در ساخت بسیاری از سازه های مورد نیاز انسان ها، معمولاً از بتن به عنوان بخشی از اسکلت بتنی یا سازه بتنی استفاده می شود. در فرآیند ساخت ساختمان های بتنی مواردی همچون پی (شالوده)، دال سقف ها، ستون ها، تیرها و دیوارهای حائل توسط بتن صورت میگیرد. سیستم های اسکلت ساختمان در دو نوع اسکلت بتنی و اسکلت فلزی ساخته می شوند. این دو نوع اسکلت تفاوت های زیادی با یکدیگر دارند و انتخاب هر یک بستگی به عوامل متعددی دارد. همان طور که از نام ساختمان اسکلت بتنی پیداست، عمده مصالح استفاده شده در این نوع سازه، بتن است.
بتن، پرکاربردترین مصالح ساختمانی مورد استفاده انسان در فعالیت های عمرانی هست. شاید بتوان گفت که این ماده پس از آب، بیشترین استفاده را در فرآیندهای ساخت و ساز بر روی کره زمین دارد. بتن های معمولی از ترکیب آب، سیمان و سنگدانه با نسبت های مشخص ساخته می شود. البته به منظور تغییر خواص بتن در برخی از موارد، افزودنی های مختلف نیز در ترکیب آن مورد استفاده قرار می گیرند. تنوع کاربرد، پایداری، مقاومت و هزینه مناسب بتن، آن را به یکی از پرکاربرد ترین مصالح ساختمانی در دنیا تبدیل کرده است.
به طور کلی، سازه بتنی به سازه ای گفته می شود که برای ساختن آن از بتن و یا بتن آرمه که شامل شن و ماسه و سیمان و فولاد که به صورت میلگرد ساده و یا آج دار است، استفاده می کنند. در صورت استفاده از بتن آرمه در قسمت های مختلف مانند ستون ها و پی و تیرهای یک ساختمان، به آن ساختمان، اسکلت بتنی می گویند.
بیشتر بخوانید: تخریب ساختمان
مهم ترین خصوصیت مثبت و نقطه قوت بتن، مقاومت فشاری مناسب و نقطه ضعف آن مقاومت کششی پایین است که این ضعف را میلگرد های تعبیه شده در آن جبران می کنند.
تاریخچه اسکلت بتنی یا سازه بتنی
به طور کلی رومیان به عنوان اولین مهندسان بتن شناخته می شوند. اما شواهد باستان شناسی بیان دیگری دارند. اولین کشفیات بتن در مناطق سوریه و اردن مربوط به سال ۶۵۰۰ قبل از میلاد مسیح می باشد که توسط بادیه نشینان ساخته شد و در ساخت سازه های مسکونی و کف بتنی و مخازن ضد آب زیر زمینی استفاده کردند. زمانی که سوری های عصر سنگ از حفره های دائمی آتش برای گرم کردن پخت و پز استفاده می کردند، این گودال ها از سنگ آهک ساخته می شده که منجر به کشف تصادفی آهک به عنوان ماده اصلی ساختمان شد.
این فناوری تازه کشف شده به طور گسترده ای در سوریه مورد استفاده قرار گرفت زیرا کوره آهک سوزی برای تأمین ملات و ساخت خانه های قلوه سنگ و کف بتنی و مخازن ضد آب استفاده گردید. آنها بعدها توانستند آهک هیدرولیک که به عنوان سیمانی که زیر آب سخت می شود، را کشف کنند. یکی از دلایلی که باعث شد گیاهان در بیابان رشد کنند، همین امر بود.
۵۰۰ سال بعد از بادیه نشینان، رومی ها ماده ای در دسترس داشتند که می توانست سیمان را ضد آب کند که می توان به ماسه سیلیس اشاره کرد. نفوذ آب زیر زمینی از طریق سیلیس آن را به یک ماده پوزولان که یک خاکستر آتشفشانی بود، تبدیل می کرد. برای ساخت سیمان، بادیه نشینان این رسوبات را پیدا و با آهک ترکیب کردند و سپس در کوره هایی که ظروف سفالی می گذاشتند، گرم کردند. زیرا دما در همان حد بود.
در مورد اولین کاربرد تقویت کننده ها در بتن در اوایل دهه ۱۸۵۰ چندین قایق پارویی کوچک ساخته شد که از آنها به عنوان نمونه های موفق استفاده از بتن تقویت شده یاد می شود. اولین استفاده گسترده از بتن و سیمان پرتلند در سال های بین ۱۸۵۰ و ۱۸۸۰ صورت گرفت که فرانسوا کوئینه اقدام به ساخت چندین خانه بزرگ بتنی در انگلستان و فرانسه نمود. در اوایل قرن ۱۹ میلادی اولین ساختمان چند طبقه بتنی در پاریس ساخته شد. پس از آن با توجه به پیشرفت های تکنولوژی، ساخت سازه های بتنی نیز پیشرفت شایانی داشت.
کاربرد اسکلت بتنی و موارد استفاده از سازه بتنی
موارد زیر از متداول ترین کاربردهای سازه بتنی هستند:
۱) استفاده از اسکلت بتنی بیشتر در مناطقی که رطوبت بالایی داشته باشد، به کار می آید. از این رو، در سازه هایی همچون دیواره های ساحلی، اسکله ها و برج های بازدید مورد استفاده قرار می گیرد.
۲) به علت استحکام و مقاومت بسیار بالا، گزینه ای مناسب جهت استفاده در ساختمان های مسکونی و تجاری، کارخانه های بزرگ و سازه هایی که امکان جاگیری تعداد افراد بیشتری را دارند، می باشد.
۳) به کاری گیری اسکلت بتنی در ساخت باند فرودگاه و سوله های محل نگهداری هواپیما.
۴) فضاهایی که با هدف ذخیره و نگهداری آب ساخته می شوند، نظیر استخرها و تانکرهای زیر زمینی.
۵) به کارگیری در ساخت پل ها، دیوار های حائل و سدهای عظیم.
