دوباره اشتباه نکنیم/ چه بسازیم و با چه بسازیم / چرا سازه های نوساز و مهندسی در برابر زلزله سی سخت تاب نیاوردند

حسین آریانفر ؛ کارشناس ارشد مهندسی معماری و عضو شورای سر دبیری پیک ملت (( دوباره اشتباه نکنیم )) چه بسازیم و با چه بسازیم، پیک ملت ، چه بسازیم و با چه بسازیم ،که نگران زمین لرزه و فرو ریختن در و دیوار نباشیم، زمین لرزهای غرب و جنوب و هم اکنون جنوب غربی

کد خبر : 19093
تاریخ انتشار : سه شنبه 12 اسفند 1399 - 22:31
دوباره اشتباه نکنیم/ چه بسازیم و با چه بسازیم / چرا سازه های نوساز و مهندسی در برابر زلزله سی سخت تاب نیاوردند

حسین آریانفر ؛ کارشناس ارشد مهندسی معماری و عضو شورای سر دبیری پیک ملت
(( دوباره اشتباه نکنیم ))
چه بسازیم و با چه بسازیم،
پیک ملت ، چه بسازیم و با چه بسازیم ،که نگران زمین لرزه و فرو ریختن در و دیوار نباشیم، زمین لرزهای غرب و جنوب و هم اکنون جنوب غربی ایران ثابت کرده اند که اغلب سازه های موجود توان مقاومت در برابر زمین لرزه های شدید و نیمه شدید را ندارند، زمین لرزه سیسخت از نوع خیلی شدید هم نبود، اما چه سازه های نوساز و مهندسی که در برابرش تاب نیاوردند، اگر از سازه های خشتی و بلوکی و اجری بدون شناژ و کلاف های افقی و عمودی بگذریم ، که هیچ مقاومتی از خود نشان ندادند، سازه های مصالح بنایی و حتی بتونی تیر و ستون و قوطی و همچنین آهن دوبل, حتی اگر در اساس مقاومت کردند اما دیواره های درون قاب ها را نتوانستند نگه دارند، یا ترک خوردند و یا از جای خود بیرون پریدند.

این زمین لرزه با نیروی ۵٫۴ در مقیاس ریشتر ، آن چنان شدتی نداشت که سازه های بتونی و غیره را این گونه به واکنش وادارد، ستونها و قابهای سلب هر چه محکم بودند اما دیواره های درون قابها همانند دنده های خورد شده از قفسه سینه بیرون زدند، و این عامل ایجاد کاهش اعتماد از سازه های موجود در میان مردم گردیده است، و اینجاست که نیاز به یک سازه مقاوم در برابر زمین لرزه و حوادث طبیعی احساس میگردد. گسلهای منطقه زاگرس میانی و جنوبی استعداد بروز لرزش های شدیدتر را هم دارد، لرزش های که با نوسانات ازادی انرژی هم بصورت افقی و هم به صورت عمودی همراه خواهد بود. اکنون باید به دنبال سارزه ای باشیم که ما را از گزند اسیب های احتمالی از جمله ریزش و اوار شدن مصون بدارد، و همچنین هزینه تعمیر بر ما تحمیل نکند.

یک سازه خوب باید بتواند از اجزا خود در مقابل نیروهای عمودی و افقی زمین لرزه دفاع نماید، فرو ریختن دیوار های موجود در درون قاب های سازه ای به مفهوم ، تسلیم شدن دوباره سازه در برابر زمین لرزه بعدی حتی با شدت کمتر در مقیاس ریشتر خواهد بود، امروزه با پیشرفت علم ، دانشمندان حوزه علوم ساختمان با فنآوری ها ی نوین در بخش صنعت ساختمان ، نیروهای جانبی وارده بر ساختمان ها را به چالش کشیده اند. به گونه ای که ساختمانها علاوه بر مقاومت در برابر نیروهای برشی و کششی و رانشی زمین لرزه، در برابر اتلاف انرژی نیز مقاوم شده اند، و این فناوری ها به گونه ای طراحی شده اند که علاوه بر کاهش هزینه های ساخت در درازمدت با کاهش هزینه های مصرف انرژی, بخش زیادی از هزینه های خود را جبران میکند، و این به مفهوم کاهش نگرانی از درآمد و کاهش نگرانی از هزینه های مصرف انرژی برای کاربران این نوع ساختمانها می باشد، کشورهای اروپایی و امریکایی به ویژه امریکای شمالی از جمله کانادا چون نگران تامین انرژی از روسیه و خاور میانه هستند بیشتر در پی جستجوی راهی بودند که ساختمانهای انها علاوه بر حفاظت جان انها در برابر لرزشهای مرگبار زمین لرزه، انها را از نگرانی تامین انرژی گران خاور میانه ای برهاند.

ایران به دلیل تامین انرژی تقریبا رایگان حاصل از سوختهای فسیلی و به ویژه گاز موجود در مخازن زیر زمینی خود، و همچنین در پی کاهش هزینه های ساخت با مصالح ارزان قیمت جهت ساخت و ساز سریع برای کاهش نیاز به خانه و کاشانه انچنان در پی فن اوری های نوین برای ساخت این مسکن ها نبوده است ، کما اینکه زمین لرزه غرب و سرپل ذهاب باعث شد تا مسئولین امر اندکی به فکر فرو رفته و رویکرد نوینی را در پی بگیرند.
تکنولوزی های ساخت نوین هر کدام مشکلات خاص خود را داشته است، اما در این بین یک فناوری نوین که جای خود را در اروپا و امریکا و مناطق سردسیر امریکای شمالی باز کرده است و مردم را مشتاق ساخت خانه هایشان با این فن اوری کرده است، فناوری ICF یا
Insulating Concrete Formwork می باشد، که به صورت مختصر در زیر معرفی میگردد.
سیستم I.C.F مخفف عبارت Insulating Concrete Formwork می‌باشد که یک نوع سیستم ساخت و ساز مرکب از بتن مسلح و پنل‌های پلی استایرن EPS است که در آن بتن مسلح به عنوان عضو باربر و پنل‌های پلی استایرن به عنوان قالب بتن و عایق حرارتی و صوتی عمل می‌کنند.
این نوع سیستم در دههٔ ۱۹۵۰-۱۹۶۰ در آلمان ابداع گشت و با سرعتی چشمگیر در آمریکای شمالی به عنوان یک ساختار پایه‌ای پیشرفت کرد.

اساس این سیستم استفاده از سازه بتن آرمه باربر در سقف و دیوار ساختمان و پارتیشن های پلی استایرن مسلح سبک، جهت تیغــه های غیرباربر می باشد. دیوارها در داخل قالبی از پانل های مسلح پلی استایرن بتن ریزی می شوند و قالب سقف ها نیز از پلی استایرن مسلح بصورت مجوف و شبیه به سقف های اسپایرول بتنی ساخته می شوند. به عبارت دیگر ساختمان در دولایه از پلی استایرن پیچیده می شود که از لحاظ عایق بندی بیشترین بازدهی را دارا می باشد .

این نوع سیستم با روش‌های متفاوت و مختلفی طراحی و ساخته می‌شود که همگی شامل دو لایه فوم عایق که معمولاً از جنس E.P.S است، با فواصل متفاوت به موازات هم قرار می‌گیرند و پس از بتن ریزی به قسمتی از دیوار تبدیل می‌گردند که این دو لایه بوسیلهٔ عناصر مسلح‌کننده که در بین این دو لایه نصب می‌شوند، به یکدیگر متصل می‌گردند. قطعات اتصال دهنده اغلب از جنس پلاستیک یا تسمه‌هایی از ورق گالوانیزه هستند.  عمدتاً قالب‌ها از جنس پلی استایرن منبسط شده می‌باشد اما از مصالح دیگری از جمله کامپوزیت پلی استایرن، سیمان یا فوم پلی یورتان نیز استفاده می‌شود. این قالب‌ها از نظر ابعاد، شکل هندسی سوراخ‌ها و نوع اجزای تشکیل دهنده با هم متفاوت هستند.

ویژگی‌ها و مزایای سیستم I.C.F
از مزایای سیستم ICF می توان سرعت نصب، صرفه جویی در مصرف انرژی، افزایش دوام و محافظت در برابر عوامل مخرب جوی، استحکام و قدرت باربری، قابلیت نصب تخته گچی، کاهش مصرف مصالح نازک کاری، صرفه جویی در هزینه حمل، کاهش وزن ساختمان، برگشت سریع تر سرمایه ساخت، کاهش پرت و دوباره کاری عایق صدا، قابلیت عبور لوله های تاسیساتی و همچنین عدم محدودیت معماری و طراحی اشاره نمود. از دیگر مزایای اجرایی سیستم آی سی اف بتن ریزی در هوای گرم می باشد که چون قالب پلی استایرن اجازه خروج آب بتن را به صورت تبخیر از مخلوط بتن نمی دهد این رطوبت تا سخت شدن کامل بتن درون آن باقی می ماند و از این رو نیاز به آبدهی بتن در هنگام بتن ریزی را به حداقل ممکن می رساند. مزایای سیستم ICF به طور خلاصه در فهرست ذیل بیان گردیده است:
حداکثر ارتفاع ساختمان به شرط رعایت ضوابط آیین نامه ۲۸۰۰ ایران و دستورالعمل اجرایی مرکز تحقیقات مسکن و ساختمان ۵۰ متر از تراز پایه می باشد
کاهش زمان اجرای سفت کاری به میزان %۶۰
صرفه جویی در مصرف انرژی به میزان %۷۰
کاهش هزینه دستمزد به میزان %۵۰
صرفه جویی در مصرف میلگرد به میزان تا  %۵۰
بازگشت سریع سرمایه و کاهش هزینه های بهره بانکی
حذف ستونها و استفاده بهینه از فضای ساختمان
عایق در برابر صوت، حرارت، برودت و رطوبت
رعایت مباحث ۱۸ و ۱۹ مقررات ملی ساختمان
ساختار مقاوم در برابر بارهای قائم و زلزله و باد به دلیل مسلح بودن کلیه دیوارهای ساختمان تا دو برابر ساختمانهای بتن آرمه تیر و ستون
امکان ایجاد باز شو در محلهای مورد نظر
حمل و نقل سریع و آسان
سهولت در ساخت سوله و حوضچه های صنعتی و استخرها
قابلیت نصب باطریهای خورشیدی به دلیل عایق بودن ساختمان
سازگاری با محیط زیست
امکان عبور و نصب تأسیسات از داخل دیوار و سقف
کاهش وزن ساختمان
عدم نیاز به اجرای قالب بندی در اجرای بتن ریزی افزایش مقاومت، استحکام و دوام ساختمان
مناسب برای دهانه‌های کمتر از ۹ مترقابلیت ایجاد سقف‌های شیبدار
امکان اجرای طرح‌های معماری و نقشه‌های مدولار و غیرمدولارخاصیت تعمیرپذیری پس از اجرا ,سبکی قطعات و حمل و نقل آسان نیاز به ابزارهای ساده و محدود
امکان اضافه نمودن طبقات در این سیستم وجود دارد به نحوی که سازه را می توان تا ارتفاع ۵۰ متر بالا برد.
نسبت به سایر سازه ها، در ساخت سیستم آی سی اف میلگرد کمتری استفاده می شود، به همین دلیل وزن آن بسیار سبک بوده و رفتار آن در برابر ارتعاشات و زلزله بهتر است.
به دلیل ضد حریق بودن فوم پلی استایرن و نسوز بودن بتن، سازه هایی که با سیستم ICF ساخته می شوند نسبت به سایر ساختمان ها مقاومت بالاتری در برابر حرارت و آتش سوزی دارند.
بلوک های دیواری آی سی اف، سازه ای ارزان، مناسب و فنی می باشند که می توان آن ها را جایگزین اسکلت بتنی و فلزی کرد.
آی سی اف سیستمی صاف و کاملا یکپارچه می باشد.
این سیستم قابل اجرا در زمین هایی با مقاومت کم می باشد.
ای سی اف از متریال اولیه غیرقابل اشتعال ساخته شده است.
کاهش دستکم هزینه ۵ درصدی نسبت به تیر و ستون

 

 

 

مقاومت در برابر آتش
پلی استایرین به کار رفته در ICF از نوع خود خاموش شونده یا کند سوز می باشد. این نوع پلی استـایرن در مدت کوتاهی پس از قرار گرفتن در معرض شعله ذوب و بدون شعله ور شدن از منبع دور می شود. برای اتصال پوشش های معمول مانند گچ و خاک یا گچ برگ به سطح دیوار، باید از توری یا رابیتس (با اتصال مکانیکی) استفــاده شود، لذا در صورت رعــایت این نکته، ساختمـان های با سیستـم ICF، مقاومت بسیار خوبی را در برابر آتش از خود نشان می دهند.

نصب تاسیسات
با توجه به اینکه ضخامت یک لایه ICF شش سانتی متر می باشد، تاسیسات ساختمان مطابق نقشه های مکانیک و برق شامل، لوله های آب، برق، گاز و قوطی های برق در داخل دیوارهای ICF جانمایی می گردند، همچنین پیش بینی لوله ها، داکتها، کانالها و سایر تاسیسات قابل انتقال بین دیوارها و یا بین واحد ها، قبل از بتن ریزی قابل انجام گیری است.
عملکرد حرارتی
بتن و خصوصاً بتن مسلح بیشترین میزان انتقال حرارت را در بین مصالح مورد استفاده در ساختمان سازی دارد که بدین منظور و برای جلوگیری از انتقال حرارت از عایق استفاده می شود. سیستم ICF به دلیل استفاده از دو لایه عایق حــرارتی پلی استایرین که هر کدام به طور معمـول ضخامتی در حدود ۶ سانتی متر دارند مشکلی از این بابت نداشته و همچنین به دلیل درزبندی و هوابندی مناسب دیوار، مقدار نفوذ هوا و تبادل حرارتی ناشی از آن نیز ناچیز و قابل اغماض است. در این سیستم دمای سطح داخلی به دلیل وجود لایه داخلی عایق حرارتی یکنواخت است و پل های حرارتی قابل توجهی در این سیستم به وجود نمی آید.

عملکرد آکوستیکی
در سیستم ICF دو لایه پلی استایرین حدودا ۶ سانتی متری به کار رفته است که عملکرد آکوستیـکی آن را به نحو قابل توجهی بهبود می بخشد. برای سازه های معمولی به منظور رسیدن به میزان مشابه قابلیت آکوستیکی سازه های ICF، نیازمند به ۳ تا ۶ مرحله عایق کاری بیشتر در این نوع سازه ها وجود دارد.
بتن ریزی
همانطور که پیش تر نیز ذکر گردید محدودیت فصلی بتن ریزی در خصوص اجرای کلیه سیستم های سازه ای جدی و تعیین کننده میباشد و این در حالی است که در سیستم ICF به دلیل استفاده از قالبهای حرارتی، بتن ریزی در شرایط دمایی متنوع (همه فصول سال) امکان پذیر است. در فصول گرم با جلوگیری از هدر رفتن آب بتن سبب عمل آوری آن با رطوبت خود می شود و در فصول سرد وجود قالبهای پلی استایرنی سبب استفاده بهینه از حرارت هیدراتاسیون بتن جهت عمل آوری بتن می گردد.

 

 

 

 

 

 

 

 

نماهای قابل اجرا بر روی ICF
بطور کلی می توان گفت که کلیه نماهای معمول، قابلیت اجرا روی سطح قالبهای ICF را دارند
نماهای خشک یا سنتی (با جانمایی لقمه فلزی و نبشی کاری)
نمای سنگ، آجر و سرامیک (با جانمایی لقمه فلزی و نبشی کاری)
نمای سنگ با چسب های مخصوص و اسکوپ
نمای سنگ یا سمنت برد با اتصال مکانیکی به بتن
نمای سیمانی با نصب یک لایه شبکه مش فلزی یا پلی مش
نمای داخلی شامل گچ و خاک و یا گچ برگ (با اتصال مکانیکی)
نمای داخلی سرامیک و سنگ با نصب یک شبکه مش فلزی
نحوه اجرای نما به این صورت می باشد که فواصل و تعداد بولتها و یا لقمه های فلزی در جهات افقی و عمودی با توجه به نمای ساختمان مستقیما به هسته  بتنی متصل می شوند که این عمل باعث می شود تا اتصال مکانیکی کافی و مناسبی بین سازه و نما بر قرار گردد.

 

 

 

 

 

 

 

بر اساس شکل عایق و قالب، سیستم ICF به سه شکل اجرا می شود:
سیستم تخت یا مسطح (بیشتر این روش اجرا مرسوم است
سیستم شبکه‌ای پیوسته
سیستم شبکه‌ای منقطع حفره‌ای

مزایای اقتصادی سیستم ICF:
۱- بازگشت سریع سرمایه به دلیل سرعت اجرای بالا
۲- کاهش هزینه انرژی به دلیل ایجاد عایق یکپارچه
۳- کاهش کارمزد به علت کاهش نیروی کار و عدم نیاز به نیروی کار ماهر
۴- کاهش هزینه تجهیزات کارگاه

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

مزایای فنی سیستم ICF:
۱- سرعت اجرای بالا نسبت به روش سنتی به علت روش اجرای ساده، عدم نیاز به شمع بندی سقفها و عدم نیاز به ساخت اسکلت.
۲- عدم نیاز به ماشین آلات سنگین
۳- استحکام بیشترساختار بنا و مقاومت دربرابر زلزله به علت یکپارچگی سیستم
۴- صرفه جویی انرژی به علت ایجاد عایق یکپارچه و جرم حرارتی بتن
۵- عایق صوتی برابر db 45 (به دلیل ضخامت زیاد دیوارهای بتنی و حداقل بودن خلل و فرج داخل دیوارها)
۶- عایق حرارتی ۷۵ تا ۸۲ درصد
۷- عایق رطوبتی تا ۹۰ درصد به ویژه برای ساخت دیواره های زیر زمین ها
۸- حذف پرت مصالح و نخاله ساختمانی
‏۹ – امکان بتن ریزی در شرایط دمایی مختلف
۱۰- مقاوم در برابر آتش سوزی (طبق استاندارد ASTM به شماره E119، مقاومت در برابر آتش سوزی سیستم ICF بیشتر از ۲ ساعت تخمین زده شده است.)
۱۱- امکان اجرای انواع نماهای داخلی وخارجی
۱۲- امکان قابلیت تلفیق و سازگاری با انواع مصالح، سازه ها و سقف ها
۱۳- افزایش سرعت نصب درها، پنجره ها، سیم کشی و لوله کشی ساختمان
۱۴- مقاومت سازه در مقابل اثرات ناشی از رطوبت، باکتری، شوره، نشت مواد، سائیدگی، زنگ زدگی، اشعه ماورا بنفش و همچنین حشرات و حیوانات موذی و خزندگان.
۱۵- عدم آسیب رسانی به محیط زیست به دلیل کاهش مصرف سوخت و عدم مضرات اکولوژیکی در مراحل تولید.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

صرفه جویی در مصرف انرژی :
سه فاکتور مهم در عملکرد ساختمان ها برای تعیین میزان صرفه جویی انرژی عبارت اند از:
۱- قابلیت انتقال حرارت.
۲- محبوس بودن هوا در داخل ساختمان.
۳- جرم حرارتی مصالح.
سیستم ICF از مزایای دوگانه عدم نفوذ هوا و جرم حرارتی بتن برای جلوگیری از انتقال حرارت و برودت بهره می‌برد. از طرف دیگر با استفاده از درها و پنجره های دو جداره و کاملاً عایق بندی شده امکان جابجایی ناخواسته هوای درون و بیرون ساختمان عملا کاهش می یابد. عملکرد حرارتی – برودتی دیوارهای این سیستم وقتی با ایزولاسیون ۳٫۵  اینچی به عنوان عایق بیرونی پوشانده می شود در محیط های بسیار گرم دارای شاخص حرارتی معادل (۱۷٫۹۳۴۵ RS ) می باشد که بیش از حد انتظار است و این امر می‌تواند بین ۵۰ الی ۷۰ درصد کاهش مصرف انرژی در ساختمان موثر باشد. همین مسئله مشوق پشتیبانی جدی سازمان محترم بهینه سازی مصرف سوخت کشور از این سیستم بوده است.
دیوارهای مورد استفاده از جنس پلی استایرن، به لحاظ توانایی جلوگیری از انتقال صوت بدون استفاده از هرگونه عایق صوتی اضافی در شرایط معمول و مساوی معادل ۱۱ درصد بیشتر از حد خواسته شده در استاندارد ASTM را دارد و دارای شاخص STC معادل ۵۰  می باشد؛ در حالیکه طبق استاندارد ASTM این شاخص معادل ۴۵ تعیین شده است. درنتیجه این دیوارها خود به عنوان یک نوع عایق صوتی نیز محسوب می شود.

مقاومت سیستم ICF در برابر مخاطرات طبیعی
برای اثبات عملکرد مناسب سازه های ICF و اطمینان از تامین خواسته های آئین نامه ها ومقررات ساختمانی کشورها، آزمایشات علمی بسیاری روی مقاومت و پایداری این ساختمان ها در مقابل نیروهای متفاوت موثر بر ساختمان توسط مراکز تحقیقاتی و علمی معتبر دنیا صورت گرفته است.

 

زلزله
مقاومت ساختمان در برابر نیروی زلزله با قالب های E.P.S پر شده از بتن مسلح به عنوان دیوارهای برشی را می توان به دوگروه زیر تقسیم بندی کرد:
۱ – ساختمان هایی که برش پایه ناشی از نیروی زلزله در آن ها، کمتر از ۱۵ درصد وزن ساختمان باشد.
۲ – ساختمان هایی که برش پایه ناشی از نیروی زلزله در آن ها، برابر یا بیشتر از ۱۵ درصد وزن ساختمان باشد.
به طور کلی تفاوت عمده در این دو گروه میزان مصرف آرماتور جهت مسلح سازی بتن داخل قالب های E.P.S و تغییر در حداکثر فاصله مجاز بین تیرهای افقی یا شیب دار سقف می باشد که براساس محاسبه، به شکل دقیق اندازه گیری شده و بهینه سازی می شود. در ایران با توجه به استاندارد ۲۸۰۰ معمولاً ساختمان ها در گروه اول قرار دارد.

باد
در ایران براساس آئین نامه های موجود، معمولاً نیروی باد به عنوان یک نیروی غالب در طراحی ساختمان های کم ارتفاع محسوب نمی شود. با این وجود مقاومت ساختمان در برابر نیروی باد طبق اطلاعات ارائه شده به شکلی است که باد ها تا سرعت ۲۳۰ کیلومتر در ساعت هیچگونه آسیبی به ساختمان نمی رساند.

آتش سوزی
با توجه به تغییرات ایجاد شده در خواص پلیمرهای مورد استفاده در سیستم ICF  مقاومت در برابر آتش سوزی در این سیستم به حدی افزایش یافته است که با توجه وجود بتن در داخل این سیستم می توان مقاومت آن را حتی بیشتر از یک دیوار کاملاً بتنی در نظر گرفت. حداقل مقاومت دیوارها و شیت های  پلیمری ۱۰ سانتی متری در میان شعله های آتش طبق شرایط استاندارد ASTM به شماره ۱۱۹E  قبل از تغییر فرم و کاهش پایداری ۳۰ دقیقه و حداقل مقاومت دیوارهای با ضخامت بیشتر، کمتر از دو ساعت سنجیده شده است.

قابلیت تلفیق وسازگاری با دیگرمصالح
از ویژگی های بارز سیستم ICF توانایی ترکیب اجزای مختلف آن با سیستم ساختمان سازی سنتی می باشد. به عنوان مثال در صورت نیاز مشتری به استفاده از تیرچه بلوک یا حتی طاق ضربی در سقف و یا موزائیک و سرامیک کاری در کف یا هر نمای ظاهری مانند نمای دیوار آجری، نمای رومی یا سیمانی یا رنگ تگری کاملاً سازگار می باشد.

برچسب ها :

ناموجود
ارسال نظر شما
مجموع نظرات : 1 در انتظار بررسی : 1 انتشار یافته : ۰
  • نظرات ارسال شده توسط شما، پس از تایید توسط مدیران سایت منتشر خواهد شد.
  • نظراتی که حاوی تهمت یا افترا باشد منتشر نخواهد شد.
  • نظراتی که به غیر از زبان فارسی یا غیر مرتبط با خبر باشد منتشر نخواهد شد.