سازه های بتنی چیست؟| چرا پرطرفدارهستند؟+انواع کاربردهای آن

سازه های بتنی یکی از اجزای ساختمان است که شامل مهم ترین و کلیدی ترین اجزای ساختمان مانند ستون‌ها، شاه تیرها و پی است اما کاربرد های آن فقط محدود به استفاده در ساختمان سازی نمی‌باشد. از اصلی ترین رقیب های سازه های بتنی، می‌توان به سازه های فلزی اشاره کرد اما سازه بتنی مزایایی دارند از جمله مقرون به صرفه تر بودن، مهارت و نظارت کمتر، قابل دسترس تر بودن مصالح تکشیل دهنده و…که آنها را خیلی محبوب کرده است.
درادامه خیلی کامل تر سازه های بتنی را بررسی می‌کنیم.
همانطور که از نام آن پیداست بتن اصلی ترین مواد تشکیل دهنده، سازه‌های بتنی است، درنتیجه تغییرات قیمت بتن آماده تاثیر مستقیمی روی آن دارد.

سازه های بتنی چیست؟

بتن به شکل جدایی ناپذیری به ساختمان سازی پیوند خورده است. سازه بتنی یا همان اسکلت بتنی، اگر نگویم اصلی ترین اما می‌توان گفت یکی از اصلی ترین اجزای هر ساختمان و یا سازه‌ی است. همانطور که از نام سازه‌های بتنی پیدا دلیل نام گذاری آن‌ها این این است که برای ساخت آن‌ها از بتن آرمه(سیمان، شن، ماسه و فولاد به شکل میلگرد ساده یا آجدار) استفاده می‌کنند. دقیقا به همین خاطر است که بعضی از افراد به سازه‌های بتنی، سازه‌های بتن آرمه هم می‌گویند.

در واقع به بیانی ساده تر می‌توان گفت اگر از بتن آرمه در تیرهای اصلی، ستون‌ها و پی استفاده شود، آن را سازه بتنی می‌نامند. اسکلت‌ های بتنی از رایج ترین انواع اسکلت ها در ساختمان سازی های مدرن است.
یکی از اصلی ترین عوامل در طول عمر سازه‌های بتنی، بستگی به کیفیت مصالح به کار رفت(بتن آرمه) در آن است که باید به مدت حداقل 60 سال طول عمر مفید داشته باشد.
سازه های بتنی در ساختمان ها، در ساخت اجزای زیادی نقش دارند مانند پله ها، ستون ها، فونداسیون و…
در ادامه به صورت کامل تر به کاربرد‌های سازه‌های بتنی، مزایا و معایب آن و مقایسه آن به سازه‌های فلزی می‌پردازیم.

تاریخچه سازه ‌های بتنی

قرن 18 را می‌توان قرنی دانست که استفاده از سازه های بتنی آغاز شد. دستیابی به فناوری بتن آرمه(بتن مسلح) در حدود سال 1850 میلادی نخست در فرانسه مورد آزمایش قرار گرفته و طی سالیان متمادی با تحقیق و آزمایش، پیشرفت‌های بسیاری کرد.
در ابتدا نتایج و کاربردهای آن در راه‌سازی و جاده سازی مورد استفاده قرار گرفت. سال ها بعد با دانستن کاربرد های بیشتری آن تا آن‌که در سال1900 میلادی اولین ساختمان چند طبقه بتنی با استفاده از سازه بتنی در پایتخت فرانسه یعنی پاریس بنا گردید.
خیلی از افراد معتقدن که ساخت این ساختمان بلند مرتبه بتنی در فرانسه، آغاز ورود سازه‌های بتنی در عرصه ساختمان بود. پس از آن اسکلت های بتنی بصورت عام در صنایع مختلف از جمله در صنعت ساختمان سازی مورد استفاده قرار گرفت و همچنین امروز هم این روند ادامه دارد.

انواع سازه های بتنی

همانطور که پیش‌تر هم اشاره کردیم، سازه های بتنی فقط در ساختمان سازی استفاده نمی‌شود و انواع مختلفی دارد. در ادامه به بررسی انواع آن می‌پردازیم.

ساختمان های اسکلت بتنی

سازه های بتنی در ساختمان سازی کاربرد های مختلفی دارند، از جمله در فونداسیون، ستون ها و دیوارهای برشی و سقفی استفاده می‌شود. فونداسیون اولین مرحله اجرایی ساختمان با استفاده از سازه بتنی است که بعد ازمرحله خاک برداری و تراز کردن زمین، بتن ریخته شده و بعد از اجرای آن فونداسیون انجام‌ می‌شود.

فونداسیون همیشه بعنوان مهم ترین بخش اسکلت بتنی نام برده شده است، زیرا که تمام بارهای ساختمان توسط ستون‌ها به فونداسیون منتقل می‌شود.
بعد از مرحله فونداسیون به سراغ مرحله ستون ها می‌روند و آنها را قالب بندی و سپس بتن ریزی می‌کنند. همچنین سقف های بتنی در سازه های بتنی انواع مختلفی دارند که رایج ترین آنها از جمله تیرچه بلوک و سقف‌های دال بتنی هستند.

دیوارهای بتنی

دیوار های بتنی ممکن است به صورت پیش ساخته(دیوار پیش ساخته بتنی) یا در محل پروژه ساخته شود، اما در یک دسته بندی دیگر می توان دیوار های بتنی را به دو دسته عمده تقسیم نمود: 1. دیوارهای برشی 2.دیوارهای حائل.

دیوار ها برشی به منظور مقاومت بیشتر ساختمان در برابر زلزله ساخته می شود، از دیوارهای حائل برای فشار ناشی از اختلاف تراز به وجود آمده به واسطه خاکریزی، خاکبرداری یا سایر عوامل طبیعی را تحمل کرده و به صورت پایدار حفظ نماید.

منابع آب بتن

به دلیل عمر بالای بتن و همچنین مقاومت بالای آن در برابر رطوبت، یکی از پرکاربردترین سازه‌های بتنی  که مورد استفاده قرار می‌گیرد، در سیستم های تصفیه آب و فاضلاب است. به همین دلیل است که تقریبا تمامی سازه‌های موجود در تصفیه خانه‌های بزرگ آب و فاضلاب، از بتن درست ‌می‌شوند.

سدهای بتنی

وظیف اصلی سد، این است که در مقابل مانند دیواری محکم عمل کند و آب را به منظور جمع آوری یا تغییر مسیر آن، مهار کند. از آنجایی که آب جمع شده پشت سد نیروی زیادی دارد، سد باید توانایی ایستایی در برابر آن را داشته باشد.

به همین خاطر بتن به دلیل استحکام، طول عمر مفید بالا و مقاوم بودن در برابر رطوبت یکی از بهترین گزینه ها برای ساخت سد است.

کانال های بتنی

ساخت کانال های آبی با استفاده از بتن یکی دیگر از موارد انواع سازه های بتنی است، که به تازگی مورد توجه افراد زیادی قرار گرفته است. کانال ها مانند دیوارهای بتنی به دو دسته پیش ساخته و ساخته در محل پروژه تقسیم می شود.

استفاده از کانال های بتنی مزایایی زیادی دارد، از جمله هزینه ساخت مقرون به صرفه، زمان ساخت کم، حمل و نقل آسان آنها به دلیل وزن به نسبت سبک شان و همینطور باعث کاهش میزان رشد جلبک ها و علف های هرز در مسیر انتقال آب‌ می‌شود.

موارد استفاده از سازه‌های بتنی

• رایج ترین استفاده از سازه های بتنی برای ساخت انواع ساختمان‌های مسکونی، تجاری و اداری است.
• استفاده از سازه‌های بتنی در ساخت پل های‌دهانه کوچک و متوسط در نظر گرفته شده است، که در مقایسه با پل‌های فولادی دارای ساختار های زیباتری دارد و همچنین از نظر هزینه ساخت مقرون به صرفه تر است.
• همانطور که پیش تر هم اشاره کردیم، بتن آرمه به دلیل مقاوم بودن در برابر رطوبت و عوامل جوی، یکی از بهترین گزینه ها برای ساخت نگهدارندهای آب مانند مخازن زمینی و سازه‌های هیدرولیکی است. به همین منظور از این سازه‌های بتنی برای ساخت گنبدهای بزرگ مخازن آب، استادیوم‌های ورزشی و سالن‌های همایش به وفور استفاده‌ می‌شود.
• دیگر کاربرد سازه های بتنی، در سازه های نگهدارنده زمین مانند فرو رفتگی های پل‌ها و دیوارهای نگهدارنده برای خاک ریزها نیز استفاده می‌شود.
• از سازه‌های بتنی در مناطق ساحلی که خورندگی سازه‌ها مانند اسکله، دیواره‌های اسکله‌ای، برج‌های نگهداری و فانوس دریایی بسیار رایج است و معمولا در این مناطق خرپاهای بتن را به خرپاهای فلزی ترجیح می‌دهند.
• همینطور در سازه های اتمی به دلیل استحکام بالایی که در چگالی یون وجود دارد، برای سازه هایی که مخازن آن تحت فشار هستند، سازه‌های بتنی بهترین گزینه است.

مزایا سازه‌های بتنی

• مقاومت بالای آنها در برابر حرارت بسیار بالا، بعنوان مثال در هنگام آتش سوزی حرارت را تحمل کرده و آسیب به اسکلت و ساختار ساختمان وارد نمی‌شود.
• پیاده سازی و اجرای آن  نسبت به سازه های فلزی، سریع تر است.
• سازه‌های بتنی نسبت به سازه های فلزی، مقرون به صرفه تر است.
• سازه های بتنی طول عمر بتن بسیار بالا بوده و با گذشت زمان گیرش سیمان، مقاومت بیشتری را برای ساختمان به وجود می‌آورد.
• سازه های بتنی کاملا قابلیت شکل پذیری دارد و می توان در اشکال و مدل های مختلف تولید شود.
• هزینه تعمیر و نگهداری آن نسبت سازه های فلزی کمتر می‌باشد.

معایب سازه های بتنی

• وزن بالای سازه بتنی در صورتی که ساختمان ها با ارتفاع زیاد مورد استفاده قرار بگیرد.
• در مناطق زلزله خیز به دلیل انعطاف پذیر نبودن سازه های بتنی احتمال شکستگی آن وجود دارد، اما به منظور جلوگیری از این امر و انعطاف پذیر تر کردن آن از میلگردهای فولادی استفاده‌ ‌می‌کنند.
• در صورت پایان عمر سازه بتنی، بتن آن کاملا خردشده و بازیافت می‌شود و برای بتن های جدید نیز قابل استفاده نمی‌باشد.

نتیجه گیری

همانطور که متوجه شدید سازه های بتنی کاربردهای زیادی در ساختمان سازی و ساخت سازها در مکان‌هایی که در معرض رطوبت هستند، دارد اما جالب است بدانید که سازه های بتنی در ساختمان‌ و برج های معروفی در ایران و جهان مثل برج میلاد، برج خلیفه، ساختمان پنتاگون(ساختمان وزارت دفاع آمریکا) استفاده شده است.