قالب‌بندی ساختمان‌های بتن‌آرمه

مفاهیم پایه‌ی قالب‌بندی

در سال‌های اخیر، تحولات عمده‌ای در قالب‌بندی ساختمان‌ها به وجود آمده است. انگیزه‌های متعددی در تغییر از سیستم قالب‌بندی سنتی به قالب‌بندی صنعتی تأثیرگذار بوده است. این انگیزه‌ها شامل بهبود کیفیت نمای بتن، بهبود سرعت، صنعتی کردن کار و در نتیجه کاهش هزینه‌های اجرایی با قبول سرمایه‌گذاری اولیه‌ی بیشتر می‌باشند. به وجود آمدن پیمانکاران طرح و ساخت (مشاور ـ پیمانکار) که در آن‌ها طراحی و اجرا در یک قالب قرار می‌گیرد، از عوامل تأثیرگذار عمده بر تحول صنعتی شدن قالب‌بندی است.

از عمده تأثیراتی که این شیوه‌ی قراردادی دارد، امکان ایجاد تغییرات در طرح به‌منظور افزایش بهره‌وری است که این تغییرات دور از ذهن و منطق مهندسی بنا نشده‌اند. اهمیت این تغییرات اضافه شدن دو هدف به قالب‌بندی بتن است، که عبارت‌اند از: تدارکات، و بهره‌وری. حذف طاق‌ها، برجستگی و تزیینات معماری از نمای ساختمان، و به وجود آمدن قالب‌های مدولار با تعداد تکرار و سرعت زیاد، از عوامل تأثیرگذار بر کاهش هزینه‌ها و افزایش بهره‌وری در پیمانکاران ساخت و اجرا بود. با صنعتی شدن تولید قالب، مصالح مصرفی نیز از الوارهای چوبی تبدیل به نیمرخ‌ها، ورق‌ها و ورق‌های شکل داده شده‌ی فولادی، آلومینیومی، چندلایی و فایبرگلاس گردید.

در کنار توسعه در فناوری قالب، با افزایش توان ماشین حمل و ریختن بتن و در نتیجه افزایش سرعت بتن‌ریزی، فشارهای ناشی از بتن‌ریزی نیز افزایش پیدا کرد که این موضوع مستلزم استفاده از تکنیک‌های پیشرفته در طراحی و مصالح مرغوب‌تر بود. امروزه فناوری‌های ساخت قالب پیشرفت چشمگیری پیدا کرده است. علاوه بر پیشرفت در زمینه‌ی قالب‌های متعارف، پیشرفت‌های چشمگیری در استفاده از قالب‌های عملیات خاص نظیر قالب‌های لغزان، قالب‌های بالارونده، قالب‌های پیش‌رونده، قالب‌های میزی و موارد مشابه به وجود آمده است که امکان پیشرفت در این زمینه‌ها جز از راه تحقیق و محاسبات دقیق مهندسی میسر نیست.

هدف از انتخاب نوع قالب

اهدافی که در انتخاب نوع قالب باید مورد توجه قرار گیرند، عبارت‌اند از: نمای ظاهری بتن، مخارج، استفاده‌ی مجدد، تدارکات و بهره‌وری که در ادامه به‌تفصیل درباره‌ی هریک از آن‌ها صحبت خواهیم کرد.

• نمای ظاهری
  

نمای سطح بتن تابعی از وضعیت سطحی قالب است. در بتن نما (بتن معماری) این موضوع اهمیت خاصی پیدا می‌کند. در واقع بتن شکلی به خود می‌گیرد که سطح قالب داراست. با توجه به محدودیت‌های ساخت و اجرای قالب، حصول هر شکل دلخواه در نمای دیوار امکان‌پذیر نیست و برای رسیدن به هدف بهینه، برقراری همکاری بین طراح سازه، طراح قالب و اجراکننده لازم است.

• هزینه
  

هزینه‌ی عملیات قالب‌بندی شامل قیمت اولیه‌ی قالب، لوازم جانبی، کارگر و سرپرستی می‌باشد. گاهی مواقع سیستمی با قیمت اولیه‌ی کمتر، مخارج کارگری و سرپرستی بیشتری نسبته به سیستم گران‌تر دارد، که این موضوع می‌تواند در بهره‌برداری، خرید سیستم گران‌تر را توجیه نماید. برای اینکه توجیه سیستم گران‌تر امکان‌پذیر باشد، لازم است تعداد استفاده‌ی مجدد از آن، تدارکات و لوازم جانبی، و در نهایت بهره‌وری آن بیشتر باشد. ایت عوامل باید قبل از شروع کار ارزیابی شوند، در غیر این‌صورت سیستم گران‌تر، مخارج بهره‌برداری گران‌تری نیز خواهد داشت.

• استفاده‌ی مجدد (تکرار)
  

قابلیت استفاده‌ی مجدد از قالب، عامل اصلی در کاهش هزینه‌ی واحد سطح قالب‌بندی است. قالبی با هزینه‌ی اولیه‌ی گران، وقتی دارای توجیه اقتصادی است که قابلیت تکرار بالایی داشته باشد. یکی از عوامل توجیه‌کننده‌ی قالب‌های فلزی همین مسئله است. به‌عنوان مثال خرید قالبی با قیمت ۴۸۰۰۰ واحد که ۲۰ بار قابلیت تکرار دارد، هم‌ارز خرید قالبی با قیمت واحد ۹۶۰۰ واحد با ۴ بار قابلیت تکرار است.

• تدارکات
  

تدارکات عبارت است از تجهیز مصالح، و نیروی انسانی به‌روش سازمان‌یافته در محدوده‌ی زمانی مشخص. در این زمینه کتاب‌های زیادی نوشته شده و برنامه‌های کامپیوتری متعددی نیز وجود دارد، لیکن هنوز هم قالب‌بندی و نیروی کارگری مربوط به آن، از قسمت‌های با خطر بالا در هزینه‌های پیمانکاری است. کنترل این ضریب خطر با همکاری و هم‌فکری بین پیمانکار و طراح در قالب قراردادهای طرح و اجرا، تأثیر مثبت درازمدتی در هزینه‌های قالب‌بندی از نقطه‌نظر تدارکات دارد.

• بهره‌وری

بهره‌وری عبارت است از مقدار مترمربع قالب بسته شده به ازای هر ساعت کار نیروی انسانی. با افزایش بهره‌وری، سود پروژه افزایش می‌یابد. رسیدن به بهره‌وری مناسب، نیاز به همکاری نزدیکی بین طراح، سازنده و تولیدکننده‌ی قالب در حین اجرا دارد.
اولویت این اهداف پنج‌گانه از دید افراد مختلف، متفاوت است. از دیدگاه طراح، اولویت‌ها عبارت‌اند از: نمای بتن، مخارج و بهره‌وری در آخر. از نظر پیمانکار تدارکات اولویت اول را داراست و در پی آن استفاده‌ی مجدد، هزینه، بهره‌وری و در آخر نمای بتن. از دیدگاه سازنده‌ی قالب تعداد تکرار (استفاده‌ی مجدد) در اولویت اول است و در پی آن، مخارج، بهره‌وری، تدارکات و نمای ظاهری.

• طراحی قالب

طراحی قالب با انتخاب سیستم قالب‌بندی آغاز می‌شود. اهداف عمومی در طراحی قالب، سیستم‌های متنوع قالب‌بندی و سایر اطلاعات لازم می‌توانند در امر انتخاب کمک‌کننده باشند.
انتخاب سیستم قالب بر عهده‌ی مدیران باتجربه‌ی پروژه‌ها است. تجارب موجود بیانگر این مدعا است که انتخاب غلط سیستم می‌تواند منجر به مشکلات در کیفیت، زمان‌بندی و مسائل مالی پروژه گردد. به‌عنوان مثال ایتفاده‌ی غلط از سیستم مدولار به‌جای سیستم یکپارچه و یا سیستم بالعکس، می‌تواند منجر به مشکلات عدیده در طی اجرای پروژه گردد. شرکت‌های اجرایی با سابق غالباً در این مورد حساس و دقیق می‌باشند. لیکن شرکت‌های کم‌تجربه و کوچک غالباً دقت لازم در این امر را به خرج نمی‌دهند.

بعد از انتخاب سیستم قالب نوبت به طراحی قالب می‌رسد. گام‌های اساسی در طراحی قالب عبارت‌اند از:

۱) طرح عمومی و هندسه‌ی قالب
۲) تعیین بارهای وارده
۳) محاسبات استاتیکی و تغییرشکلی
۴) تهیه‌ی جزییات و نقشه‌های ساخت

طراحی قالب توسط پیمانکار و یا به سفارش پیمانکار توسط شرکت‌های سازنده‌ی قالب انجام می‌شود. لیکن با توجه به مسئولیت مهندس مشاور در کارگاه، لازم است ایستایی سازه‌ی قالب توسط مشاور کنترل و تأیید گردد.

هندسه و طرح قالب

طرح قالب باید ساده، روشن و باثبات باشد. رفع اشکال بر روی کاغذ، ساده‌تر از رفع نقص در حین ساخت است. لذا لازم است قبل از شروع به ساخت، طرح قالب به‌صورت نقشه تهیه شده و دقیقاً مورد بررسی قرار گیرد. بعد از تأیید کلیات طرح و انجام محاسبات ایستایی، برای ساخت لازم است نقشه‌های ساخت تهیه شود. نقشه‌های ساخت باید با مقیاس مناسب رسم شده و تمام سوراخکاری‌ها، محل عبور بولت‌ها، به‌علاوه‌ی سایر اندازه‌ها و ابعاد بر روی آن به‌طور کامل مشخص گردد.
قالب‌های فونداسیون، قالب‌های دیوار، قالب‌های ستون، قالب‌های سقف، تیر و پله، قالب‌های پل و تونل ازجمله مهم‌ترین کاربردهای قالب‌بندی در سازه‌ها است.

منبع: راهنمای قالب‌بندی ساختمان‌های بتن‌آرمه، دفتر امور مقررات ملی ساختمان