درز انقطاع (Expansion Joint) فضایی است که در سازه ایجاد می شود تا حرکت ناشی از انبساط و انقباض حرارتی، لرزش، نشست و سایر عوامل را تحمل کند. این درزها به جلوگیری از ایجاد تنش در سازه و ترک خوردگی کمک می کنند. محاسبه درز انقطاع نیازمند در نظر گرفتن عوامل مختلفی از جمله نوع سازه، مصالح مورد استفاده، شرایط آب و هوایی و میزان حرکات مورد انتظار است.

درز انقطاع یک شکاف یا فضای خالی است که به طور عمدی در سازه ها و ساختمان ها ایجاد می شود تا امکان حرکت نسبی بین اجزای مختلف سازه فراهم شود. این درزها به منظور کاهش تنش ها و فشارهای ناشی از عوامل مختلف مانند تغییرات دما، رطوبت، نشست های نامتقارن و بارهای دینامیکی (مانند زلزله) در سازه تعبیه می شوند.

بدون وجود درز انقطاع، تغییرات دما می توانند باعث انبساط و انقباض مصالح ساختمانی شوند. این انبساط و انقباض اگر مهار نشوند، تنش های زیادی در سازه ایجاد می کنند که می تواند منجر به ترک خوردگی، شکستگی و حتی تخریب سازه شود. درزهای انقطاع با ایجاد فضای کافی برای این حرکات، از ایجاد این تنش ها جلوگیری می کنند. به طور مشابه، نشست های نامتقارن در ساختمان (به خصوص در زمین های ناپایدار) می توانند باعث ایجاد فشارهای داخلی شوند.

درزهای انقطاع به بخش های مختلف ساختمان اجازه می دهند به طور مستقل از یکدیگر حرکت کنند و از انتقال این فشارها به کل سازه جلوگیری می کنند. در مناطق زلزله خیز، درزهای انقطاع نقش حیاتی تری ایفا می کنند. در هنگام وقوع زلزله، ساختمان ها تحت تأثیر نیروهای دینامیکی قرار می گیرند که می توانند باعث لرزش و جابجایی اجزای مختلف سازه شوند.

درزهای انقطاع با ایجاد فضای لازم برای این جابجایی ها، از برخورد و تخریب اجزای مجاور جلوگیری می کنند.

محل قرارگیری درز انقطاع

درزهای انقطاع معمولاً در نقاط زیر قرار می گیرند:

• در محل اتصال دو ساختمان مجاور
• در سازه های بزرگ و طولانی
• در محل تغییر مصالح ساختمانی
• در نقاطی که احتمال نشست های نامتقارن وجود دارد
• در سازه هایی که تحت تأثیر بارهای دینامیکی قرار دارند

نکات مهم در اجرای درز انقطاع

• عرض درز انقطاع باید به درستی محاسبه شود تا بتواند حرکات مورد انتظار را پوشش دهد.
• درز انقطاع باید به طور مناسب با مواد مناسب (مانند مواد الاستومری یا فوم های مخصوص) پر شود تا از ورود آب و سایر مواد خارجی جلوگیری شود، اما در عین حال اجازه حرکت را بدهد.
• درز انقطاع باید به طور دوره ای بررسی و در صورت نیاز ترمیم شود.

با رعایت اصول صحیح در طراحی و اجرای درزهای انقطاع، می توان عمر مفید سازه ها را افزایش داد و از خسارات ناشی از عوامل مختلف جلوگیری کرد.

انواع درزهای انقطاع

• درزهای انبساط (Expansion Joints)

این درزها برای جبران انبساط و انقباض ناشی از تغییرات دما در سازه استفاده می شوند. معمولاً در ساختمان های بزرگ و طولانی، پل ها، و سایر سازه هایی که در معرض تغییرات دمایی قابل توجه قرار دارند، استفاده می شوند.

• درزهای جداسازی (Isolation Joints)

این درزها برای جدا کردن بخش های مختلف یک سازه از یکدیگر استفاده می شوند. این کار به منظور جلوگیری از انتقال تنش ها و ترک خوردگی ها از یک قسمت به قسمت دیگر انجام می شود. برای مثال، درزهای جداسازی می توانند بین یک دیوار و یک کف بتنی، یا بین یک ستون و یک فونداسیون قرار گیرند.

• درزهای کنترل (Control Joints)

این درزها به منظور کنترل ترک خوردگی های ناشی از جمع شدگی بتن در سازه های بتنی استفاده می شوند. با ایجاد این درزها، ترک خوردگی به صورت کنترل شده و در محل های از پیش تعیین شده رخ می دهد، که از ایجاد ترک های نامنظم و ناخوشایند جلوگیری می کند.

• درزهای ساختمانی (Construction Joints)

این درزها در محل های توقف بتن ریزی ایجاد می شوند. این درزها به منظور ایجاد یک سطح مناسب برای اتصال بتن جدید به بتن قدیمی ایجاد می شوند. درزهای ساختمانی باید به گونه ای طراحی و اجرا شوند که از نفوذ آب و سایر مواد مضر به داخل سازه جلوگیری کنند.

نحوه محاسبه درز انقطاع

نحوه محاسبه درز انقطاع ساختمان های ۸ طبقه یا کمتر نسبت به ساختمان های ۸ طبقه یاحتی بیشتر از ۸ طبقه متفاوت است. در ساختمان های ۸ طبقه یا کمتر فاصله هر طبقه از مرز ساختمان مجاور باید حداقل به اندازه ۰.۰۰۵ ارتفاع آن از روی تراز پایه باشد. نکته مهم این است که هر ساختمان موظف به رعایت درز انقطاع خود است.

به عنوان نمونه؛ برای ساختمانی با تراز ارتفاعی ۲۰ متر، این مقدار باید در ۰.۰۰۵ ضرب شود، در این حالت عدد ۱۰ به دست می آید و بیانگر این موضوع است که مقدار درز انقطاع در این تراز ارتفاعی، باید حداقل ۱۰ سانتی‌ متر باشد.

فرمول محاسبه درز انقطاع

فرمول محاسبه درز انقطاع به شرح زیر است:

مقدار درز انقطاع= h * ۰.۰۰۵

که در آن h برابر است با فاصله بین تراز ارتفاع سازه از تراز پایه.

به عنوان مثال، اگر ارتفاع یک ساختمان برابر با ۳۰ متر باشد با ضرب این عدد در ۰.۰۰۵ مقداری برابر با ۰.۱۵ متر به دست خواهد آمد.

عرض درز انقطاع

عرض درز انقطاع در یک ساختمان بلند به صورت کلی توسط انبساط حرارتی تعیین نمی شود؛ بلکه دلیل لرزه ای نیز باید در نظر گرفته شود. وقتی ساختمان‌ها را از یکدیگر جدا می‌کنیم، اگر انحرافات بیش از حد باشد، احتمال کوبیدن دو ساختمان وجود دارد. این موضوع، باید طبق استاندارد ISO ۱۸۹۳:۲۰۱۶ بررسی و ارزیابی شود.

عرض اتصال باید بر اساس ضریب کاهش تشدید، تعیین شود.

درز انقطاع ساختمان یک اتصال بین دو جزء ساختمان مجاور است که امکان حرکت مستقل آن ها را فراهم می کند. عرض اتصال باید مناسب باشد تا میزان حرکت پیش‌بینی شده را در نظر بگیرد و در عین حال مانعی برای هوا، آب و سایر عناصر ایجاد کند. عرض درز انقطاع ساختمان معمولاً با حرکت پیش بینی شده بین اجزای ساختمان تعیین می شود و با روش های مختلفی قابل محاسبه است.

نکات مهم در طراحی و اجرای درزهای انقطاع

• محل قرارگیری

محل قرارگیری درزهای انقطاع باید با دقت تعیین شود. معمولاً درزهای انقطاع در نقاطی قرار می گیرند که احتمال تمرکز تنش ها در آنها بیشتر است، مانند محل اتصال دو قسمت سازه با هندسه متفاوت، محل تغییر مصالح، و محل وجود بازشوها.

• عرض درز

عرض درز انقطاع باید به اندازه ای باشد که بتواند حداکثر میزان حرکت مورد انتظار را تحمل کند. عرض درز انقطاع معمولاً بر اساس محاسبات دقیق و با در نظر گرفتن نوع سازه، مصالح مورد استفاده، و شرایط آب و هوایی تعیین می شود.

• آب بندی

درزهای انقطاع باید به خوبی آب بندی شوند تا از نفوذ آب و سایر مواد مضر به داخل سازه جلوگیری شود. برای آب بندی درزهای انقطاع می توان از مواد مختلفی مانند نوارهای آب بندی ، مواد درزگیر، و پوشش های محافظ استفاده کرد.

• اجرا

اجرای درزهای انقطاع باید با دقت و مطابق با استانداردهای مربوطه انجام شود. اجرای نادرست درزهای انقطاع می تواند باعث ایجاد مشکلاتی مانند نفوذ آب، ترک خوردگی، و کاهش عمر مفید سازه شود.

محاسبه عرض درز انقطاع

برای محاسبه عرض درز انقطاع، باید به عواملی توجه داشت، از جمله:

• نوع سازه

نوع سازه (بتنی، فولادی، آجری، و غیره) تأثیر زیادی بر میزان انبساط و انقباض آن دارد.

• مصالح مورد استفاده

مصالح مختلف دارای ضرایب انبساط حرارتی متفاوتی هستند.

• شرایط آب و هوایی

تغییرات دما، رطوبت، و سایر شرایط آب و هوایی می توانند باعث انبساط و انقباض سازه شوند.

• طول سازه

هرچه طول سازه بیشتر باشد، میزان انبساط و انقباض آن نیز بیشتر خواهد بود.

به طور کلی؛ فرمول دقیقی برای محاسبه عرض درز انقطاع وجود ندارد، اما می توان از فرمول های تقریبی و نرم افزارهای مهندسی برای این منظور استفاده کرد. همچنین، مشاوره با مهندسان متخصص می تواند به تعیین عرض مناسب درز انقطاع کمک کند.

نحوه محاسبه درز انقطاع

محاسبه درز انقطاع معمولاً شامل مراحل زیر است:

• تعیین میزان حرکت

این مرحله شامل تخمین حداکثر میزان انبساط و انقباض سازه به دلیل تغییرات دما و سایر عوامل است.

• انتخاب نوع درز انقطاع

انواع مختلفی از درزهای انقطاع وجود دارد که هر کدام برای شرایط خاصی مناسب هستند. انتخاب نوع مناسب درز انقطاع به عوامل مختلفی از جمله میزان حرکت مورد انتظار، نوع سازه و زیبایی ظاهری بستگی دارد.

• محاسبه عرض درز انقطاع

پس از تعیین میزان حرکت و انتخاب نوع درز انقطاع، می توان عرض درز انقطاع را محاسبه کرد.

نکات فنی درز انقطاع

• مواد پرکننده درز (Joint Fillers)

نقش

مواد پرکننده درز، فضای خالی درز را پر می کنند تا از ورود آب، خاک، و سایر مواد خارجی جلوگیری کنند. همچنین، این مواد باید قابلیت ارتجاعی داشته باشند تا بتوانند حرکات سازه را تحمل کنند.

انواع

• • فوم های پلی اتیلن (Polyethylene Foams): این فوم ها سبک، ارزان، و مقاوم در برابر رطوبت هستند. برای درزهای با عرض کم و متوسط مناسب هستند.
  • فوم های پلی یورتان (Polyurethane Foams): این فوم ها انعطاف پذیرتر و مقاوم تر از فوم های پلی ‌اتیلن هستند. برای درزهای با عرض زیاد و در معرض حرکت بیشتر مناسب هستند.
  • مواد درزگیر الاستومری (Elastomeric Sealants): این مواد انعطاف پذیری بسیار بالایی دارند و برای درزهایی که در معرض حرکات زیاد و شرایط آب و هوایی سخت قرار دارند، مناسب هستند.

• مواد درزگیر (Sealants)

نقش

مواد درزگیر، سطح درز را پوشش می دهند تا از نفوذ آب و سایر مواد به داخل درز جلوگیری کنند. این مواد باید چسبندگی خوبی به سطح بتن یا مصالح دیگر داشته باشند و در برابر اشعه UV، مواد شیمیایی، و سایر عوامل محیطی مقاوم باشند.

انواع

• • سیلیکون ها (Silicones)

سیلیکون ها مقاومت خوبی در برابر آب و اشعه UV دارند و برای درزهای با حرکت کم تا متوسط مناسب هستند.

• • پلی یورتان ها (Polyurethanes)

پلی یورتان ها انعطاف پذیری بالاتری نسبت به سیلیکون ها دارند و برای درزهای با حرکت زیاد مناسب هستند.

• • پلی سولفیدها (Polysulfides)

پلی سولفیدها مقاومت بسیار خوبی در برابر مواد شیمیایی دارند و برای درزهایی که در معرض مواد شیمیایی خورنده قرار دارند، مناسب هستند.

• جزئیات اجرایی درزهای انقطاع

  • آماده سازی سطح

قبل از اجرای درز انقطاع، سطح بتن یا مصالح دیگر باید کاملاً تمیز و خشک شود. هرگونه گرد و غبار، روغن، یا مواد زائد باید از سطح پاک شوند.

• • پرایمر (Primer)

استفاده از پرایمر مناسب قبل از اجرای مواد درزگیر، چسبندگی مواد درزگیر به سطح را افزایش می دهد.

• • عمق و عرض درز

عمق و عرض درز باید مطابق با مشخصات فنی پروژه و با در نظر گرفتن نوع مواد پرکننده و درزگیر تعیین شود.

• • اجرای مواد پرکننده و درزگیر

مواد پرکننده و درزگیر باید به طور یکنواخت و بدون حباب هوا در درز اجرا شوند.

• • محافظت از درز

پس از اجرای درز انقطاع، باید از آن در برابر آسیب های فیزیکی و عوامل محیطی محافظت شود.

• ملاحظات طراحی درزهای انقطاع در سازه‌های مختلف

  • ساختمان های بتنی

در ساختمان های بتنی، درزهای انقطاع معمولاً در فواصل منظم (به طور معمول بین ۲۰ تا ۴۰ متر) قرار می گیرند. همچنین، در محل اتصال دو قسمت ساختمان با ارتفاع متفاوت، در محل تغییر جهت ساختمان، و در محل وجود بازشوهای بزرگ نیز باید درز انقطاع ایجاد شود.

• • پل ها

در پل ها، درزهای انقطاع در محل اتصال دهانه ها، در محل تکیه‌گاه ها، و در محل تغییر شیب عرشه پل قرار می گیرند.

• • سدها

در سدها، درزهای انقطاع به منظور کنترل ترک خوردگی های ناشی از جمع شدگی بتن و تغییرات دما ایجاد می شوند.

• • مخازن

در مخازن، درزهای انقطاع به منظور جلوگیری از نشت آب و سایر مایعات از مخزن ایجاد می شوند.

• استانداردهای مرتبط

  • ACI 224.1R: Causes, Evaluation, and Repair of Cracks in Concrete Structures
  • ASTM C1193: Standard Guide for Use of Joint Sealants

• بازرسی و نگهداری درزهای انقطاع

  • اهمیت

بازرسی دوره ای و نگهداری منظم درزهای انقطاع، عمر مفید سازه را افزایش می دهد و از بروز مشکلات جدی تر جلوگیری می کند.

• • بازرسی

در هنگام بازرسی، باید به موارد زیر توجه شود:

• • • وجود ترک خوردگی، جداشدگی، یا آسیب دیدگی در مواد درزگیر
    • وجود آب، خاک، یا سایر مواد خارجی در داخل درز
    • تغییر شکل یا جابجایی مواد پرکننده درز

• • نگهداری

در صورت مشاهده هرگونه مشکل در درز انقطاع، باید اقدامات لازم برای تعمیر یا تعویض مواد آسیب دیده انجام شود.

• انتخاب مواد مناسب برای شرایط خاص

  • شرایط آب و هوایی

در مناطقی با آب و هوای سرد، باید از موادی استفاده شود که در برابر یخ زدگی و آب شدن مقاوم باشند. در مناطقی با آب و هوای گرم، باید از موادی استفاده شود که در برابر اشعه UV و حرارت بالا مقاوم باشند.

• • نوع سازه

نوع سازه (بتنی، فولادی، آجری، و غیره) تأثیر زیادی بر انتخاب مواد مناسب برای درز انقطاع دارد.

• • نوع بارگذاری

نوع بارگذاری (بارگذاری استاتیکی، دینامیکی، و غیره) نیز باید در انتخاب مواد مناسب در نظر گرفته شود.

• • مقاومت شیمیایی

در صورت وجود مواد شیمیایی خورنده، باید از موادی استفاده شود که در برابر این مواد مقاوم باشند.

• روش های نوین در اجرای درزهای انقطاع

  • استفاده از درزهای پیش‌ساخته (Preformed Joints)

این درزها در کارخانه تولید می شوند و در محل پروژه نصب می شوند. استفاده از درزهای پیش‌ساخته، سرعت اجرای پروژه را افزایش می دهد و کیفیت درز را بهبود می بخشد.

• • استفاده از مواد خودترمیم شونده (Self-Healing Materials)

این مواد قابلیت ترمیم خودکار ترک خوردگی ها را دارند و عمر مفید درز را افزایش می دهند.

• نرم افزارهای مهندسی برای طراحی درزهای انقطاع

  • برخی از نرم افزارهای مهندسی عمران، امکان طراحی و تحلیل درزهای انقطاع را فراهم می کنند. این نرم افزارها می توانند به مهندسان در تعیین محل مناسب درزها، محاسبه عرض درزها، و انتخاب مواد مناسب کمک کنند.

• اشتباهات رایج در طراحی و اجرای درزهای انقطاع

  • عدم توجه به میزان حرکت مورد انتظار
    • یکی از اشتباهات رایج، عدم توجه به میزان انبساط و انقباض سازه به دلیل تغییرات دما و سایر عوامل است.
  • انتخاب مواد نامناسب
    • استفاده از مواد نامناسب می تواند باعث خرابی زودرس درز و نفوذ آب به داخل سازه شود.
  • اجرای نادرست درز
    • اجرای نادرست درز می تواند باعث ایجاد مشکلاتی مانند ترک خوردگی و نشت آب شود.
  • عدم نگهداری منظم
    • عدم بازرسی و نگهداری منظم درزها می تواند باعث تشدید مشکلات و کاهش عمر مفید سازه شود.

سوالات متداول

• فرمول اصلی محاسبه درز انقطاع بر چه اساسی است؟

فرمول اصلی بر اساس میزان تغییرات دما، ضریب انبساط حرارتی مصالح و طول سازه است. به طور کلی، میزان بازشدگی درز انقطاع متناسب با افزایش دما و طول سازه است.

• چه عواملی در تعیین اندازه درز انقطاع تاثیرگذار هستند؟

عواملی مانند نوع مصالح (بتن، فولاد و غیره)، حداکثر و حداقل دمای محیط، طول سازه، نوع کاربری سازه و میزان احتمال نشست های نامتقارن در تعیین اندازه درز انقطاع تاثیر دارند.

• چرا استفاده از درز انقطاع در ساختمان ها ضروری است؟

استفاده از درز انقطاع برای جلوگیری از ترک خوردگی، شکست و تخریب سازه ناشی از تنش های حرارتی، تغییر حجم مصالح و حرکات زمین ضروری است. در واقع، درز انقطاع به سازه اجازه می دهد تا به طور مستقل منبسط و منقبض شود، بدون اینکه به سایر قسمت ها فشار وارد کند.