سیستم اجرای قاب تونلی

در این روش سازه ای قالب تونلی از نوعی قالب فلزی به شکل تونل جهت قالب بندی یکپارچه دیوار و سقف بتنی هرطبقه استفاده می گردد. بطوری که اسکلت بتنی ساختمان فقط شامل دیوار های بتنی برشی وسقف های دال بتنی بوده و فاقد هرگونه اعضای سازه ای معمول نظیر تیر و ستون است که پس از یک مرحله بتن ریزی (در یک روز) با گذشت 2 روز، با قرار دادن شمع در طبقه مذکور، امکان قالب برداری و انتقال به طبقه بالاتر وجود داشته و اسکلت یک طبقه به طور کامل به دست می آید. سیستم قالب تونلی که در سازه ها به کار برده می شود موجب استفاده بهینه از مساحت مفید زیر بنا می گردد. همچنین این سیستم مقاومترین سیستم سازه ای در برابر زلزله می باشد. به دلیل اینکه دیوارهای بتنی برشی و سقفهای بتنی ونیز بتن ریزی بدون وقفه این دو عضو قائم و افقی یکپارچگی سازه را به وجود می آورد لذا این روش ساخت مناسبترین سیستم برای مناطق زلزله خیز می باشد. از دیگر مزیتهای این روش مقاومت دیوارها و سقفهای بتنی در برابر آتش سوزی است. در سیستم قالب تونلی اجرای دیوارها و سقف در یک مرحله با هم انجام و بر این اساس سازه به صورت یکپارچه ساخته می شود. این سیستم مزایای زیادی در مقایسه با دیگر روشهای متداول ساخت دارد از جمله این که موجب کاهش هزینه و کوتاه نمودن دوره ساخت نسبت به روشهای متداول می شود. زمان کمتر در دوران ساخت از به هدر رفتن نیروی کار و درگیر بودن سرمایه در دوره زمانی طولانی جلوگیری می نماید و نهایتاَ باعث کاهش هزینه ها میشود. قابلیت استفاده از قالبها برای چند صد مرتبه نصب و بتن ریزی موجب سرشکن شدن وکاهش سرمایه گذاری و پائین آوردن هزینه های ساخت می گردد. به گونه ای که یک گروه متشکل از 8 یا 9 نفر در یک روز کاری ضمن نصب قالب و بتن ریزی یک واحد آپارتمان ینسبتاَ بزرگ را به سهولت به انجام برسانند.
مزایای سیستم تونلی
-1 سرعت در اجرا و صرفه جویی در هزینه تمام شده
نمودارهای پیشرفت کار و زمان بندی اجرای اسکلت و عملیات تکمیلی در سازه های تونلی مؤید سرعت بسیار زیاد عملیات ساخت درمقایسه با سازه های معمولی می باشد. این سرعت اجرا معلول عوامل مختلفی است که اهم آنها به شرح زیر می باشد :
1-1 با توجه به مشخص بودن تعداد ست های قالب تونلی و دوره زمانی دقیق و سیستماتیک عملیات آرماتور گذاری، امکان قالب بندی وبتن ریزی وجود داشته و تاخیرات زمانی خصوصاَ در بخش اسکلت به حداقل ممکن می رسد و این روش در مقایسه با عملیات قالب بندی، آرماتور بندی، بتن ریزی و قالب برداری ستونها، تیر ها و سقف ها در ساختمان های بتنی معمول بسیار سریع تر است.
2-1 در سیستم قالب تونلی هم زمان باآرماتور بندی دیوارها و سقف ها، بخش عمده ای (در حدود 70 درصد) از لوله و قوطیگذاری های برقی و غلاف های تاسیساتی صورت گرفته و در نتیجه عملیات شیار زنی روی سقف و دیوار، (در ساختهای سنتی) جهت جاگذاری لوله و قوطی برق حذف می گردد که این خود باعث کاهش زمان و هزینه های بعدی می شود.
3-1 به دلیل یکپارچه بودن دیوارها و سقفها و وجود دیوارهای برشی فراوان در این نوع از سازه ها علیرغم مقاومت بسیار بالا درمقابل نیروی زلزله میزان آرماتور مصرفی در مقایسه با سازه های بتنی معمولی، 20 الی 30درصد کمتر می باشد که صرفه جویی قابل توجهی در هزینه تمام شده خواهد بود. (باتوجه به بالا رفتن قیمت جهانی فولاد در سالهای اخیر، کاهش فولاد مصرفی تعیین کننده است.(
4-1ازآنجایی که دیوارهای بتنی در سازه های بتنی قالب تونلی علاوه بر نقش باربری به عنوان دیوارهای جداکننده اصلی و حتی جداکننده های داخلی نیز عملکرد دارند لذا دیوارچینی و تیغه بندی ساختمان در حدود 60درصد تقلیل یافته و به تبع آن در مدت زمان اجرای تیغه ها و هزینه های مربوطه صرفه جویی قابل ملاحظه ای می شود.
5-1 علیرغم سرمایه گذاری اولیه درساخت و تامین قالبهای تونلی، به دلیل سهولت در قالب بندی و قالب برداری با استفاده از جرثقیلهای برجی و امکان استفاده از آنها در پروژه های متعدد (دوام و طول عمرزیاد قالبها)، کاهش چشمگیری در هزینه های قالب بندی و هزینه های بالا سری و نهایتاَ هزینه های تمام شده صورت می گیرد.
6-1 با توجه به عبور لوله های برق در ضخامت سقف (در حدود 15 سانتیمتر) در صورت امکان استفاده از لوله های تک لایه یاچند لایه پلیمری در ضخامت کف سازی ها (حدود 5 تا 6 سانتیمتر) کاهش چشمگیری در وزن ساختمان و هزینه تمام شده صورت می گیرد.
7-1 به دلیل ایجاد سطوح صاف و صیقلی دیوارها و سقفهای بتنی در این سیستم، عملیات نازک کاری شامل گچ و خاک و سفیدکاری روی دیوارها و سقفهای بتنی کاملاَ حذف گردیده و میتوان مستقیماَ روی آنها را نقاشی نمود که این قابلیت صرفه جویی فراوانی در هزینه های تمام شده و زمان اجرای کار درپی دارد.
8-1 بطور کلی مقایسه هزینه ساختمان با قالب تونلی و اسکلت بتنی متداول به شرح ذیل است:
الف: هزینه مصالح مصرفی:
این سیستم نسبت به سیستم رایج 15% هزینه کمتری دارد.
ب: دستمزد و اجرا:
با توجه به پیچیده تر بودن این سیستم ونیاز به آموزش تخصصی نیروی انسانی، دستمزد اجرای این روش 11% بیشتر است.
ج: هزینه ماشین آلات :
روش قالب تونلی ، اجرای همزمان دیوار و سقف می باشد که با توجه به حجم بتن ریزی و قالب های وسیع مورد استفاده در یک مرحله بتن ریزی ، نیاز به ماشین آلات بیشتری را می طلبد . در ارزیابی داخلی انجام شده ، برای ساختمان 4 یا 5 طبقه ، این هزینه حدود 12% و برای ساختمان 10 طبقه حدود 9% بیشتر از هزینه ماشین آلات در اسکلت بتنی می باشد .
هزینه مصالح ، اجرای دیوارها، سقفها و سفید کاری :
با توجه به این که بسیاری از دیواهای ساختمان در زمان اجرای اسکلت قالب تونلی تأمین می گردد هزینه آن به مراتب پایین تر از سیستم اسکلت بتنی ااست ) حدود 68% کمتر از سیستم بتنی 5 طبقه و حدود 45% کمتر از سیستم بتنی 10 طبقه می باشد).
هزینه مصالح ، اجرای دیوارها ، سقف کاری و سفید کاری :
در این سیستم بسیاری از دیوارهای ساختمان در زمان اجرای اسکلت و قالب بندی ساخته می شوند . بنابراین هزینه تمام شده به مراتب پایین تر ازسیستم اسکلت بتنی می باشد ( حدود 68% کمتر از اسکلت بتنی در بناهای ده طبقه و 75% کمتر در بناهای ده طبقه(
در نهایت جمع کل هزینه ها با توجه به حجم عملیات مختلف سیستم قالب بتنی حدود 18% هزینه کمتری نسبت به اسکلت بتنی دارد . لازم به ذکر است خواب سرمایه ناشی ازسرعت اجرای سیستم قاب بتنی که حدودا ً سه برابراجرای ساختمان با سیستم تونلی در نظر گرفته شود که خود عامل مهمی در کاهش هزنه تمام شده پروژه می باشد.
-2 مقاومت بسیار مناسب در برابرزلزله
1-2 در روش تونلی به دلیل اتصال مستقیم دال سقفها به دیوارهای اطراف و سطح گسترده اتصال آنها عملاَ حالت تمرکز تنشدر محل اتصال تیرها و ستونها نظیر سازه های بتنی معمولی وجود نداشته و سازه به صورت کاملاَ یکپارچه در مقابل نیروی جانبی زلزله مقاوت می کند و خطرات آسیبهای سازه ای در مقاطع بحرانی اطراف گره ها نظیرساختمانهای بتنی معمولی وجود ندارد.

2-2به دلیل سختی فوق العاده زیاد این نوع سازه عملاَ سختی دیوارهای غیر سازه ای پرکننده تاثیر قابل توجهی در سختی کل سازه که هنگام آنالیز و طراحی مفروض بوده نخواهد داشت و نتیجه آنالیز اولیه کاملاَ قابل اعتبار است.
3-2 تغییرات سختی طبقات سازه درارتفاع یک ساختمان از مباحث مهم در آیین نامه 2800 می باشد که با توجه به تیپ بودن اسکلت و مقاطع سازه در طبقات در سیستم تونلی، تغییرات سختی در ارتفاع نامحسوس بوده و توزیع نیروهای زلزله در ارتفاع بسیار منظم تر صورت می گیرد. در هر حال پیش بینی می شود در صورت وقوع زلزله های مخرب و شدید به دلیل یکپارچگی دیوارها و سقفها و وجود شبکه آرماتوربندی در جدار دیوار و سقف به صورت کاملاَ یکنواخت حتی در صورت آسیبهای جدی سازه بتنی، امکان ویران شدن ساختمان و ریزش آوار دیوار و سقف روی بهره برداران وجود نداشته و تلفات انسانی به حداقل ممکن خواهد رسید.
3- سهولت در اجرا و نظارت سازه
با توجه به سادگی شبکه آرماتوربندی دیوارها و سقفها و تکرار آنها در طبقات با تهیه نقشه های کارگاهی برای لوله و قوطی گذاری برق و اسلیو گذاری تاسیساتی و محل بازشوهای دیواری و سقفی، اجرای کار و نظارت فنی بسیار دقیق و با سهولت خواهد بود.
4- عایق بندی حرارتی و صوتی ساختمان
عایق بندی ها در پروژه های سازه تونلی به سهولت امکان پذیر بوده به طوری که استفاده از عایق پلی رول زیر ضخامت کف سازی ها و استفاده از تکنیکهای جدید نما سازی همراه با عایق پلی اورتان روی سطوح خارجی دیوارها و سقف بام سبب رعایت مقررات ملی، آسایش بهره برداران و صرفه جویی ملی در مصرف انرژی می شود.
تاییدیه وزارت مسکن و شهرسازی مرکز تحقیقات ساختمان ومسکن جمهوری اسلامی ایران
هفتمین گزینه در فناوریهای تایید شده در راستای جزء 2-6 بند "د" تبصره6 قانون بوجه1386 کل کشور سیستم موسوم به تونلی است که یکی از روشهای مورد استفاده برای اجرای ساختمان های با سیستم باربر دیوار و سقف بتنی است. ازآن جا که اجرای قالب بندی سقف و دیوار به صورت سلولی و هم زمان انجام می شود به نام تونلی مرسوم است. در سیستم اجرای تونلی، دیوارها و سقف ها ی بتن مسلح به صورت همزمان آرماتوربندی، قالب بندی و بتن ریزی می شوند. این روش، ضمن افزایش سرعت و کیفیت اجرا، عملکرد سازه ای و رفتار لرزه ای مجموعه سازه را به لحاظ یکپارچگی اعضا و اتصالات آن ها به نحو چشمگیری بهبود می بخشد.
قالب های مورد استفاده، به اندازه تقریبی ابعاد فضاها هستند. برای قالب بندی یا قالب برداری، نیاز به تبدیل آن ها به ابعاد کوچک نیست و با همان ابعاد اولیه و به صورت یکپارچه از فضا خارج می شوند. خروج قالبهای تونلی، پس از بتن ریزی دیوار و سقف و گیرش اولیه بتن، با فاصله دادن قالب ها از جداره های بتن ریزی شده (قالب برداری) وبا حرکت افقی روی چرخ یا غلتک صورت می گیرد. جدار هایی که با استفاده از این روش اجرا می شوند جدارهای اصلی داخلی و بعضی جدارهای خارجی (جانبی) هستند.
سازه ساختمان های اجرا شده با سیستم تونلی،سازه ای نسبتا شناخته شده است و از دیدگاه عملکرد لرزه ای اشکال عمده ای ندارد. تجربه زلزله های گذشته رفتار مناسب سازه این ساختمان ها را نشان داده است.
درساختمان های اجرا شده با این روش، در برخی موارد، برای افزایش سهولت و سرعت اجرا، اجرای غیر سازه ای مانند دیوارهای جدا کننده،پله ها و پانل های نما به صورت پیش ساخته در نظر گرفته می شوند و پس از تکمیل سازه اصلی، به آن متصل می شود که این امردر مورد سازه پله ها توصیه نمی شوند.
با انجام مدیریت صحیح در اجرا و با استفاده از فناوری های روز و به کار گیری فناوری در تسریع گیرش و افزایش مقاومت بتن، می توان سرعت اجرا را به طور چشمگیری افزایش داد. هم اکنون، با استفاده از روش تونلی، انبوه سازان با برنامه ریزی اجرای یک طبقه در دو روز، مجتمع های مسکونی بزرگ را می سازند. از معایب این روش، محدودیت در طراحی فضا های داخلی است، و لازم است طراحی برطبق محدودیت های اجرا در خصوص ابعاد قالب و قالب گذاری و به صورت مدولار انجام شود.
در ساختمان های اجرا شده به روش تونلی، ابتدا آرماتوربندی و تعبیه مسیر های تاسیسات مکانیکی و برقی در دیوارها انجام می شود وهم زمان با اقدامات، قالب بندی بازشوهای مورد نیاز برای تاسیسات و در و پنجره اجرا می شود. قالب های دو طرف دیوار را به صورت پشت به پشت، قالب بندی می کنند و با قرار گرفتن قالب های متوالی در کنار هم، بدون قالب واسط سقفی یا همراه با آن ، مجموعه قالب عادی دیوار وسقف را تشکیل می دهند.
در مرحله بعد، آرماتوربندی سقف و جاگذاری مسیر های برق انجام می شود و قالب هایی برای خالی ماندن محل داکت ها و دیگر حفره های لازم در سقف نصب می شود.در ادامه، بتن ریزی سقف ها و دیوارها به صورت یکپارچه و در یک مرحله انجام می شود. اجرای جدارهای بتنی پرداخت شده، نیاز به نازک کاری بر روی سطوح آن ها را برطرف می کند. این روش اجرا، در مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، مورد ارزیابی قرارگرفته و کاربرد آن، در حیطه الزامات ارائه شده، مجاز است.
الزامات طراحی و اجرای ساختمان های بتن آرمه با شیوه قالب تونلی
مبنای کلی طراحی این سیستم مطابق با ساختمان های بتن مسلح از نوع دیوار باربر صورت گرفته و شیوه اجرای آن به روش قالب های تونلی انجام می شود.

اجرای این سیستم در کلیه پهنه های لرزه خیزی ایران (مطابق استاندارد 2800) حداکثر تا 15 طبقه یا 50 متر از تراز پایه بلامانع است.

طرح لرزه ای و سازه ای به ترتیب بر اساس آخرین ویرایش استاندارد 2800 ایران و آیین نامه آبا ( یا آیین نامه ACI 318-05 و ویرایش های بعد از آن) انجام گیرد.

رعایت ضوابط مربوط به شکل پذیری متوسط و زیاد متناسب با لرزه خیزی مناطق مختلف ایران مطابق استاندارد 2800 الزامی است.

منظم بودن ساختمان در پلان و ارتفاع ضروری است.

به کارگیری حداکثر دهانه 5/5 متر برای سقف، حداکثرخالص 3 متر (بدون احتساب ضخامت سقف) و حداقل ضخامت 15 سانتی متر برای دیوار های هرطبقه در این سیستم مجاز است.

سطح مقطع اسمی دیوارهای سازه ای در هر جهت بایدحداقل 3 در صد سطح زیر بنای طبقه باشد.

سطح مقطع اسمی دیوارهای سازه ای یکجهت می بایست حداقل 80 در صد جهت دیگر باشد.

رعایت حداقل مقاومت فشاری نمونه استوانه ای 25 مگاپاسکال برای بتن سازه ای و حداقل تنش تسلیم 400 مگاپاسکال برای فولاد الزامی است.

در نظر گرفتن ملاحظات خاص در پلان معماری، جهت بستن و بازکردن قالب های تونلی ضروری است.

قالب برداری اجزای سازه ای باید مطابق مبحث نهم مقررات ملی ساختمان صورت گیرد.

استفاده از موارد افزودنی شیمیایی (روان کننده،فوق روان کننده و افزودنی های تسریع کننده گیرش بتن) باید مطابق با مقررات ملی ساختمان و یا سایر مراجع معتبر بین المللی است، هم چنین نوع و میزان مصرف آن ها بر مبنای مشخصات اجرایی و اقلیمی کشور انتخاب شود.

در شرایط اقلیمی مختلف، باید تمهیدات لازم در طراحی و اجرای ساختمان ها در نظر گرفته شود.

طراحی و اجرای جزییات مناسب در محل اتصال دیوار های غیر سازه ای به منظور عدم مشارکت درسختی جانبی سازه الزامی است.

لحاظ کردن جزییات دقیق مسیر و محل نصب کلیه اقلام تاسیسات برقی و مکانیکی در مرحله طراحی و اجرا ضروری است.

در نظرگرفتن تمهیدات و تجهیزات لازم جهت اجرای بتن ریزی یکپارچه دیوارها و سقف در هر طبقه ضروری است.

تمهیدات لازم در اجرای نازک کاری و نما سازی بر روی سطوح بتنی، می بایستی در مراحل طراحی و اجرا در نظر گرفته شود.

عایق کاری حرارتی جداره های خارجی ساختمان مطابق الزامات مبحث 19 مقررات ملی ساختمان الزامی است.

رعایت مبحث سوم مقررات ملی ساختمان در خصوص حفاظت ساختمان ها در مقابل حریق و همچنین الزامات نشریه شماره 444 مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن مربوط به مقاومت جداره ها در مقابل حریق با در نظر گرفتن تعداد طبقات، ابعاد ساختمان،کاربری و وظیفه عملکردی عنصر ساختمانی ضروری است.

صدابندی هوابرد جداکننده های بین واحد های مستقل و پوسته خارجی ساختمان و صدا بندی سقف بین طبقات باید مطابق مبحث هجدهم مقررات ملی ساختمان تامین شود.

منابع:
طاحونی، شاپور، راهنمای قالب بندی ساختمانهای بتن آرمه، 1382
دفتر تدوین و ترویج مقررات ملی ساختمان، طرح واجرای ساختمانهای بتن آرمه، 1385
انبوه سازی مسکن، نشریه فرایند معماری شماره 6، 1386