اجرای سازه بتنی بلند مرتبه

امروزه اجرای سازه بتنی بلند مرتبه به دلیل گسترش شهرنشینی و همچنین توسعه صنعت امری اجتناب ناپذیر محسوب می گردد. توسعه این نوع سازه ها در قرن ۱۹ میلادی و با پیشرفت تکنولوژی امکان پذیر شد. از تفاوت های سازه بتنی بلند مرتبه با سازه های معمولی می توان به بارهای مرده و زنده بیشتر و همچنین بارهای جانبی شدیدتر به ویژه باد اشاره نمود. بنابراین می توان گفت که علاوه بر ارتفاع بلند ، تحلیل ، طراحی و اجرای سازه بتنی بلند مرتبه بر مبنای اعمال بارهای جانبی و جا به جایی های ناشی از چنین بارهایی از دیگر مشخصه های این نوع سازه ها به حساب می آید.

در ایران به ساختمان های با ارتفاع ۲۷ متر و بیشتر یا ساختمانی که تعداد طبقات آن با احتساب همکف ، ۸ طبقه و بیشتر باشد یا ارتفاع بالاترین کف طبقه قابل بهره برداری آن بیش از ۲۳ متر از تراز متوسط زمین باشد، ساختمان بلند گفته می شود.

اولین ساختمان بلند بتنی در سال ۱۹۰۲ با ارتفاع ۶۳ متر در اوهایو ساخته شد. اولین ساختمان بتنی بلند مرتبه ایران نیز در بین سال های ۱۳۲۸ تا ۱۳۳۰ خورشیدی توسط هوشنگ خانشقاقی طراحی و ساخته شد. این ساختمان بتن آرمه دارای ۱۰ طبقه بوده و در خیابان شاه سابق احداث گردید. 

 
اجرای سازه بتنی بلند مرتبه

در ابتدا اجرای سازه بتنی بلند مرتبه منجر به پدید آمدن اعضای سنگین و افزایش ابعاد ستون ها برای طبقات پایین تر گردید. اما امروزه نوآوری های جدید و توسعه مصالح ساخت و ساز امکان اجرای سازه بتنی بلند مرتبه با اعضای کوچکتر را فراهم نموده است. یکی از این مصالح بتن پر مقاومت می باشد. تقریبا در ۳۰ سال گذشته از بتن پر مقاومت در اجرای سازه بتنی بلند مرتبه استفاده شده است.

بتن پر مقاومت به بتن هایی گفته می شود که مقاومت فشاری مشخصه آنها بیشتر از ۵۰ مگاپاسکال باشد. به منظور عملکرد مناسب این بتن ها در برابر بار زلزله ، رفتار بتن پر مقاومت باید شکل پذیر گردد.  حجم سنگدانه درشت در بتن پر مقاومت معمولا بیشتر از بتن معمولی است. برای اجرای سازه بتنی بلند مرتبه با بتن پر مقاومت ، باید تغییرات در خصوصیات و خواص مصالح بتن به حداقل برسد. 

مدارک صدور پروانه و احراز شرایط در طرح و اجرای ساختمان های بلند

الف) برای صدور پروانه ساختمان بلند مدارک زیر باید تهیه و تحویل شهرداری شود:

• ارائه طرح انطباقی شهری و گزارش توجیهی اقتصادی-مالی مطابق دستورالعمل مندرج در این مصوبه و مطالعات پشتیبان آن
• جدول سطوح در چارچوب ضوابط مصوب شورای عالی شهرسازی و معماری ایران
• موافقت رسمی همسایگانی که قرار است روش پایدارسازی گود به روش انکراژ يا نيلينگ در زمين آنان انجام شود. (درصورت تمايل مالک به استفاده از اين روش)
• ارائه اسناد و مدارک فنی طرح در پهنه معماری ، سازه ، تأسيسات مکانيکی و الکتريکی در مقياس های اجرايی (موضوع آيين نامه ماده ۳۳ قانون نظام مهندسی و کنترل ساختمان)
• گزارش مشاور ژئوتکنيک مبنی بر بررسی ساختگاه از نظر الزامات ساختگاه و بستر قرارگيری
• تحليل اثرات ترافيکی احداث ساختمان بر اساس دستورالعمل مرتبط

اجرای ساختمان بتنی بلند مرتبه

ب) پس از صدور پروانه موارد زیر باید در احراز شرایط مورد توجه قرار گیرد:

• اطلاع رسانی عمومی به شهروندانی که قرار است ساختمان در محله آنان ساخته شود. (ازطريق نصب تابلو در محل)
• سازنده (پيمانکار) بايد دارای صلاحيت از سازمان برنامه و بودجه يا وزارت راه و شهرسازی باشد.
• سرمايه گذار بايد ساختمان را در برابر عيوب اساسی و پنهان ساختمان بيمه نمايد.
• مقررات ملی ساختمان به طور کامل در طراحی و ساخت و نگهداری و ضوابط بهره برداری ساختمان بلند رعايت گردد و در مواردي که تا کنون مقررات برای آن تدوين نشده، باید از مقررات بين المللی به تشخيص شورای تدوين مقررات ملی ساختمان استفاده شود.
• در صورتي که احداث ساختمان و پيش بينی های انجام شده در کاهش آثار تخريبی آن در محيط (نظير اقدامات جبرانی از قبيل ايجاد فضای سبز در محوطه يا ارتفاع، تمهيدات کاهش آلايندگی تأسيسات، ايجاد سيستم های بازيافت آب خاکستری ، تصفيه فاضلاب ، مديريت پسماند و موارد مشابه) شرايط منطبق با شاخص های محيط زيست را احراز ننمايند، ساخت بناهای بلند مذکور ممنوع است.

روش طراحی و اجرای سازه بتنی بلند مرتبه

قاب مهاربندی شده و سیستم های مرکب از قاب و دیوار برشی یا مهاربند از روش های معمول و قدیمی تر اجرای سازه بتنی بلند مرتبه محسوب می گردند. سیستم لوله ای و مهار بازویی و کمربند خرپایی از جمله روش های نوین اجرای سازه بتنی بلند مرتبه می باشند. در ادامه به معرفی مختصر این سیستم های نوین پرداخته شده است. 

برج خلیفه دبی- نمونه ای از سازه بتنی بلند مرتبه

سیستم لوله ای

یکی از روش های طراحی و اجرای سازه بتنی بلند مرتبه سیستم لوله ای است. این سیستم یکی از کارآمدترین سیستم ها به منظور مقاومت سازه های بلند مرتبه در برابر بارهای جانبی می باشد. سیستم قاب لوله مهاربندی شده متشکل است از ستون های نزدیک به هم که توسط تیرهای عمیق به یکدیگر متصل شده اند و در امتداد محیط ساختمان قرار گرفته اند. در سیستم لوله ای دیوار خارجی همانند یک لوله عمل می نماید. استفاده از قالب های لغزنده سرعت اجرای این سیستم را افزایش می دهد.

در این سیستم که در واقع از سازه لوله در لوله تشکیل شده است، لوله خارجی معمولا عریض در نظر گرفته شده و بارهای جانبی را تحمل می نماید. لوله داخلی باریک تر بوده و بارهای برشی ناشی از بار جانبی را تحمل می کند.

از مزیت های این سیستم در اجرای سازه بتنی بلند مرتبه می توان به افزایش مقاومت و سختی ساختمان ، کاهش وزن سازه و امکان حذف ستون های میانی اشاره نمود.

مهار بازویی و کمربند خرپایی

از این سیستم به منظور مهار ستون های محیطی با هدف مشارکت این اجزا در مقاومت در برابر بارهای جانبی ساختمان استفاده می گردد. اجرای سازه بتنی بلند مرتبه با مهار بازویی و کمربند خرپایی موجب ایجاد یک سیستم موثر و کارآمد در کاهش تغییر شکل و کنترل دریفت این سازه ها محسوب می گردد.

ساختمان بلند مرتبه

در این سیستم ستون های خارجی به وسیله تعداد زیادی مهار بازویی سخت به کمربند خرپایی و هسته مرکزی در یک یا چند تراز مختلف گره خورده اند. به هنگام اعمال بارهای جانبی بر ساختمان ، کمانش هسته مقاوم موجب چرخش مهارهای بازویی متصل به هسته می گردد و باعث ایجاد کشش و فشار در ستون ها می شود.

با افزایش تعداد کمربندها ادغام عملکرد کمربندها و ستون های خارجی نیز افزایش می یابد. از مهارهای بازویی و کمربندهای خرپایی می توان در طبقاتی که کمترین تداخل را با عملکرد ساختمان دارند، اجرا شوند.

شبکه قطری

شبکه های قطری یکی دیگر از سیستم های سازه ای می باشند که امروزه در اجرای سازه بتنی بلند مرتبه مورد استفاده قرار می گیرند. در این سیستم ، ستون های عمودی پیرامونی حذف شده و اعضای مورب که غالبا فولادی هستند جایگزین می شوند. در واقع در این سیستم اعضای مورب به صورت مثلثی اجرا می شوند. از جمله مزایای استفاده از شبکه قطری در اجرای سازه بتنی بلند مرتبه ، افزایش مقاومت پیچشی و کاهش تغییر شکل های برشی می باشد. علاوه بر این حذف ستون های عمودی موجب رفع محدودیت در ایجاد بازشو در ساختمان های مرتفع می گردد.