دانلود تحقیق نگاهی به مبحث « درز ها » در کف سازی

- پیش گفتار

عملکرد پوشش های بتنی تا حد زیادی به عملکرد رضایت بخش درزهای آنها بستگی دارد. طراحی محل درزها که در واقع همراه با پیش بینی محل ترک خوردگی می باشد، نه تنها یک دانش کاربردی بلکه هنر ظریفی می باشد. دال های بتنی در معرض تغییر مکان های دائمی مختلف، از جمله تغییر مکان‌های ناشی از خشک شدن، انقباض و خزش می باشند. چنانچه در دال‌ها درزها به درستی تعبیه و طراحی نشوند نیروهای کششی ناشی از انقباض بتن باعث ترک خوردگی خواهد شد. مبحث ترک خوردگی در دال‌ها آنچنان مهم است که بعضی از معماران و مشتریان ترک های انقباضی را نشانه گسیختگی دال می پندارند. بتن نیز مانند سایر مصالج با تغییر حرارت و رطوبت انبساط و انقباض می یابد. این تغییرات حجمی می توانند باعث ایجاد ترک خوردگی شوند. پیش بینی محل ترک و تعبیه درز در آن نقطه، از تمرکز تنش و ترک خوردگی جلوگیری خواهد نمود. این درزها در واقع نیروهای به وجود آمده ناشی از تغییرات حرارتی و رطوبتی را باز توزیع و محو می نمایند. عدم وجود و یا کم تعداد بودن درزهای کنترلی باعث ایجاد ترک های نامرئی و البته مخرب می گردد.

اگر قرار باشد این درزها کارکرد ویژه خود را حفظ نمایند باید به درستی محل یابی و اجرا شوند. چنانچه اجزای یک مخلوط بتنی به درستی و به نحو یکنواختی با هم مخلوط شوند، حجم آن پس از اختلاط دارای بیشترین مقدار است. پس از این مرحله و همراه با تبخیر آب به علت حرارت محیط و نیز به سطح آمدن آب شرکت نکرده در واکنش، به علت پدیده مویینگی، کاهش حجم بتن آغاز می شود. این کاهش حجم برای رسیدن بتن از حالت اشباع به حالت خشک تقریباً معادل 66/0 به ازای هر 100 فوت می باشد. باید توجه داشت اغلب خود پدیده انقباض علت اصلی ترک خوردگی نمی باشد بلکه علت اصلی آن، قیود انقباضی و شرایط مقید بودن بتن می باشد. وجود اختلاف ارتفاع در سطح بتن ریزی، جنس سطح بتن ریزی و وجود دیوار و یا دیگر موانع سازه‌ای همگی از عواملی هستند که در تعریف میزان مقید سازی سطح دخالت دارند. به طور کلی هر قیدی که باعث ایجاد تمرکز تنش در حین انقباض بتن شود، محرکی برای ایجاد ترک می باشد مگر آنکه با تعبیه درزهای مناسب از وقوع ترک خوردگی جلوگیری نمود.

2- انقباض ناشی از خشک شدن

همان طور که گفته شد، انقباض ناشی از خشک شدن یکی از عوامل مؤثر بر ترک خوردگی است. برای کاهش این انقباض می توان به موارد زیر توجه کرد:

        1- کاربرد نسبت آب به سیمان پایین تر

      2- کاربرد حداقل ذرات ریزدانه در مقایسه با ذرات درشت تر. این مقدار حداقل برای دستیابی به  کاراریی مناسب و خصوصیات ماله خوری بتن تعیین می شود.

        3- انتخاب دانه های خوب دانه بندی شده و تمیز

    4- کاربرد افزودنی های کاهنده آب به منظور کاهش نسبت آب به سیمان

    5- کاربرد بتن با اسلامپ پایین

        6- تراکم مناسب بتن

    7-     عمل آوری مناسب و پیوسته بتن بلافاصله پس از پرداخت سطح آن. این عمل ضمن آن که حصول به مقاومت مورد نظر را تسریع می نماید، ترک های انقباضی را نیز کاهش می دهد.

3- انواع درزها

       3-1- درز های انبساطی یا جداسازی

در واقع این درزها در یک محل مشخص تعبیه می شوند تا دال حین انبساط و یا حرکت، به سازه های مجاورش صدمه نزند. هدف از کاربرد این درزها آن است که امکان حرکت آزادانه و مستقل قائم و افقی بین دال و سازه های مجاور بوجود آید. این سازه های مجاور می توانند دیوارها، ستون ها و پی ها و یا محل های بارگذاری باشند. حرکت و درجه آزادی این المان های سازه ای نسبت به المان های مجاور برروی دال به علت متفاوت بودن شرایط تکیه گاهی متفاوت می باشد. لذا اگر دال به صورت صلب به ستون ها یا دیوارها متصل شود، ترک خوردگی محتمل خواهد بود. درزهای جداسازی ممکن است از نوع درزهای انبساطی باشند. به طور کلی این نوع درزها می توانند مربعی شکل یا دایروی نیز باشند. (مثلاً در اطراف ستون) مزیت شکل دایروی آن است که در آن گوشه هایی که محل تمرکز تنش است، وجود ندارد. باید اذعان نمود که امروزه طراحی های خوب و نگهداری مناسب درزهای ساخت و ساز (اجرایی)، نیاز به طراحی درزهای انبساطی را مگر در اطراف اجزاء ثابت ساختمان از بین برده است. حرکت کف در طی زمان به تدریج درزهای انبساطی را می بندد و در نتیجه امر، ممکن است درزهای انقباضی مجاور باز شوند و درزگیرها و قفل و بست آنها دچار آسیب گردد.

عرض یک درز انبساطی به طور معمول 75/0 اینچ و یا بیشتر است. ابتدا در داخل درز به ارتفاع 75/0 تا 1 اینچ مصالح پرکننده ریخته می شود و بقیه آن با مصالح درزگیر پر می شود. میلگردهای dowel به کار رفته در درزهای انبساطی باید از یک طرف با یک غلاف  (cap) مجهز شوند به نحوی که در انتهای dowel فضای خالی ایجاد شود. این فضای خالی حرکت dowel را حین انبساط دال جذب می‌نماید. ممکن است گاهی اوقات درزهای آزاد کننده فشار (pressure relief joint) با درزهای انبساطی اشتباه شوند. این درزها کارکردی شبیه به درزهای انبساطی دارند و تنها فرق آنها این است که آنها پس از ساخت اولیه کف و به منظور رها کردن فشار در مقابل سازه های دیگر و به منظور کاهش امکان بالقوه تخریب به وجود می آیند این درزها برای سازه های معمولی توصیه نمی شوند.

         3-2- درزهای ساخت و ساز (اجرایی)

این نوع درزها که به درزهای سرد نیز معروفند(cold soint) برخلاف 2 نوع درز دیگر به منظور تسهیل حرکت بتن و اجازه تغییر مکان آن ساخته نمی شوند بلکه معمولاً در پایان شیفت کاری یا روزکاری بالاجبار ساخته می شوند. البته نوع این درزها ممکن است بعدها به درزهای انقباضی یا درزهای طولی تبدیل شود.

 3-3- درزهای کنترلی (انقباضی)

     تذکر: این درزها را "dummy joint" نیز می خوانند. این درزها محل ترک خوردگی ناشی از تغییر طول ابعاد دال بتنی را تنظیم می نماید به نحوی که ترک ها به محل درزها منتقل می‌شوند. این درزها برای کنترل ترکهایی است که از تنش های کششی خمشی به وجود آمده در بتن ناشی می‌شوند. این تنش ها خود ممکن است از عوامل مختلفی چون هیدراتاسیون سیمان، شرایط محیطی و بارهای عبوری استاتیکی و دینامیکی سرچشمه بگیرند. با توجه به آنکه تعداد این درزها زیاد است لذا اجرای آنها عملکرد بتن و کف پوش را به شدت تحت تأثیر قرار می دهد.

بند 2-2-5 در آیین‌نامه ACI 224.3R تصریح می کند که مرسوم است درزهای انقباضی در امتداد ردیف ستون ها اجرا شوند ولی به درزهای اضافی نیز نیاز می باشد. طراحی درزهای کنترلی که درزهای انقباضی نیز خوانده می شود در دال های پوششی و در مکان هایی نظیر پلاژها، پاسیوها، سواره روها و پیاده روها و پارکینگ ها نیازمند توجه به چند موضوع اساسی است. از جمله این موارد انقباض ناشی از خشک شدن در حین عمل آوری اولیه، curling ناشی از اختلاف انقباض در بالا و پایین دال و تغییر مکان های حرارتی دال می باشند. به طور کاملاً تقریبی می توان گفت، بتنی با اسلامپ حدود 8 سانتیمتر به ازای هر 100 فوت طولی به اندازه 6/0 اینچ  انقباض خواهد داشت. ویژگی درزهای کنترلی خوب طراحی شده آن است که ترک ها را دقیقاً به محل درز منتقل کرده و نقطه دیگری برروی دال ترک نخواهد خورد.

به طور کلی ویژگی های یک درز کنترلی (انقباضی) مناسب عبارت است از:

   1- درزی که به دال اجازه ‌ دهد آزادانه منقبض شود.

   2- اختلاف تغییر مکان عمودی دو طرف درز را محدود نماید.

  3- توانایی انتقال برش از میان درز را داشته باشد.

 4- توانایی ساخته شدن مطابق نقشه طراحی شده قبلی را داشته باشد.

  5- هزینه آن به صرفه بوده و اجرای آن نیاز به مهارت بالای کارگری نداشته باشد.

  6- اجازه دهد که بتن ریزی به طور پیوسته انجام شود و زمان زیادی در حالت انتظار برای بتن ریزی پانل های نواری منفرد به هدر نرود.

4- نکات مربوط به طراحی درزهای انقباضی و فواصل درزها

1- بنا بر توصیه ACI (انجمن بتن آمریکا) و ACPA (انجمن پوشش های بتنی آمریکا) حداکثر فواصل درزها بین 24 برابر تا 36 برابر ضخامت دال می باشد. ACI تصریح می کنند این عدد برای بتن های با اسلامپ بالا (چنانچه حداکثر اندازه ‌ دانه ها کمتر از 20 میلیمتر (ً 4/3) باشد) 24 برابر بوده ولی با کاهش اسلامپ بتن می توان فواصل درزها را تا 36 برابر ضخامت دال افزایش داد.

حداکثر فواصل درزها به عدد 15 فوت محدود می شوند.

پانل های تشکیل دهنده درزها باید حتی الامکان مربعی بوده و حداکثر نسبت طول به عرض آنها بنابر توصیه ACPA از 25/1 و بنابر توصیه ACI از 5/1 برابر، تجاوز نکند.

بهتر است زاویه تقاطع درزها ْ90 باشد. باید از طراحی درزها با زاویه تقاطع کمتر از ْ60 جداً پرهیز نمود.

عمق برش های زده شده در دا برای ایجاد درزهای انقباضی در جهت عرضی باید 4/1 ضخامت دال و در جهت طولی 3/1 ضخامت دال باشد. این عمق نباید کمتر از یک اینچ باشد.

درزهای کم عرض‌تر اما با تعداد بیشتر نسبت به درزهای عریض‌تر اما با تعداد کمتر برتری دارند.

در مورد پیاده روها فواصل این درزها معمولاً بین 5 تا 6 فوت می باشد. در مورد سواره روها، پاسیوها، پارکینگ ها به 15 فوت افزایش می یابد.

زمانی که از بتن مسلح در کف های پوششی استفاده می شود. لازم است فقط نیمی از المان های تسلیح از محل درزها عبور نمایند. (این امر به ایجاد یک صفحه ضعیف در محل یاد شده و تبدیل آن به درز کمک می کند)

5- تعیین فواصل درزها بر مبنای توصیه fhwa (انجمن بزرگ راههای آمریکا)

        5-1- عوامل مؤثر بر تعیین درزها (مطابق نظر fhwa)

تعیین فواصل درزها به عوامل بسیاری بستگی دارد که می توان به موارد زیر اشاره کرد.

 هزینه های اولیه

   نوع دال (مسلح یا غیرمسلح)

    مکانیسم انتقال بار

    شرایط محلی

هر طراحی باید موارد زیر را در نظر داشته باشد.

  1- اثرات حرکات طولی دال بر ماده درزگیر و عملکرد ابزار انتقال بار

  2- حداکثر طولی از دال که در آن ترک های انقباضی ایجاد نمی شود.

  3- میزان ترک خوردگی که در یک پوشش بتنی مسلح قابل تحمل است. میزان تغییر طول دال در وهله ‌اول تابع فاصله ‌ بین درزها و تغیرات حرارتی است.

  5-2- طراحی فاصله درز مطابق توصیه fhwa

خواص انبساطی دانه های به کار رفته در بتن و اصطکاک بستر و دال بر تغییر طول دال مؤثرند تغیر طول دال را می توان با فرمول زیر تقریب زد.

 تغییر طول مورد نیاز (اینچ)