مصالح کاربردی در ساختمان :

انواع مختلفی از مصالح ساختمانی مانند بتن، فولاد، چوب و بنایی مورد استفاده در ساختمان سازی وجود دارد. هر ماده دارای خواص مختلفی مانند وزن، استحکام، دوام و هزینه است که آن را برای انواع خاصی از کاربردها مناسب می کند. انتخاب مصالح برای ساخت و ساز بر اساس هزینه و اثربخشی برای مقاومت در برابر بارها و تنش های وارد بر سازه است.

 به عنوان یک مهندس سازه، با مشتریانم کار می کنم تا در مورد نوع مصالح استفاده شده در هر پروژه بسته به اندازه و کاربری ساختمان تصمیم بگیرم.

تولید مصالح ساختمانی یک صنعت به خوبی تثبیت شده و استاندارد شده است که قادر به تامین قابل اعتماد مصالح با کیفیت بالا برای سازه های ما است.

بخشی از مسئولیت های مهندس سازه، تهیه مشخصات پروژه شامل کلیه مصالح ساختمانی و استانداردهای قابل اجرا و تدارک برای رعایت آنها می باشد. این بخش مهمی از هر پروژه برای تعیین کیفیت و خواص مواد مورد استفاده است.

مصالح ساختمانی را می توان به طور کلی به دو دسته تقسیم کرد: مصالح ساختمانی طبیعی مانند سنگ و چوب و مصالح ساختمانی ساخت بشر مانند بتن و فولاد. هر دو دسته معمولاً قبل از استفاده در یک کاربرد ساختاری به سطح خاصی از آماده سازی یا درمان نیاز دارند.

در زیر لیستی از موادی است که بیشترین استفاده را در پروژه های مشاوره مهندسی داشته را نام میبریم.

بتن:

بتن یک ماده مرکب است که از اختلاط سیمان، سنگدانه هایی مانند ماسه و سنگ خرد شده و آب به دست می آید.

خواص بتن به نسبت های استفاده شده در طرح اختلاط بستگی دارد. بنابراین، ارائه خواص مواد و نتایج آزمایش برای هر تکه بتن، یک روش استاندارد برای تامین کنندگان بتن است.

بتن تازه را می توان در قالب ریخته شد تا هر شکل یا فرمی به خود بگیرد و زمان می برد تا به یک ماده سنگ مانند تبدیل شود.

حداکثر 7 روز طول می کشد تا بتن به اکثریت مقاومت خود برسد و برای جلوگیری از ترک خوردن یا کاهش ظرفیت نیاز به توجه ویژه ای برای عمل آوری دارد. بتن بسیار پرکاربرد است و برای کاربردهایی که نیاز به ترکیبی از استحکام و دوام دارند، به سراغ مصالحی می‌روم.

به عنوان مثال، بتن یک ماده عالی برای پایه های ساختمانی است که وزن سازه با زمین برخورد می کند. این امر مستلزم استحکام برای حمل بار و همچنین دوام برای مقاومت در برابر تماس با خاک اطراف است.

بتن زمانی که در معرض تنش های فشاری قرار می گیرد بسیار قوی است، اما شکننده است و مقاومت کششی محدودی دارد. در ترکیب با میلگردهای فولادی، بتن مسلح برای طیف وسیعی از سازه‌ها مانند ساختمان‌های بلند چند طبقه، پل‌ها، جاده‌ها، تونل‌ها و بسیاری کاربردهای دیگر قوی‌تر و مناسب‌تر است.

فولاد:

فولاد یکی از قوی ترین مصالح ساختمانی موجود با ظرفیت مقاومت عالی در هر دو حالت کشش و فشار است. به دلیل نسبت مقاومت به وزن بالا، برای چارچوب سازه ای ساختمان های بلند و تاسیسات صنعتی بزرگ ایده آل است.

فولاد سازه ای در اشکال استاندارد مانند نبشی، تیرهای I و کانال C موجود است. این اشکال را می توان به یکدیگر جوش داد یا با استفاده از پیچ و مهره های با استحکام بالا، سازه هایی ساخت که قادر به مقاومت در برابر نیروها و تغییر شکل های بزرگ هستند.

فولاد یک مصالح ساختمانی نسبتاً گران است، بنابراین این وظیفه مهندس سازه است که اندازه‌ها و اشکال اقتصادی را با توجه به بارهای واقعی روی ساختمان انتخاب کند تا از طراحی بیش از حد جلوگیری شود. به دلیل هزینه بالاتر فولاد، من اغلب از مشتریان خود سؤالاتی دریافت می کنم که آیا راهی برای کاهش وزن و اندازه برخی از اعضای فولادی در سازه وجود دارد یا خیر.

این را می توان در صورتی انجام داد که بتوان بارها را روی اعضا کاهش داد و/یا تکیه گاه های عمودی اضافی را وارد کرد. نصب فولاد نسبت به بتن زمان کمتری دارد و در هر نوع محیطی قابل نصب است.

چوب:

چوب هزاران سال است که به عنوان مصالح ساختمانی مورد استفاده قرار می گیرد و اگر به درستی نگهداری شود تا صدها سال دوام می آورد.

این یک منبع طبیعی به راحتی در دسترس و مقرون به صرفه با وزن سبک و خواص بسیار قابل ماشینکاری است.

همچنین عایق خوبی در برابر سرما می کند که آن را به یک مصالح ساختمانی عالی برای خانه ها و ساختمان های مسکونی تبدیل می کند.

قطعات چوبی مورد استفاده در ساخت و ساز به صورت ماشینی تراشیده شده و با مشخصات ابعادی خاصی اره می شوند.

الوار ابعادی در بخش‌های بسیار در دسترس مانند 2×4، 2×6» و غیره عرضه می‌شود. این چوب معمولاً در ساخت دیوارها و کف استفاده می‌شود. باور کنید یا نه، یک 2 اینچ 4 اینچ در واقع 1 ½ اینچ عرض x 3 ½ اینچ ارتفاع دارد.

چوبی که در ابعاد بزرگتر تولید می شود به عنوان چوب یا تیر اطلاق می شود و معمولاً برای ساخت قاب سازه های بزرگ مانند پل ها و ساختمان های چند طبقه استفاده می شود.

چوب مهندسی شده نوع دیگری از چوب مورد استفاده در ساخت و ساز است که از اشکال مختلف چوب به هم چسبانده شده تا یک ماده کامپوزیت مناسب برای کاربردهای خاص ساختمانی را تشکیل دهد. نمونه هایی از چوب مهندسی شده، چوب لمینت شده (گلولام)، تخته سه لا و تخته فیبر است.

چوب به دلیل وزن سبکش مناسب ترین مصالح ساختمانی برای تحمل بارهای سنگین تر نیست و برای دهانه های طولانی ایده آل نیست.

چوب به ندرت برای شالوده ها و دیوارهای زیرزمین استفاده می شود، زیرا به دلیل تماس با خاک/رطوبت که می تواند نسبتاً گران باشد، باید تحت فشار قرار گیرد. در خانه های اسکلت چوبی، پایه ها و دیوارهای زیرزمین معمولاً با بتن مسلح ساخته می شوند.

سنگ تراشی:

ساختمان بنایی استفاده از واحدهای جداگانه برای ساخت سازه است که معمولاً از ملات برای اتصال واحدها به یکدیگر استفاده می شود.

متداول ترین ماده ای که من در طراحی سازه های بنایی استفاده می کنم بلوک بتنی است که در صورت نیاز با تقویت عمودی فولادی.

بنایی در مقاومت در برابر بار/تنش های فشاری قوی است که استفاده از آن را برای ساخت دیوارهای باربر ایده آل می کند.

از دیگر مصالح بنایی می توان به آجر، سنگ و بلوک شیشه ای اشاره کرد. سنگ تراشی یک ماده بسیار بادوام و مقاوم در برابر آتش است، اما می تواند به ملات و کیفیت کار حساس باشد.

استفاده از سنگ تراشی به عنوان دیوارهای باربر برای طراحی ساختمان های چند طبقه در دفتر من افزایش یافته است.

سیستم سازه ای معمولاً از کف های بتنی تشکیل شده است که بر روی ترکیبی از دیوارهای بنایی و بتن آرمه بسته به تعداد طبقات و میزان بار روی دیوارها تکیه می کنند.

دیوارهای بنایی با پنجره یا بازشو به تیرها یا لنگه های افقی نیاز دارند تا وزن دیوار در بالای دهانه را بپوشانند. بنایی به اندازه اسکلت های بتنی یا فولادی با بازشوهای بزرگ در دیوارها سازگار نیست، اما اگر اندازه قاب و بازشو معقول باشد و طول قطعات دیوار خیلی کوتاه نباشد، می تواند یک انتخاب اقتصادی باشد.

دیوارهای بنایی باربر را می توان برای ساخت ساختمان های چند طبقه روی هم قرار داد. بار وارده بر دیوار بنایی طبقه اول، تجمع تمام وزن طبقات بالای آن است.

بنابراین دیوار طبقه پایین باید محکمتر از دیوارهای طبقه بالایی باشد. این را می توان با تقویت حفره های دیوارهای بنایی پایین با میله های فولادی و دوغاب بتنی به دست آورد.

میله های فولادی بیشتر فاصله نزدیکتر هسته های دوغاب شده برابر است با دیوارهای بنایی قوی تر. اگر دیوار بنایی باربر به دلیل بازشوهای مورد نیاز مانند راهروهای درایو پارکید تا انتهای فونداسیون امتداد نداشته باشد، تیرهای بزرگ انتقال بتنی یا فولادی برای حمایت از دیوار بالای دهانه مورد نیاز است.

چیزهای بیشتری در مورد مصالح ساختمانی وجود دارد که می توان آنها را پوشش داد، اما امیدواریم که این موضوع به شما درک خوبی از هر یک از مواد اصلی و کاربردهایی که برای هر یک از آنها مناسب هستند، می دهد.

اگر در مورد هر یک از این مواد سؤالی دارید، در قسمت نظرات زیر آن را مطرح کنید.