مقایسه انواع یوبوت

ماهیت و عملکرد قالب‌های یوبوت:
هدف اصلی از قرار دادن قالب‌های یوبوت در داخل دال‌های بتنی، ایجاد حفره‌های خالی در داخل دال و حذف بتن ناکارآمد در میان آن می‌باشد. این کار باعث می‌گردد تا علاوه بر سبک‌تر شدن دال، امکان پوشش دهانه‌های بزرگتر به دلیل ضخامت و سختی زیاد دال امکان‌پذیر باشد.
این قالب‌ها نقش سازه‌ای نداشته و فقط وظیفه حذف بتن و ایجاد حفره در داخل بتن را دارند و پس از گیرش بتن، عملا کارایی دیگری ندارند. به دلیل عدم خارج کردن قالب‌ها از میان بتن به آنها قالب‌های ماندگار نیز می‌گویند.
انواع قالب یوبوت:
قالب‌های یوبوت موجود در بازار ایران را می توان به چهار دسته تقسیم نمود:

• قالب یوبوت تک
• قالب یوبوت دوبل
• قالب یوبوت اصلاح شده
• قالب یوبوت پلی استایرن

از آنجایی که هر چهار نوع قالب اشاره شده در بالا در بازار ایران قابل تهیه و استفاده می‌باشد، در ذیل به ارائه اطلاعات کامل از هر کدام از آنها و مقایسه مزایا و معایب آنها می‌پردازیم.
قالب یوبوت تک:
این نوع قالب اولین نوع یوبوت استفاده شده در صنعت ساختمان می باشد و دقیقا مطابق با مشخصات اولیه ارائه شده به مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن است. ابعاد این قالب‌ها 52 در 52 سانتیمتر و به صورت یک تکه می‌باشند. این قالب‌ها دارای بندهایی در چهار طرف خود هستند که علاوه بر تعیین فاصله بین قالب‌ها بنا به سلیقه طراح، باعث حرکت کمتر یوبوت‌ها در هنگام بتن‌ریزی می‌گردد. وجود پایه‌های موجود در زیر قالب‌های یوبوت با ارتفاع‌های مختلف باعث ایجاد لایه پایین با ضخامت‌های مختلف می‌شود و تعادل یوبوت را به دلیل قرار گرفتن کامل بر روی کف بر‌قرار می‌کند.

 
همانطور که در عکس بالا مشاهده می‌کنید، زیر این قالب‌ها باز می‌باشد و درهنگام بتن‌ریزی و پس از ریختن لایه اول بتن به ضخامت حدود 10 سانتی‌متر، هوا داخل آنها محبوس شده و اجازه ورود بیشتر بتن را به داخل آنها نمی‌دهد.
از مزایای این نوع یوبوت می‌توان به هزینه تمام شده کمتر، سرعت بالای تولید و هزینه حمل کم به دلیل 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 بتن‌ریزی نا‌مناسب می‌باشد که در این صورت فرض اصلی طراحی سازه که وجود حفره‌های خالی در سقف می‌باشد زیر سوال می‌رود.
عیب دیگر این نوع قالب‌ها بتن‌ریزی در دو لایه است که ممکن است باعث ایجاد درز سرد افقی در بتن شود که از نظر آیین نامه‌ها مردود می‌باشد. همچنین با توجه به شکل قالب‌ها تمرکز تنش در حدفاصل لایه بتن پایین و تیر ایجاد شده در بین دو یوبوت به دلیل زاویه تند زیاد می‌باشد.
قالب یوبوت دوبل:
این قالب‌ها که می توان از آنها به عنوان نسل دوم یوبوت نام برد، با افزایش تجربیات استفاده از این سیستم در ایران و بررسی‌های بیشتر مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن ساخته شد. از آنجایی که ورود بتن به داخل یوبوت‌های تک باعث از بین رفتن فرض اولیه طراحی می‌گردد و با بررسی میدانی پروژه‌های 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 2 و 3 ضوابط 4-3 شماره 4-3-1 به متن زیر اشاره می نماید:
“2- قالب‌هايU‐Boot  بايد به صورت احجام كاملاً بسته از هر طرف، توليد شوند تا از ورود بتن به داخل قالب جلوگيري به عمل آيد.”
همچنین این ضوابط در خصوص نحوه بتن‌ریزی اعلام می‌دارد:
“3 – بتن‌ريزي كل مقطع سقف شامل فضاي زير، بين و بالاي قالب‌ها بايد از آغاز تا پايان به صورت عملياتي پيوسته انجام شده و از به وجود آمدن اتصال سرد بين لايه‌ها احتراز شود.”
این امر باعث تولید قالب‌های دوبل با حجم کاملا بسته شد. شکل و ابعاد این قالب‌ها دقیقا مشابه قالبهای تک می‌باشد با این تفاوت که از دوتکه بر روی هم ساخته می‌شوند.

به دلیل بسته بودن حجم این یوبوت‌ها امکان نفوذ بتن به داخل آنها از بین می‌رود و دال ایجاد شده کاملا منطبق با ضوابط طراحی و آیین‌نامه خواهد بود.
دوتکه بودن این قالب‌ها باعث می‌گردد حجم مورد نیاز در حمل و انبار کاهش یابد و هر قطعه در محل پروژه به صورت حجم بسته در می‌آید. از معایب این نوع قالب می توان به هزینه بالاتر تولید و زمان بر بودن آن اشاره نمود.
قالب یوبوت اصلاح شده:
در بتن‌ریزی دال‌هایی که در آنها از قالب‌های یوبوت تک و دوبل با ابعاد 52 در 52 سانتیمتر استفاده شده است، باید از بتن با روانی (اسلمپ) بالا به همراه فوق روان‌کننده استفاده نمود و همچنین ویبره کردن بتن جهت پرشدن زیر قالب‌ها باید با دقت بالا انجام شود. در غیر این صورت بتن به زیر قالب‌ها نفوذ نکرده و نتیجه آن، ایجاد حفره در زیر سقف باشد.
یوبوت اصلاح شده با هدف برطرف نمودن این مشکل با ابعاد 30 سانتیمتری تولید می‌شود. همچنین با توجه به حجم بسته قالب‌ها، امکان ورود بتن به داخل آنها وجود ندارد که این امر مطابق خواسته ضوابط اجرایی می‌باشد. تولید این قالب‌ها به صورت بادی بوده و در نتیجه هزینه کمتری به نسبت قالبهای تک و دوبل خواهند داشت.
یکی از معایب اصلی این قالب‌ها مصرف بتن بیشتر نسبت به قالب یوبوت دوبل می‌باشد. از آنجایی که حداقل فاصله بین قالب‌ها در ضوابط مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، 10 سانتیمتر در نظر گرفته شده، به دلیل کوچکتر بودن قالب‌های یوبوت اصلاح 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 11 در 11 متر داریم و می‌خواهیم این سطح را با یوبوت بپوشانیم و طبق ضوابط موجود فاصله بین قالب‌ها حداقل باید 10 سانتیمتر باشد. در صورت پوشاندن این سطح با یوبوت دوبل تعداد یوبوت مورد استفاده مطابق شکل زیر 324 عدد می‌باشد.

در صورت استفاده از یوبوت اصلاح شده جهت پوشش این سطح مطابق شکل زیر، تعداد قالب مورد استفاده 729 عدد می‌باشد. همان‌طور که در هر دو شکل دیده می‌شود، برای یکسان‌سازی مقایسه یوبوت‌ها در هر دو سیستم حدود 15 سانتیمتر از لبه سطح فاصله داده شده است.

حال فرض کنید یوبوت‌های مورد استفاده در هر دو حالت دارای ارتفاع 20 سانتیمتری هستند و می‌خواهیم بوسیله آنها دالی به ضخامت 34 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 به صورت زیر محاسبه می‌گردد:

15.56=324 * 0.20 * 0.49 * 0.49

در محاسبه حجم یوبوت دوبل به دلیل وجود شیب در اضلاع آن مطابق شکل زیر از میانگین 49 سانتیمتر استفاده شده است.

حجم قالب یوبوت اصلاح‌شده نیز به صورت زیر محاسبه می‌گردد.

13.12=729 * 0.20 * 0.30 * 0.30

برای محاسبه میزان مصرف بتن در این دو حالت فقط کافیست حجم کل قالب‌های یوبوت در هر حالت از حجم کل بتن سطح بدون در نظر گرفتن قالب‌های یوبوت کسر گردد.
جدول مقایسه
با توجه به جدول بالا می‌توان نتیجه گرفت میزان مصرف بتن در دال با یوبوت اصلاح شده با طول و عرض 30 سانتی متری در این سطح به میزان 02/0 مترمکعب بر مترمربع بیشتر است. با در نظر گرفتن قیمت 100.000 تومان برای بتن در هر مترمکعب (تهیه، حمل و بتن‌ریزی)، هزینه اضافه بتن در هر مترمربع در حدود دو هزار تومان می‌باشد. همچنین این میزان بتن اضافه معادل 50 کیلوگرم بر مترمربع سطح می‌باشد که برای ساختمانی با متراژ حدود 5000 مترمربع به حدود 250 تن می‌رسد که این وزن می‌تواند تاثیر بسزایی در نیروی زلزله، ابعاد فونداسیون و دیگر اعضای سازه‌ای داشته باشد.
البته لازم به توضیح می‌باشد، یوبوت اصلاح شده جهت کاهش این مشکل با ابعاد بزرگتر از 30 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 یوبوت‌های اصلاح شده مستقیما بر روی شبکه میلگرد پایین قرار گیرند که موجب می‌شود بتن اطراف میلگرد را نگیرد و میلگرد عملکرد سازه‌ای نداشته باشد.

به این دلیل است که مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، در ضوابطی که برای این سیستم در نظر گرفته است، قرار داشتن این قالب‌ها در درون قفسه از پیش‌ساخته شده (مانند سیستم کوبیاکس) را اجباری دانسته است. این قفسه باعث می‌گردد تا قالب‌ها به میلگرد شبکه پایین نچسبند و عملکرد سازه‌ای میلگرد حفظ شود.

 
برخی از مجریان برای از بین بردن این مشکل، اقدام به افزایش کاور زیر شبکه میلگرد با استفاده از اسپیسرهای بلند‌تر می نمایندکه این موضوع باعث افزایش میزان مصرف بتن و وزن دال شده بدون اینکه کمکی به افزایش سختی دال نماید.
همچنین با توجه به عکس این قالب‌ها می‌توان متوجه شد فاصله ایجاد شده بین قالب‌های یوبوت اصلاح شده همیشه ثابت و 10 سانتیمتر بوده و آزادی عمل از طراح سازه جهت ایجاد فاصله بیشتر گرفته می‌شود. عدم وجود پایه در قالب یوبوت اصلاح شده باعث می‌گردد تعادل یوبوت به دلیل قرار گرفتن بر روی میلگرد‌ها (نه قالب) کمتر شود و به دلیل قرار گرفتن قالب‌ها بر روی شبکه میلگرد پایین، بتن به طور کامل اطراف میلگرد را نگیرد.
از آنجایی که این قالب‌ها به صورت یکپارچه تولید می‌شود، هزینه حمل آن‌ها به نسبت قالب تک و دوبل بیشتر می‌باشد. همچنین این قالب‌ها به دلیل داشتن زاویه 90 درجه در گوشه‌ها آن، دارای تمرکز تنش بیشتری به نسبت قالب‌های دوبل که دارای زاویه کمتر و لبه‌های منحنی شکل می‌باشد، دارند.
نکته قابل تامل در خصوص قالب‌های یوبوت اصلاح شده این است که بر خلاف بقیه سیستم‌های مشابه مانند کوبیاکس، پیش‌تنیده و یوبوت معمولی که در اکثر کشورهای اروپایی مورد بررسی و استفاده قرار گرفته‌اند، این سیستم فقط و فقط در کشور ایران در حال استفاده می‌باشد!!!؟

قالب یوبوت از جنس پلی استایرن
این قالب‌ها از جنس پلی استایرن تولید می‌شوند. به دلیل توپر بودن این قالب‌ها امکان نفوذ بتن به درون آنها وجود ندارد.
در جهان پلی‌استایرن به صورت گسترده در اجزاء ساختمان استفاده می‌شود که استفاده اصلی از آنها جهت سبک‌سازی می‌باشد. در سال‌های اخیر مراکز علمی تمرکز خود را بر روی بررسی استفاده از پلی استایرن بیشتر نموده و برخی از معایب آن را عنوان نموده‌اند.
اولین آن‌ها، تولید گاز سمی استایرن مونومر در دمای اتاق می‌باشد. علاوه بر این تعدادی از مطالعات انجام شده در دانشگاه پلی‌تکنیک میلان، این حقیقت را نشان داد که دال‌های سبکی که در میان آنها از پلی‌استایرن استفاده شده است، تحت گرمای زیاد ناشی از آتش‌سوزی بعد از 20 دقیقه منفجر می‌شوند. علت این امر آن است که هوای گرم به داخل حفره‌های موجود نفوذ کرده و باعث افزایش تصعید می‌شود. ضمناً برای جلوگیری از انفجار دال، تولیدکنندگان دریچه‌ای جهت کاهش فشار داخل حفره‌ها و خروج گاز از آنها تعبیه نموده‌اند که این امر باعث انتشار گاز سمی در محیط می‌شود.

لازم به توضیح است که یوبوت‌های تک و دوبل به دلیل استفاده از پلی‌پروپیلن در هنگام آتش‌سوزی گاز سمی از خود منتشر نکرده و آزمایش ERI180 بر روی آنها انجام پذیرفته است. در خصوص یوبوت اصلاح شده هیچگونه بررسی برای آتش‌سوزی انجام نشده است.
همچنین در بند 4 ضوابط ارائه شده در مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن آمده است:
“مشخصات فني قالب ماندگارپلي‌پروپيلني مورد استفاده، بايد بر مبناي استانداردBBA  انگلستان باشد.”
در صفحه 189 و 190 مبحث پنجم مقررات ملی ساختمان و مسکن (چاپ سال 1392) که مربوط به مصالح و فراورده‌های ساختمانی می‌باشد، علاوه بر اعلام مشخصات بتن و میلگرد این سقف‌ها، اعلام می‌دارد که جنس قالب‌های یوبوت از پلی‌پرو‌پیلن می‌باشد و نامی از پلی‌استایرن و یا جنس دیگری نمی‌برد.

از آنجایی که این دو سازمان (مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن و دفتر مقررات ملی ساختمان) اصلی‌ترین مراکز دارای صلاحیت در این موضوع می‌باشند، به راحتی می‌توان نتیجه گرفت درحال حاضر استفاده از قالب‌های یوبوت از جنس پلی‌استایرن و غیره (بجز پلی پروپیلن) غیر مجاز می‌باشد.
قابل ذکر است که هزینه حمل و انبار این قالب‌ها به نسبت قالب یوبوت تک و دوبل بیشتر می‌باشد.

 
نتیجه‌گیری:
با توجه به مطالب ارائه شده در بالا می‌توان نتیجه گرفت مناسب‌ترین نوع یوبوت در بازار ایران، قالب یوبوت دوبل میباشد.