طراحی سیستم قالب تونلی TFS به جهت تسریع فرایند قالب بندی در پروژه های انبوه سازی ، ساخت مدارس ، بیمارستان ها، زندان ها و ... بسیار مورد توجه قرار گرفته است. به طوری که سازه هایی که با سیستم قالب تونلی (Tunnel Form System) طراحی شده اند، ضمن بالا بردن سرعت و کیفیت اجرا ، عملکرد لرزه ای سازه را به سبب یکپارچگی اعضا و اتصالات ، به نحو چشمگیری بهبود می بخشند.
طراحی سیستم قالب تونلی TFS
سیستم قالب تونلی TFS چیست؟
سیستم قالب تونلی TFS ، سیستم سازه ای خاصی است که در آن دیوار ها و سقف های بتن مسلح ، به صورت هم زمان آرماتور بندی ، قالب بندی و بتن ریزی می شوند. به طور که در سیستم قالب تونلی TFS ، اسکلت بتنی ساختمان صرفا شامل دیوار های بتنی باربر و سقف های دال بتنی بوده و هرگونه اعضای سازه ای معمول نظیر تیر و ستون وجود ندارد. انتخاب عنوان این سیستم سازه ای نیز به سبب شکل قالب های فلزی یکپارچه دیوار ها و سقف می باشد.
تاریخچه طراحی سیستم قالب تونلی TFS
نیاز به مسکن و همچنین لزوم افزایش سرعت در اجرا باعث شد که اولین بار پس از جنگ جهانی دوم روشی با عنوان انبوه سازی صنعتی مسکن مورد استفاده قرار گیرد.
سیستم قالب تونلی TFS برای اولین بار در کشور فرانسه در سال ۱۹۵۰ میلادی ابداء شد و پس از ۴۰ سال در سال ۱۹۹۰ این سیستم وارد کشور ترکیه گردید و با انجام اصلاحات لازم در سال ۲۰۰۷ توسط شرکت ترکیه ای mesa ثبت گردید. در ایران نیز مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن در سال ۱۳۸۷، طراحی و اجرای سازه به روش قالب تونلی را به عنوان یک سیستم نوین ساختمانی ، مورد تایید قرار داد.
طراحی معماری سیستم قالب تونلی TFS
در طراحی معماری سیستم قالب تونلی TFS لازم است محدودیت دهانه های قالب در نظر گرفته شود. به طوری که جهت تسهیل حرکت قالب ها لازم است استقرار بلوک های خطی و موازی با حداکثر ۱.۵ متر اختلاف پیش آمدگی یا عقب رفتگی در هر ردیف در نظر گرفته شوند. همچنین در صورتی که حرکت سیستم قالب تونلی TFS به صورت ریلی باشد، لازم است شیب زمین حداکثر یک درصد باشد.
در صورت طراحی و اجرای زیرزمین ، پیشنهاد می گردد که از روش سقف و دیوار جداگانه بتنی در این طبقات استفاده شود. همچنین در صورت استفاده از قالب تونلی در ساخت زیرزمین ، لازم است فضای مورد نیاز جهت حرکت تاورکرین ها تعبیه گردد.
از طرفی با توجه به هزینه بالا قالب تونل فرم ، پیشنهاد می گردد که قالب ها به گونه ای طراحی گردند که قرینه باشند.
سیستم قالب تونلی
همچنین پیشنهاد می گردد که جهت کاهش حجم رایزرها و بازشو های سقف ، درصورت استفاده از کولر آبی، این تجهیزات در بالکن ها یا فضاهای مشابه در همان طبقه پیش بینی شود.
در طراحی سیستم قالب تونلی TFS ، پیشنهاد می گردد که به سبب کنترل تنش سقف و نیز زیاد نشدن ضخامت دال بتنی سقف ، اندازه دهانه ها حداقل ۳ و حداکثر ۵.۵ متر لحاظ گردد. در صورتی که بلوک های تاور کرین روبروی هم قرار گیرند، لازم است حداقل فاصله بین آن ها ۱۷ متر و حداکثر فاصله بلوک ها متناسب با مسیر حرکت تاور کرین های سیستم قالب تونلی TFS طراحی گردد.
در طراحی سیستم قالب تونلی TFS پیشنهاد می گردد تجهیزات بهداشتی بر روی دیوار های غیر سازه ای تعبیه شود و داکت ها نیز در اطراف سرویس ها قرار گیرند.
در سیستم قالب تونل فرم عمدتا از پله های پیش ساخته بتنی استفاده می شود که به پلیت های انتظار از قبل تعبیه شده در جعبه پله، متصل می گردد.
طراحی سازه ای سیستم قالب تونلی TFS
در طراحی سازه ای سیستم قالب تونلی TFS لازم است طراحی و اجرای جزئیات در محل اتصال دیوارهای غیر سازه ای به منظور عدم مشارکت در سختی جانبی سازه در دستور کار قرار گیرد.
همچنین در صورتی که نیاز باشد که دهانه تونل ها در سیستم قالب تونلی TFS بیش تر از ۵.۵ متر در نظر گرفته شود، لازم است از تیر لبه ای معکوس در جلوی دهانه تونل ها استفاده شود و یا این که ضخامت دال افزایش یابد.
در طراحی سیستم قالب تونلی TFS لازم است تمامی دیوار های باربر و سقف ها دارای ضخامت یکسان باشند. جهت جلوگیری از نشست نامتقارن در سیستم قالب تونلی TFS لازم است طول ساختمان در جهت عمود بر محور طولی حداکثر ۲۵ متر در نظر گرفته شود.
همچنین در طراحی سیستم قالب تونلی TFS لازم است پلان ها به گونه ای باشند که تعداد دیوار های برشی در دو جهت عمود برهم تقریباً یکسان باشد تا از وقوع پیچش در زمان زلزله جلوگیری به عمل آید.
طراحی نقشه های سیستم قالب تونلی TFS
نقشه های اجرایی سیستم قالب تونلی TFS لازم است دارای اطلاعات دقیقی از نکات اجرایی رامکا ها، محل دقیق بازشو ها، محل دقیق داکت ها و درز ها، جزئیات بتن ریزی و ... باشد.
قالب تونلی
مزایای طراحی سیستم قالب تونلی TFS
از آن جایی که مصرف بتن در اجرای سیستم قالب تونل فرم نسبت به ساختمان هایی با اسکلت فلزی یا بتنی ، بیشتر بوده اما مصرف میلگرد آن کمتر است، لذا با طراحی و اجرای اصولی سیستم قالب تونلی TFS ، وزن سازه به نسبت سازه های بتنی و فلزی کمتر است.
با توجه به مشخص بودن تعداد ست های سیستم قالب تونلی TFS ، عملیات آرماتور گذاری ، قالب بندی و بتن ریزی می تواند با برنامه ریزی دقیق و اجرای موازی صورت پذیرد که این امر می تواند با کاهش زمان اجرا ، قیمت استفاده از سیستم قالب تونلی TFS را کاهش دهد. از طرفی با توجه به عبور لوله های تاسیسات از دال ، فرآیند پوکه ریزی و اجرای بتن سبک سقف ها نیاز نمی باشد و کاهش چشمگیری در وزن و قیمت اجرای سیستم قالب تونلی فرم رخ می دهد.
در طراحی و اجرای سیستم قالب تونلی TFS برای قالب بندی یا قالب برداری ، نیاز به خرد کردن قالب ها نبوده و به صورت یکپارچه خارج می شود. به طوری که پس از بتن ریزی و گیرش آن، خروج قالب های تونل فرم با فاصله دادن قالب ها و حرکت افقی بر روی ریل ها صورت می پذیرد.
با توجه به این که طراحی و اجرای سیستم قالب تونلی TFS ، به صورت تیپ انجام شده، اجرای کار و نظارت فنی شبکه آرماتور بندی دیوار ها و سقف ها با توجه به سادگی و تکرار آن ها در طبقات، به نسبت سیستم های سازه ای معمول با سهولت بیشتری همراه خواهد بود.
در سیستم قالب تونلی TFS هم زمان با آرماتور بندی ، غلاف گذاری و تعبیه لوله های تاسیسات صورت گرفته و برخلاف سازه های معمول نیاز به شیار زنی برای روی سقف و دیوار جهت جایگذاری ندارد.
در سیستم قالب تونل فرم به سبب یکپارچه بودن دیوار ها و سقف ها و وجود دیوار برشی و اتصال مستقیم دال سقف ها به دیوار های اطراف و سطح گسترده اتصال آن ها (عدم تمرکز تنش در محل اتصالات)، مقاومت این سیستم نوین ساختمانی بالا بوده و مصرف آرماتور آن کمتر می باشد که این امر می تواند قیمت اجرای سیستم قالب تونل فرم را کاهش دهد.
به سبب یکپارچگی سیستم قالب تونلی TFS ، مشکلات ناشی از ضعف مصالح به کار رفته، مانند ترک های بتن پس از سخت شدن، ترک های حرارتی و یا نشست پی کاهش می یابد که خود باعث افزایش کیفیت و ایمنی سازه می گردد.
طراحی سیستم قالب تونلی
در طراحی و اجرای سیستم قالب تونلی TFS ، دیوارها علاوه بر باربر بودن، به عنوان دیوار های جداکننده اصلی و داخلی نیز عملکرد دارند، به همین سبب دیوارچینی و تیغه بندی ساختمان تقلیل یافته و به تبع آن، مدت زمان اجرا و قیمت طراحی و اجرای سیستم قالب تونلی TFS ، کاهش می یابد.
کاهش پرت مصالح ، طول عمر بالای سازه قالب تونلی به علت یکپارچگی سقف و دیوار و کیفیت اجرایی ساختمان ، کاهش نیروی انسانی و ... از دیگر مزایای طراحی و اجرای سیستم قالب تونل فرم است.
همچنین سیستم سازه قالب تونلی TFSدر مقابل آتش سوزی عملکرد مناسب تری نسبت به سازه های فولادی دارد.
از طرفی کاهش حجم عملیات نازک کاری به سبب وجود بتن expose در اغلب سطوح و صاف بودن سطوح از دیگر مزایای طراحی و اجرای سیستم قالب تونلی TFS به شمار می رود.
محدودیت های سیستم قالب تونلی TFS
در سیستم قالب تونلی TFS تامین مالی اولیه برای تهیه ماشین آلات و تجهیزات اجرائی بسیار مورد توجه می باشد. بنابراین به سبب افزایش میزان ماشین آلات نسبت به نیروی انسانی لازم است در شروع کار منابع مالی کافی پیش بینی گردد.
در طراحی سیستم قالب تونلی TFS به سبب وجود دیوار های سازه ای متعدد موازی و لزوم پیش بینی مسیر خروج قالب های تونلی از زیر سقف ، محدودیت هایی در طراحی معماری سازه ایجاد می شود.
با توجه به اینکه امکان دسترسی به مدارهای تاسیسات الکتریکی در زمان بهره برداری وجود ندارد، لذا در صورت خرابی لازم است مدار جایگزینی به صورت روکار اجرا شود.
با توجه به نحوه خارج کردن قالب های تونل فرم ، و نیاز به حرکت قالب های تونلی در چهار سمت ساختمان ، طراحی و اجرای سیستم قالب تونلی TFSدر پروژه های ساختمانی کوچک، توجیه پذیر نمی باشد.
شیب زمین و شرایط آب و هوایی لازم برای فعالیت ماشین آلات نیز از دیگر محدودیت های طراحی و اجرای سیستم قاب تونلی TFS است.
قالب تونل فرم TFS
اجزای سیستم قالب تونلی TFS
سیستم قالب تونلی TFS دارای اجزای مختلفی است که از مهم ترین آن ها می توان به رامکا ، چهار شاخ ، چرخ پانل و جک مایل اشاره کرد.
رامکا قالب تونلی TFS
رامکا قالب تونلی TFS ، نوارهایی است که جهت قالب گذاری و قالب برداری سریع مورد استفاده قرار می گیرد.
چهار شاخ قالب تونلی TFS
قالب های تونلی دارای وزن قابل توجهی هستند و جابجایی آن ها توسط تاور کرین صورت می گیرد، لذا برای این که در هنگام جابجایی، قالب ها از حالت تراز خارج نگردند و مراحل بعدی با سهولت بیشتری صورت پذیرد، لازم است از چهار شاخ که در مرکز ثقل قالب قرار گرفته است، جابجایی و حمل صورت پذیرد.
چرخ پانل قالب تونلی TFS
جهت سهولت جابجایی قالب تونلی TFS در زیر پانل سقف و دیوار ، چرخ های فلزی پیش بینی می شود.
اسپیسر فلزی مخروطی قالب تونلی TFS
در سیستم قالب تونلی TFS با توجه به ثابت بودن ضخامت دیوار ها از اسپیسر فلزی مخروطی ، جهت حفظ فاصله قالب ها استفاده می شود. مخروطی های قالب تونلی TFS قطعات فلزی هستند که در بین دو قالب به وسیله بولت و واشر قرار می گیرند. مخروطی بودن آن نیز باعث می شود جدا کردن قطعه از بتن در هنگام برداشتن قالب با سهولت بیشتری همراه باشد.
طراحی سیستم قالب تونل فرم TFS
جک مایل قالب تونلی TFS
جک مایل قالب تونلی TFS یک قطعه مورب فلزی با طول قابل تنظیم است که علاوه بر افزایش مقاومت قالب ، با تغییر طول، وظیفه تراز کردن قالب سقف قبل از بتن ریزی و پس از آزاد کردن قالب از زیر سقف را برعهده دارد.
قیمت طراحی سیستم قالب تونلی
همان طور که اشاره گردید در سیستم قالب تونلی TFS با توجه به پیش ساخته بودن قطعات ، میزان نیاز به نیروی انسانی ، میزان مصرف میلگرد و زمان اجرای پروژه به نسبت سیستم های معمول کاهش می یابد. به همین سبب قیمت طراحی و اجرای سیستم قالب تونلی نیز به نسبت سیستم های معمول کاهش می یابد.
البته در سیستم قالب تونلی با توجه به نیاز به ماشین آلات و قالب ها، میزان سرمایه اولیه موردنیاز بیشتر است. اما در سیستم TFS می توان به دفعات از این قالب های تونلی در کارگاه استفاده نموده و تنها یکبار هزینه حمل و نقل را پرداخت نمود.
به طور کلی قیمت طراحی و اجرای سیستم قالب تونلی TFS برحسب متراژ سازه و تعداد طبقات می تواند متغیر باشد.
