نمونه پروژه بتن خود تراکم

کاربرد بتن خود تراکم

طی سال های گذشته پروژه های متعددی اعم از ساختمان، پل، تونل و غیره در کشورهای مختلف با کمک بتن خود تراکم ساخته شده و از مزایای فراوان این نوع بتن در فرایند ساخت آنها بهره گرفته شده است. در ایران نیز در چندین پروژه این اتفاق رخ داده است که به آنها نیز در کنار بعضی از پروژه های شاخص دنیا، در ادامه اشاره می شود.

موزه ی ملی سرخ پوستان در واشنگتن – ایالات متحده

موزه ی ملی سرخ پوستان ایالات متحده در منطقه ی Washington Mall احداث شده و در ساخت آن تلاش شده است که ظاهر سازه شبیه به تکه سنگی باشد که طی گذشت زمان توسط آب و باد شکل گرفته است. این ساختمان ۵ طبقه دارای مساحت ۲۴۰۰۰ مترمربع می باشد. در این سازهی منحصر به فرد هیچ زاویه ی قائمی دیده نمی شود و قالب های بکار رفته برای ساخت آن همگی به صورت خاص برای این ساختمان تهیه شدند.

دلیل اصلی استفاده از بتن خودتراکم تجمع زیاد آرماتور در اعضا و نیز شکل پیچیدهی سازه بوده است. این موضوع باعث ایجاد فضای کمی برای استفاده از لرزاننده می گردد، علاوه بر این، در این سازه سطح زیادی از بتن نمایان است و استفاده از بتن خودتراکم سبب گردیده بتن – ریزی بعضی از اجزا در یک لایه میسر شده و از نظر زیبایی سطح نیز کیفیت کار به مقدار زیادی افزایش یابد. در هنگام ساخت، به دلیل عدم نیاز به اعمال تراکم و لرزش، تنش اعمال شده به قالب ها کاهش زیادی پیدا کرده است. حجم کل بتن خودتراکم بکار رفته در این سازه فراتر از ۲۳۰۰۰ مترمکعب است. نسبت آب به سیمان مخلوط بکار رفته برای ساخت این سازه 0.47 و عیار سیمان آن ۲۳۰ کیلوگرم بر مترمکعب می باشد. مقاومت ۲۸ روزه ی بتن مصرفی 41.4 مگاپاسکال و میزان پخش شدگی آن در آزمایش جریان اسلامپ آن نیز برابر ۶۱۰ میلی متر گزارش شده است.

ساخت پایه های ضربدری برج میلاد – تهران

برج میلاد یکی از مرتفع ترین برج های مخابراتی جهان، در شمال غربی تهران قرار دارد و از آن به عنوان نماد پایتخت ایران یاد می شود. ساخت این سازهی عظیم که وزن تقریبی آن ۱۵۰ هزار تن می باشد. در سال ۱۳۷۶ آغاز و در سال ۱۳۸۷ به پایان رسید. در فرایند ساخت برج از ۶۳ هزار مترمکعب بتن و ۱۷ هزار مترمربع شیشه استفاده شده است. این برج علاوه بر بدنهی بتنی دارای یک سازه ی فلزی رأس به وزن ۲۱۰ تن می باشد که اصلی ترین بخش بهره برداری برج است. سازهی رأس برج دارای ۱۲ طبقه و سطح زیربنای تقریبی ۱۲ هزار متر مربع است.

از بتن خود تراکم برای ساخت سازهی لابی این برج مخابراتی چند منظوره استفاده شده است. سازهی لابی برج، پیرامون بدنه اصلی و در شش طبقه ساخته شده است. نمای اصلی لابی شامل ۱۶ ستون ضربدری شکل است که لبه ی پیرامونی سقف نهایی لایی بر روی این ستون ها قرار گرفته است. علاوه بر این از بتن خودتراکم غیر سازهای سفید رنگ در نمای لابی برج استفاده شده است. نمای لابی تلفیقی از بشن سفید، شیشه و بتن نقش دار است که جلوه گر ترکیبی از معماری مدرن و ایرانی است.

ساخت پایه های ضربدری شکل با استفاده از قالب پیش ساخته و بتن خودتراکم مورد مطالعه و اجرا قرار گرفته است. به این ترتیب این امکان فراهم شده که نقش چوب به وضوح روی سطح قطعات پیش ساخته نمایان گردد. جهت یکپارچه شدن اجرای نمای پایه ها و اجتناب از ایجاد درز بر روی نما، این قطعات به صورت یک دال سه بعدی (به ضخامت ۷ سانتیمتر) با مقطع U شکل به همراه یک درپوش اجرا و سپس از قطعات پیش ساخته به عنوان قالب استفاده شده و بتن خودتراکم سازهای داخل قطعات ریخته شده است. برای ساخت پایه های ضربدری شکل برج، مجموعا بیش از ۲۰۰۰ مترمکعب بتن خودتراکم تولید شده است.

دیوار عکس العمل در آزمایشگاه سازه دانشگاه شربروک – کانادا

طراحی و ساخت یک دیوار عکس العمل قوی برای آزمایش دینامیکی مقاطع سازهای بزرگ در آزمایشگاه سازی دانشگاه شربروک با کمک بتن خود تراکم صورت گرفته است. عملیات اجرای این پروژه در اواخر سال ۱۹۹۷ آغاز و هدف آن ارزیابی کاربرد بتن خودتراکم برای مقاصد سازه ای بوده است، عرض دیوار مذکور 9.3 متر، ارتفاع آن ۷ متر و ضخامت آن ۴ متر می باشد. دیوار بر روی یک سیستم پی با عمق ۳ متر قرار دارد که از تعدادی تیرهای با آرماتور زیاد متصل به بستر سنگی تشکیل شده است. دیوار ساخته شده نیز مسلح بوده و از سیستم پس کشیدگی برای آن استفاده شده است.

بتن مصرفی در یک کارخانه ی بتن محلی ساخته شده و در حجم های ۶ مترمکعبی به محل پروژه حمل شده است. در مجموع ۴۰ محموله ی بتن در هنگام تحویل در محل آزمایش و مصرف شده اند. بتن خودتراکم به محل مصرف پمپ شده و تحت وزن خود میان آرماتورها جای گرفته است. استفاده از این نوع بتن این امکان را به سازندگان داده است که بتن ریزی را فقط از دو نقطهی دیوار انجام دهند. حجم کل بتن خودتراکم مصرفی ۲۴۰ مترمکعب بوده است.

بازار بزرگ Midsummer Place در لندن – انگلستان

این مرکز تجاری به مساحت ۴۰۰۰۰ متر مربع و با بودجه ای برابر ۶۵ میلیون پوند در سال ۲۰۰۰ میلادی در لندن اجرا شد. ستون های این مرکز تجاری به صورت بیضوی با تراکم آرمانور زیاد و به ارتفاع 8.5 تا ۱۰ متر می باشد. اجرای این پروژه با استفاده از بتن خود تراکم منجر به ۴۰ درصد صرفه جویی در مدت زمان ساخت در مقایسه با بتن معمولی شده است. این مسئله همچنین حدود ۱۰٪ صرفه جویی در هزینه ها را در مقایسه با بتن معمولی و در نتیجهی کاهش نیروی انسانی و افزایش سرعت اجرا در پی داشته است.

تونل رسالت در تهران – ایران

پروژه تونل شهری رسالت دارای دو تونل بلند از میدان آفریقا تا شرق درهی نظامی گنجوی هر یک به طول ۸۲۷ متر و دو تونل کوتاه به هم پیوسته از غرب دره نظامی گنجوی تا قبل از بزرگراه کردستان هر یک به طول تقریبی ۱۷۵ متر با دهانه های بزرگ 13.5 متری می باشد. با احداث این تونل امکان اتصال شرق به غرب تهران با کوتاه شدن مسیرها فراهم شده است.

در این پروژه و در اجرای قسمتی از پوشش بتنی جداره توئل به دلیل عدم وجود دسترسی مناسب به فضای پشت قالب ها به منظور تراکم بتن بتن خود تراکم به عنوان یک راه حل مناسب بررسی و بکار گرفته شده است. با توجه به بررسی های انجام شده و در نظر گرفتن شرایط پروژه، میزان سیمان پرتلند در طرح مخلوط بتن خودتراکم به ۴۰۰ کیلوگرم در مترمکعب و نسبت آب به سیمان به 0.42 محدود شده است. همچنین به منظور بهبود خواص بتن تازه از افزودنی اصلاح کنندهی لزجت و نیز پودر سنگ آهک استفاده شده است. در مجموع در این پروژه تقریبا از ۲۸۰۰ متر مکعب بتن خودتراکم استفاده شده است.

طرح توسعه ی حرم حضرت معصومه (س) در قم – ایران

طرح توسعه ی حرم حضرت معصومه (س) اوایل سال ۱۳۸۱ در شهر قم و با زیربنایی معادل ۵۵ هزار مترمربع آغاز شد و در تیرماه ۱۳۸۴ به بهره برداری رسید. این بنا که در ضلع جنوبی حرم مطهر احداث شده است، شامل صحن اصلی و چندین شبستان می باشد. حداکثر طول دهانه در این سازه اسکلت بتنی برابر با ۲۲ متر و حداکثر ارتفاع ستون ها۱۹٫۶ متر میباشد. در کتیبه نویسی آیات قرآن در دیواره های اطراف حرم از بتن خود تراکم استفاده شده است.

بتن خود تراکم تزیینی به رنگ سفید که در ساختار بتن نمایان سطوح نمای ساختمان ادامه یافته و مزین به آیاتی از قرآن با خط زیبا و برجسته ی ریحان است، یکی از کاربردهای منحصر به فرد این متن را نشان میدهد. آسیب پذیری لبه ی تیز خط برجسته ی بتنی که در بخش های انتهایی حروف بسیار نازک می گردند. عدم امکان لرزاندن بتن و نیاز به پایداری در مقابل شرایط جوی، یخ زدگی و ضربه از دلایل استفاده از این نوع بتن در پروژه بوده است. نکته ی دیگر آن که در بتن مذکور از سیمان سفید و ریزدانه های ماسه سفیدرنگ استفاده شده و به منظور کنترل جمع شدگی نیز الیاف پلی پروپیلن مورد استفاده قرار گرفته است.

طرح مخلوط بتن خود تراکم استفاده شده در این پروژه در جدول ۱-۲ ارائه شده است همچین مقاومت فشاری ۲۸ روزه نمونه های کارگاهی به طور متوسط حدود ۹۰ مگاپاسکال و مقاومت حتی ۲۸ روزه نمونه ها حدودا ۱۲ مگاپاسکال گزارش شده است.

پل معلق Akashi-kaikyo در Awaji-shima و Kobe – ژاپن

یکی از برجسته ترین کاربردهای بتن خودتراکم در ژاپن را می توان ساخت پایه های پل عظیم Akashi-Katko دانست، این سازهی عظیم که مجموعا ۱۹۳۲۰۰ تن وزن دارد. با در نظر گرفتن سرعت زیاد باد و احتمال وقوع زلزله های شدید در محل پروژه، طراحی شده است و عملیات ساخت آن در سال ۱۹۹۸ به پایان رسید. طول این پل در ابتدا به میزان ۳۹۱۰ متر طراحی شده بود اما زلزله ی بزرگ Hanshinدر ۱۷ ژانویه ۱۹۹۵ موجب افزایش یک متری طول پل شد.

طی عملیات اجرایی این پروژه روش بتن ریزی به گونه ای انتخاب شد که بتن خودتراکم پس از تولید، مسافتی حدود ۲۰۰ متر را در لوله هایی طی می نمود تا به محل بتن ریزی منتقل گردد. برخی مشخصات مربوط به پل و فرایند اجرای آن به اختصار در ادامه آورده شده است.

طول دهانه ی میانی (طولانی ترین دهانه در دنیا): ۱۹۹۱ متر طول دهانه های کناری: ۹۶۰ متر حجم بتن خود تراکم مصرفی: ۲۹۰۰۰۰ مترمکعب مسافت حمل بتن خودتراکم از طریق لوله ها و پمپاژ: حدود ۲۰۰ متر طول کابل های بکار رفته در پل معلق: ۳۰۰۰۰۰ کیلومتر هزینه ی احداث پل 4.3 میلیارد دلار صرفه جویی در مدت زمان ساخت پایه ها به دلیل کاربرد بتن خود تراکم در مقایسه با بتن معمولی حدود ۲۰ درصد (کاهش زمان از 2.5سال به ۲ سال).

هتل و برج Trump در شیکاگو – ایالات متحده

هتل و برج Trump در حال حاضر چهارمین سازهی مرتفع در کشور ایالات متحده می باشد و در مجاورت شاخه ی اصلی رودخانه ی شیکاگو واقع شده است. این سازه دارای ۹۸ طبقه، ارتفاع کلی ۴۲۳ متر و فضای داخلی به مساحت ۲۴۰۰۰۰ متر مربع می باشد. ابعاد این سازه در تراز معادل طبقات ۱۶، ۲۹ و ۵۱ کاهش یافته است که این ترازها متناظر با ارتفاع سه سازهی مشهور در مجاورت برج میباشند. هدف از این انتخاب برقراری هماهنگی بصری بین نمای این برج و محیط پیرامون آن بوده است. عملیات ساخت این برج عظیم در سال ۲۰۰۹ به پایان رسید.

به دلیل ابعاد بزرگی اعضای سازهی پیرامونی برج و شدت بارهای وارده، طراحی سازهای این برج با چالش های فراوانی روبرو بوده است تا ارتفاع معادل طبقه ی ۵۱، مقاومت فشاری موردنیان برای همهی ستون ها و دیوارها برابر ۸۳ مگاپاسکال در سن ۹۰ روز) تعیین شده است در حالی که مقاومت موردنیاز برای برخی قسمت های سازه ی پیرامونی برابر ۱۱۰ مگاپاسکال بوده است. در فرایند طراحی سازه ای، علاوه بر مقاومت فشاری، مدول الاستیسیته ی بین نیز از اهمیت زیادی برخوردار بوده است و محدودیت هایی برای میانگین مدول الاستیسیته ی بتن توسط طراحان ساز های تعیین شده بود.

سازندگان برای تأمین این خواسته ها از سنگدانه های آهکی متراکم با حداکثر اندازه سنگدانه ۱۲ میلی متر استفاده کرده اند. تراکم زیاد آرماتور در برخی اعضای سازه ای سازندگان را به کاربرد بتن خود تراکم در این پروژه ترغیب کرده است. همچنین به منظور کاهش حرارت ناشی از واکنش های هیدراسیون در اعضای سازهای حجیم، در مخلوط بتن خود تراکم از مواد مکمل سیمان مانند روبارهی کوره ی آهن گدازی و خاکستر بادی استفاده شده است.

ساخت دال یکپارچه ی بتلی به عمق ۳ متر در زیر دیوارهای مرکزی یکی از رخدادهای مهم در روند ساخت برج Trutrip بوده است. این دال بتنی عظیم در سال ۲۰۰۵ و بر اساس الزامات زیر ساخته شده است.- کاربرد مخلوط بتنی خودتراکم.

– حداقل مقاومت فشاری ۶۹ مگاپاسکال در سن ۵۶ روز.
– میانگین مدول الاستیسیته ی استاتیک ۴۱ گیگاپاسکال در سن ۵۶ روز.
– حداکثر دمای بتن برابر ۲۷ درجه سانتی گراد (زمان بتن ریزی).
– حداکثر دمای بتن پس از بتن ریزی برابر ۷۷ درجه سانتی گراد (محدود کردن افزایش دما بر اثر واکنش های هیدراسیون).
– حداکثر تفاوت دما بین هر دو نقطه از دال برابر4.5درجه سانتی گراد.
– نسبت آب به مواد سیمانی 0.26 تا 0.28.

برای ساخت این دال یکپارچه ۳۸۰۰ مترمکعب بتن خود تراکم در طی یک مرحله (۲۲ ساعت) بتن ریزی شده است. برخی از ویژگی های مخلوط بتنی مورد استفاده برای ساخت این دال بتنی عبارت اند از:

– کاربرد سنگدانه درشت شکسته (دولومیت) با حداکثر انداز دی 2۰ میلی متر.
– کاربرد سیمان آمیخته شامل سیمان پرتلند نوع ۲، روباره کوره آهن گدازی و همچنین خاکستر بادی ردهی C.
– کاربرد افزودنی شیمیایی دیرگیر کننده افزودنی فوق روان کننده پایه ی پلی کربوکسیلات) و افزودنی اصلاح کننده ی لزجت.

بعد از گذشت ۵۶ روز از ساخت این دال، انجام آزمون بر روی استوانه های بتنی نشانگر مقاومت فشاری حدود ۱۰۰ مگاپاسکال و مدول الاستیسیتهی ۴۷ گیگاپاسکال بوده است. همچنین مغزه های تهیه شده از دال بتنی نشانگر توزیع یکنواخت سنگدانه های درشت در عمق دال بتنی بوده است. عملیات بتن ریزی این دال در عرض ۲۲ ساعت و با به کار گیری ۳۰ ماشین حمل بتن انجام شده است که یکی از بزرگترین عملیات (یک مرحله ای) بتن ریزی در آمریکای شمالی و با کمک بتن خودتراکم بوده است.