پروژه تاپ دان بتنی ساختمان تجاری – اداری جناح

تاپ‌ دان بتنی BCTC؛ تجربه‌ای نو در گودبرداری عمیق و اجرای سازه بتنی به‌روش تاپ دان همجوار با ساختمان‌های حساس

نگاهی به پروژه ساختمان اداری–تجاری جناح در تهران

مقدمه

وقتی صحبت از گودبرداری عمیق در بافت متراکم شهری به میان می‌آید، انتخاب روش اجرا هرگز یک تصمیم صرفاً فنی نیست. این انتخاب، نقطه‌ای است که شرایط ژئوتکنیکی، ملاحظات سازه‌ای، الزامات معماری، محدودیت‌های شهری، وضعیت ساختمان‌های همجوار و توان مالی کارفرما همگی در آن به هم می‌رسند. هرچه گود عمیق‌تر باشد و همسایه‌ها حساس‌تر، این معادله پیچیده‌تر می‌شود.

در چنین شرایطی، روش تاپ ‌دان (Top-Down) یکی از گزینه‌های جدی برای مدیریت ریسک گودبرداری و هماهنگ‌سازی عملیات زیرزمینی با سازه‌ی فوقانی است. اما اجرای این روش در سازه‌های بتنی، نسبت به نمونه‌های فولادی، با پیچیدگی‌های فنی و اجرایی بیشتری همراه است و نیازمند دقت و تجربه‌ای فراتر از روش‌های مرسوم است.

شرکت ژرفا سازه در سال‌های اخیر با تمرکز بر پیاده‌سازی سیستم تاپ‌ دان، همواره تلاش کرده است تا به جای تکرار الگوهای ثابت، راهکارهایی متناسب با ویژگی‌های منحصربه‌فرد هر پروژه ارائه دهد. پروژه‌ی ساختمان اداری–تجاری جناح در تهران، نمونه‌ی بارز این رویکرد است؛ پروژه‌ای با گودی حدود ۱۷.۵ متر، با سطح اشغال 100% در زیرزمین و همجواری‌هایی که هرگونه خطا در اجرا را غیرقابل ‌بخشش می‌کرد؛ همجواری با سازه بنایی فاقد اسکلت و بسیار حساس.

                                                                                                                 تصویر ۱ – نمای کلی پروژه

اصل ماجرا؛ چالش اصلی پروژه چه بود؟

پروژه در یکی از شریان‌های اصلی پایتخت واقع شده و زمین آن با سطح اشغال کامل، هیچ فضای اضافی برای عقب‌نشینی یا ایجاد رمپ‌های موقت در اختیار نمی‌گذاشت. عمق ۱۷.۵ متری گود از یک سو، و الزام به حفظ پایداری جداره‌ها در مرزهای ملک از سوی دیگر، و عدم وجود شرایط لازم، استفاده از روش‌های متداولی مانند نیلینگ را با محدودیت جدی روبه‌رو می‌کرد.

اما پیچیده‌ترین بخش ماجرا، یکی از همسایه‌های پروژه بود: یک ساختمان بنایی قدیمی با کاربری بسیار حساس که پیش از شروع کار، ترک‌هایی در آن مشاهده می‌شد. برای کارفرما، اولویت نخست صرفاً «ساختن» نبود؛ بلکه «ساختن بدون آسیب به همسایه» بود. به عبارت دیگر، کنترل رفتار زمین و جداره‌ها در حین گودبرداری، از هر موضوع دیگری مهم‌تر تلقی می‌شد.

                                                              تصویر ۲ – ساختمان مجاور شرق پروژه؛ سازه بنایی فاقد اسکلت و بسیار آسیب دیده.

چرا تاپ دان بتنی؟ انتخابی که از دل محدودیت‌ها زاده شد.

در سازه‌های فولادی، تأمین و خرید مقاطع، هزینه‌ی قابل‌توجهی را در مراحل ابتدایی پروژه به خود اختصاص می‌دهد و این موضوع در مدیریت نقدینگی پروژه، می‌تواند فشار سنگینی در ابتدای پروژه ایجاد کند. در مقابل، سیستم بتنی امکان پیش‌برد کار را هماهنگ با جریان تدریجی نقدینگی فراهم می‌آورد.

اما این انتخاب، یک چالش بزرگ به همراه داشت: چگونه می‌توان یک سازه‌ی بتنی را با روش تاپ‌ دان، آن هم با سرعت و کیفیت قابل ‌قبول اجرا کرد؟ در تاپ دان بتنی، توالی اجرای سقف‌ها، ستون‌ها، دیوارها و سایر اجزا و نحوه اتصال آنها به یکدیگر باید با دقت بالایی طراحی و مدیریت شود و پیچیدگی آن از تاپ ‌دان فولادی به مراتب بیشتر است.

از ستون موقت تا عضو دائمی؛ یک تغییر نگاه

در رویکرد متداول، برای اجرای تاپ ‌دان در سازه‌های بتنی از ستون‌های فولادی موقت استفاده می‌شود و در مراحل بعدی، این ستون‌ها با جکت بتنی پوشانده و تبدیل به یک ستون مرکب بتنی می‌شوند. اما در پروژه‌ی جناح، تیم فنی و اجرایی با بررسی دقیق شرایط، با همراهی کارفرمای محترم پروژه، مسیر دیگری را انتخاب کرد.

به جای استفاده از ستون موقت و سپس اجرای جکت بتنی، تصمیم گرفته شد از ستون‌های فولادی جعبه‌ای (Box) ساخته‌شده از تیرورق استفاده شود. این ستون‌ها پس از بتن‌ریزی داخلی، به ستون‌های CFT (Concrete Filled Tube) تبدیل می‌شدند و به عنوان عضو دائمی سازه در طبقات زیرزمین ادامه حیات می‌دادند.

هرچند این تصمیم هزینه‌ی اولیه‌ی بیشتری برای ساخت ستون‌های فولادی در بر داشت، اما مزایای فنی، اجرایی و به خصوص معماری قابل‌توجهی به همراه آورد که در ادامه به آنها خواهیم پرداخت.

                                                                                         تصویر ۳ – ستون فولادی Box ساخته شده با ورق.

ستون‌هایی که از روز اول برای ماندن ساخته شدند

در روش پیشنهادی، ستون‌های فولادی پس از استقرار روی شمع‌های زیرین، با دقت بالا و به روش Plunge Column در موقعیت نهایی خود نصب شدند. پس از آن، عملیات پایدارسازی و بتن‌ریزی طبق برنامه پیش رفت و پس از فیکس و شاقول شدن ستون‌ها عملیات خاک – سیمان چاه‌ها انجام و پس از آن بتن درون مقاطع فولادی ریخته شد تا ستون‌های جعبه‌ای به ستون‌های CFT تبدیل شوند.

با این کار، عضو فولادی دیگر نقشی موقت نداشت؛ بلکه به بخشی از هویت سازه‌ای دائمی پروژه تبدیل شد. این تغییر رویکرد، یک دستاورد مهم اجرایی به همراه داشت: حذف نیاز به جکت بتنی گسترده در اطراف ستون‌ها و ساده‌تر شدن فرآیند اجرای اجزای بتنی مجاور، افزایش قابل توجه ظرفیت باربری ستون و کاهش قابل توجه ابعاد ستون‌های بتنی به ستون‌های فولادی کوچک‌تر.

فراتر از یک تصمیم سازه‌ای؛ وقتی مهندسی به معماری خدمت می‌کند

شاید مهم‌ترین دستاورد این راهکار، کاهش چشمگیر ابعاد ستون‌های زیرزمین باشد. در حالت اولیه، ابعاد ستون‌های بتنی حدود ۶۰×۹۰ سانتی‌متر در نظر گرفته شده بود. اما با استفاده از ستون‌های فولادی جعبه‌ای و تبدیل آنها به CFT، ابعاد نهایی به حدود ۵۰×۵۰ و 40×40 سانتی‌متر کاهش یافت.

در زمینی با مساحت ۴۰۰ متر مربع و سطح اشغال کامل در زیرزمین، همین چند ده سانتی‌متر تفاوت، نقشی تعیین‌کننده در طراحی داخلی دارد. در یک پارکینگ متراکم، کاهش ابعاد ستون‌ها به معنای تغییر مسیر حرکت خودروها، افزایش فضای مانور، اصلاح جانمایی پارکینگ و حتی ایجاد جای پارک بیشتر است. در این پروژه، همین تغییر ظاهراً کوچک، به اصلاح پلان معماری زیرزمین و افزایش ظرفیت پارکینگ انجامید.

وقتی یک تصمیم فنی، ارزش معماری خلق می‌کند

یکی از جذابیت‌های این پروژه، پیوند میان تصمیم‌های سازه‌ای و نتایج معماری است. آنچه در نگاه اول صرفاً یک تغییر در جزئیات اجرایی به نظر می‌رسید، در نهایت بر نحوه‌ی استفاده از فضا و بهره‌برداری از ساختمان تأثیر گذاشت.

در پروژه‌ای با ۴۰۰ متر مربع سطح زمین و پنج طبقه زیرزمین، هر متر مربع فضای مفید ارزش بالایی دارد. کاهش ابعاد ستون‌ها، فضای بیشتری برای طراحی پارکینگ فراهم کرد و در نهایت، ۱۰ جای پارک به کل ظرفیت پروژه افزوده شد. این دقیقاً نمونه‌ای از یک اصل مهم در طراحی و اجرای پروژه‌های پیچیده است: بهترین راهکار مهندسی، راهکاری نیست که تنها یک مشکل فنی را حل کند؛ راهکاری است که همزمان چند مسئله را پاسخ دهد.

کنترل همجواری؛ دغدغه‌ی اول و آخر

با توجه به حساسیت ساختمان‌های مجاور، به ویژه آن ساختمان بنایی قدیمی، پایش رفتار گود یکی از محورهای اصلی مدیریت پروژه بود. در این پروژه، کنترل همجواری‌ها با استفاده از نقشه‌برداری دقیق و نقاط کنترلی انجام شد.

نقاط کنترلی بر روی ساختمان مجاور نصب و وضعیت ترک‌های موجود به صورت دوره‌ای بازدید و ثبت شد. ترک‌هایی که پیش از شروع پروژه در سازه‌ی همسایه وجود داشتند، در هر بازدید کنترل می‌شدند تا هرگونه تغییر محسوس در وضعیت آنها به سرعت شناسایی و پیگیری شود.

                                                                                                 تصویر 6 – نقاط پایش و کنترل همجواری

تجربه‌ای که به یک راهکار تبدیل شد

اجرای تاپ دان بتنی، تنها به داشتن تجهیزات یا آشنایی با روش محدود نمی‌شود. توالی عملیات، رفتار سازه در مراحل مختلف اجرا، هماهنگی میان طراحی سازه و معماری، جزئیات اتصالات، بتن‌ریزی در شرایط محدود، دسترسی‌های کارگاه و هزاران جزئیات دیگر، همگی در نتیجه‌ی نهایی تأثیرگذارند.

تجربه‌ی اجرای چندین پروژه‌ی تاپ‌ دان با اسکلت بتنی در سال‌های گذشته، از جمله پروژه‌های بتنی  با ستون‌های با مقطع SRC در زیرزمین، این امکان را فراهم آورد که در پروژه‌ی جناح، به جای تکرار یک الگوی ثابت، راهکاری متناسب با شرایط خاص پروژه طراحی و اجرا شود.

در سال ۱۳۹۹، تجربه‌ی اجرای تاپ دان بتنی و SRC در پروژه‌های پیشین، سنگ‌بنای این مسیر بود. در سال ۱۴۰2، همان تجربه در پروژه‌ی جناح به راهکاری تازه انجامید: تاپ دان بتنی با ستون‌های فولادی جعبه‌ای که پس از بتن‌ریزی داخلی، به ستون‌های CFT در زیرزمین تبدیل شدند. بالا بتن مسلح متعارف و پایین سازه با ستون های CFT که می‌توان نام اختصاری BCTC را برای آن انتخاب کرد.

درس‌هایی که از این پروژه آموختیم

1. 1. روش اجرا باید با اقتصاد پروژه همخوانی داشته باشد.

همیشه گران‌ترین یا سریع‌ترین روش روی کاغذ، بهترین انتخاب برای پروژه‌ی واقعی نیست. محدودیت‌های مالی کارفرما می‌تواند نقشی تعیین‌کننده در انتخاب سیستم سازه‌ای و روش اجرا داشته باشد و نادیده گرفتن آن، پروژه را با خطر توقف یا شکست مواجه می‌کند.

۲. تاپ‌ دان بتنی، یک راهکار مستقل و قابل اعتماد است

تاپ دان تنها به سازه‌های فولادی اختصاص ندارد. با طراحی دقیق جزئیات و مدیریت درست مراحل اجرا، این روش در پروژه‌های بتنی نیز عملکرد مطلوبی خواهد داشت.

۳. یک عضو موقت می‌تواند با نگاهی نو، به عضو دائمی تبدیل شود.

در پروژه‌ی جناح، استفاده از ستون فولادی جعبه‌ای و تبدیل آن به CFT، نه تنها بخشی از عملیات جکت‌زنی را حذف کرد، بلکه اجرای سازه را ساده‌تر و سریع‌تر ساخت.

۴. یک تصمیم سازه‌ای، می‌تواند ارزش معماری خلق کند.

کاهش ابعاد ستون‌ها فقط یک دستاورد سازه‌ای نبود؛ این تغییر، طراحی پارکینگ را متحول کرد و ظرفیت پارکینگ پروژه را به میزان محسوسی افزایش داد.

۵. تجربه‌ی اجرایی، بخش جدایی‌ناپذیر طراحی روش اجراست

در پروژه‌های پیچیده، روش اجرا باید از دل واقعیت‌های عینی پروژه بیرون بیاید؛ نه اینکه صرفاً بر اساس یک دستورالعمل از پیش نوشته‌شده انتخاب شود.

سخن پایانی

پروژه‌ی ساختمان اداری–تجاری جناح، نمونه‌ای از رویکردی است که در آن، گودبرداری، سازه، اقتصاد، معماری و ایمنی هم‌زمان دیده شده‌اند. در این پروژه، محدودیت‌های همجواری، عمق ۱۷.۵ متری گود، سطح اشغال 100% زمین، برنامه مالی کارفرما و انتخاب سازه‌ی بتنی، مجموعه‌ای از چالش‌های به‌هم‌پیوسته را ایجاد کرده بود.

راهکاری که در پاسخ به این چالش‌ها ارائه شد، استفاده از تاپ دان بتنی با ستون‌های فولادی جعبه‌ای و تبدیل آنها به CFT در زیرزمین بود؛ رویکردی که علاوه بر تأمین نیازهای اجرایی، امکان کاهش ابعاد ستون‌ها و بهبود پلان پارکینگ را نیز فراهم کرد.

نتیجه، فقط اجرای یک گود عمیق نبود. نتیجه، خلق یک راهکار مهندسی بود که توانست ریسک، اجرا و بهره‌وری معماری را هم‌زمان تحت تأثیر قرار دهد. این همان نقطه‌ای است که تجربه‌ی اجرایی، از یک «روش» فراتر می‌رود و به «راهکار» تبدیل می‌شود.

تخصص ما فقط اجرای گود نیست؛ طراحی و اجرای راهکار برای گودهای پیچیده است.