ضوابط و شرایط خاص در طراحی مخازن بتنی ذخیره آب

مخازن بتنی به دلیل دوام بالا، مقاومت در برابر خوردگی و هزینه نگهداری پایین، گزینه مناسبی برای ذخیره آب هستند. طراحی این مخازن باید مطابق با استانداردهای معتبر انجام شود تا از نظر سازهای، بهداشتی و ایمنی قابل قبول باشد.

۱. استانداردهای طراحی مخازن بتنی آب

• ACI 350: Code Requirements for Environmental Engineering Concrete Structures (مخصوص سازههای بتنی در تماس با آب)

• AWWA D110: Standard for Wire- and Strand-Wound, Circular, Prestressed Concrete Water Tanks

• ACI 318: Building Code Requirements for Structural Concrete (برای محاسبات سازهای)

• IS 3370: Indian Standard for Concrete Structures for Storage of Liquids (در صورت استفاده در برخی کشورها)

۲. مصالح مورد استفاده

الف) بتن

• عیار بتن: معمولاً از بتن با مقاومت حداقل M30 (300 kg/cm²) استفاده میشود.

• نسبت آب به سیمان (W/C): حداکثر ۰.۴۵ برای جلوگیری از نفوذپذیری.

• مواد افزودنی:

  • زودگیر کننده (در هوای سرد)

  • کاهنده آب (Superplasticizer) برای افزایش کارایی بدون کاهش مقاومت

  • میکروسیلیس (برای افزایش مقاومت شیمیایی و کاهش نفوذپذیری)

ب) فولاد تقویتی (میلگرد)

• حداقل درصد آرماتور: مطابق ACI 350 (معمولاً ۰.۳۵% تا ۰.۵% سطح مقطع)

• پوشش بتن روی آرماتور (Concrete Cover):

  • ۴۰ تا ۵۰ میلیمتر برای دیوارهها و کف (به دلیل تماس مداوم با آب)

  • ۲۵ تا ۳۰ میلیمتر برای سقف (در صورت وجود)

ج) درزهای اجرایی (Construction Joints)

• استفاده از واتراستاپ (Waterstop) در تمام درزها برای جلوگیری از نشت آب

• درزهای اجرایی باید در محلهای کمتنش طراحی شوند.

۳. طراحی سازهای مخازن بتنی آب

الف) بارگذاری

• بار هیدرواستاتیک: فشار ناشی از ارتفاع آب

• بار زلزله: مطابق ACI 350 و ASCE 7

• بار باد: در مخازن روباز

• بار خاک: در مخازن زیرزمینی

ب) تحلیل تنشها

• دیوارههای مخزن: تحت فشار هیدرواستاتیک و نیروهای جانبی (زلزله)

• کف مخزن: تحمل وزن آب و خاک (در مخازن زیرزمینی)

• سقف مخزن: در صورت وجود، باید تحمل بارهای زنده (مانند تعمیرات) را داشته باشد.

ج) کنترل ترکخوردگی

• استفاده از آرماتورهای کنترل ترک (Crack Control Reinforcement)

• محدود کردن عرض ترک به ۰.۱ تا ۰.۲ میلیمتر (مطابق ACI 350)

۴. الزامات آببندی و ضدعفونی

الف) پوششهای داخلی (لاینینگ)

• پوشش اپوکسی: برای جلوگیری از نفوذ آب و خوردگی

• سیمان پلیمری: در صورت نیاز به مقاومت شیمیایی بیشتر

ب) گندزدایی و بهداشت آب

• سطح داخلی باید صاف و غیرقابل نفوذ باشد تا از رشد جلبک و باکتری جلوگیری شود.

• در صورت نیاز، از مواد ضدعفونیکننده مانند کلر استفاده شود.

۵. تستهای کیفیت و آببندی

• تست آببندی (Leakage Test): پر کردن مخزن و بررسی نشتی به مدت ۲۴ تا ۴۸ ساعت

• تست مقاومت فشاری بتن: پس از ۷ و ۲۸ روز

• تست غیرمخرب (NDT): مانند اولتراسونیک (UT) برای بررسی ترکهای پنهان

۶. شرایط خاص برای مخازن زیرزمینی

• تحلیل فشار خاک و آب زیرزمینی

• استفاده از سیستم زهکشی در اطراف مخزن

• عایقبندی رطوبتی با ژئوممبران یا پوششهای ضدآب

۷. نگهداری و بازرسی دورهای

• بازرسی سالانه ترکها و نشتیها

• شستشوی دورهای برای جلوگیری از رسوب و آلودگی

• تست کیفیت آب برای اطمینان از عدم آلودگی

نتیجهگیری

طراحی مخازن بتنی ذخیره آب باید بر اساس استانداردهای ACI 350 و AWWA D110 انجام شود. رعایت مواردی مانند آببندی، کنترل ترک، مقاومت شیمیایی و ایمنی سازهای برای عملکرد بهینه مخزن ضروری است. در صورت نیاز به طراحی دقیق، استفاده از نرمافزارهای ETABS, SAFE یا ANSYS توصیه میشود.