ضوابط طراحی قالب

طراحی قالب بتن

قالب بتن یکی از مهم‌ترین بخش‌های اجرای سازه‌های بتنی است که از اجزایی مانند رویه قالب، تیرک، حائل، پشت‌بند و سایر متعلقات تشکیل می‌شود. کیفیت تجهیزات و طراحی صحیح و ایمن قالب‌بندی، تأثیر مستقیمی بر کیفیت نهایی سازه و موفقیت پروژه دارد. طراحی اصولی قالب بتن باید به گونه‌ای باشد که بتواند فشار جانبی بتن تازه را بدون ایجاد تغییر شکل، خرابی یا خطرات اجرایی تحمل کند. این فرآیند نیازمند دقت بالا، بررسی شرایط اجرایی و محاسبات فنی مناسب است تا ایمنی کارگاه و کیفیت سازه تضمین شود.

مهم‌ترین ضوابط و معیارهای طراحی قالب بتن عبارت‌اند از:

• روش های طراحی قالب ها
• سیستم های سازه ای قالب ها
• انواع بارهای وارد بر قالب

روش های طراحی قالب

قالب ها از انواع مواد و مصالح ساخته می شوند، در یک سیستم قالب بندی ممکن است در عین حال از چند نوع مصالح نیز استفاده شود. گاهی اوقات به ویژه در ساختمان های بتن آرمه، ممکن است سازه در طبقات زیرین به عنوان بخشی از سیستم قالب بندی استفاده شود. روش های طراحی قالب بتن با توجه به جنس قالب، به صورت زیر می باشد :

• اعضای چوبی: این اعضا را معمولا به روش تنش مجاز با استفاده از ضوابط طراحی ساختمان های چوبی، طراحی می شود.
• سایر اعضای قالب: دیگر اعضای سیستم قالب بندی که با فولاد، آلومینیوم، مواد پلیمری یا بتن ساخته می شوند، بر اساس آیین نامه ها و مقررات و ضوابط مربوطه طراحی شود.

اسناد و مدارک فنی قالب های بتن

جزئیات و ضوابط اسناد و مدارک فنی قالب ها مانند نقشه ها، مشخصات فنی، دفترچه محاسبات و… بایستی مبتنی بر اصول کلی مهندسی ساختمان و بتن و همچنین آیین نامه ها و مقررات ملی مربوطه باشند. اسناد و مدارک فنی قالب ها باید به صورت زیر باشد:

• نوع مصالح مصرفی در قالب
• ابعاد و اندازه های اعضا
• جزئیات اتصالات اعضا
• مرجع محاسبات
• بارهای طراحی، روش های طراحی و ضرایب اطمینان
• جزئیات تاثیر روش اجرای کار و توالی مراحل اجرای کار بر بارهای طراحی و محاسبات سازه قالب
• جزئیات روش آب بندی اجزای قالب به منظور جلوگیری از خروج شیره بتن از قالب
• جزئیات دقیق روش اجرای کار و توالی مراحل کار، هم در قالب بندی و هم در قالب برداری
• جزئیات مهارهای افقی، بست ها و قیدها و سیستم تامین صلیب جانبی سازه قالب
• جزئیات سوراخ های قالب برای خروج آشغال و  آب حاصل از شستشوی قالب پیش از بتن ریزی و نیز برای بازرسی احتمالی داخل قالب
• جزئیات درزهای اجرایی و قطعات لازم برای اجرای درز به شکل های خاص، به منظور تامین پیوستگی مناسب بین بتن های دو طرف درز
• جزئیات روش های مورد استفاده برای تامین آب بندی سازه بتن آرمه در حال اجرا در هنگام بهره برداری، از جمله واتر استاپ ها، تیرهای زیر سری و نظایر آنها
• جزئیات سوراخ های زه کش برای خروج آب پشت دیوار، در قالب های دیوار حائل و نظایر آن ها
• جزئیات سوراخ های احتمالی کار گذاشته شده برای پمپاژ بتن و ورود ویبراتور به درون قالب
• جزئیات روش تنظیم و جانمایی قالب در محل خود
• جزئیات سکوی کار و سایر سکوهای ویژه نصب و بر پایی قالب
• جزئیات تامین شرایط برای جلوگیری از سقوط آزد بتن در ارتفاع بیش از ۱/۲m
• جزئیات نوع ویبراتورهای خارجی یا قالب های بدنه، در صورت استفاده و محل و جزئیات نصب آن ها بر روی قالب
• جزئیات اجرا و محل قرارگیری لوله ها و مجزاهای مدفون در بتن، از جمله لوله ها و مجزاهای آب و فاضلاب، برق و گاز  و….
• جزئیات خاص قالب های ویژه، نظیر قالب های بالا رونده، قالب های لغزنده، قالب های تونلی و …

سیستم های سازه ای قالب ها

سیستم سازه ای قالب شامل موارد زیر می باشد:

سیستم سازه ای قالب های دال

قالب دال شامل رويه بدنه قالب، تيرچه، تيرهاي اصلي و شمع است. رويه قالب كه در تماس با سطح بتن قرار ميگيرد، بايد از كيفيت مطلوب برخوردار باشد و سطح يكنواخت و بافت مورد نظر بتن را تأمين كند. بدنه بايد بر روي تيرچه ها قرار گيرد. در صورتي كه تيرچه ها از جنس چوب انتخاب شوند، مي توان آن ها را از الوار يا چهارتراش انتخاب نمود. تيرچه ها بر روي تيرهاي اصلی قرار می گیرد. چنانچه تيرهای اصلي چوبی باشند، مي توان از نوع الوار يا چهارتراش انتخاب گردند. تيرهاي اصلي بر روی شمع ها يا پايه ها قرار می گيرند كه كل وزن مجموعه قالب را تحمل می كنند. (آیین نامه بتن ایران(آبا) ت9-3-5)

بارهای قائم وارد بر این قالب ها مستقیما بر صفحه رویه قالب وارد می آید. این بارهای وارده از طریق صفحه ی رویه به تیرچه ها و از طریق تیرچه ها به تیرک ها از طریق تیرک ها به پایه ها منتقل می شوند.

سیستم های سازه ای قالب های دیوار

اجزای قالب ديوار شامل: رويه، بدنه و پشت بندهاي عمودی و افقی است. پشت بندهای عمودی، تكيه گاه را تشكيل می دهند و پشت بندهاي افقی يا كمركش ها، ايجادكننده تكيه گاه برای پشت بندهاي عمودی هستند. پشت بندهای افقی بايد بصورت دوتايی و نزديک به هم باشند تا امكان رد كردن ميل مهارها از ميان آنها براي نصب قالب فراهم شود. در صورت استفاده از تخته چند لایه به عنوان بدنه، مي توان ترتيب نصب پشت بند افقي و قائم را تغيير داد. (آیین نامه بتن ایران(آبا) ت9-3-5)

در این قالب ها فشار رانشی بتن تازه بر صفحه رویه قالب وارد می آید. نیروی ناشی از این فشار از طریق صفحه رویه به پشت بندهای قائم و از طریق پشت بندهای قائم به پشت بندهای افقی منتقل می گردند.

سیستم سازه ای قالب های ستون

قالب بندي ستون مانند قالب ديوار است، فقط پشت بندهاي قائم و افقي با يوغ (كلاف) يا گيره جايگزين مي شوند. به عبارت ديگر قالب هاي ستون به كمك طوق های فلزی يا چوبی نگهداري مي شوند. طوق های چوبی (يوغ) و طوق های فلزی (گيره) ناميده می شوند. فواصل يوغ ها يا گيره ها بر حسب فشار تغيير مي كنند، بيشترين فشار در قسمت پائيني قالب است. (آیین نامه بتن ایران(آبا) ت9-3-5)

در این نوع سیستم فشار رانشی بتن تازه بر صفحه رویه قالب وارد می آید. این نیروها به پشت بندهای قالب منتقل می شوند. نیروهای ناشی از رانش بتن تازه موجب ایجاد نیروی کششی در یوغ می گردد.

اهداف طراحی قالب

مطابق آیین نامه بتن ایران، فصل نهم، طراحی قالب و قالب بندی اهداف زیر را شامل می شود.

• حفظ ابعاد هندسی پیش بینی شده در تمام اجزای سازه در محدوده رواداری مجاز
• تحمل بارهای افقی و قائم با اطمینان کافی
• انتقال بار به شالوده و زمین با اطمینان کافی

انواع بارهای وارد بر قالب

قالب ها را بایستی به گونه ای طراحی کرد که بتوان بارهای وارده را پیش از آنکه سازه بتنی مقاومت کافی را به دست آورد، با ایمنی مناسبی را تحمل کنند. مطابق آبا (9-4-2) بارهای طراحی عبارتند از:

بارهای قائم

بارهای قائم به طور کلی به دو دسته تقسیم می شوند:

• بارهای مرده: شامل وزن قالب بتن و پشت بندهای آن، وزن بتن تازه، وزن آرماتورها و ساير اقلام جايگذاری شده در بتن
• بارهای زنده: شامل وزن افراد، وسايل كار، گذرگاه ها و سكوهای كار، بارهای موقت حاصل از انباركردن مصالح و فشار رو به بالاي ناشی از باد

بارهای جانبی

بارهای جانبی اساسا بر قالب های ستون ها، دیوارها، دیوارهای طرفین قالب فونداسیون و دیوارهای طرفین قالب تیر وارد می شود. بارهای جانبی ناشی از موارد زیر می باشد:

• بار ناشي از فشار جانبي بتن تازه
• بار ناشي از فشار و مكش جانبی باد
• بارهاي ويژه: این بار ها شامل بار ناشي از بتن ريزی نامتقارن، بارهای حاصل از نشست نامتقارن تكيه گاه های قالب، اثرهای ديناميكی نظير اثر تخليه سريع بتن از جام حمل بتن و فشار پيش تنيدگي بر قالب می باشد.

نکته: عوامل موثر بر بارهای جانبی ناشی از فشار رانشی بتن تازه که بر قالب ها وارد می شوند عبارتند از:

• سرعت بتن ریزی: منظور ازسرعت بتن ریزی، مقدار ارتفاع بتنی است که در واحد زمان ریخته می شود.
• دمای بتن تازه
• ارتفاع بتن ریزی
• میزان روانی بتن (اسلامپ بتن)
• عمق لرزاننده داخلي،
• نوع بتن ريزی
• مشخصات عضو بتني

چند نکته مهم در مورد بارهای وارد بر قالب:

• نیروی باد در راستای قائم و در جهت پایین به بالا بر قالب وارد می شود.
• در صورتی که نیروی باد اثر کاهنده بر روی بارهای ثقلی مرده و زنده داشته باشد نباید آن را در نظر گرفت.
• نیروهای برکنش به ویژه از نظر طراحی اتصال پایه های قالب های قائم و اتصال آن ها به زمین یا کف و نیز به خود قالب بسیار مهم می باشد. برای طراحی به این منظور باید شرایط قالب را پیش از اجرا، یعنی پیش از وارد شدن بارهای حین اجرا و وزن کارگران و بتن دال و نظایر آن، باید در نظر گرفت.

رواداری قالب ها

قالب بندی باید قبل، حین و بعد از بتن ریزی به دقت زیر نظر قرار گرفته و در مراحل مختلف به منظور حفظ مجموعه قالب و داربست در محدوده رواداری های تعیین شده، تنظیم شود. (نشریه شماره 55، 6-3-4)

قالب ها بايد به قدر كافی محكم و مهار شده باشند تا امكان حركت يا خيز زياد از حد و انحراف در هنگام بتن ريزی و پس از آخرين مراحل تنظيم و كنترل وجود نداشته باشد (آبا، ت 9-5-2)

مطابق جدول 9-12-1 (مبحث 9 ویرایش 1392) مقررات ملی ساختمان رواداری های ساختمان های بتنی متعارف ذکر شده است که بديهی است برای رعايت رواداری ابعاد اعضای بتني و انحراف آنها از امتداد و محل قرارگيری، بايد اين رواداری ها را در مورد قالب بندی به كار برد.