۱- تاریخچه یوبوت
استفاده از دال مجوف دو پوش یا همان سقف یوبوت در ایران از سال ۱۳۸۸با تایید مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن آغاز گردید. اولین شکل قالب های تایید شده در مرکز تحقیقات، طبق مدارک و نمونه های ارائه شده به آن مرکز، بصورت قالبهای مکعبی شکل با ابعاد ۵۲ سانتیمتر و ارتفاع های مختلف (۲۴،۲۰،۱۶، ۳۲ و …) و دارای شیب ملایم در اضلاع از بالا به پایین به طرف بیرون بوده است.
جنس این قالب ها از پلی پروپیلن بازیافتی و توسط دستگاه تزریق پلاستیک تولید می شود.
۲- ماهیت و عملکرد قالب های یوبوت
هدف اصلی از قرار دادن قالب های یوبوت در داخل دال های بتنی، ایجاد حفره های خالی در داخل دال و حذف بتن نا کار آمد در میان آن می باشد. این کار باعث میگردد تا علاوه بر سبکتر شدن دال، امکان پوشش دهانه های بزرگتر به دلیل ضخامت و سختی زیاد دال امکانپذیر باشد.
این قالب ها نقش سازهای نداشته و فقط وظیفه حذف بتن و ایجاد حفره در داخل بتن را دارند و پس از گیرش بتن، عملاً کارایی دیگری ندارند. بدلیل عدم خارج کردن قالبها از میان بتن به آنها قالب های ماندگار نیز میگویند.
۳- انواع قالب یوبوت
• قالب یوبوت بادی
• قالب یوبوت پلی استایرن
از آنجایی که هر چهار نوع قالب اشاره شده در بالا در بازار ایران قابل تهیه و استفاده می باشند، در ذیل به ارائه اطلاعات کامل هر کدام از آنها و مقایسه مزایا و معایب آنها می پردازیم.
۳-۱-قالب یوبوت تک
این نوع قالب اولین یوبوت استفاده شده در صنعت ساختمان میباشد و دقیقاً مطابق با مشخصات اولیه ارائه شده به مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن است. ابعاد این قالب ها ۵۲ در ۵۲ سانتیمتر و بصورت یک تکه می باشند. این قالبها دارای بندهایی در چهار طرف خود هستند که علاوه بر تعیین فاصله بین قالبها بنا به سلیقه طراح، باعث حرکت کمتر یوبوت ها در هنگام بتن ریزی میگردد. وجود پایه های موجود در زیر قالب های یوبوت با ارتفاع مختلف باعث ایجاد لایه پایین با ضخامتهای مختلف میشود و تعادل یوبوت را بدلیل قرار گرفتن کامل بر روی کف برقرار میکند.
همانطور که در شکل بالا مشاهده میکنید، زیر این قالبها باز میباشد و در هنگام بتن ریزی و پس از ریختن لایه اول بتن به ضخامت حدود ۱۰ سانتیمتر، هوا داخل آنها محبوس شده و اجازه ورود بیشتر بتن را بداخل آنها نمیدهد.
از مزایای این نوع یوبوت میتوان به هزینه تمام شده کمتر، سرعت بالای تولید و هزینه حمل کم بدلیل قرار گرفتن این قالبها در داخل یکدیگر در زمان حمل و انبار، اشاره نمود.
بزرگترین عیب این قالبها امکان ورود بتن به داخل قالبها در صورت بتن ریزی نامناسب میباشد که در این صورت فرض اصلی طراحی سازه که وجود حفرههای خالی در سقف می باشد زیر سوال می رود.
عیب دیگر این نوع قالبها بتن ریزی در دو لایه است که ممکن است باعث ایجاد درز سرد افقی(اتصال سرد) در بتن شود که از نظر آیین نامه ها مردود می باشد.
همچنین با توجه به شکل قالبها، تمرکز تنش در حدفاصل لایه بتن پایین و تیر ایجاد شده در بین دو یوبوت بدلیل زاویه تند زیاد می باشد.
۳-۲ قالب یوبوت دوبل
این قالبها که میتوان از آنها به عنوان نسل دوم یوبوت نام برد، با افزایش تجربیات استفاده از این سیستم در ایران و بررسی های بیشتر مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن ساخته شد. از آنجایی که ورود بتن به داخل یوبوت های تک باعث از بین رفتن فرض اولیه طراحی میگردد و با بررسی میدانی پروژه های مختلف اجرا شده با قالب تک توسط کارشناسان، مشخص شد در بسیاری از موارد بتن به داخل قالب یوبوت وارد شده است. لذا مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن در ضوابط جدید ارائه شده، بسته بودن حجم یوبوت از تمام جهات را اجباری دانسته و در بند ۲ و ۳ ضوابط ۴-۳ شماره ۴-۳-۱ به متن زیر اشاره می نماید:
۲- قالب های U-BOOT باید به صورت احجام کاملا بسته از هرطرف تولید شوند تا از ورود بتن به داخل قالب جلوگیری به عمل آید.”
همچنین این ضوایط در خصوص نحوه بتن ریزی اعلام می دارد:
۳- بتن ریزی کل مقطع سقف شامل فضای زیر، بین و بالای قالب ها باید از آغاز تا پایان به صورت عملیاتی پیوسته انجام شده و از به وجود آمدن اتصال سرد بین لایه ها احتراز شود.”
این امر باعث تولید قالبهای دوبل با حجم کاملا بسته شد. شکل و ابعاد این قالبها دقیقاً مشابه قالبهای تک میباشد با این تفاوت که از دو تکه بر روی هم ساخته می شوند.
به دلیل بسته بودن حجم این یوبوت ها امکان نفوذ بتن به داخل آنها از بین می رود و دال ایجاد شده کاملاً منطبق با ضوابط و آیین نامه خواهد بود.
دو تکه بودن این قالبها باعث میگردد حجم مورد نیاز در حمل و انبار کاهش یابد و هر قطعه در محل پروژه بصورت حجم بسته در می آید. از معایب این نوع قالب می توان به هزینه بالاتر تولید و زمان بر بودن آن اشاره نمود.
۳-۳ قالب یوبوت بادی
تولید این قالبها بصورت بادی بوده و در نتیجه هزینه کمتری به نسبت قالبهای تک و دوبل خواهند داشت.
علاوه بر مشکلات حین اجرای این یوبوت ها (شامل بالازدگی هنگام بتن ریزی و فرورفتگی خود قطعات یوبوت بادی تحت وزن افراد)، عیب اصلی آنها مصرف بتن بیشتر نسبت به قالب دوبل میباشد. از آنجایی که حداقل فاصله بین قالب ها در ضوابط مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، ۱۰ سانتیمتر در نظر گرفته شده، بدلیل کوچکتر بودن قالبهای یوبوتاصلاح شده به نسبت قالب یوبوت دوبل، تعداد تیرهای ایجاد شده در یک سطح مشخص بیشتر و در نتیجه وزن آن نیز بیشتر میباشد. برای روشنتر شدن موضوع در زیر مثالی آورده شده است:
فرض کنید سطحی با ابعاد ۱۱ در ۱۱ متر داریم و میخواهیم این سطح را با یوبوت بپوشانیم و طبق ضوابط موجود فاصله بین قالبها حداقل باید ۱۰ سانتیمتر باشد. در صورت پوشاندن این سطح با یوبوت دوبل تعداد یوبوت مورد استفاده مطابق شکل زیر ۳۲۴ عدد میباشد.
چیدمان یوبوت دوبل
در صورت استفاده از یوبوت اصلاح شده جهت پوشش این سطح مطابق شکل زیر، تعداد قالب مورد استفاده ۷۲۹ عدد می باشد. همانطور که در هر دو شکل دیده می شود، برای یکسان سازی مقایسه یوبوت ها در هر دو سیستم حدود ۱۵ سانتیمتر از لبه سطح فاصله داده شده است.
حال فرض کنید یوبوت های مورد استفاده در هر دو حالت دارای ارتفاع ۲۰ سانتیمتری هستند و می خواهیم بوسیله آنها دالی به ضخامت ۳۴ سانتیمتر ایجاد کنیم. برای محاسبه میزان مصرف بتن این دال ابتدا نیاز به محاسبه حجم هر قالب یوبوت در دو حالت دوبل و اصلاح شده داریم.
حجم قالب یوبوت دوبل بصورت زیر محاسبه میگردد:
۰٫۴۹*۰٫۴۹*۰٫۲۰*۳۲۴=۱۵٫۵۶
در محاسبه حجم یوبوت دوبل بدلیل وجود شیب در اضلاع آن مطابق شکل زیر از میانگین ۴۹ سانتیمتر استفاده شده است.
حجم قالب یوبوت اصلاح شده نیز بصورت زیر محاسبه میگردد.
۰٫۳۰*۰٫۳۰*۰٫۲۰*۷۲۹=۱۳٫۱۲
برای محاسبه میزان بتن در این دو حالت کافیست حجم کل قالبهای یوبوت در هر حالت از حجم کل بتن سطح بدون در نظر گرفتن قالبهای یوبوت کسر گردد.
با توجه به جدول بالا میتوان نتیجه گرفت میزان مصرف بتن در دال با یوبوت اصلاح شده(بادی) با طول و عرض ۳۰ سانتیمتری در این سطح به میزان ۰٫۲۰ مترمکعب بر مترمربع بیشتر است. با در نظر گرفتن قیمت ۱۰۰،۰۰۰ تومان برای بتن در هر متر مکعب(تهیه، حمل و بتن ریزی)، هزینه اضافه بتن در هر مترمربع در حدود ۲۰۰۰ تومان میباشد. همچنین این میزان بتن اضافی معادل ۵۰ کیلوگرم بر مترمربع سطح می باشد که برای ساختمانی با متراژ ۵۰۰۰ مترمربع به حدود ۲۵۰ تن میرسد که این وزن میتواند تاثیر بسزایی در نیروی زلزله، ابعاد فونداسیون و دیگر اعضای سازهای داشته باشد.
البته لازم به توضیح است که یوبوت اصلاح شده جهت کاهش این مشکل با ابعاد بزرگتر از ۳۰ سانتیمتر نیز تولید میشود که در آن صورت اعداد محاسبه شده در بالا تغییر مینماید.
نکته بسیار مهم دیگر، عدم وجود پایه در یوبوتهای اصلاح شده میباشد. این نکته باعث میگردد تا یوبوت های اصلاح شده مستقیماً بر روی شبکه میلگرد پایین قرار گیرند که موجب میشود بتن اطراف میلگرد را نگیرد و میلگرد عملکرد سازهای نداشته باشد.
محل قرارگیری میلگرد در لایه پایین دال با یوبوت دوبل
به این دلیل است که مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، در ضوابطی که برای این سیستم در نظر گرفته است، قرار داشتن این قالب ها در درون قفسه از پیش ساخته (مانند سیستم کوبیاکس) را اجباری دانسته است. این قفسه باعث میگردد تا قالب ها به میلگرد شبکه پایین نچسبند و عملکرد سازهای میلگرد حفظ شود.
نتیجه گیری
با توجه به مطالب ارائه شده در بالا می توان نتیجه گرفت که مناسب ترین نوع یوبوت در بازار ایران، قالب یوبوت دوبل بوده و به همین دلیل، اعضاء گروه مهندسی گنبد فیروزه در سال ۱۳۹۲ اقدام به تغییر کلیه سایزهای قالبهای تولیدی از حالت تک به دوبل نموده تا این گروه همچنان به عنوان یکی از اصلی ترین تولیدکنندگان قالب یویوت در ایران بتواند بهترین محصول را در اختیار کارفرمایان خود قرار دهد.