عمر مفید ساختمان بتنی بر اساس عوامل مختلفی سنجیده می‌شود که در ادامه به آن‌ها می‌پردازیم. استفاده از بتن در ساختمان‌ها سال هاست که به دلیل استحکام آن رواج یافته است. اما در نظر داشته باشید که بتن به تنهایی استحکام بالایی ندارد زیرا به راحتی می‌شکند اما با استفاده از بتن و میلگرد حرارتی در کنار هم مقاومت ساختمان افزایش یافته و عمر مفید آن افزایش می‌یابد. البته به شرطی که طبق استاندارد‌های سازه‌ای ساخته شود در غیر این صورت عمر مفید آن به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد. استحکام گزارش عملیات ساختمانی بتنی بسیار بیشتر از سایر ساختمان‌ها است و به همین دلیل عمر مفید ساختمان‌هایی که از این مصالح استفاده می‌کنند افزایش می‌یابد به همین دلیل بتن تا حدودی جایگزین سایر مصالح ساختمانی شده و کاربردی‌تر شده است.
تاریخچه اسکلت بتنی
اولین شکل‌گیری بتن به ۵۶۰۰ سال قبل از میلاد برمی گردد، زمانی که در سواحل رودخانه دانوب در یوگسلاوی یافت شد و شکارچیان عصر حجر یا ماهیگیران از آن برای ساختن کف کلبه استفاده می‌کردند. ذوزنقه از بتن ضخامت ۲۵ سانتی‌متر ساخته شده که روی آن ریخته شده و سپس متراکم شده و کف آن از آهک قرمز رنگ است. اصولاً رومی‌ها به عنوان اولین مهندسان بتن شناخته می‌شوند. اما شواهد باستان‌شناسی چیز دیگری می‌گوید. اولین اکتشافات بتن در سوریه و اردن به ۶۵۰۰ سال قبل از میلاد برمی گردد.
ساختمان‌های بتنی
با پیشرفت روز افزون معماری ساختمان، از مصالح مختلفی برای افزایش ایمنی و طول عمر ساختمان استفاده می‌شود. در میان انواع مصالح به کار رفته در ساختمان‌ها، مصالح فلزی و بتنی بیشترین کاربرد را در ساخت اسکلت دارند و هر کدام از این اسکلت‌ها مزایا، معایب و طول عمر خاص خود را دارند. مصالح مقایسه قیمت بتن و اسکلت فلزی ساختمان را بسیار مستحکم می‌کند، اما بتن به تنهایی از استحکام کافی برخوردار نیست و در عین حال شکننده است.
برای افزایش طول عمر ساختمان‌ها علاوه بر استفاده از مصالح مرغوب، اصول صحیح ساخت، مهندسی، عملیاتی و سازه‌ای رعایت شود. استفاده از مواد مرغوب و مستحکم بدون رعایت اصول اجرایی صحیح در اصلاح سایت بی‌فایده است. اگر ساختمان اولیه ساخته نشود، نه تنها به عمر مفید سازه در درازمدت آسیب وارد می‌کند، بلکه باعث کاهش ایمنی افراد ساکن در ساختمان می‌شود. استحکام ساخت و ساز بتنی بسیار بیشتر از سایر ساختمان‌ها است. بنابراین عمر مفید ساختمان‌ها افزایش می‌یابد. ساختمان ساخته شده باید در برابر زلزله مقاوم باشد. ساختمان‌های با ارتفاع بیش از ۵۰ متر یا ساختمان‌های با ارتفاع بیش از ۱۵ طبقه باید در برابر زلزله مقاوم باشند.
مزیت سازه بتنی یا اسکلت بتنی چیست؟
درست است که برخی از ساختمان‌ها هنوز از چوب و شیشه ساخته می‌شوند، اما نمی‌توان انکار کرد که بیشتر ساختمان‌های تجاری و صنعتی از سازه‌های بتنی ساخته شده‌اند. از جمله کاربرد‌های بتن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
پله‌ها
پله‌های بتنی معمولاً در باغ‌ها و فضا‌های بیرونی ساختمان‌ها، خانه‌های با سقف تقسیم‌شده، ساختمان‌های تجاری، ادارات، رستوران‌ها، استخر‌ها و مجتمع‌های آپارتمانی دیده می‌شوند. دلایل زیادی وجود دارد که باعث می‌شود پله‌های بتنی نسبت به سایر پله‌های ساخته شده از مواد مختلف برتری داشته باشند. از جمله این دلایل می‌توان به مقاومت و دوام آن اشاره کرد. چنین پله‌هایی نه تنها قادر به مقاومت در برابر استرس شدید هستند، بلکه مقاومت زیادی در برابر شرایط آب و هوایی مختلف نشان می‌دهند و به ندرت پوسیدگی می‌کنند. این پله‌ها برای چندین دهه دست نخورده باقی می‌مانند و نیازی به تعمیر ندارند. ساخت آن بر اساس نیاز شخصی مشتری نیز امکان‌پذیر است.
ستون‌ها و تیر‌ها
اگر به سؤالی که در ابتدای مقاله پرسیدیم بازگردید، اسکلت بتنی چیست، می‌توانید متوجه شوید که چرا از بتن برای ستون‌ها و تیر‌ها استفاده می‌شود. معمولاً از بتن برای ساخت ساختمان‌های مقاوم مانند ساختمان‌های کوچک، ویلا و حتی ساختمان‌های بلند استفاده می‌شود. در این روش اسکلت، ستون‌ها و تیر‌ها از بتنی ساخته می‌شوند.
پایه‌ها
پی ساختمان‌هایی با طبقات بلند یا پایین معمولاً با استفاده از بتن مسلح سیمانی ساخته می‌شود، این ماده بسیار بادوام بوده و ظرفیت بارگذاری بسیار بالایی دارد.
سقف
سقف‌های بتنی دقیقاً همان چیزی است که تصور می‌کنید، یک تخته بتنی که روی یک خانه گذاشته شده است. مشخصات سطح متفاوت است، اما بیشتر سطوح بتنی چندین اینچ ضخامت دارند. برای نصب چنین سقفی ابتدا باید یک قاب برای آن بسازید. این سازه‌ها می‌توانند بتن متحرک یا بتن عایق و ثابت در محل باشند که به سادگی بخشی از سقف می‌شود.
دیوار
ساخت دیوار‌های بتنی یکی از مهمترین مراحل در ساخت و ساز ساختمان است. دیوار‌های بتنی یکی از سازه‌های باربری هستند که در ساختمان نصب می‌شوند و وظیفه آن انتقال بار از کف به دیوار‌ها یا پی‌های زیر و همچنین جداسازی فضا در ساختمان‌های چند طبقه می‌باشد. همچنین دیوار‌های بتنی اجزایی هستند که برای استفاده در مناطق زلزله خیز بسیار مفید خواهند بود زیرا در هنگام زلزله عملکرد خوبی خواهند داشت و ایمنی ساختمان را تا حد زیادی کنترل می‌کنند. استفاده از چنین سازه‌های بتنی باعث افزایش طول عمر دیوار می‌شود.
اجزای بتن آرمه
اکنون که می‌دانید سازه بتنی چیست، بهتر است با ویژگی‌های بتن مسلح آشنا شوید. بتن آرمه بتنی است که با استفاده از اجزای خاص مقاوم‌سازی می‌شود. اجزای بتن مسلح شامل میلگرد‌ها، صفحات یا الیاف مواد تقویت‌کننده، شبکه‌های تقویت‌کننده و میلگرد‌های فولادی است. هدف از ایجاد بتن مسلح یا بتن مسلح افزایش توانایی ساختمان در تحمل بار و تنش است. این امر باعث افزایش استفاده از این بتن در صنعت ساختمان‌سازی و در قاب‌های بتنی شده است. می‌توان گفت بتن آرمه در حال حاضر بیشتر از سایر انواع بتن در ساختمان‌ها استفاده می‌شود. همانطور که گفته شد برای ساخت بتن مسلح می‌توان از میلگرد فولادی، صفحات الیاف فولادی و شبکه‌های مسلح استفاده کرد.
قالب‌بندی
برای ساخت قالب می‌توان از موادی مانند چوب و فلز استفاده کرد. برای شابلون ابتدا باید مرز‌های مورد نظر را مشخص کنیم و سپس داربست را قرار دهیم سپس شابلون را قرار داده و این شابلون را با سیم به لوله‌های داربست متصل کنیم.
سقف و تیرآهن
با توجه به ابعاد نشان داده شده در پلان ساختمان بتنی، تعداد میلگرد‌های تقویت‌کننده گذاشته می‌شود. میلگرد‌های تقویت‌کننده باید در ابتدا و انتهای تیر‌ها قرار داده شوند تا در برابر بار‌های وارده مقاومت کنند. همچنین از این ریل‌ها هم در قسمت میانی و هم در قسمت زیرین تیر‌ها استفاده می‌شود تا امکان تحمل نیرو‌های کششی تیر را فراهم کند.
قالب را باز کنید
زمانی می‌توان قالب را باز کرد که بتن بتواند تنش‌ها را تحمل کند و بیش از حد مجاز تغییر شکل ندهد.
شمع‌بندی و بتن‌ریزی
برای ساخت شمع هم می‌توان از شمع‌های چوبی و هم فلزی استفاده کرد. بعد از فرم دادن و چیدمان باید قالب را درست کنیم. قبل از ریختن بتن باید آرماتور و فضای مورد نظر به دقت بررسی شود.
ارتعاش بتن
بعد از ریختن بتن با وسیله‌ای به نام ویبراتور سطح بتن را تکان داده و به تمام گوشه‌های قالب بفرستید. به این ترتیب جا‌های خالی کاملاً پر می‌شود.
تفاوت عمر مفید ساختمان‌های بتنی در ایران و سایر کشور‌ها
تفاوت طول عمر ساختمان‌های بتنی در ایران نسبت به سایر کشور‌های پیشرفته بسیار زیاد است. در کشور‌های صنعتی و پیشرفته به دلیل رعایت اصول سازه‌ای و استفاده از مصالح متناسب با اقلیم و همچنین در نظر گرفتن اختلاف دما و جلوگیری از انبساط و انقباض، عمر ساختمان‌های بتنی را تا ۳۰۰ سال افزایش می‌دهد. اما به دلیل نبود اطلاعات کافی در مورد عوامل مؤثر، عمر مفید ساختمان‌ها در کشور‌های کمتر توسعه یافته، عمر مفید ساختمان‌های بتنی حدود ۳۵ سال برآورد می‌شود که افزایش قابل توجهی دارد.
عمر مفید ساختمان‌های بتنی
عمر مفید ساختمان بتنی بر اساس سن واقعی، سن بهره‌برداری و سن مستند تعیین می‌شود. عمر مفید ساختمان‌های بتنی با عوامل مختلفی بررسی می‌شود. برای افزایش عمر ساختمان توصیه می‌شود تمامی اصول استاندارد سازه‌های ساختمانی در نظر گرفته شود. با نظارت کافی و بدون رعایت اصول استاندارد، مطمئناً عمر مفید سازه کاهش می‌یابد. عمر مفید ساختمان بر اثر عواملی مانند رطوبت، اختلاف دما و باران اسیدی به تدریج کاهش می‌یابد. هر یک از این موارد در زیر توضیح داده شده است.
باران اسیدی:
باران اسیدی یکی از مخرب‌ترین پدیده‌های طبیعی است که عمر مفید ساختمان‌های بتنی را تحت تأثیر قرار می‌دهد. این بیشتر در مناطق صنعتی و شهر‌های بزرگ اتفاق می‌افتد. در ساخت و ساز باید از مصالح مقاوم در برابر باران اسیدی برای افزایش طول عمر سازه‌ها استفاده کرد.
باران اسیدی باعث خوردگی مصالح و فرسایش سنگ و آجر می‌شود و عمر مفید ساختمان‌ها را کاهش می‌دهد. بنابراین برای تخمین عمر مفید ساختمان بتنی به میزان باران اسیدی که از زمان بهره‌برداری از ساختمان رخ داده است می‌پردازیم. با انجام آزمایشات ویژه بر روی مصالح ساختمانی منطقه، میزان فرسودگی و عمر مفید نهایی ساختمان را تخمین بزنید.
رطوبت و رطوبت:
رطوبت یکی از مهمترین عوامل مؤثر بر عمر ساختمان است. اگر ساختمان بتنی در برابر رطوبت مقاوم نباشد عمر مفید آن به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد. برف و باران نیز به مرور زمان به اسکلت سقف و بدنه آن آسیب می‌رساند.
در مناطقی که ساختمان در معرض بارندگی مداوم است، عمر مفید آن نسبت به مناطقی که بارندگی کم است کمتر است. مقدار آب زیرزمینی که در زیر سازه‌ها جمع می‌شود نیز باعث ایجاد رطوبت در ساختمان می‌شود. قبل از ساخت هر ساختمانی باید از نبود آب زیرزمینی در آن منطقه اطمینان حاصل کرد.
تغییر دما در روز و شب:
مواد مختلف در طول روز منبسط می‌شوند و در شب با کاهش دما منقبض می‌شوند. انبساط و انقباض به تدریج از مقاومت سازه بتنی میکاهد و به صورت ترک و فرسایش در سطح سازه ظاهر می‌شود. این انبساط و انقباض بر روی قسمت‌های داخلی اثر می‌گذارد و از استحکام و مقاومت آن‌ها میکاهد. ساختمان‌هایی که بر اساس اقلیم منطقه ساخته نمی‌شوند عمر مفید کمتری خواهند داشت.
تغییرات دمای فصلی:
یکی از عوامل مؤثر بر عمر مفید ساختمان، تغییرات دمایی در فصول سال است که اثراتی مانند اختلاف دمای شب و روز بر ساختمان دارد.
نکاتی در مورد ساخت و ساز
در طراحی ساختمان بتنی باید دقت زیادی داشته باشید زیرا طراحی ساختمان بتنی باعث می‌شود سازه مورد نیاز در برابر مواردی مانند شرایط آب و هوایی مقاومت بالایی داشته باشد. پس از مدتی استفاده، ساختمان نیاز به تعمیر و نگهداری دارد که اگر ساخت و ساز و رسیدگی به تعمیرات ساختمان عمر مفید ساختمان بتنی را افزایش می‌دهد، اما در عین حال بی‌توجهی به ساختمان عمر مفید آن را کاهش می‌دهد.
هر چه ساختمان مستحکم‌تر باشد عمر ساختمان بیشتر می‌شود. قدرت مقاومت ساختمان در برابر نیرو‌های داخلی مانند وزن ساختمان و نیرو‌های خارجی مانند بلایای طبیعی از عوامل مهم و تأثیرگذار در عمر مفید ساختمان‌های بتنی می‌باشد. بنابراین با افزایش استحکام ساختمان می‌توان عمر مفید ساختمان را افزایش داد.
کلام آخر
استحکام ساخت و ساز بتنی بسیار بیشتر از سایر ساختمان‌ها است. هر چه مقاومت ساختمان بیشتر باشد عمر ساختمان بیشتر می‌شود. برای افزایش عمر ساختمان‌ها، علاوه بر استفاده از مصالح مرغوب، باید اصول صحیح ساختمانی، مهندسی و نکات عملیاتی و سازه‌ای اجرا شود. در کشور‌های توسعه نیافته عمر مفید یک ساختمان بتنی حدود ۳۵ سال تخمین‌زده می‌شود.
در کشور‌های صنعتی و پیشرفته با توجه به اصول سازه‌ای و استفاده از مصالح مناسب با اقلیم و همچنین با در نظر گرفتن اختلاف دما و جلوگیری از انبساط و انقباض، عمر مفید ساختمان‌های بتنی تا ۳۰۰ سال افزایش می‌یابد. برای تخمین عمر مفید ساختمان بتن آرمه تمامی جنبه‌های سازه، آب و هوا، نوع مصالح و... بررسی می‌شود.
