درز ساختمانی چیست؟ تعریف و اهمیت آن در سازه‌ها
در سازه های جدید و قدیمی، تغییرات حجمی بر اثر تغییرات دما و رطوبت در سازه ایجاد می شوند که باید برای طراحی ساختمان های بتنی آن را محاسبه نمود. درز ساختمانی در واقع ترک های کوچکی هستند که مهندسان اجرایی به منظور کنترل تنش ها و جلوگیری از ترک در سازه به صورت ارادی ایجاد می کنند. تفاوت اصلی درز با ترک های بتن در نحوه ایجاد آن ها است. درز توسط مهندسان سازه با علم و آگاهی ایجاد می شود، اما پروسه ایجاد ترک کاملا متفاوت بوده و غیر ارادی انجام می شود. درزهای ساختمانی می توانند مانند صفحات ضعیفی برای کنترل محل ترک ها استفاده شوند که در این صورت درزهای انقباضی و یا برای خطوط جدایی بخش ها استفاده شوند که در این صورت درزهای انبساطی نامیده خواهند شد.
7 درز ساختمانی و کاربرد هر یک
درز ساختمانی بر اساس فصل 21 نشریه مشخصات فنی عمومی کارهای ساختمانی درزها، به دو دسته درزهای ساخت و درزهای اجرایی تقسیم بندی می شوند. درزهای ساخت با هدف سهولت در عملیات بتن ریزی و با توجه به محدودیت حجم بتن ریزی انجام خواهد شد. در این نوع رز، طراح انتظار عکس العمل در قبال حرکت های مختلف سازه بتن را ندارد؛ اما با ظرفیت های کارگاهی، فاصله میان درزها را تعیین می کند. در این گونه درزها، لازم است که پیوستگی بین بتن و آرماتور در دو قسمت مجاور درز به طور کامل حفظ گردد.
در نقطه مقابل درز ساخت، درزهای حرکتی قرار دارند. این درزها برای همساز کردن حرکت های نسبی قسمت های مختلف یک سازه به صورت عمدی در محل بتن تعبیه شوند. این حرکت های نسبی در اثر تغییرات درجه حرارت، نشست های نامساوی و افت بتن در سازه به وجود می آیند. درزهای حرکتی خود به 6 گروه مختلف تقسیم بندی می شوند. بنابراین، به طور کلی، 7 نوع درز ساختمانی وجود دارد که کاربردهای آن ها را ذکر می کنیم.
درز اجرایی
درزهای ساخت و اجرایی معمولا در هر توقف عملیات بتن ریزی که باعث سخت شدن بتن می شود، ایجاد خواهند شد. اگر زمان قطع بتن ریزی از 30 دقیقه افزایش پیدا کند، یک درز در سطح ایجاد می شود که در واقع درز اجرایی یا ساخت نام دارد. درز ساخت ممکن است دارای وضعیت های مختلفی باشد که معمولا به صورت قائم یا افقی است. عمدتا سعی می شود که محل درز ساخت به محل یکی دیگر از درزها منطبق شود. به طور مثال، در تیرها و شاه تیرها، درزهای اجرایی عمود بر محور اعضا قرار می گیرند و هیچ گاه با محور عضو موازی نیستند. محل اجرای درز ساخت نباید مکانی باشد که بتن برش را تحمل می کند. در ساخت اعضای خمشی اگر نیاز است که بتن ریزی در بیش از یک مرحله انجام شود، باید قطع بتن ریزی به گونه ای انجام شود که در مجاورت تکیه گاه قرار نگیرد، اما در نزدیکی وسط دهانه باشد.
درز انبساطی
از دیگر انواع درز ساختمانی، می توان به درز انبساطی اشاره کرد. این نوع درز، برای جلوگیری از خراب شدن روسازی ها در اثر فشار بیش از اندازه اجرا می شوند و امکان ساخت و تعمیر قسمتی از جدول های بتنی در پیاده روها و فضاهای مشابه را فراهم می کنند. این نوع درز، برای فراهم کردن انقباض و انبساط ایجاد شده در اثر تغییرات درجه حرارت استفاده می شود. به طوری که در نقاط مختلف ساختمان، از ترک خوردگی جلوگیری می کند. عملکرد این درز باید به شکلی باشد که از انبساط و انقباض در طرفین جلوگیری کند. برای این کار، باید هیچ گونه پیوستگی در طرفین درز وجود نداشته باشد. این درزها باید کمترین مقاومت را در مقابل انقباض و انبساط ایجاد کنند.
درز انقباضی
به منظور جلوگیری از بروز ترک های ناشی از جمع شدن بتن، می توان از درز انقباضی کمک کرد. اگر در فواصل معین، درز انقباض ایجاد نشود، روی سطوح پیاده روها و دیوارهای بتنی ترک هایی ایجاد می شوند که غیر قابل کنترل هستند. برای کنترل این ترک ها می توان از آرماتورها و درزهای انقباضی کمک گرفت. اگر انقباضی در طرفین درز ایجاد شود، آن انقباض در محل درز متمرکز می شود. این درزها، نوعی عدم پیوستگی عمومی ایجاد می کنند. اجرای این نوع درز باید به گونه ای انجام شود که در عملکرد و کارایی سایر قطعات در فضای ساختمانی مشکل ایجاد نکند.
درز جداسازی
درز جداسازی از انواع درز ساختمانی است که با هدف جداسازی دو بخش از ساختمان و مصالح انجام می شود. در این نوع درز، انقباض، انبساط و تغییر حرکت در یک بخش از سازه بتنی به بخش دیگر منتقل نمی شود. در واقع پیوستگی میان دو طرف درز وجود ندارد. این نوع درز برای جلوگیری از خرابی روسازی های بتنی و در پیاده روها استفاده می شود.
درز کنترل
از دیگر انواع درز ساختمانی می توان به درز کنترل اشاره کرد. زمانی که انبساط و انقباض در بتن در اثر تغییرات رطوبت و حرارت ایجاد می شود و قدرت آن از مقاومت بتن بیشتر است، باعث ایجاد ترک خوردگی هایی روی سطح خواهد شد. برای رفع این مشکل، از درز کنترل به عنوان کنترل کننده حرکت نسبی دال یا دیوار در صفحه خود، استفاده می شود. این نوع درز ساختمانی برای جدا کردن واحدهای عظیم مولد برق از قسمت های مجاور، محدود کردن احتمال خرابی در قسمت های مختلف ساختمان، جلوگیری از انتقال ارتعاش، جلوگیری از بروز ترک به علت تمرکز تنش در محل هایی که تغییر مقطع قابل توجهی ایجاد شده است، جدا کردن قسمت های مختلف شالوده به علت تفاوت باربری، جدا کردن بارهای مختلف سازه ای و … استفاده می شود.
درز نشست
درز نشست برای جلوگیری از نشست های نامساوی در دو ساختمان مجاور ایجاد می شود. در صورتی که درز دارای دو نوع مصالح، پی و دو ارتفاع متفاوت باشد، درز نشست نام دارد.
درز لغزش
درز لغزشی به نوعی درز گفته می شود که امکان حرکت لغزشی را در دو قسمت مجاور درز بدون انتقال نیروی برشی فراهم می کند. درزهای لغزشی معمولا در مخازن و هر محیط دیگری که تغییرات درجه حرارت در آن زیاد است، استفاده می شوند.
مهم‌ترین دلایل استفاده از درزهای ساختمانی چیست؟
درز ساختمانی و ترک های ایجاد شده در بتن ظاهر نسبتا مشابهی با یکدیگر دارند؛ اما مهم ترین تفاوت آن ها این است که درزهای ساختمانی با هدف جلوگیری از ترک در سازه های بتنی و با محاسبات مهندسان اجرا می شود.
کنترل تغییرات دمایی
درز ساختمانی برای کنترل تغییرات دمایی در مناطقی که تغییرات دما در حد متوسط تا زیاد است، استفاده می شود. این نوع درز، می تواند انقباض و انبساط تغییرات دمایی را پوشش دهد.
جلوگیری از ترک‌خوردگی
ترک خوردگی در اثر انقباض، انبساط و تغییرات دمایی در بتن ایجاد می شود. درز ساختمانی می تواند از ترک خوردگی سطوح بتنی جلوگیری کرده و باعث بازیابی عملکرد آن شود.
تحمل نشست‌های احتمالی
استفاده از درز ساختمانی برای تحمل نشست های احتمالی در ساختمان ضروری است. این موضوع به ویژه در شهرهایی که در معرض نشست های متعدد هستند، امری حیاتی و لازمه اجرای دقیق این درزها است.
مواد پرکننده درز ساختمانی: انتخاب بهترین گزینه
برای اجرای درز ساختمانی باید از مصالح مختلفی استفاده شود که یکی از بهترین گزینه ها، مواد پرکننده یا فیلرها محسوب می شوند. مواد پرکننده درز ساختمانی باید از دوام بالایی برخوردار باشند و بتوانند به طور کامل جاگیری و شکل گیری درزها را تامین کنند. ضمن اینکه، این درزها قابلیت ارتجاع و عدم ایجاد اتصال محکم با درز را داشته باشند. از جمله انواع ماستیک ها و مواد پرکننده قابل استفاده شده چوب پنبه، مواد آسفالتی، الیاف گیاهی و لاستیک ها هستند. لازم است که مواد پر کننده انتخاب شده، مقاوم در برابر حرارت و نفوذ آب باشند و بتوانند با انعطاف پذیری بالایی در سطح اجرا شوند. از جمله پرکاربردترین مواد پر کننده درز ساختمانی شامل:
- ماستیک ها: ماستیک های پلی یورتان و سیلیکونی با انعطاف پذیری بسیار بالا و مقاومت عالی در برابر شرایط محیطی
- نوارهای فشرده الاستومری: قابل استفاده برای درز انبساطی و کنترل ساختمانی
- فوم ها پلی اتیلن و فشرده: قابل استفاده برای پر کردن درزهای عمیق و کاهش نیاز به مصرف درزگیرها
مراحل طراحی و اجرای درز ساختمانی
به منظور طراحی و اجرای درز ساختمانی باید مکان یابی درزهای ساختمانی در گام اول انجام شود. سپس با ابزارها و تکنیک های مورد تایید استانداردها و ضوابط، می توان درز را در محیط اجرا نمود.
نحوه مکان‌یابی درزهای ساختمانی
اولین مرحله برای اجرای درز ساختمانی، مکان یابی آن است که نقش بسیار مهمی را در کنترل تنش های داخلی سازه و جلوگیری از مشکلات ساختاری ایفا می کند. بسته به نوع درز انتخاب شده برای اجرا در ساختمان، مکان یابی باید به شرح زیر انجام شود.
- درز انقباضی: این نوع درز در دال بتنی و کف های صنعتی در فاصله 3 تا 6 متری ایجاد می شود تا از جمع شدگی بتن و انقباض آن جلوگیری کند.
- درز انبساطی: برای جبران تغییرات دمایی، لازم است که هر 30 تا 60 متر یک بار از این نوع درزها در ساختمان ها، کف های بتنی و پل ها استفاده شود.
- درز اجرایی: درز اجرایی برای مکان هایی که بتن ریزی در چندین مرحله انجام می شود، در نظر گرفته خواهد شد و فاصله مشخصی برای آن وجود ندارد.
- درز نشست و جداسازی: فرآیند مکان یابی این دو درز ساختمانی با یکدیگر مشابه است. درزهای جداسازی در مرزهای میان بخش هایی از ساختمان که به صورت مستقل در حرکت هستند، استفاده می شوند.
- درز انقطاع: این نوع درز باید در ساختمان های مجاور در نظر گرفته شود تا از ضربه احتمالی ناشی از زلزله جلوگیری شود.
ابزارها و تکنیک‌های مورد استفاده برای اجرای درزها
به منظور اجرای درز ساختمانی نیاز به استفاده از یک سری ابزارهاست که از جمله مهم‌ترین آن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- ماستیک زن و دستگاه های تزریق کننده مواد درزگیر
- نوارهای واتر استاپ برای آب بندی درزها
- مواد درزبندی مناسب همچون ماستیک های پلی اورتان، اپوکسی و سیلیکونی
- دستگاه برش بتن برای ایجاد درز انقباضی
- صفحات فلزی و لاستیکی برای پوشش دادن درز
به منظور اجرای درز ساختمانی می توان از سه روش برش کنترلی بتن، قالب گذاری ویژه و درزگیری استفاده کرد. برش کنترل بتنی با دستگاه های مخصوص انجام می شود و شیارهای دقیقی در بتن اجرا خواهند شد. قالب گذاری ویژه درزهای انبساطی نیز با پیش از بتن ریزی قابل انجام است تا بتوان ترک های کنترل شده ای را روی سطح اجرا کرد. در نهایت امکان درزگیری با مواد انعطاف پذیر نیز وجود دارد که برای پر کردن درزها با ماستیک ها و پلیمرهای مخصوص انجام می شود.
چالش‌های رایج در اجرای درزها و راه‌حل‌ها
از آنجایی که اجرای صحیح درز ساختمانی به صورت مستقیم روی عملکرد و دوام سازه تاثیرگذار است، باید حتما با توجه به ضوابط اجرایی، مراحل اجرای درزها را انجام داد. اجرای نادرست درز ساختمانی باعث بروز مشکلات جدی در سازه شده و چالش هایی را ایجاد می کند که شامل:
- ترک های اطراف درز ساختمانی: در صورت اجرای نامناسب درزها یا دیرهنگام برش های کنترلی و یا عدم استفاده از مواد پرکننده مناسب، این ترک ها به وجود می آیند. استفاده از مواد انعطاف پذیر همچون ماستیک های پلی اورتان جهت پر کردن درزها و بررسی مجدد طراحی و رعایت فاصله استاندارد میان درزها
- نشت آب از درزهای اجرایی و انبساطی: در اثر عدم استفاده از نوارهای واتر استاپ یا درزگیری نامناسب، این مشکل رخ می دهد. می توان از نوارهای واتر استاپ پی وی سی یا لاستیکی در محل درزهای اجرایی استفاده نمود. همچنین با تزریق اپوکسی و پلی اورتان، درزها آب بندی می شوند.
- آسیب دیدن پوشش درزها: اگر از پوشش های نامناسب استفاده شود یا جزئیات اجرایی رعایت نشوند، این مشکل رخ خواهد داد. استفاده از ورق های فلزی مقاوم به سایش برای محل هایی که در معرض بارهای دینامیکی و عبور وسایل نقلیه وجود دارند، توصیه می شود.
- گرد و غبار گرفتن درزها: عدم استفاده از درزگیری مناسب و محافظت نکردن از درزها در زمان اجرا، باعث بروز این مشکل می شود. استفاده از نوارهای فشرده الاستومری و فوم پلی اتیلن، برای جلوگیری از ورود آلودگی به داخل درزها، توصیه می شود.
ضوابط و استانداردهای طراحی و اجرای درز ساختمانی
از آنجایی که درز ساختمانی با مصالح بتنی سر و کار دارد، باید استانداردها و ضوابط مشخصی را برای اجرای آن در نظر گرفت. فصل بیست و یکم نشریه مشخصات فنی عمومی کارهای ساختمانی، مهم ترین ضابطه به کار رفته برای طراحی و اجرای درز ساختمانی است که در آن کاربرد، نحوه اجرا، فاصله درزها از یکدیگر و کلیه اصول اجرایی درزهای ساختمانی توضیح داده شده اند و می توان به آن ها برای افزایش عمر مفید سازه و اجرای دقیق درزها توجه داشت. به غیر از این نشریه، ضوابط زیر نیز مورد توجه قرار می گیرند که شامل:
- ACI 504R
- نشریه 21 مشخصات فنی عمومی کارهای ساختمانی
- نشریه 55 مشخصات فنی عمومی کارهای ساختمانی
- استاندارد 2800
- مبحث 6 مقررات ملی ساختمان
تفاوت درز ساختمانی و ترک: چگونه آن‌ها را تشخیص دهیم؟
شالوده هر سازه ای تحت تاثیر فشردگی ناهموار خاک، طراحی ضعیف، عدم دقت کافی در فرآیند ساخت و نشست حفره های خاک دچار فرورفتگی و نشست شده و این نشست ها می توانند باعث انحراف در بتن شوند. این انحرافات، باعث ایجاد تنش های اضافی و ترک در سازه های بتنی خواهد شد. درز ساختمانی، یک نوع ترک است که مهندس در بتن ایجاد می کند تا احتمال ایجاد ترک را در سازه های بتنی به حداقل برساند. راه تشخیص ترک از درز ساختمانی این است که ترک ها از نظر شکل ظاهری نسبت به درز ساختمانی پهن تر هستند. ضمن اینکه به صورت غیر منظم و در سمت مخالف در حال رشد می باشند. این در حالی که درزهای ساختمانی رشد نمی کنند و ساختار منظم و یکنواختی دارند. تفاوت درز و ترک، در دلیل اجرای آن ها نیز هست. درز با علم و آگاهی مهندس و با هدف عملکرد مناسب ایجاد می شود؛ اما ترک ها در اثر اضافه بار و کیفیت پایین بتن ایجاد خواهند شد.
درز ساختمانی در سازه‌های خاص
درز ساختمانی در سازه های خاص مطابق با ضوابط و مقررات خاصی اجرا می شود. اجرای صحیح هر یک از انواع درز انقباضی، انبساطی و نشست بسته به نوع ساختمان و سازه متفاوت بوده و باید فاصله میان درزها و طول آن ها توسط مهندسان محاسبه گردد.
استفاده از درزهای ساختمانی در ساختمانهای بلند
برای جلوگیری و کاهش خسارت و خرابی ناشی از ضربه ساختمان های مجاور بلند به یکدیگر، باید ساختمان هایی که ارتفاع بیش از 12 متر دارند و یا بیش از 4 طبقه هستند، به وسیله درز از ساختمان مجاور جدا شوند. حداقل عرض درز انقطاع برای ساختمان های بلند در هر طبقه یک صدم ارتفاع ارتفاع آن تراز روی شالوده می باشد. این فاصله ایجاد شده در اثر درزها را می توان با مواد پرکننده مناسب پر نمود.
نقش درزها در مناطق زلزله‌خیز
درز ساختمانی انقطاع پرکاربردترین نوع درز برای اجرا در مناطق زلزله خیز است. با این نوع درز، فاصله ای میان دو ساختمان مجاور ایجاد می شود که هنگام لرزش و ارتعاش میان دو ساختمان هنگام زلزله، این دو ساختمان با یکدیگر برخورد نمی کنند.
اهمیت درزهای ساختمانی در سازه‌های صنعتی و پلها
درزهای ساختمانی در سازه های صنعتی و پل ها با هدف کاهش تنش های مکانیکی، مقابله با ارتعاشات و افزایش عمر مفید سازه انجام می شود. درزهای انبساطی و نشست قادر به تحمل بارهای اضافی و تنش های مکانیکی هستند. آن ها می توانند در بخش های مختلف صنعتی برای جبران لرزش استفاده شوند. ضمن اینکه در پل هایی که در معرض تغییرات دمایی قرار دارند، درز ساختمانی باعث جبران تغییرات دمایی انقباض و انبساط و کاهش استهلاک پل ها در سطح شهر خواهد شد.
عیب‌یابی و تعمیر درزهای ساختمانی: نکات کلیدی برای نگهداری
از آنجایی که درز ساختمانی نقش کلیدی را در عملکرد سازه و جلوگیری از انحرافات و خرابی ها ایفا می کند، عیب یابی و تعمیر درزهای ساختمانی از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. به محض خرابی درزهای ساختمانی لازم است که نشانه های آسیب را تشخیص داده و از روش های تعمیر و بازسازی درزهای آسیب دیده کمک بگیرید.
نشانه‌های آسیب در درزها
مهم‌ترین نشانه های آسیب درز درزهای ساختمانی را می توان در تغییر ابعاد جستجو نمود. آسیب در درزهای ساختمانی باعث رشد و گسترش آن ها در سازه می شود. مهندسان می توانند با بررسی ابعاد درزها و مقایسه با ابعاد اولیه، نشانه اولیه آسیب درزها را بررسی کنند.
روش‌های تعمیر و بازسازی درزهای آسیب‌دیده
برای تعمیر و بازسازی درز ساختمانی آسیب دیده باید از روش های مهندسی شده و با در نظر گرفتن اصول و ضوابط استفاده کرد که شامل:
- دوخت درز: می توان مسیرهای اضافه ایجاد شده در درز را ردیابی نمود و به وسیله چسب اپوکسی روی سطح پوشش داد.
- کامپوزیت FRP: در صورت نیاز به پوشش دادن ترک های ایجاد شده در اثر حضور درز، می توان از کامپوزیت FRP استفاده کرد. این کامپوزیت ها با چسب اپوکسی روی سطح چسبانده می شوند.
- تزریق رزین اپوکسی: درز ساختمانی با تزریق رزین اپوکسی پر شده و عملکرد مناسبی را ایجاد می کند. می توان با ترمیم ترک به روش تزریق رزین اپوکسی با فشار پمپ، ترک ها و درزهای بزرگ شده را پوشش داد.
- آب بندی: مسیریابی و آب بندی روش دیگری برای پوشش دادن درز ساختمانی است که برای ترمیم درزهای تحت تاثیر آب و رطوبت قرار گرفته انجام می شود. اگر مسیر درز بزرگ شده باشد، می توان از ماده خمیری آب بند به عنوان پرکننده استفاده نمود.
- افزودن آرماتور: برای کنترل درزها و جلوگیری از گسترش آن ها می توان از آرماتور استفاده کرد. در این روش، سوراخ هایی در صفحه ترک ایجاد می شوند که این سوراخ ها با اپوکسی پر و در آن ها آرماتور قرار می گیرند.
نکات اقتصادی: هزینه اجرای درز ساختمانی و صرفه‌جویی در پروژه‌ها
هزینه اجرای درز ساختمانی تحت تاثیر عوامل متعددی است که از جمله آن ها می توان به نوع درز انتخابی، مصالح مورد نیاز برای اجرا و همچنین شرایط سازه اشاره کرد. از آنجایی که هزینه اجرای درز ساختمانی، درصد قابل توجهی از بودجه پروژه را به خود اختصاص می دهد، برنامه ریزی اقتصادی صحیح می تواند نقش مهمی را در کنترل هزینه ها به همراه داشته باشد. به منظور مدیریت هزینه برای اجرای درز، در نظر داشتن نکات زیر حائز اهمیت است:
- نوع درز ساختمانی را بر اساس نیاز پروژه انتخاب کنید. از اجرای درزهای غیر ضروری در پروژه خودداری کنید.
- از مواد باکیفیت و اقتصادی برای اجرای درزهای ساختمانی و پرکننده ها استفاده نمایید تا کیفیت و هزینه را کنترل کنید.
- هزینه های تعمیر و نگهداری درزهای ساختمانی را بررسی کنید. بعضی از مصالح اولیه گران تر هستند؛ اما در دراز مدت باعث کاهش هزینه های تعمیرات می گردند.
- از تیم های اجرایی متخصص کمک بگیرید تا هزینه های بازسازی و تعمیرات این درزها به حداقل برسد.
کلام پایانی
درز ساختمانی بخشی از فرآیند ساختمان سازی است که با هدف کنترل تغییرات دمایی، انقباض و انبساط و تاثیر رطوبت در ساختمان انجام خواهد شد. درزهای ساختمانی به دو دسته حرکتی و غیر حرکتی تقسیم بندی می شوند که در مرحله ساخت می توان آن ها را به صورت هوشمند طراحی نمود. این درزها برای پیاده روها، پل ها، کف های صنعتی و هر فضای دیگری که در معرض تغییرات دمایی و تنش ها قرار دارند، اجرا می شوند و نقش مهمی را در دوام کل سازه ایفا خواهند کرد. هدف از اجرای این درزها، کنترل تغییرات دمایی، جلوگیری از ترک خوردگی و تحمل نشست های احتمالی است.