بارگذاری و فشار جانبی بتن برای طراحی قالب

بار زنده

• در قالب های افقی، مثل قالب دال، در حین بتن ریزی وزن گروه و تجهیزات بتن ریزی بر روی قالب اعمال می شود.
• حداقل بار زنده طبق توصیه ACI  معادل ۲۵۰ کیلوگرم برمتر مربع (2.5 کیلو نیوتن بر متر مربع) است.
• در صورت استفاده از تجهیزات موتوری سنگین تر،این وزن تا ۳۵۰ کیلوگرم بر متر مربع قابل افزایش می باشد ( 3.5 کیلو نیوتن بر متر مربع).
• مجموع بارهای مرده و زنده نباید کمتر از ۵۰۰ کیلوگرم بر متر مربع فرض گردد.(۵ کیلو نیوتن بر متر مربع).

بار مرده

• بار مرده وزن قالب بتن می باشدکه ضروری است قبل از طراحی تخمین مناسبی از آن توسط طراح به عمل آید.
• وزن قالب با تمام متعلقات بر حسب اینکه جنس آن از چوب یا فولاد باشد.
• وزن آن بین ۲۰ تا ۱۰۰ kg برمتر مربع متغیر می باشد( 0.2 تا۱  کیلو نیوتن بر متر مربع)

وزن بتن

• در قالب های افقی(قالب دال) وزن بتن تازه از بارهای اساسی در طراحی است.
• بر حسب ضخامت دال، وزن بتن مانند آرماتورها بر حسب وزن مخصوص بتن محاسبه می شود.
• وزن مخصوص بتن مسلح 2500 کیلوگرم بر متر مکعب معادل 25 کیلونیوتن بر متر مکعب توصیه می گردد.

فشار جانبی بتن

• در طراحی قالب های قائم مثل قالب دیوار یا ستون، فشار جانبی بتن بار اصلی در هنگام طراحی می باشد. فشار جانبی بتن یکی از مهم ترین ضوابط طراحی قالب می باشد.
• بتن تازه و خمیری همانند مایعی با وزن مخصوص 2.4 تن بر متر مکعب رفتارمی نماید، در نتیجه فشار جانبی آن در عمق y از تراز آزاد بتن، برابر ۲۴y کیلو نیوتن بر متر مربع می باشد.
• عمق y بر حسب متر و از تراز فوقانی بتن به سمت پایین اندازه گیری می شود.

دو عامل موثر در فشار جانبی بتن

دو عامل مهم که فشار هیدرواستاتیک فوق را تحت تاثیر قرار می دهد شامل:

• سرعت بتن ریزی (برحسب مترعمق بر ساعت)
• درجه حرارت

باید توجه داشت که بتن با گیرش به شکل جامد در آمده است و فشار جانبی آن زایل می گردد.

هر چقدر سرعت بتن ریزی بیشتر باشد، عمقی از بتن که به صورت خمیری است بزرگتر شده و فشار جانبی به صورت خطی و هیدرواستاتیک افزایش می یابد.

درجه حرارت بتن تاثیر عکس داشته و هر چه درجه حرارت بتن بیشتر باشد، بتن زودتر به حالت جامد در آمده و فشار جانبی کاهش می یابد.

عوامل دیگر که بر فشار جانبی تاثیر می گذارند عبارتند از:

• نوع ارتعاش بتن(داخلی یا خارجی)
• ضربه ناشی از ریزش آزاد بتن بر روی قالب
• اسلامپ (روانی) بتن

به کار بردن تمام عوامل فوق در روابط طراحی بسیار مشکل است و می توان انتظار داشت که چنین رابطه ای می تواند بسیار پیچیده شود.

تعیین بارگذاری و فشار جانبی بتن بر اساس ACI347

این روابط در آیین نامه ی بتن ایران نیز توصیه شده است:

الف) فشار جانبی بتن برای بتن های ساخته شده از سیمان نوع یک با جرم واحد که حاوی مواد پوزولانی یا مواد افزودنی نباشد و اسلامپ آنها مساوی یا کمتر از۱۰۰میلی متر باشد برابر با فشار هیدرواستاتیک مایعی با وزن مخصوص 2.4 تن بر مترمکعب معادل با ۲۴ کیلونیوتن بر متر مکعب می باشد.(P=wh=24y)

فشار حاصل از رابطه ی بالا نیازی نیست از مقادیر حدی زیر بیشتر در نظر گرفته شود:

برای دیوارها

برای دیوارها با نرخ(سرعت) بتن‌ریزی کمتر از ۲.۱ متر بر ساعت (2.1m/h) و ارتفاع بتن‌ریزی کمتر از 4.2 متر.

Pmax=CwCc[7.2+785R/(T+17.8)]

برای دیوارهایی با نرخ بتن‌ریزی کمتر از ۲.۱ متر در ساعت که ارتفاع بتن‌ریزی از ۴.۲ متر بیشتر است، و همچنین برای تمام دیوارهایی با نرخ بتن‌ریزی بین ۲.۱ تا ۴.۵ متر در ساعت.

Pmax=CwCc[7.2+1156/(T+17.8)+244R/(T+17.8)]

در روابط بالا

• Pmax : حداکثر فشار جانبی، کیلوپاسکال (kPa)
• R: نرخ بتن‌ریزی، متر بر ساعت (m/h)
• T: دمای بتن در هنگام بتن‌ریزی، درجه سلسیوس (°C)
• Cw: ضریب وزن واحد بتن (مطابق جدول زیر)
• Cc: ضریب شیمیایی بتن (مطابق جدول زیر)

Pmax لازم نیست بیش از ۱۰ تن بر متر مربع (۱۰۰کیلونیوتن بر مترمربع) یا 2.4h تن بر متر مربع در نظر گرفته شود و مقدار حداقل آن نیز ۳ تن بر مترمربع (30کیلو پاسکال) می باشد.

برای ستون ها

pmax=CwCc[7.2+785R/(T+17.8)]

حداقل فشار جانبی  pmax باید برابر با  30Cw KPa باشد، اما در هیچ شرایطی نباید از مقدار ρgh بیشتر شود.

در بار گذاری و فشار بتن که بر سطح وارد میشود بسیار باید دقیق بود تا مراحل به نحو احسن انجام گیرد و به نتیجه دلخواه نیز در کمترین و با هزینه های پایین تر رسید.