ضوابط طراحی قالب

ضوابط طراحی قالب عبارتند از:

1. روش های طراحی قالب ها
2. سیستم های سازه ای قالب ها
3. 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 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 رویه بدنه قالب، تیرچه، تیرهای اصلی و شمع است. رویه قالب که در تماس با سطح بتن قرار میگیرد، باید از کیفیت مطلوب برخوردار باشد و سطح یکنواخت و بافت مورد نظر بتن را تأمین کند. بدنه باید بر روی تیرچه ها قرار گیرد. در صورتی که تیرچه ها از جنس چوب انتخاب شوند، می توان آن ها را از الوار یا چهارتراش انتخاب نمود. تیرچه ها بر روی تیرهای اصلی قرار می گیرد. چنانچه تیرهای اصلی چوبی باشند، می توان از نوع الوار یا چهارتراش انتخاب گردند. تیرهای اصلی بر روی شمع ها یا پایه ها قرار می گیرند که کل وزن مجموعه قالب را تحمل می کنند. (آیین نامه بتن ایران(آبا) ت۹-۳-۵)

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 دیوار شامل: رویه، بدنه و پشت بندهای عمودی و افقی است. پشت بندهای عمودی، تکیه گاه را تشکیل می دهند و پشت بندهای افقی یا کمرکش ها، ایجادکننده تکیه گاه برای پشت بندهای عمودی هستند. پشت بندهای افقی باید بصورت دوتایی و نزدیک به هم باشند تا امکان رد کردن میل مهارها از میان آنها برای نصب قالب فراهم شود. در صورت استفاده از تخته چند لایه به عنوان بدنه، می توان ترتیب نصب پشت بند افقی و قائم را تغییر داد. (آیین نامه بتن ایران(آبا) ت۹-۳-۵)

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 بندی ستون مانند قالب دیوار است، فقط پشت بندهای قائم و افقی با یوغ (کلاف) یا گیره جایگزین می شوند. به عبارت دیگر قالب های ستون به کمک طوق های فلزی یا چوبی نگهداری می شوند. طوق های چوبی (یوغ) و طوق های فلزی (گیره) نامیده می شوند. فواصل یوغ ها یا گیره ها بر حسب فشار تغییر می کنند، بیشترین فشار در قسمت پائینی قالب است. (آیین نامه بتن ایران(آبا) ت۹-۳-۵)

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 (۹-۴-۲) 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 سایر اقلام جایگذاری شده در بتن
• بارهای زنده: شامل وزن افراد، وسایل کار، گذرگاه ها و سکوهای کار، بارهای موقت حاصل از انبارکردن مصالح و فشار رو به بالای ناشی از باد

بارهای جانبی

بارهای جان  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 ناشی از فشار جانبی بتن تازه
• بار ناشی از فشار و مکش جانبی باد
• بارهای ویژه: این بار ها شامل بار ناشی از بتن ریزی نامتقارن، بارهای حاصل از نشست نامتقارن تکیه گاه های قالب، اثرهای دینامیکی نظیر اثر تخلیه سریع بتن از جام حمل بتن و فشار پیش تنیدگی 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 داخلی،
• نوع بتن ریزی
• مشخصات عضو بتنی

چند نکته مهم

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 ۵۵، ۶-۳-۴)

قالب ها باید به قدر کافی محکم و مهار شده باشند تا امکان حرکت یا خیز زیاد از حد و انحراف در هنگام بتن ریزی و پس از آخرین مراحل تنظیم و کنترل وجود نداشته باشد (آبا، ت ۹-۵-۲)

مطابق جدول ۹-۱۲-۱ مبحث ۹ مقررات ملی ساختمان رواداری های ساختمان های بتنی متعارف ذکر شده است که بدیهی است برای رعایت رواداری ابعاد اعضای بتنی و انحراف آنها از امتداد و محل قرارگیری، باید این رواداری ها را در مورد قالب بندی به کار برد.