سیستم بتنی قالب تونلی
Tunnel Concrete Forming
معرفی سیستم:
سیستم موسوم به تونلی، یکی از روش‌های مورد استفاده برای اجرای ساختمان‌های با سیستم باربر دیوار و سقف بتنی است. نام تونلی به دلیل شکل قالب‌های فلزی هم زمان دیوارها و سقف‌هاست. در سیستم تونلی، دیوارها و سقف‌های بتن مسلح به صورت هم زمان آرماتوربندی، قالب‌بندی و بتن‌ریزی می‌شوند. این روش ضمن بالا بردن سرعت و کیفیت اجرا، عملکرد سازه‌ای و رفتار لرزه‌ای مجموعه سازه را به لحاظ یکپارچگی اعضاء و اتصالات آنها به نحو چشمگیری بهبود می‌بخشد.
قالب‌های مورد استفاده، به اندازه تقریبی ابعاد فضا‌ها هستند. برای قالب‌بندی یا قالب‌برداری، نیاز به خرد کردن قالب‌ها و تبدیل آنها به ابعاد کوچک نیست و با همان ابعاد اولیه و به صورت یکپارچه از فضا خارج می‌شوند. خروج قالب‌های تونلی، پس از بتن‌ریزی دیوار و سقف و گیرش آن، با فاصله دادن قالب‌ها از جدار‌های بتن‌ریزی شده (قالب‌برداری) و با حرکت افقی روی چرخ یا غلتک صورت می‌گیرد. جدار‌هایی که با استفاده از این روش اجرا می‌شوند جدار‌های اصلی داخلی و بعضی جدار‌های خارجی (جانبی) هستند.
سازه ساختمان‌های با سیستم تونلی، از دیدگاه عملکرد لرزه‌ای اشکال عمده‌ای ندارد و تجربه زلزله‌های گذشته رفتار مناسب این سیستم سازه‌ای را در مقایسه با سیستم‌های دیگر ثابت کرده است.
در ساختمان‌های با سیستم تونلی، در برخی موارد، برای افزایش سهولت و سرعت اجرا، اجزای غیر سازه‌ای مانند دیوارهای جداکننده، پله‌ها و پانل‌های نما به صورت پیش ساخته در نظر گرفته می‌شوند و بعد از تکمیل، سازه اصلی به آن متصل میشود.
در این روش، ابتدا آرماتوربندی و جاگذاری مدار‌های برقی دیوارها انجام میشود و هم زمان با این اقدامات قالب‌بندی بازشو‌های مورد نیاز برای تاسیسات و در و پنجره اجرا میشود. آنگاه، قالب‌های دو طرف دیوار را به صورت پشت به پشت، قالب‌بندی می‌کنند و با قرار گرفتن قالب‌های متوالی در کنار هم، بدون قالب واسط سقفی یا همراه با آن مجموعه قالب‌های دیوار و سقف را تشکیل می‌دهند.
در مرحله بعد، آرماتوربندی سقف و جاگذاری مدار‌های برق انجام میشود و قالب‌هایی برای خالی ماندن محل داکت‌ها و دیگر حفره‌های لازم در سقف نصب میشود. در ادامه، بتن‌ریزی سقف‌ها و دیوارها به صورت یکپارچه و در یک مرحله انجام میشود. اجرای جدار‌های بتنی پرداخت شده، نیاز به نازک‌کاری بر روی سطوح آنها را برطرف می‌کند.
در روش دیگر که به نام سیستم بتنی درجا با قالب‌های یکپارچه دیواری و سقفی شناخته شده است، کلیه دیوارهای داخلی و خارجی (به جز دیوارهای غیر سازه‌ای جدا کننده) به طور هم زمان قالب‌بندی و بتن‌ریزی می‌شوند. در این روش، بر خلاف روش‌های تونلی، قالب‌بندی دیوار و سقف توسط قطعات تخت کوچک انجام میشود.
سه روش دیگر قالب صنعتی برای اجرای ساختمان بتن مسلح با دیوار برشی مطرح شده است که در حقیقت، گونه‌های دیگر روش‌های دستیابی به سیستم یکپارچه دیوار و سقف بتنی هستند. در هر سه نوع آنها، تمامی دیوارها، به وسیله قالب‌های تخت، قالب‌بندی می‌شوند و بتن‌ریزی دیوارها به صورت یکپارچه و هم زمان انجام میشود. پس از عمل‌آوری اولیه بتن دیوار، سقف با روش‌های مختلفی اجرا میشود که در ادامه توضیح داده شده است.
1. روش میز پرنده
در روشی که به میز پرنده نام‌گذاری شده است، قالب‌های بزرگی به صورت میز، با پایه‌های مستقر روی چرخ یا غلتک، کل سقف یک فضا را می‌پوشانند و روی آنها آرماتوربندی سقف انجام و سپس بتن‌ریزی میشود. بعضی از انواع این روش‌ها شباهت زیادی به روش تونلی متعارف دارد، و به گونه‌ای طراحی شده است که امکان بتن‌ریزی هم زمان دیوار و سقف فراهم آید.
در این روش نیز دیوارهای نمای اصلی پس از اجرای دیوارهای سازه‌ای و سقف، با مصالح گوناگونی قابل اجراست.
2. روش تونلی با سقف قالب سرخود نیمه پیش ساخته
در یک روش دیگر، پیش‌دال خرپایی یا ساده، یا دال‌های نواری بتنی بر روی لبه‌های دیوارهای جانبی فضا‌ها قرار می‌گیرد. در صورت استفاده از پیش‌دال، پیش از بتن‌ریزی، آرماتور‌های فوقانی پیش‌دال جاگذاری میشود و اتصال میل‌گرد‌های سقف و دیوار نیز در همین مرحله انجام میشود. سپس بتن‌ریزی قسمت فوقانی پیش‌دال و محل‌های اتصال پیش‌دال یا دال پیش ساخته با سقف انجام میشود.
در این روش اجرا، دیوارهای خارجی معمولاً هم زمان با سایر دیوارها قالب‌بندی و بتن‌ریزی می‌شوند. دیوارهای نما نیز معمولاً بتنی و با اجرای درجا هستند. این امر باعث میشود امکان خروج قطعات قالب از ساختمان با پیچیدگی بیشتری انجام شود. کوچک بودن قطعات هم به همین دلیل است، و امکان خروج قطعات از بازشدگی (محل در‌ها و پنجره‌ها) را فراهم می‌سازد.
مزیت روش‌های تونلی افزایش سرعت اجرا به دلیل کاهش زمان لازم برای قالب‌بندی و قالب‌برداری است. از طرف دیگر، بر خلاف سیستم بتنی درجا با قالب‌های یکپارچه دیواری و سقفی، در این سیستم تنها دیوارهای اصلی سازه‌ای ساختمان به صورت بتن درجا اجرا میشود و سایر دیوارها و تیغه‌ها با یک فاصله زمانی اندک، در اکثر موارد با قطعات یا صفحات گچی ساخته میشود.
در صورت اجرای نامناسب یا اتصال ناکافی عناصر غیر‌سازه‌ای مانند دیوارهای جداکننده، پله‌ها و پانل‌های نما، پایداری آنها به هنگام وقوع زلزله تهدید میشود و علیرغم پایداری سازه اصلی ساختمان، ناپایداری این عناصر می‌تواند عملکرد و کارایی ساختمان را دچار اشکال کند.
در پایان، به عنوان نتیجه‌گیری و جمع‌بندی، می‌توان گفت که سیستم قالب تونلی از روش‌های اقتصادی انبوه‌سازی است. تعداد طبقات بهینه در این روش، بین 8 تا 10 طبقه است. در این روش، هزینه‌ها در مقایسه با روش‌های رایج بتنی و فلزی به طور محسوسی کمتر است. طبق برآورد‌های انجام شده توسط انبوه‌سازان مطرح، هزینه‌های تا اتمام اسکلت، دیوارها و اندود‌های داخلی، نسبت به روش‌های رایج اسکلت بتنی و فلزی به ترتیب 19 و 38 درصد، کمتر است. نقطه ضعف اصلی این روش عدم امکان جوابگویی به انتظارات عملکردی پارکینگ‌هاست. در عمل، لازم است برای پارکینگ فضایی مجزا در نظر گرفته شود. در اکثر موارد، لازم است ساختمانی مستقل و جداگانه پیش‌بینی شود. از طرف دیگر، شیب زمین پروژه نیز باید بسیار کم ( حداکثر 5 درصد ) باشد.
این سیستم صرفاً برای طرح‌های انبوه‌سازی مطرح است و در پروژه‌های کوچک، قابلیت توجیه ندارد.
بررسی نقاط قوت و ضعف سیستم بتنی قالب تونلی
نقاط قوت:
امکان طراحی مدولار با این سیستم فراهم است
در صورت طراحی اصولی، این سیستم، در مقایسه با سیستم‌های متداول، می‌تواند اندکی سبک‌تر باشد. مصرف بتن در اجرای تونلی بیشتر از ساختمان‌های با اسکلت فلزی یا بتنی است، ولی مصرف میلگرد و خصوصاً آهن‌آلات در این روش به طور قابل توجهی کمتر از ساختمان‌های با اسکلت فلزی و بتنی است. لازم به توضیح است در اکثر موارد، ضخامت لایه بتنی دیوار و سقف حدود 15 سانتیمتر است. با توجه به این نکته که در سیستم تونلی دیوارهای داخلی تیغه گچی با دیوار خشک است، وزن ساختمان در این روش به طور قابل توجهی کمتر از روش سیستم بتنی درجا با قالب‌های یکپارچه دیواری و سقفی است.
در صورت کاربرد این سیستم، نما‌های بتنی ترجیحاً بتن نمایان، با طرح‌های مختلف در نظر گرفته میشود. این امر باعث میشود هزینه‌های مربوط به نما به حداقل برسد. در مورد نما‌هایی که آزاد هستند و دیوارهای آنها با سیستم تونلی ساخته نمی‌شوند، برای نما انتخاب‌های مختلفی مطرح است. یکی از رایج‌ترین انتخاب‌ها لارژ پانل‌های بهبود یافته است که در این حالت صرفاً نقش جدا کننده ایفاد خواهند کرد. پیش ساخته بودن نمای ساخته شده با قطعات لارژ پانل بتنی باعث میشود از کیفیت و تنوع بالاتری، در مقایسه با دیگر نما‌های اجرای درجا، برخوردار باشد. راه حل دیگر، اجرای دیوار بنایی یا با استفاده از قطعات 3D است. در تمامی این موارد، دیوار نما می‌تواند عملکرد سازه‌ای را تا حدی تحت‌الشعاع قرار دهد. راه حل آخر، کاربرد دیوارهای سبک از نوع خشک است، که می‌توان به صورت "تودلی" یا یکسره (دیوار پرده‌ای)، با استفاده از تخته‌های گچی و سیمانی ساخته شود.
این سیستم، از نظر تجهیزات، قطعات مورد استفاده در تجهیزات، و مواد اولیه، وابستگی چندانی به فناوری خارجی ندارد.
نیروی انسانی اجرایی در این سیستم با آموزش اندکی قادر به انجام بخش اعظم اقدامات است. البته خطاپذیری آرماتوربندی، بتن‌سازی، بتن‌ریزی، عمل‌آوری بتن و مراحل دیگر، سبب میشود مجری و عوامل اجرا، نقش تعیین کننده‌ای در کیفیت محصول داشته باشند و با تغییر در آنها کیفیت اجرا، دستخوش تغییر شود. در این خصوص، لازم است از نیروی تخصصی ماهر که برای این نوع اجرا آموزش‌های لازم را دیده‌اند استفاده کرد. در این زمینه طراحی نیز لازم است به این نکته اشاره کرد که در صورتی که شرکت طراح اشراف کامل به این روش و قابلیت‌ها و محدودیت‌های آن داشته باشد، پروژه می‌تواند بهینه شود. در حالت عکس، بیم آن می‌رود که پروژه و عملیات اجرایی با مشکلات اساسی روبه‌رو شود.
برای اجرای این سیستم، به غیر از قالب‌های سنگین فلزی، به ابزار‌های کمکی خاصی نیاز نیست. ابزار مورد نیاز به تعداد محدود و به راحتی در دسترس هستند.
قابلیت موازی کردن اقدامات اجرایی در سطح، وابسته به حجم پروژه و تعداد قالب‌های موجود است. در این روش، با توجه به این نکته که نصب مدار‌های الکتریکی قبل از بتن‌ریزی، در داخل دیوارها و سقف‌ها صورت می‌گیرد، و اینکه پیش‌بینی‌های لازم برای عبور مدار‌های تاسیسات مکانیکی نیز از قبل انجام میشود، و با در نظر گرفتن این مطلب که در عمل، کیفیت دیوارها و سقف‌های بتنی به دست آمده به گونه‌ای است که عملیات نازک‌کاری داخلی و اجرای نمای خارجی روی دیوارهای بتنی به حداقل می‌رسد، می‌توان ادعا کرد که اجرای برخی عملیات به صورت موازی صورت می‌گیرد، و این به عنوان یک نقطه قوت اصلی سیستم تلقی شود.
فرآوری مواد و مصالح در کارگاه ساختمانی از سیستم‌های متداول بیشتر و حساس‌تر است. این امر، خصوصاً در صورتی که ضخامت دیوارهای بتنی محدود باشد از اهمیت خاصی برخوردار است.
تامین انتظارات در خصوص صدابندی هوابرد دیوارهای خارجی، و دیوارهای بین دو واحد مسکونی، در صورتی که دیوار دوجداره باشد، و یا ضخامت دیوار مساوی یا بیش از 15 سانتیمتر باشد، به آسانی و بدون در نظر گرفتن تمهیدات اضافی صورت می‌گیرد.
کاربرد این سیستم منافات و تضادی با استاندارد‌های زیست‌محیطی ندارد.
این سیستم، مانند دیگر سیستم‌های بتنی، در صورت اجرای مناسب لایه بتنی خارجی، عملکرد مناسبی در برابر هوازدگی، محیط‌های خورنده، تابش شدید آفتاب و تکانه‌های حرارتی خواهد داشت.
ایستایی سیستم در ساختمان‌های میان مرتبه و حتی بلند مرتبه، در صورت طراحی و اجرای اصولی اتصالات، به راحتی قابل تامین است.
در اکثر موارد، در صورت طراحی معماری متناسب با قابلیت‌ها و محدودیت‌های این روش، سرعت ساخت به طور محسوسی بیشتر از سیستم‌های متداول ساخت بتنی است.
عملکرد یکپارچه دیوارها و سقف‌ها و عکس‌العمل مناسب و مقاوم در مقابل زلزله نسبت به سیستم متداول و سنتی.
استهلاک پایین و عمر طولانی ساختمان در بهره‌برداری
مصرف کمتر نیروی انسانی نسبت به سیستم سنتی
کاهش ضخامت جدارها و در نتیجه افزایش فضای داخلی مفید
قابلیت برنامه‌ریزی و کنترل پروژه دقیق برای زمان مشخص تحویل ( در صورتی که محدودیت‌های فصلی به شکلی واقع بینانه پیش‌بینی شده باشد ).
وجود دانش فنی و مقررات و ضوابط و آئین‌نامه‌های بتن مسلح در کشور
نقاط ضعف:
با توجه به روش اجرایی خاص سیستم تونلی، و ضرورت وجود دیوارهای سازه‌ای متعدد موازی، روشن است که محدودیت‌هایی در زمینه معماری وجود دارد، که باعث میشود آزادی عمل در طراحی ساختار اصلی معماری به طور قابل توجهی کمتر از سیستم‌هایی نظیر تیر ستون سقف بتنی یا اسکلت فلزی (یا بنددار یا قاب خمشی) باشد. در نتیجه، میزان اختیار در تعیین ابعاد فضا‌ها، در مقایسه با دیگر سیستم‌های نام برده کمتر است.
قابلیت بازیافت مصالح و عناصر مورد استفاده در این سیستم، همانند تمامی ساختمان‌های بتنی، با مشکلات فراوان روبه‌روست. در نتیجه، توجیه اقتصادی برای این نوع اقدامات بسیار ضعیف است.
با توجه به سنگین بودن قطعات قالب دیوار و سقف مورد استفاده، وجود جرثقیل و دیگر امکانات سنگین نصب الزامی است.
محدودیت‌های فصلی در خصوص اجرای این سیستم جدی‌تر و تعیین کننده‌تر از سیستم‌های متداول است.
امکان تغییر ابعاد قطعات، پس از تولید منتفی است.
امکان دسترسی به مدار‌های تاسیسات الکتریکی در دوره بهره‌برداری وجود ندارد، و در صورت بروز مشکل، در اکثر موارد لازم خواهد بود مدار جایگزینی به صورت روکار اجرا شود. در مورد مدار‌های سیستم تاسیسات مکانیکی، با توجه به لازمه رایزری یا روکار بودن تمامی مدار‌ها، این مشکل مطرح نیست.
وابستگی شدید به چند مصالح استراتژیک و عدم وجود امکان جایگزینی با دیگر مصالح و فرآورده‌ها
مواردی که جهت اطلاع هستند و در مواردی می‌توانند مثبت و در مواردی دیگر منفی تلقی شوند:
امکان پیش‌بینی مدار‌های تاسیسات الکتریکی در این سیستم در زمان آرماتوربندی و قالب‌بندی وجود دارد. با توجه به ضخامت محدود دیوارها و سقف‌ها در روش تونلی، در عمل، بخش اعظم مدار‌های تاسیسات مکانیکی خارج از دیوار، در داخل داکت یا به صورت نمایان اجرا میشود.
با توجه به این نکته که دیوارهای داخلی در اکثر موارد با استفاده از تیغه‌های گچی یا دیوار خشک ساخته می‌شوند، امکان انجام تغییراتی نظیر حذف یا جابه‌جایی آنها در دوره بهره‌برداری عملی است. البته در مورد دیوارهای بتنی سازه‌ای، امکان هرگونه تغییری کاملاً منتفی است.
تامین انتظارات در خصوص عایقکاری حرارتی جدارها، در صورتی که عایق حرارتی در داخل اجرا شود، به دلیل وجود پل‌های حرارتی متعدد، خصوصاً در ساختمان‌های گروه 1، با مشکلات فراوانی همراه است، در صورتی که عایق حرارتی در طرف خارج ساختمان در نظر گرفته شده باشد، مشکلات اجرایی بیشتر میشود، ولی در عوض پل‌های حرارتی محل اتصالات به سقف‌ها و دیوارهای داخلی کاملاً حذف می‌شوند، و اینرسی حرارتی مورد نیاز برای ساختمان‌های مسکونی به طور چشمگیری افزایش می‌یابد.
هوابندی دیوارهای خارجی بتنی اجرای درجا به راحتی صورت می‌گیرد، ولی در مورد دیوارهای ساخته شده به روش‌های دیگر، هوابندی بستگی به روش مورد استفاده و خصوصاً جزییات اتصال دیوار به بخش‌های بتنی موجود دارد. در مورد آب‌بندی نیز عملکرد دیوارها به مصالح و لایه‌های تشکیل دهنده آن بستگی دارد، و حتی در مورد دیوارهای بتنی اجرا درجا نیز، در اکثر موارد، آب‌بندی با در نظر گرفتن لایه‌های تکمیلی برای دیوار محقق میشود.
خطر بروز میعان و مشکلات ناشی از آن را می‌توان در فاز طراحی، و بسته به نوع و محل قرارگیری عایق حرارتی ردیابی و برطرف کرد.
