زارعیمصالح بنایی یکی از قدیمیترین مصالح مورد استفاده در ساختمان سازی است. میزان زیادی از ساختمانهای روستاهای ایران از نوع ساختمان مصالح بنایی هستند. فراوانی و سازگاری با اکثر شرایط آب و هوایی و همچنین عدم نیاز به نیروی متخصص برای اجرای آن از جمله دلایل استفاده از این نوع سازه است.
با پیدایش پروفیلهای فولادی و بتن در قرن بیستم، سازههای بنایی به تدریج کنار گذاشته شد؛ چون دانش مهندسان سازه نسبت به رفتار این نوع سازه کافی نبود و درکی از رفتار آن در مقابل زلزله نداشتند و حتی هنوز هم نیاز به تحقیق بیشتر روی سازههای بنایی احساس میشود.
انواع ساختمان مصالح بنایی
اگر بخواهیم یک تعریف کلی از ساختمانهای مصالح بنایی ارائه دهیم، میتوانیم بگوییم ساختمانهایی که در ساخت اسکلت آن از آجر، بلوک سیمانی و سنگ و یا به طور کلی از مصالح طبیعی مانند خاک استفاده شده، به طوری که دیوارهای این ساختمانها بتوانند بارهای قائم و جانبی را تحمل کنند. سیستم سازهای ساختمان مصالح بنایی سیستم دیوار باربر است.
بر اساس مبحث 8 مقررات ملی ساختمان (ویرایش 98) میتوان ساختمانهای بنایی را به دو دستهی زیر تقسیم کرد:
- ساختمان بنایی محصور شده با کلاف: این ساختمان با آجر، بلوک سیمانی و سنگ ساخته شده و در آنها از کلافهای افقی و قائم که معمولا بتنآرمه هستند، استفاده میشود. نحوهی عملکرد ساختمانهای بنایی کلافدار اینگونه است که در عمل دیوارهای بنایی نقش تحمل بارهای ثقلی و جانبی را دارند و از این کلافها جهت بهبود یکپارچگی و شکلپذیری دیوارها استفاده میشود.
- ساختمان بنایی مسلح: در این ساختمانها در کنار بلوک سیمانی و آجر و سنگ و یا ترکیبی از آنها از میلگردهای فولادی تقویتی هم استفاده میشود. که عملا اجزای بنایی نقش تحمل بارهای ثقلی را دارند و میلگردها برای افزایش تحمل باربری جانبی ساختمان استفاده میشوند.
اجزای ساختمان مصالح بنایی
- پی
- دیوارهای باربر (بنایی مسلح و بنایی کلاف دار)
- سقف
پی در ساختمان مصالح بنایی
پی ساختمان مصالح بنایی را میتوان از بلوک سیمانی یا آجر ساخت. پی بنایی باید قادر باشد وزن سازه و نیروهای جانبی را تحمل و به زمین زیرین خود منتقل کند. این پی باید در برابر آبهای زیرزمینی مقاوم باشد.
پی بنایی یا فقط از مصالح بنایی ساخته میشود که به آن پی بنایی ساده میگویند یا برای افزایش باربری به آن، آرماتور فولادی اضافه میشود. انواع مختلف پیهای بنایی به شرح زیر است:
- پی نواری
- پی گسترده
- پی پلهای
- پی به شکل قوس برعکس
پی نواری: پیهای نواری مستقیما در زیر دیوارهای باربر و از مصالح بنایی ساخته میشوند. از این نوع پی در محلهایی که خاک کیفیت خوب و قابل قبولی دارد، استفاده میشود. این پی در قسمتهای تحتانی عریضتر میشود و هرچه به سمت دیوار و کف زمین میآید، عرض آن کاهش مییابد.
اگر جنس خاک پی نواری از لای و رس باشد باید زیر پی یک لایه ملات اجرا شود؛ در غیر این صورت آبهای زیرزمینی در خاک و سپس پی نفوذ کرده و پی نشست میکند.
اگر خاک ظرفیت باربری پایینی داشته باشد بهتر است که زیر پی بتنی با ضخامت 10 تا 22.5 سانتیمتر اجرا شود. ابعاد این نوع پی به شرایط خاک، بارهای اعمالی و روش ساخت سازه قرار گرفته روی پی دارد.
پی گسترده: این نوع پی از آجرهای با کیفیت و یا سنگ ساخته میشوند. قسمت پایینی پی در مقایسه با دیوار باربر روی آن، بسیار عریضتر است و هرچه پی ارتفاع میگیرد، عرض آن کم میشود. پی گسترده معمولا برای ساختمانهای بنایی که زیرزمین دارند استفاده میشود. همانند پی نواری اگر خاک ظرفیت باربری خوبی نداشته باشد، از یک لایه بتن در زیر خاک استفاده میشود.
پی پلهای: در واقع پی پلهای مشابه پی نواری است ولی به علت اینکه نمیتوان پی نواری را در زمینهای شیبدار اجرا کرد، از این نوع پی با پلههای عمودی برای جلوگیری از لغزش پی، استفاده میشود. استفاده از این پلهها باعث ایجاد ظرفیت باربری افقی در پی میشود و پایداری را به همراه دارد. در این نوع پی باید برای اتصال پلهها دقت و توجه بسیار زیادی شود به خصوص اگر با مصالح سنگی ساخته میشود.
پی به شکل قوس برعکس: این نوع پی از قوس معکوس و از جنس آجر و سنگ است. استفاده از پی قوسی امروزه مرسوم نیست و از پی بتنآرمه استفاده میشود ولی قبلا از این نوع پی برای ساختمانهای چند طبقه استفاده میشد.
دیوارهای باربر
دیوارهای باربر بنایی مسلح: که در طول و عرض دیوار از میلگرد استفاده میشود و همین میلگردها به فونداسیون وصل میشود (مانند میلگرد انتظار ستونها در سازه بتنی).
دیوارهای باربر کلافدار: به طور کلی کلافها در این نوع ساختمان به دو نوع کلاف افقی و کلاف قائم تقسیم میشوند. این کلافها عموما از جنس بتن مسلح هستند.
کلاف افقی: کلافهای افقی معمولا در پای دیوارها، در زیر تراز سقفها، در تراز بالا و پایین بازشوها ساخته میشوند. کلافهای افقی پیرامونی نقش مهمی در مقاومت لرزهای ساختمانهای بنایی دارد و همچنین کلافهای افقی که در زیر دیوارها اجرا میشود، وظیفه انتقال نیروهای دیوار به پی را بر عهده دارد. برای اجرای این کلافها ضوابطی در زمینه 1- محل تعبیه و مشخصات کلافهای افقی 2- محل تعبیه و مشخصات میلگردها در کلافهای افقی بتنی 3- اتصال کلافهای افقی در آییننامه ساختمان مصالح بنایی (مبحث 8 مقررات ملی ساختمان) وجود دارد.
کلاف قائم: کلافهای قائم به منظور پیوند دیوارها به یکدیگر به کار میروند و دیوارها را در کلاف افقی و فونداسیون مهار میکنند. ضوابط این کلافها در زمینه 1- محل تعبیه و مشخصات کلافهای قائم 2- مشخصات و محل تعبیه میلگردها در کلافهای قائم بتنی 3- اتصال کلافهای قائم 4- معادل کردن کلافهای قائم، نیز در آییننامه ساختمان مصالح بنایی وجود دارد. این کلافها همزمان با اجرای دیوار سازهای اجرا میشود.
سقف ساختمان مصالح بنایی
سقفهای پرکاربرد برای این سازهها شامل سقف طاق ضربی و سقف تیرچه بلوک است که در ادامه راجع به آنها توضیح خواهیم داد.
به طور کلی رعایت دو ضابطه زیر در اجرای سقفها الزامی است:
- در زیر سقف یک کلاف افقی با شرایط خاصی که در آیین نامه آمده اجرا شود.
- بخش طرهای سقف باید همزمان با سقف اجرا شود و تیرهای آن ادامه تیرهای سقف باشد.
سقف طاق ضربی: سقفهای طاق ضربی یکی از قدیمیترین و سنتیترین نوع سقفهای رایج در کشور میباشد. مصالح به کار رفته در این سقف آجر فشاری و ملات گچ و خاک و همچنین تیرآهن میباشد. روش اجرای آن اینگونه است که آجر فشاری را با ضربه دست و با فشار کم، با ملات گچ و خاک به صورت قوسی کار میکنند.
علت کاربرد فراوان این نوع سقف در سالهای نه چندان دور 1- در دسترس بودن مصالح 2- عدم نیاز به تخصص برای اجرا بوده است.
سقف تیرچه بلوک: سقف تیرچه بلوک امروزه یکی از پر کاربردترین روشهای اجرای سقف در کشور ایران است. از ویژگیهای آن میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
1- اجرای راحت
2- سهولت دسترسی به مصالح و نیروی کار
3- وجود یکپارچگی در سقف.
اجزای تشکیل دهنده این سقف همانطور که از نامش پیداست، از تیرچه بتنی و بلوک از جنس سفالی، بتنی یا یونولیت هستند. جزئیات اتصال این سقف به ساختمان مصالح بنایی در مبحث 8 مقررات ملی ساختمان آورده شده که برای مطالعه بیشتر در این زمینه، بهتر است به آن مراجعه کنید و در این مقاله از توضیح بیشتر در این زمینه صرف نظر میشود.
مصالح و انواع ملات به کار رفته در ساختمان مصالح بنایی
مصالح به کار رفته در این نوع سازه شامل آجر، بلوک و ملات است. هرکدام شامل انواع مختلفی هستند که به آنها اشاره خواهد شد.
آجر: در واقع خشت پخته شده میباشد و در انواع متفاوتی به لحاظ جنس، شکل، روش تولید و … وجود دارد. انواع مختلف آجر به لحاظ روش تولید شامل: آجرهای رسی دستی و آجرهای رسی ماشینی میشود.
انواع مختلف آجر به لحاظ شکل ظاهری شامل: آجر توپر، آجر توخالی، آجر متخلخل، آجر مشبک میباشد.
بلوکهای سیمانی: این بلوکها از بتن و به کمک دستگاههای قالبزنی دستی یا اتوماتیک به شکل توخالی یا توپر در اندازههای مختلف تولید میگردند. از این بلوکها در دیوار و سقف ساختمان مصالح بنایی استفاده میشود. برای استفاده در دیوارهای باربر از نوع توپر آن استفاده میکنند. در غیر این صورت قسمتهای خالی را با بتن پر میکنند.
ملات : ملاتهای مورد استفاده در مصالح بنایی مخلوطهایی هستند که به عنوان واسطه بین عناصری مانند آجر، بلوک و غیره به کار میروند. این ملاتها از مصالحی مثل گچ، ماسه، آهک، سیمان و … ساخته شده که پس از خشک شدن سفت و محکم میشود.
انواع ملات:
- ملاتهای سیمانی: شامل ملات ماسه-سیمان / ماسه-سیمان-آهک
- ملاتهای آهکی: شامل گل-آهک / ماسه-آهک / ساروج که خود شامل ساروج گرم و ساروج سرد میشود.
- ملاتهای گچی
- ملاتهای گلی
مزایای ساختمانهای بنایی
- فراوانی مصالح و عدم نیاز به نیروی متخصص برای اجرا
- دوام خوب مصالح در طولانی مدت
- سهولت در اجرا و سرعت بالای ساخت
- هزینه تولید و حمل و نقل و نگهداری پایین
- عدم نیاز به هزینههای اضافی در برابر آتش سوزی، عایق صوت و حرارت
معایب ساختمان مصالح بنایی
- تُردی و مقاومت کم مصالح و شکل پذیری پایین
- حجم و وزن زیاد مصالح که نیروی اینرسی زیادی در زمان زلزله ایجاد میکند
- اتصالات ضعیف بین اجزای سازه
- محدودیت در ارتفاع
- عدم یکپارچگی سازه در مقابل نیروهای جانبی
- کاهش مقاومت در برابر نیروهای متناوب شدید
- تغییرات مقاومت زیاد بین اجزای مختلف سازه
نتیجه گیری
از ساختمان مصالح بنایی در گذشته بیشتر استفاده میشد و چون هیچ آییننامه و ضابطهای برای این نوع سازهها وجود نداشت اکثر ساختمانهای بنایی قدیمی مقاومت لازم در برابر زلزله را نداشتند. با اینکه امروزه آییننامه مشخصی برای این سازهها وجود دارد، ولی به دلیل ضوابط سختگیرانه و عدم وجود دانش کافی در مورد رفتار این نوع سازهها در مقایسه با سازههای بتنی یا فولادی مرسوم، ساختمان مصالح بنایی توجیه اقتصادی نداشته و تنها برای ساختمانهای یک یا دو طبقه مناسب میباشد.