ارتفاع بتن ریزی ستون چگونه محاسبه می‌شود؟ بررسی ارتفاع مجاز بتن ریزی

محاسبه ارتفاع بتن‌ریزی ستون

به‌طور کلی، محاسبه ارتفاع بتن‌ریزی ستون را می‌توان با توجه به شرایط اتصال تیرها به ستون در دو حالت بررسی کرد:

• زمانی که تیرهای متصل به ستون دارای ارتفاع یکسان هستند.
• زمانی که تیرهای متصل به ستون دارای ارتفاع‌های متفاوت هستند.

در ادامه، نحوه تعیین ارتفاع بتن‌ریزی ستون در هر یک از این دو حالت را بررسی می‌کنیم.

محاسبه ارتفاع بتن‌ریزی ستون در حالت هم‌ارتفاع بودن تیرها

در این بخش، نحوه محاسبه ارتفاع بتن‌ریزی ستون را در حالتی بررسی می‌کنیم که تیرهای متصل به ستون دارای ارتفاع یا ضخامت یکسانی باشند. در این شرایط، برای تعیین ارتفاع بتن‌ریزی ستون می‌توان از رابطه زیر استفاده کرد:

 تراز شروع ستون − ارتفاع (ضخامت) تیر − تراز سقف طبقه فوقانی = ارتفاع بتن‌ریزی ستون

تراز شروع ستون با توجه به محل قرارگیری آن متفاوت است:

• برای ستون طبقه اول: تراز شروع ستون، تراز روی فونداسیون در نظر گرفته می‌شود.
• برای ستون بین دو طبقه: تراز شروع ستون، تراز روی سقف طبقه پایین است.

بنابراین، محل شروع ستون تأثیر مستقیمی بر محاسبه ارتفاع بتن‌ریزی آن دارد. از این نظر، می‌توان ستون‌ها را در سه حالت بررسی کرد:

1.  ستون با شروع از تراز صفر: در این حالت، پایه ستون در تراز صفر قرار دارد و محاسبه ارتفاع بتن‌ریزی بر اساس اختلاف تراز روی سقف طبقه فوقانی، ارتفاع تیر و تراز صفر انجام می‌شود.
2.  ستون با شروع از تراز منفی: در این حالت، پایه ستون در تراز پایین‌تر از صفر قرار گرفته است. بنابراین، هنگام محاسبه ارتفاع بتن‌ریزی باید تراز منفی شروع ستون را در رابطه در نظر گرفت. به بیان ساده، اختلاف ارتفاع بین تراز شروع ستون و تراز موردنظر بتن‌ریزی باید به‌درستی محاسبه شود.
3.  ستون با شروع از تراز مثبت: در این حالت، پایه ستون در تراز بالاتر از صفر قرار دارد. در نتیجه، تراز مثبت شروع ستون از ارتفاع نهایی موردنظر کسر می‌شود تا ارتفاع واقعی بتن‌ریزی ستون به دست آید.

در تصویر زیر، هر سه حالت به‌صورت عددی نمایش داده شده است تا نحوه استفاده از رابطه و تأثیر تراز شروع ستون بر ارتفاع بتن‌ریزی به‌صورت واضح‌تر مشخص شود.

محاسبه ارتفاع بتن‌ریزی ستون در حالت متفاوت بودن ارتفاع تیرها

در صورتی که تیرهای متصل به یک ستون دارای ارتفاع یا ضخامت متفاوت باشند، نحوه تعیین ارتفاع بتن‌ریزی ستون با حالت قبل تفاوت دارد. در این شرایط، معمولاً تراز بالای تیرها یکسان در نظر گرفته می‌شود و به همین دلیل، برای تعیین تراز مناسب بتن‌ریزی ستون باید ارتفاع بزرگ‌ترین تیر متصل به ستون را مبنا قرار داد. به بیان ساده، ابتدا تراز بالای ستون یا تراز فوقانی موردنظر مشخص می‌شود، سپس ارتفاع بزرگ‌ترین تیر از این تراز کسر می‌شود تا تراز بتن‌ریزی ستون به دست آید.

بنابراین، رابطه کلی را می‌توان به‌صورت زیر بیان کرد:

تراز شروع ستون  − ارتفاع (ضخامت) بزرگ‌ترین تیر − تراز روی سقف طبقه فوقانی = ارتفاع بتن‌ریزی ستون

در این حالت نیز، تراز شروع ستون بر نتیجه محاسبه تأثیرگذار است و باید با توجه به موقعیت ستون مشخص شود. از این نظر، سه حالت اصلی وجود دارد:

1. شروع ستون از تراز صفر: در این حالت، پایه ستون در تراز صفر قرار دارد. برای محاسبه ارتفاع بتن‌ریزی، تراز شروع ستون صفر در نظر گرفته می‌شود و ارتفاع بزرگ‌ترین تیر از تراز فوقانی موردنظر کسر خواهد شد.
2. شروع ستون از تراز منفی: اگر کف یا پایه ستون در تراز منفی قرار داشته باشد، تراز منفی شروع ستون باید در محاسبات لحاظ شود. در این حالت، اختلاف بین تراز شروع ستون و تراز نهایی بتن‌ریزی مبنای تعیین ارتفاع ستون خواهد بود.
3. شروع ستون از تراز مثبت: در این حالت، پایه ستون در یک تراز مثبت قرار دارد. بنابراین، تراز مثبت شروع ستون نیز باید در محاسبه وارد شود تا ارتفاع واقعی بتن‌ریزی ستون به دست آید.

در هر سه حالت، زمانی که ارتفاع تیرهای متصل به ستون متفاوت است، ارتفاع بزرگ‌ترین تیر باید مبنای محاسبه قرار گیرد؛ زیرا تراز بتن‌ریزی ستون باید به‌گونه‌ای تعیین شود که با پایین‌ترین تراز زیر تیرهای متصل به ستون تداخل ایجاد نکند.

در تصویر زیر، نحوه محاسبه ارتفاع بتن‌ریزی ستون در هر سه حالت، همراه با شکل شماتیک و مثال عددی، نشان داده شده است.

تفاوت ارتفاع بتن ریزی ستون با ارتفاع مجاز بتن ریزی

یکی از موضوعاتی که ممکن است هنگام بررسی محاسبه ارتفاع بتن‌ریزی ستون با آن اشتباه شود، ارتفاع مجاز تخلیه یا سقوط آزاد بتن است. این دو موضوع با یکدیگر تفاوت دارند؛ ارتفاع بتن‌ریزی ستون به تعیین تراز و ارتفاع اجرای ستون مربوط می‌شود، در حالی که ارتفاع سقوط آزاد بتن به فاصله‌ای گفته می‌شود که بتن هنگام تخلیه تا رسیدن به محل نهایی خود طی می‌کند. کنترل ارتفاع سقوط آزاد برای جلوگیری از جداشدگی سنگدانه‌ها و کاهش کیفیت بتن اهمیت دارد و در هنگام بتن‌ریزی ستون باید به آن توجه شود. در ادامه، به الزامات و نکات مربوط به ارتفاع مجاز تخلیه و سقوط آزاد بتن نیز می‌پردازیم.

ارتفاع مجاز بتن‌ریزی ستون

یکی دیگر از نکات مهم در اجرای بتن‌ریزی ستون‌ها، ارتفاع مجاز بتن‌ریزی و کنترل ارتفاع سقوط آزاد بتن است. بتن‌ریزی از ارتفاع زیاد می‌تواند باعث جداشدگی سنگدانه‌ها، ایجاد حفره و کاهش کیفیت بتن شود. به همین دلیل، محل و نحوه تخلیه بتن باید از قبل مشخص شود و تمهیدات لازم برای جلوگیری از افت کیفیت بتن در نظر گرفته شود.

در مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، ویرایش ۱۳۹۹، بر این موضوع تأکید شده است که بتن باید تا حد امکان در نزدیک‌ترین موقعیت نسبت به محل نهایی خود ریخته شود تا از جداشدگی سنگدانه‌ها در اثر جابه‌جایی مجدد یا روان شدن بتن جلوگیری شود.

در آیین‌نامه بتن ایران (آبا) نیز الزامات و توصیه‌های دقیق‌تری برای بتن‌ریزی از ارتفاع زیاد، از جمله بتن‌ریزی ستون‌ها و دیوارها، ارائه شده است. در این آیین‌نامه، برای شرایطی که بتن از ارتفاع زیاد تخلیه می‌شود، استفاده از تمهیداتی مانند بازشوهای مناسب در ارتفاع‌های مشخص، لوله یا سرسره بتن برای نزدیک کردن محل خروج بتن به سطح کار مورد توجه قرار گرفته است. متن مربوط به این موضوع در آیین‌نامه بتن ایران (آبا) به شرح زیر است:

در مواقعی که بتن از ارتفاع زیاد، مانند بتن‌ریزی ستون و دیوار، تخلیه می‌شود، به‌دلیل برخورد بتن با قالب و آرماتور، جداشدگی اتفاق می‌افتد. همچنین، این نوع بتن‌ریزی می‌تواند موجب باقی ماندن بتن خشک‌شده روی سطوح آرماتورها و قالب در ارتفاع بالاتر شود که در بتن‌ریزی‌های بعدی، موجب عدم پیوستگی بتن و میلگرد خواهد شد. در چنین مواقعی باید با در نظر گرفتن بازشو در ترازهای پایین‌تر، در فواصل ۱٫۵ متری، یا با استفاده از لوله و سرسره بتن، خروجی بتن را به سطح کار نزدیک کرد. افزایش ارتفاع سقوط آزاد بتن نیز می‌تواند به افزایش حفره‌های سطحی بتن منجر شود. بنابراین، برای جلوگیری از جداشدگی بتن، ارتفاع تخلیه باید از قبل مشخص شود تا تمهیدات لازم در این زمینه در نظر گرفته شود. با استفاده از طرح‌های اختلاط خاص یا به‌کارگیری مواد اصلاح‌کننده گران‌روی، کاهش حداکثر اندازه سنگدانه، استفاده از دانه‌بندی ریزتر و افزایش مواد سیمانی و پودرهای معدنی، اعم از فعال و غیرفعال، می‌توان از جداشدگی بتن حتی در ارتفاع سقوط آزاد بیشتر نیز جلوگیری کرد.