، طراحان معمولاً از سیستم‌های خاص حرارتی و استفاده از آرماتورهای مقاوم در برابر تغییرات دما استفاده می‌کنند. در پروژه‌های بزرگ نظیر برج خلیفه، بررسی‌ها نشان داده است که تغییرات دمایی می‌تواند تا 2 سانتی‌متر تغییر طول در آرماتورها ایجاد کند. بنابراین، در طراحی سازه‌های مرتفع، باید این تغییرات در محاسبات لحاظ شود تا از شکست یا ترک خوردگی در سازه جلوگیری شود.

6. بهینه‌سازی چیدمان آرماتورها

در سازه‌های مرتفع، بهینه‌سازی چیدمان آرماتورها یکی از مهم‌ترین مسائل طراحی است. این امر نه تنها برای کاهش وزن سازه بلکه برای بهبود عملکرد در برابر بارهای جانبی و عمودی اهمیت دارد. با استفاده از مدل‌سازی‌های عددی و نرم‌افزارهای تحلیل سازه، مهندسین می‌توانند بهینه‌ترین چیدمان آرماتورها را تعیین کنند.به عنوان مثال، در برج‌های بیش از 200 متر، به کارگیری چیدمان شبکه‌ای از آرماتورها به جای چیدمان‌های سنتی می‌تواند منجر به کاهش تا 10 درصدی در مصرف آرماتور و بهبود پایداری سازه شود.

7. نیروی زلزله و باد

نیروی زلزله و باد از عوامل اساسی در طراحی سازه‌های مرتفع به شمار می‌آیند. طبق آیین‌نامه‌های بین‌المللی نظیر ASCE 7-16، نیروهای جانبی ناشی از باد و زلزله مثلا برای یک سازه 60 طبقه با ارتفاع 200 متر به ترتیب می‌تواند به 30 تا 40 درصد بارهای کلی سازه برسد. این نیروها نیاز به استفاده از آرماتورهای مقاوم‌تر و بیشتر دارد تا پایداری سازه در برابر نیروهای جانبی تأمین شود. همچنین در مناطقی با ریسک بالای زلزله، مانند ایران، استفاده از آرماتورهای با استحکام بالا و در قطرهای بیشتر (معمولاً 25 میلی‌متر به بالا) توصیه می‌شود تا مقاومت سازه در برابر زلزله به حداکثر برسد. محاسبات نشان می‌دهد که با افزایش ارتفاع سازه، میزان انحراف جانبی ناشی از باد و زلزله تا 1.5 برابر نسبت به ساختمان‌های کوتاه‌تر افزایش می‌یابد، بنابراین طراحی دقیق و استفاده از مواد مقاوم ضروری است.

محصولات کوپلرسازان؛ تولیداتی برای بهبود عملکرد سازه‌های مرتفع

در این مقاله خواندید که آرماتوربندی در سازه‌های مرتفع با چالش‌های فنی و محاسباتی پیچیده‌ای همراه است. چالش هایی که باید با دقت و استفاده از نرم‌افزارهای پیشرفته مهندسی و همچنین مصالح با کیفیت بالا حل شوند. عوامل مهمی باید در فرآیند طراحی آرماتوربندی لحاظ شوند تا سازه از پایداری و ایمنی کافی برخوردار باشد. استفاده از روش‌های پیشرفته نظیر آرماتورهای پیش‌تنیده و بهینه‌سازی چیدمان یا اتصالات مکانیکی میلگردها بجای فورجینگ نیز می‌تواند به بهبود عملکرد سازه‌های مرتفع کمک کند.مشتریان محترم می توانند برای خرید کوپلر یا انواع اتصالات مکانیکی، خرید دستگاه رزوه زن میلگرد و استفاده از خدمات رزوه زنی میلگرد همین الان با کارشناسان کوپلرسازان از طریق شماره های درج شده بر روی سایت  تماس بگیرند. جهت استعلام نشان استاندارد شماره پروانه 6691125015 را به سامانه پیامکی 10001517 ارسال کنید.