تاپ‌ دان (Top-Down) چیست؟

اهمیت گودبرداری‌های عمیق استفاده از روش تاپ دان

با توجه به نیاز روز افزون به ساخت و سازهای مرتفع، ضرورت پایداری‌سازی گودبرداری‌های شهری با استفاده از روش‌های مختلفی مانند روش اجرای تاپ دان یا بالا به پایین (تاپ دان بتنی یا فولادی) بیش از پیش آشکار ساخته است. گودبرداری‌های عمیق مزایای متعددی مانند استفاده حداکثری از زمین و ایجاد فضای بیشتر برای پارکینگ دارند. با این حال، این نوع گودبرداری‌ها با چالش‌هایی مانند محدودیت در اخذ رضایت از مالکین مجاور و عدم امکان اجرای برخی روش‌های پایداری‌سازی در این نوع گودبرداری‌ها نیز روبرو هستند که با این روش نیاز به اخذ مجوز از همسایگان نیست.

در این روش، اجرای عملیات پایدارسازی به صورت مجزا حذف می‌گردد و در عمل، اجرای پایدارسازی با اجرای سازه اصلی به صورت همزمان انجام می‌شود. این موضوع موجب حذف قسمت اعظم هزینه‌های پایدارسازی و زمانی که صرف آن می‌شود می‌گردد. در نتیجه، روش تاپ دان روشی مقرون به صرفه به لحاظ هزینه و زمان‌بندی برای سرمایه‌گذاران در عرصه ساخت و ساز است. شرکت خدمات ژئوتکنیک پی‌بان، با تجربه‌ای درخشان در این عرصه همچون در سایر روش‌های پایدارسازی گود، مجموعه‌ای پیشرو در کشور است که تجربه اجرای پروژه‌های متعدد به روش تاپ دان با اسکلت فلزی و همچنین اسکلت بتنی یا مقاطع پیش ساخته را داراست.

استفاده از تکنیک بالا به پایین (Top Down)

این تکنیک یکی از روش‌های پایدارسازی گود و متفاوت از روش‌هایی مانند روش دوخت به پشت، مهاربندی توسط شمع‌های درجا، روش سپر کوبی و غیره است. در ساخت سازه‌های زیرزمینی از روش‌های نوین اجرایی است که در مواردی که روش‌های دوخت به پشت عملی نباشد (امکان رضایت گرفتن از همسایه‌های مجاور وجود نداشته باشد و غیره) روشی مطمئن و قابل اجراست. عملاً این روش یک روش توامان سازه نگهبان نیز هست. این روش به دلیل سرعت ساخت بالایی که دارد نقش به سزایی در کاهش زمان اجرا دارد زیرا امکان اجرای سازه‌های بالاتر از سطح زمین همراه با پیشروی طبقات زیرزمین به صورت همزمان در این روش فراهم است.

مراحل اجرای روش تاپ دان

• حفر چاه زیر ستون‌ها: حفاری چاه‌هایی با قطر کافی تا تراز انتهایی ریشه ستون‌ها.
• آرماتوربندی و بتن‌ریزی: قرار دادن آرماتور و بتن‌ریزی ریشه ستون‌ها و پر کردن چاه‌ها با مخلوط خاک و سیمان.
• رگلاژ کف زمین و اجرای سقف طبقه همکف: ایجاد دال بتنی سقف و ستون‌های سازه در زیر آن.
• ادامه حفاری و اجرای دال‌های زیرین: ادامه حفاری تا تراز طبقه اول زیر زمین و اجرای دال‌های بتنی.
• اجرای سقف‌های بالاتر: پس از تکمیل سقف طبقه همکف، امکان ساخت طبقات بالاتر نیز فراهم می‌شود.
• آرماتوربندی و بتن‌ریزی نهایی: پس از رسیدن به تراز کف شالوده، بتن‌ریزی نهایی سازه انجام می‌شود.

طراحی و مدل‌سازی روش تاپ دان (تاپ دان بتنی و فولادی)

مدل‌سازی اندرکنش بین خاک و سازه در روش اجرای تاپ دان (تاپدان بتنی و فولادی) از اهمیت بالایی برخوردار است که با استفاده از تحلیل‌های عددی، این مدل‌سازی‌ها در برنامه‌هایی نظیر Plaxis، Midas و Flac صورت می‌گیرد (شکل 1).

در هر مرحله خاکبرداری یا پیشرفت سازه‌ پروژه، ضریب اطمینان پایداری، تغییر مکان‌های افقی و قائم وارد بر سازه تعیین و با مقادیر مجاز مقایسه می‌گردد. تا در صورت لزوم به تعبیه راهکارهای مهندسی در خصوص روند اجرا و آینده‌نگری‌ها لازم صورت پذیرد.

روش تاپدان بتنی با هسته فولادی (SRC)

مطابق (شکل 2)، در این روش در هسته ستون‌های بتنی سازه از نیم‌رخ‌های فولادی استفاده می‌گردد. در حقیقت در این روش ستون‌های فولادی وظیفه انتقال بارهای وارد بر سازه ی در حال تکمیل را به شمع‌های انتهایی خود دارند. در روش تاپدان بتنی، هسته‌ی فولادی (SRC) پس از رسیدن به تراز طبقه، آرماتور بندی و بتن‌ریزی ستون‌های سازه اصلی انجام می‌گیرد.

روش تاپ دان بتنی پیش‌ساخته (Precast concrete elements)

در روش تاپ دان بتنی مذبور (مطابق شکل 3)، المان‌های بتنی پیش‌ساخته در کارخانه (در صورت وجود فضای کافی در محل پروژه) آرماتوربندی و سپس بتن‌ریزی می‌گردند سپس، به کارگاه پروژه منتقل می‌گردند. در محل اتصال به تیرها طبقات و دیوارها بتنی از کوپلر استفاده می‌گردد تا به راحتی امکان اتصال باقی اجزای سازه‌ای میسر باشد.

با توجه به پیش‌ساخته بودن ستون‌ها، لازم است تا نقشه‌های شاپ دقیق برای آنان جهت تعبیه موارد ریز اجرا، تهیه گردد. بعد از ساخت ستون‌های بتنی نوبت به نصب آن‌ها می‌رسد. نصب دقیق این ستون‌ها و رعایت رواداری‌ها مجاز، نیازمند به بکارگیری از اکیپ نقشه‌برداری و تجهیزات خاص می‌باشد.

شکل ۳: نمونه ای از روش تاپ دان بتنی پیش‌ساخته

روش تاپ دان فلزی

آنچه سبب تمایز میان روش تاپدان بتنی و فولادی می‌گردد. روش اجرا، برنامه زمان‌بندی، روش حمل و انبار مصالح، نوع اتصالات و مبانی و الزامات طراحی و اجرا می‌باشد. به عنوان مثال لازم است جهت اتصال ستون فلزی سازه به شمع بتنی پایه و اتصال آن به دیوار بتنی حائل سازه، با توجه به شرایط هر پروژه تمهیداتی در نظر گرفته شود که با اجرای تاپدان بتنی متمایز است. در ادامه نمونه‌ای از تصاویر اجرا تاپدان فولادی در شکل‌های 4 و 5 ارائه می‌گردد.

شکل 4: تصویری از پروژه تاپ دان فلزی SRC اجرا شده توسط شرکت پی‌بان

روند اجرای روش پایدارسازی تاپ‌دان بتنی

بر خلاف روش‌های معمول که ساخت سازه از پایین به بالا صورت می‌گیرد، در روش تاپ دان بتنی احداث سازه از بالا (تراز طبیعی زمین) به سمت پایین (تراز شالوده) صورت می‌پذیرد. در ادامه توضیح مختصری از روش اجرا تاپ دان بتنی ارائه می‌گردد.

مزایای اجرای روش تاپ دان بتنی

1. بی‌نیاز از اخذ رضایت همسایگان: کاهش مشکلات حقوقی.
2. عدم نیاز به سازه نگهبان موقت: کاهش هزینه و زمان اجرای پروژه.
3. امکان اجرای همزمان روسازه و زیر سازه: افزایش سرعت پیشبرد پروژه.
4. قابل اجرا در گودبرداری‌های عمیق: مناسب برای پروژه‌های با گودبرداری‌های عمیق.
5. کاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی: عدم ایجاد آلودگی‌های زیست‌محیطی.

معایب اجرای روش تاپ دان بتنی

1. نیاز به نیروهای اجرایی متخصص و مجرب: اجرای این روش نیاز به نیروی کار مجرب و متخصص دارد.
2. لزوم امتداد انتهای ستون‌ها و افزایش ابعاد آن‌ها: به منظور تحمل‌ بارهای وارد بر سازه موقت.
3. ایجاد جدایی بین کارگاه زیرزمینی و روزمینی: امکان دسترسی به فضاها زیر زمین تنها از طریق بازشوها تعبیه شده.
4. لزوم پیش‌بینی‌های لازم در خصوص موقعیت قرارگیری و ابعاد بازشوها: جهت تامین شرایط لازم برای بیرون کشیدن ماشین‌آلات حفاری از طبقات زیر زمین.
5. لزوم تعبیه سیستم تهویه مناسب: جهت خروج آلودگی‌های ناشی از ماشین‌آلات حفاری و مراحل خاکبرداری.
6. امکان ایجاد انحراف در ستون‌ها و دیوارهای حائل محیطی: در صورت عدم استفاده از نیروهای متخصص و کارآمد.