مزایا و معایب بتن آرمه

مصالح مختلفی مثل فولاد، چوب، مصالح بنایی و بتن ممکن است به عنوان گزینه های ساخت یک بنا مطرح باشند. این گزینه ها برای بسیاری از سازه های متداول وجود دارند. اگرچه در ساخت اسکلت سازه های بلند، ممکن است به فولاد و بتن محدود گردند. با این وجود امروزه بتن آرمه به عنوان یک گزینه قابل اعتماد برای ساخت بسیاری از سازه های کوچک و بزرگ محسوب می شود. به طوری که شاید بتوان از آن به عنوان مهم ترین ماده ساختمانی موجود با کاربردی فراگیر در تمام دنیا نام برد. امروزه بسیاری از ساختمان های کوچک و بزرگ، پل ها، سد ها، تونل ها، کانال ها، مخازن و تانک ها، دیواره های حائل، لوله ها و روسازی ها از بتن آرمه ساخته می شود. موفقیت قابل توجه بتن آرمه نسبت به سایر مصالح ساختمانی و به خصوص فولاد در کاربرد فراگیر آن را می توان مرهون موارد زیر دانست:

مزایای بتن آرمه

1- بتن مقاومت فشاری قابل قبولی در مقایسه با بسیاری از مصالح ساختمانی دیگر دارد.

2- تمامی اجزا تشکیل دهنده بتن به جز سیمان به عنوان مصالح محلی و ارزان قیمت محسوب می شوند. تقریبا در همه جا می توان آب، ماسه و شن را از فواصل نزدیک به محل بتن ریزی حمل نمود که این مسئله منجر به سهولت و رغبت بیشتر بتن، و ارزان تر تمام شدن آن خواهد شد.

3- بتن را می توان به سهولت به هر شکل دلخواه در آورد. با ساختن قالب مناسب، تقریبا هر گونه مقطع سازه ای و شکل معماری را می توان از بتن آرمه تولید نمود. مقاطع فولادی در ابعاد مشخص و در کارخانه تولید می شوند و تولید مقاطع خاص از مصالح فولادی گاه مشکل و یا غیر ممکن خواهد بود.

4- بتن مقاومت بسیار خوبی در مقابل آتش دارد. یک ساختمان بتن آرمه می تواند ساعت ها در مقابل آتش سوزی های مهیب مقاومت کند، بدون آنکه فرو بریزد. این مسئله فرصت کافی برای مهار آتش و نیز تخلیه ساختمان از نفرات و اموال را فراهم می کند. در مقابل یک ساختمان فولادی در برابر آتش سوزی کاملا ضعیف خواهد بود. فروریزی برج های دو قلوی نیویورک که در واقعه 11 سپتامبر سال 2001 مورد حمله قرار گرفتند، به دلیل اسکلت فولادی آن ها بودچنان چه این برج ها از مصالح بتن آرمه ساخته شده بودند، جان هزاران انسان و نیز میلیون ها دلار ثروت موجود در آنها حفظ می شد.

5- بتن همچنین  مقاومت خوبی در مقابل رطوبت و آب دارد. اگر آب در تماس با بتن، حاوی بعضی از یون ها از قبیل یون سولفات و یا یون کلر نباشد، برای بتن و حتی میلگرد های موجود در بتن، مشکلی ایجاد نمی کند.

6- اجزا بتن آرمه از صلبیت بالایی برخوردار هستند. یه همین دلیل معمولا ساکنان یک ساختمان بتن آرمه در هنگام وزش شدید باد و یا تحرک زیاد همسایگان، لرزشی را احساس نمی کنند و آرامش آن ها حفظ می شود.

7- اجزای بتنی در مقایسه با سازه فولادی به صورت ذاتی به محافظت و نگه داری کمتری نیاز دارند. به خصوص اگر بتن ریزی به صورت متراکم انجام گرفته باشد و در قسمت های در تمای با هوا از بتن هوادار استفاده شده باشد، پس از شروع بهره برداری از سازه بتن آرمه تقریبا نیاز به مقاومت ویژه ای نیست.

8- بتن در مقایسه با سایر مصالح ساختمانی، عمر بهره برداری بسیار طولانی دارد. تحت شرایط مشخص، یک سازه بتن آرمه می تواند برای همیشه بدون کاهش در ظرفیت باربری مورد استفاده قرار بگیرد . این مسئله مبتنی بر این واقعیت است که بتن در طول زمان نه تنها کاهش مقاومت ندارد، بلکه با گذشت طولانی زمان با تحکیم بیشتر سیمان، افزایش مقاومت نیز خواهد داشت. با این وجود، تاثیر عوامل مخرب محیطی و یون های مهاجم ممکن است دوام بتن را در طول زمان به مخاطره بیاندازد.

9- بتن در بعضی از اجرای سازه ای نظیر پی ها، دیواره های زیر زمین و شمع ها، به عنوان تنها گزینه اقتصادی محسوب می شود.

10- اجرای بتن و سازه بتن آرمه در مقایسه با سایر مصالح نظیر قولاد نیاز به نیروهای اجرایی و کارگران با مهارت بالا ندارد.

پیشنهاد ویژه: اسکلت بتنی، همه اطلاعات لازم طراحی تا اجرای سازه بتنی

معایب بتن آرمه

از طرف دیگر برای بتن نقاط ضعفی را نیز می توان برشمرد که ممکن است در شرایطی از مصالح دیگر نظیر فولاد به جای آن استفاده شود. که این نقاط ضعف عبارتند از:

1- مقاومت کششی بتن بسیار پایین بوده و در حدود یک دهم مقاومت فشاری آن است. این مسئله استفاده از فولاد های مسلح کننده در ناحیه کششی بتن را اجتناب ناپذیر می کند. با این وجود معمولا درناحیه کششی ترک هایی ایجاد می شودکه لازم است با تمهیدات خاص، عرض این ترک ها را محدود نمود. چنین ترک هایی ممکن است در موارد خاص، زمینه نفوذ آب یا یون های زیان آور را فراهم کند .

2- برای اجرای بتن درجا نیاز به قالب بندی و نیز مهارگذاری و شمع بندی است. هزینه مصالح مصرفی برای قالب بندی، هزینه ساخت قالب، هزینه لازم جهت نصب قالب و برداشتن آن برای نگهداری بعضی از اجزا نظیر دال ها و تیر ها قبل از سخت شدن بتن، مبالغ قابل توجهی را به خود اختصاص می دهند که به 30 تا 50 درصد کل هزینه اجرای سازه بتن آرمه بالغ می شود.

3- مقاومت پایین تر به ازای واحد وزن بتن در مقایسه با فولاد، منجر به سنگین تر شدن اعضای بتن آرمه می شود. مقاومت فشاری بتن معمولی حدود 5 تا 10 درصد مقاومت فولاد بوده و وزن مخصوص آن حدود 30 درصد وزن مخصوص فولاد است. بدین ترتیب مقاومت به ازای واحد وزن بتن حدود 1/6 تا 1/3 همین کمیت برای فولاد خواهد بود. وزن بیشتر اجزا بتنی به خصوص در دهانه های بلند به عنوان یک موضوع اساسی تلقی شده و بار مرده عضو بتنی تاثیر قابل توجهی بر میزان لنگر خمشی در عضو خواهد گذاشت. این مسئله هم چنین میزان بار زلزله را افزایش می دهد. از طرفی همین مسئله منجر به اشغال فضای بیشتری توسط ستون ها و تیر ها خواهد شد که ممکن است از نظر معماری مطلوب نباشد.

4- کنترل کیفیت بتن یک کنترل کارگاهی است و نسبت به کنترل کیفیت فولاد که در کارخانه انجام می شود، به مراتب پایین تر خواهد بود. خصوصیات بتن به نسبت تغییر اجزا، شرایط اختلاط، نحوه جای دادن و ویبره، و نیز شرایط مراقبت بستگی زیادی خواهد داشت که ممکن است تمام یا بعضی از این شرایط در کارگاه دستخوش تغییر شده و به خوبی رعایت نگردد.

5- بتن تغییرات حجمی وابسته به زمان دارد. این تغییرات حجمی که عمدتا با پدیده های افت و خزش مرتبط هستند، با گذشت زمان ترک خوردگی هایی را ایجاد می کنند و تغییر شکل و خیز اجزا را افزایش می دهند.

منبع:

• دپارتمان سازه کارگشا، سامانه جامع صنعت ساختمان 
• سازه های بتن آرمه تالیف دکتر  داود مستوفی نژاد