دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
چکیده :
در این پژوهش به بررسی سازه های سبک فولادی پرداخته شده است ، سیستم سازههای فولادی سبک (LSS)، یک سیستم سازهای پیشرفته است که در انواع ساخت و سازها مانند ویلاها، خانه های ویلایی تک خانوار و چندخانوار ، ساختمانهای مسکونی، اداری و صنعتی یک، دو و سه طبقه، هتلها و هتل آپارتمانها، ساختمانهای مدارس و دانشگاهی، رستورانها و .... دارای کاربرد میباشد. سیستم سازه های فولادی سبک (LSS) یکی از مناسبترین سیستمهای ساختمانی است که امروزه در جهان مورداستفاده قرار میگیرد.
مقدمه :
اصلی ترین عامل در سازهای فولادی سبک، مقاطع فولادی جدار نازک (LGS) میباشد. مقاطع فولادی جدار نازک، مقاطع فلزی سرد نورد شدهای میباشند که با استفاده از ورقهای فولادی نازک و با استفاده از روش Roll Forming شکل دهی میشوند. داشتن ضخامت یکنواخت در عرض مقاطع و استفاده از روش Roll Forming برای ساخت آنهاست که باعث میگردد، تولید مقاطع در حجم بسیار بالا و با کیفیت مناسب و یکنواخت انجام گیرد. مقاطع فولادی جدار نازک، سبک بوده و به راحتی قابل حمل میباشند. بخشهای مختلف ساختمان را به راحتی می توان با این مقاطع مونتاژ نمود. این عوامل باعث میگردد که عملیات ساخت با این سیستم بسیار سریع باشد.
معرفی تکنولوژی سازه های پیش ساخته سبک در صنعت ساختمان
صنعت ساختمان و پروژه¬های عمرانی به گواهی آمار و ارقام، از لحاظ سرمایه و حجم نیروی انسانی درگیر، بزرگترین صنعت در کشور می¬باشد. رشد سریع جمعیت و افزایش تقاضا، نیاز به کاهش زمان تحویل پروژه-های عمرانی و کاهش زمان برگشت سرمایة سرمایه¬گذاران و عواملی از این قبیل باعث شده¬اند تا ضرورت ایجاد تحول در شیوه¬های سنتی صنعت ساختمان روزبه¬روز بیشتر شود. روش¬ “سازه¬های پیش¬ساخته سبک” که یکی از تکنولوژی¬های نوپا در عرصه ساخت و ساز¬های عمرانی در کشور است موضوع مصاحبة شبکة تحلیلگران تکنولوژی ایران با مهندس احمدی، معاونت اجرایی موسسة سازه¬های پیش¬ساختة سبک (SAP) است. در زیر نکات مهم آن ملاحظه می¬گردد:
صنعت ساختمان در جهان در حدود صد تا صدوده سال قدمت دارد و شروع آن به زمانی برمی¬گردد که اولین تیرهای بتونی به صورت T شکل، تولید صنعتی شده و قطعات بتونی با اشکال مختلف در مقیاس صنعتی تولید شد.
اگر تکنولوژی ساختمان را به معنی وارد شدن صنعت در ساختمان¬سازی بگیریم، از حدود سال۴۷ تکنولوژی ساختمان وارد ایران شد و اوج آن زمانی بود که ساختمان¬سازی به صورت شهرک¬سازی در بعضی از شهرهای بزرگ مثل اصفهان(مجتمع ذوب آهن)، اهواز، تبریز، تهران و برخی دیگر از شهرها شروع شد. این صنعت بیشتر از کشورهای اروپایی مانند آلمان، هلند، انگلیس و فنلاند به ایران وارد شد.
تکنولوژی سازه¬های پیش¬ساختة سبک
تنوع تکنولوژی¬های ساختمان بسیار زیاد است و هر کدام ویژگی¬ها و قاعدتاً محدودیت¬های خاص خود را دارند. سیستم سازه¬های پیش ساخته سبک را حدود ۳۴ سال پیش یک آمریکایی ابداع کرد. مرحلة صنعتی شدن آن ۵ تا ۶ سال به طول انجامید. عمده¬ترین شرکت¬هایی که در دنیا این تکنولوژی را به کار می¬گیرند، شرکت E.V.G اتریش و شرکت¬های ۳D Panel و RAM در آمریکا می¬باشند. توجه زیاد صنایع اروپایی به تکنولوژی سازه¬های پیش¬ساخته سبک به خاطر مشکلاتی بود که در سایر تکنولوژی¬های پیش¬ساخته وجود داشت. به طور مثال تکنولوژی Large Panel با وجود سرعت بالا و کارخانه¬ای بودن آن، با مشکل ضعف اتصالات روبروست و همچنین وزن سنگین ساختمان یک معضل جدی در این تکنولوژی به شمار می¬رود. حمل¬ونقل قطعات سنگین بتونی، این فرآیندها را دشوار می¬کند. در زلزله¬ای که چند سال پیش در ترکیه اتفاق افتاد، ساختمان¬های زیادی که در آنها از تکنولوژی Large Panel استفاده شده بود به دلیل ضعف اتصالات تخریب شدند.
در تکنولوژی سازه¬های پیش¬ساختة سبک، اتصالات به صورت یکپارچه است (دیوار به دیوار، سقف به دیوار و دیوار به پی). بر خلاف روش Large Panel که اتصالات به صورت کام و زبانه است، در روش سازه-های پیش ساخته سبک، اتصالات به صورت جوش نقطه¬ای است و به جای اینکه ابتدا قطعات سنگین بتن در کارخانه ساخته شده و بعد به هم متصل شوند، ابتدا سازه به صورت شبکه¬های میلگردی که بین آنها(بین دو شبکه میلگرد) یک لایه فوم پلی¬استایرن قرار می¬گیرد ساخته می¬شود و پانل¬های سبک در محل احداث ساختمان به فنداسیون جوش داده می¬شود و همچنین دیوارها و سقف به هم جوش داده می¬شوند و ساختمان با پانل¬های سبک برپا می¬شود. سپس در همان محل دیوارها و سقف و محل، اتصالات به صورت همزمان بتن پاشی می¬شوند. بتن از طریق پمپ، با فشار هوا به پانل¬ها پاشیده می¬شود که اصطلاحاً آن را “شات کریت” گویند.
این روش باعث یکپارچگی در اتصالات شده، استحکام و پایداری ساختمان را در مقابل نیروهای دینامیکی حاصل از زلزله یا طوفان افزایش می¬دهد.
بنابراین دلیل انتخاب روش سازه¬های پیش ساخته سبک استفاده از امتیازات برتر آن نسبت به سایر تکنولوژیهای پیش ساخته موجود است که هنوز هم از این مزایا برخوردار است.
البته همانند صنایع دیگر، در این صنعت هم ممکن است نوآوری¬هایی در دنیا دیده شود. اما با توجه به شرایط اقلیمی، فرهنگی و اجتماعی، روش سازه¬های پیش¬ساخته سبک، مناسبترین روش برای ایران تشخیص داده شده است. به طور مثال تکنولوژی¬های جدید قیمت مسکن را خیلی بالا می¬برند که این با نیاز اغلب مردم ما به خانه¬های ارزان¬قیمت سازگار نیست ولی روش سازه¬های پیش¬ساختة سبک قیمت را بالا نمی¬برد.
تاریخچه :
1850 آغاز استفاده از ورق سبک در ساخت لوازم منزل .
1950 استفاده در ساخت مجتمع های مسکونی و تجاری .
1990 به کار گیری گسترده با گران شدن چوب و مطرح شدن مسایل زیست محیطی .
1990 تصویب آئین نامه ها و استانداردهای مربوطه در این دهه .
•شروع در آئین نامه های IBC , UBCو بعدا سایر آئین نامه ها
•در نسخه جدید نرم افزار 2000/10 SAP در فصل دهم , این روش وارد شده است .
•آئین نامه مورد استفاده در ایران IBC و استاندارد AISI می باشد که در قوانین ایران نیز پذیرفته شده است.
•لازم به ذکر است که روش LSF در دی ماه 1386 به تایید مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن ایران رسیده است .
الف – تولید
• امکان تهیه مواد اولیه در کشورهای مختلف
• قابل حمل بودن خط تولید
• درصد مواد اولیه داخلی به خارجی 90%
• ظرفیت تولید یک خط در سال1800 واحد
• سطح زمین مورد نیاز خط تولید کم
ب - اجرا (ساخت و نصب )
• سرعت ساخت زیاد
• سرعت نصب متوسط
• سهولت نصب و اجرا متوسط
• سبکی مصالح زیاد
• دفعات حمل مصالح کم
• ایجاد نخاله خیلی کم
• نیاز به نیروی متخصص برای اجرا کم
مراحل اجرای ساختمان های LSF :
مرحله اول – فونداسیون :
فونداسیون بناهای ساخته شده با روش LSF بسیار سبک بوده و به علت سبکی زیاد این سازه از سادگی خاصی بر خودار است و براساس طراحی مهندسین محاسب می توان از شالوده های نواری یا رادیه استفاده نمود ، همچنین در این نوع فونداسیون قابلیت اجرای محل چاه ارت – لوله فاضلاب وسایر موارد دیده شده است .
مرحله دوم – اسکلت ساختمان (سازه های فولادی سبک )LSF:
این نوع سازه ها از طریق روش رول فرمینگ (نورد سرد ) یا پرس ورق های بریده شده تولید و ساخته می شوند . جنس این سازه ها از ورق گالوانیزه به ضخامت های مختلف 1ویا 2 میلیمتر بوده و یکی از شاخص های این نوع سازه مقاومت در برابر اکسید شدن (زنگ زدگی ) می باشد. -سطح مقطع این سازه ها اکثراً به صورت UوC می باشدکه توسط پیچ و پرچ به یکدیگر متصل می گردنند. -کلیه سازه ها مونتاژ شده وبرش خورده به محل پروژه حمل می گردد ودر زمان بسیار کوتاه به یکدیگر متصل شده و آماده برای نصب پانلها و یا در اصطلاح سفت کاری ساختمان می گردنند. -زمان اجراء استراکچر ساختمان ها با این روش بسیار کوتاه و حدوداً بین 7 الی 14 روز می باشد . -در این نوع ساختمان ها وزن آهن مصرفی در هر متر مربع معادل 30 تا 45 کیلوگرم محاسبه گردیده است . -قابلیت انعطاف پذیری و سازش با زمین های نا مساعد در سازه های فلزی نسبت به سازه های چوبی 21 برابر و نسبت به سازه های بتونی 10 برابر می باشد.
مرحله سوم – پوشش های خارجی وداخلی سقف – دیوار پوشش خارجی و داخلی سقف :
گزینه های مختلفی را می توان برای پوشش سقف نام برد به طور مثال ساندویچ پانل – ورقهای گالوانیزه با تنوع رنگی زیاد –پوشش های مثل فایبر سمند رنگی ، روف تایل ، آکرا و .....انتخاب پوشش سقف با توجه به شرایط اب و هوایی قابل تغییر و انتخاب می باشد. و برای پوشش داخلی سقف می توان از سقفهای کاذب( کناف ) – تایلهای گچی با روکش U.P.V.C یا گچبرگ و یا تایلهای آرمسترانگ نام برد . پوشش دیوارهای داخلی و خارجی : برای پوشش دیواره های داخلی می توان از پانلهای گجی – پانلهای سیمانی یا دیوار پوش MDF استفاده کرد که در طرح ها و ضخامتهای مختلف استفاده می گردد. این نوع پانلها به راحتی قابلیت نصب بر روی این نوع سازه را دارا می باشد .همچنین می توان نمای داخلی را با استفاده از کاغذ دیواری – رنگ روغنی یا پلاستیکی ، بلکا و دیوار کوب های مختلف پوشش داد . و جهت عایق نمودن دیوارها نیز می توان از پشم سنگ و یا فوم پلی استایرن در بین سازه ها استفاده نمود . پوشش دیوارهای خارجی را می توان با استفاده از پانلهای سیمانی یا سمند برد – پانلهای چوبی یا پلی وود ، پانلهای صنعتی ( ساندویچ پانل، پانل دکوراتیو ) پوششهای سنتی (سیمان – آجر نما و یا غیره ..)به راحتی به سازه ها نصب کرد. پانلهای سیمانی در طرح ها ی ساده و چوبی و سنگی با ضخامتهای بین 8 تا 12 میلیمتر در ابعاد متنوع تولید می گردد. این پانلها مقاوم در برابر شرایط جوی ناپایدار – ضربه پذیری و حمله موریانه ها بوده و از نظر زیبایی مانند چوب و از نظر مقاومت مانند سنگ در نمای بیرونی ساختمان جلوه می نماید. (مقاوم در برابر خش –سایش – غیر قابل پوسته شدن و ترک خوردن )
مرحله چهارم –تاسیسات الکتریکی و مکانیکی تاسیسات برقی شامل :
ا سیم کشی –کلید –پریز- تابلو برق –چاه ارت – خط تلفن –کابل تلویزیون که در این نوع ساختمانها به راحتی میسر می باشد. در این شیوه لوله های پلاستیکی از بالای سقف کاذب به میان فضای خالی دیوارها به محل قوطی ها که از پیش به وسیله پشت بند های مخصوص در محل مورد نصب شده اند کشیده می شوند . تاسیسات مکانیکی : قابلیت استفاده انواع لوله های تاسیساتی سرد و گرم -فاضلاب – – رادیاتورها – پکیج – ملزومات سرویس بهداشتی در انواع مختلف – اساس لوله های تاسیساتی با استفاده از سوپر پایپ و پی وسی فشرده می باشد ،که در مقایسه با لوله های فلزی و چدنی از انعطاف و طول عمر بیشتری برخودار می باشند. برای سیستم تهویه مطبوع نیز می توان بسته به نظر کارفرما یا از پکیج یونیت و از سیستم تهویه مرکزی استفاده کرد .
مرحله پنجم – درب و پنجره درب ها :
استفاده از انواع درب ها از نوع MDF-HDF-UPVC - و آلومینیوم ضد حریق و ضد سرقت (چهارچوب درب ها از نوع فولاد با چوب می باشد.) پنجره : استفاده از انواع پنجره های UPVC و یا آلومینیومی با شیشه های تک جداره و دو جداره در ضخامت و ابعاد و اشکال مختلف )
مرحله ششم – کفسازی و سایر :
کفسازی – نقاشی و رنگ انواع سرامیک و کاشی –لمینت –پارکت – موزاییک و کف سیمانی در این نوع سیستم مورد استفاده قرار می گیرد .
دستورالعمل ضوابط مورد قبول در تولید صنعتی مسکن و ساختمان
به منظور استفاده بیشتر و بهتر از امکانات، منابع و توانایی های موجود در کشور و پرهیز از کاربرد روش های متداول ساختمان سازی که از نظر سرعت، نحوه‌ی اجرا، مدیریت و سازماندهی عملیات پاسخگوی طرح و برنامه های متناظر با نیازها نمی باشد، لزوم استفاده از تولید صنعتی ساختمان که موجب یک یا چند ویژگی از جمله افزایش سطح کیفی ساختمانها، افزایش ایمنی، کاهش وزن سازه، صرفه جویی اقتصادی و کاهش زمان ساخت و نیز بهینه شدن فرایند سرمایه گذاری در ساخت واحدهای مسکونی می گردد، را بیش از پیش الزامی می نماید.
لذا دستورالعمل زیر در اجرای فصل چهارم آیین نامه اجرائی بند «د» تبصره 6 قانون بودجه سال 1386 کل کشور و به منظور ارائه روشهای مورد قبول در ساخت و سازها با روشهای تولید صنعتی یا فناوری های نوین ابلاغ می گردد.
ماده ١ - سیستمهای کاملی که مورد تائید مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن قرار گرفته است شامل:
( LSF ) - سیستم سازه ای قاب فلزی سبک متشکل از مقاطع فولادی باربر سرد نورد شده مقاطع با ورق های فولادی سرد نورد شده به شکل (Stud) ; C و به شکل (Runner); U به عنوان ستونک ها و تیرک ها
- ساختمانهای نیمه پیش ساخته صفحات ساندویچی سقف و دیوار) ; ( 3D ) سیستمی سازه ای که سقف ها و دیوارها به طور کامل
از 3-D استفاده شده باشد.
- ساختمانهای پیش ساخته با دیوار باربر متشکل از سقف و دیوارهای بتن آرمه پیش ساخته با بتن سبک سازه ای (بتن با پوکه صنعتی)
- ساختمانهای بتن آرمه متشکل از دیوار باربر و سقف های نیمه پیش ساخته با بتن درجا
- ساختمانهای پیش ساخته متشکل از دیوارهای برشی بتن آرمه درجا و قاب خمشی ساده بتنی- فولادی با بتن درجا و غلافهای فولاد سرد نورد شده
تبصره: علاوه بر سیستمهای فوق چنانچه سیستمهای دیگری به تائید مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن برسد به این فهرست اضافه خواهد شد.
مزیتهای سیستم
• امکان اجرای همزمان چند بلوک دارد
• امکان اجرا در زمان بارندگی شدید متوسط
• امکان مدوله کردن قطعات دارد
• امکان اجرای قوس و شکستگی دارد
• امکان ایجاد شیارهای افقی وعمودی در نما دارد
• حداکثر تعداد طبقات 6 طبقه
• تعداد طبقات مناسب 5 طبقه
• عایق بودن در سرویس های بهداشتی خوب
• قابلیت تطبیق با طرحهای معماری خیلی زیاد
• امکان اجرای لوله تاسیسات در داخل دیوار دارد
• امکان احداث داکت تاسیسات دارد
• امکان ساخت شفت زباله دارد
• عمر ساختمان در مناطق خشک زیاد
• عمر ساختمان در مناطق مرطوب زیاد
• عبور حیوانات موذی و حشرات کم
• کاهش آلودگی محیط زیست دارد
• انطباق با استانداردهای جهانی دارد
• سازگاری با محیط های مختلف دارد
ویژگی¬های مهم روش سازه¬های پیش ساخته سبک
الف) مقاومت در برابر زلزله
در مناطق زلزله¬خیز مانند ایران، یکی از پارامترهای مهم در ساختمان¬سازی کاهش وزن ساختمان است. چرا که نیروهای زلزله با وزن ساختمان نسبت مستقیم دارد. بنابراین تکنولوژی انتخاب شده باید دارای جهت¬گیری کاهش وزن باشد. بر خلاف شیوة سازه¬های پیش¬ساخته سبک در سایر سیستم¬های پیش¬ساخته دیگر، اتصالاتشان اکثراً به صورت مفصلی و لولایی است و دارای وزن سنگین هستند. تنها در این روش است که با ۸ سانتیمتر بتن می¬¬توان نیروهای ساختمان ۴ طبقه را در طبقه همکف تحمل کرد. وزن نهایی ساختمان با این روش، نسبت به روش¬های پیش¬ساخته دیگر و همچنین ساختمان¬های بتنی، ۲۵ درصد کاهش می¬یابد؛ یعنی در هنگام زلزله ۲۵ درصد نیروی کمتر به ساختمان وارد می¬شود. امروزه سبک¬سازی ساختمان یکی از شعارهای اصلی در صنعت مسکن است.
ب) انعطاف¬پذیری در تولید و امکان حفظ جلوه¬های معماری اسلامی و ایرانی
مسأله مهم دیگر در صنعت ساختمان حفظ ملاک¬¬های فرهنگی و جلوه¬های معماری اسلامی و ایرانی در طراحی و نماسازی ساختمان¬هاست. انحناهای موجود در گنبدهای مساجد، نقش¬¬ و نگارهای ایرانی و اسلیمی و سایر موارد از نشانه¬های معماری اسلامی و ایرانی است که در روش سازه¬های پیش¬ساخته سبک می¬توان آنها را حفظ کرد. چرا که می¬توان پانل¬های سبک مورد استفاده را به هر طرح دلخواه درآورد و پس از نصب آنها در محل خود، بتن¬پاشی روی آنها انجام داد. روش سازه¬های پیش ساخته سبک، حتی ساخت گنبدهای بزرگ را که به دلیل زیادی وزن، دشوار است آسان¬تر¬ می¬کند چرا که در این روش وزن سازه¬ها بسیار کاهش می¬یابد در حالی که مقاومت و استحکام¬ آنها بالاتر می¬رود.
ج) ایمنی در ساختمان
بحث ایمنی، از مهمترین مسائل صنعت ساختمان است چرا که با سلامتی انسان¬ها سر و کار دارد. در ساختمانهای سنتی چون ستونها و اسکلت فلزی، قسمت اعظم بار ساختمان را تحمل می¬کنند. با کنار رفتن یک تیر یا ستون، کل ساختمان به طور ناگهانی فرو می¬ریزد. در روش سازه¬های پیش¬ساخته سبک چون به جای استفاده از اسکلت فلزی، از شبکه¬های میلگردی که در تمام سطوح دیوارها توزیع شده¬¬¬اند استفاده می-شود، فروریزی ناگهانی پیش نمی¬آید. چرا که اتصالات و مواضع تحمل بار به صورت یکپارچه در تمام ساختمان وجود دارند.
د) صرفه¬جویی¬های ملی و سایر مزایای ناشی از کاربرد روش سازه¬ها پیش¬ساختة سبک
اگر به صرفه¬جویی¬هایی که کوچک به نظر می¬رسند، در مقیاس ملی نگاه کنیم، به ارقام بالایی تبدیل می¬شوند که می¬تواند نقشی حیاتی در رشد و شکوفایی کشور ایفا کند. در زیر به مزایای ناشی از کاربرد تکنولوژی سازه¬های پیش¬ساخته سبک در صنعت ساختمان اشاره می¬شود:
۱- کاهش متوسط میزان کاربرد میلگرد فولاد از ۳۸ کیلوگرم در ساختمان¬هایLarge Panel و ساختمان سنتی به ۳۴ کیلوگرم در روش سازه¬های پیش¬ساختة سبک
۲- کاهش استفاده از سیمان در هزینه¬های تمام شده ساختمان
۳- ده درصد کاهش در هزینة تمام¬شدة ساختمان
۴- کاهش وزن ساختمان ( بطور مثال فقط در بحث استفاده از فولاد ۱۲ کیلوگرم در هر متر مربع زیربنا، کاهش وزن دیده می¬شود )
۵- کاهش زمان برگشت سرمایه از حدود ۲ سال در شیوه سنتی به ۵ الی ۶ ماه در روش سازه¬های پیش-ساختة سبک
۶- کاهش ضایعات مواد اولیه و استفاده بهتر از منابع ملی
۷- صرفه¬جویی در مصرف انرژی(به دلیل عایق بودن دیوارها، ناشی از کاربرد پل¬استایرن در پانل¬ها)
۸- افزایش عمر ساختمان و افزایش استحکام آن
۹- ایمنی بیشتر ساختمان در برابر زلزله
۱۰- کاهش میزان آلودگی¬های صوتی محیط
از محدودیت¬های روش سازه¬های پیش¬ساختة سبک آن است که فعلاً این روش تنها تا ۴ طبقه در کشور قابل انجام است. البته در دنیا تا ۸ طبقه نیز از آن استفاده شده است.
1-2- مزایای مقاطع فولادی جدار نازک
اغلب مصالح مورد استفاده در سیستم سازه های فولادی سبک قابل بازیافت بوده و 100 درصد مصالح پرتی که در طول ساخت سیستم ایجاد میگردد، قابل بازیافت می باشد.
مقاطع فولادی جدار نازک مقاطع بسیار مقاومی در مقابل خوردگی، کج شدگی و ایجاد ترک می باشند.
مقاطع مورد نیاز برای ساخت ساختمان با سیستم (LSS) می توانند با طول های دقیق مورد نیاز سفارش داده شوند که این کار باعث می گردد حجم عملیات و تعداد کارگر مورد نیاز در محل سایت کاهش یافته و نیز پرت مصالح به حداقل ممکن برسد. مصالح مورد نیاز برای ساخت این سیستم حداقل 60 درصد سبک تر از مصالح مرسوم در ساخت و ساز میباشد.
جهت گیری کنونی سازه های فولادی سبک به سمت تکنیک پانل های پیش ساخته (Panelization) است که در این روش دیوارهای ساختمان در محل کارخانه و تحت شرایط کنترل شده مونتاژ شده و سپس به محل سایت جهت نصب منتقل می گردند. این روش باعث بالا رفتن سرعت نصب این سیستم در محل کارگاه می گردد. پروسه شکل دهی و ساخت مقاطع فولادی جدار نازک یک سری سوراخهای استاندارد در جان این مقاطع ایجاد مینمایند که عبور دادن سیم ها و لوله ها از داخل این سوراخها باعث ایجاد تسهیل در نصب سیستم های الکتریکی و لوله کشی ها در داخل دیوار می گردند.
2- بررسی سبکی و عدم وزن قابل توجه سازههای فولادی جدار نازک
در این سیستم ساختمانی بار مرده کف حدود ( (kg/m270 و در صورت نیاز به بتن سبک فوقانی جهت کاهش ارتعاشات و انتقال صدا، حدود (kg/m2)50 به آن اضافه می شود. بتن سبک فوقانی برای ساختمانهای متداول مسکونی الزامی نبوده و برای هتلها و یا کاربری‌های خاص توصیه شده است. بار مردة دیوارهای خارجی حدود (kg/m2)50 (یکطرف plywood و یکطرف پانل گچی) و برای دیوارهای داخلی حدود (kg/m2)40 (دو طرف پانل گچی) می باشد.
بار مرده سقفهای شیبدار با توجه به نوع سقف حدود (kg/m2)80~ 30 میباشد. جزئیات اجرایی دیوارهای داخلی و خارجی و کف‌ها و سقفهای شیبدار مربوط به این سیستم سازهای در شکل‌های 1 تا 4 آورده شده است. با توجه به موارد ذکر شده نتیجه میشود که وزن این سیستم سازهای در مقایسه با سیستم سنتی حدود 30% آن میباشد. بنابراین با توجه به وزن کم این سیستم سازهای، فونداسیون مورد نیاز برای این سازه‌ها بصورت شناژ فقط در زیر دیوارهای باربر با حداقل ابعاد مورد استفاده در فونداسیونها می باشد. و در زیر دیوارهای داخلی از یک دال بتنی به ضخامت حدود cm10 استفاده میشود.
3- بررسی دوام و گالوانیزاسیون سازههای فولادی جدار نازک
علت گالوانیزاسیون سازههای فولادی جدار نازک، افزایش عمر مفید مقاطع بکار رفته در برابر خوردگی میباشد. برای افزایش عمر مفید سازه‌ها، بهترین، موثرترین و اقتصادی‌ترین روش استفاده از گالوانیزاسیون است. بنابراین تمامی مقاطع بکار رفته در این سازه‌ها، مقاطع گالوانیزه شده میباشند.
در این قسمت انواع پوششهای محافظ متداول در سازههای فولادی جدار نازک و نیز مشخصات فنی این پوششها ارائه میگردد. انواع پوششهای مورد استفاده به ترتیب ذیل میباشند.
- پوشش گالوانیزه:
در این پوشش فقط از روی استفاده میشود.
-پوشش galfan :
در این پوشش از 95 درصد روی و 5 درصد آلومینیوم استفاده میشود. این ترکیب بهتر از روی خالص عمل می‌کند.
-پوشش galvalume :
در این پوشش از 55 درصد آلومینیوم، 5/1 درصد سیلیکون و 5/43 درصد روی استفاده میشود. این پوشش در مقایسه با دو پوشش قبلی بهتر عمل می‌کند.
3-1- مشخصات وزنی و ضخامتی گالوانیزه
میزان پوشش بر روی ورقهای فولادی بوسیله وزن پوشش کار شده بر حسب (انس بر فوت مربع) یا و یا بوسیله ضخامت پوشش کار شده اندازه‌گیری میشود. مقدار پوشش کار شده متداول در صنعت در جدول (1) آمده است.
جدول 1- وزن و ضخامت پوشش کار شده متداول در بازار
Coating Designation Minimum Requirement
Total Both Sides Thickness
Nominal per side
Zinc1
G40/Z120 0.40 120 8.5 0.34
G60/Z180 0.60 180 12.7 0.51
G90/Z275 0.90 275 19.4 0.77
Galfan2
GF45/ZGF135 0.45 135 9.8 0.39
GF60/ZGF180 0.60 180 13.3 0.53
GF90/ZGF275 0.90 275 19.8 0.79
Galvanume3
AZ50/AZ150 0.50 150 20.0 0.80
همچنین در جدول (2) میزان حداقل پوشش لازم برای اعضای سازهای و غیر سازهای آورده شده است.
3-2- دوام مقاطع گالوانیزه شده
دوام مقاطعی که بوسیله روی گالوانیزه شده‌اند، تابعی از زمان قرارگیری در رطوبت و شرایط آب و هوایی محل میباشد. در حالتی که روی در محیط خشک و نسبتا تمیز نگهداری شود، میزان خوردگی آن بسیار پایین است.
3-3- کارکرد ورقه‌های گالوانیزه در ساختمانهای شهری
میزان خوردگی روی در صورت عدم قرارگیری در فضای باز بسیار کم میباشد. بنابر تحقیقات انجام شده این میزان در حدود µm1/0 در هر سه سال میباشد. بنابراین اگر یک دوره 300 ساله در نظر بگیریم می‌بایست از پوششی برابر با µm10 استفاده نماییم که معادل میباشد. به عنوان مثال شکل 5 میزان خوردگی روی را برحسب زمان بنابر تحقیقات بعمل‌آمده روی ساختمانهای شهری لندن نشان میدهد.
3-4- خواص محافظتی روی
روی بعنوان پوشش محافظ ورقهای فولاد از دو جهت می‌تواند از فولاد محافظت نماید. یکی از جهت فیزیکی و دیگری حفاظت کاتدی میباشد. می باشد.
3-4-1-حفاظت فیزیکی روی
روی بر روی لایه فولاد به عنوان یک لایه محافظ فیزیکی عمل مینماید. این لایه خود مانعی برای رسیدن رطوبت به فولاد میشود. در صورتی که فرآیند گالوانیزاسیون بخوبی انجام شود، این پوشش نقش بسیار مهمی را در حفاظت از فولاد دارد.
3-4-2- حفاظت کاتدی
نقش مهم دیگر روی بعنوان پوشش محافظ، قابلیت روی در حفاظت از فولاد میباشد. وقتی لایه فولاد در معرض فضای باز (بر اثر بریدن یا خراش ) قرار میگیرد، لایه روی بصورت کاتدی از فولاد محافظت می‌کند. این قابلیت بدلیل الکترو‌نگاتیوتر بودن روی (واکنش پذیر‌تر بودن آن) میباشد. الکترونگاتیویته چند فلز در جدول (3) آمده است.
جدول 3- خاصیت الکترونگاتیویته چندین فلز
الکترونگاتیویته به تدریج از بالا به پایین کاهش می‌یابد.
منیزیم
روی
آلومینیوم
کادمیوم
آهن یا فولاد
فولاد آبدیده
سرب
قلع
مس
طلا
3-4-1- فرآیند خوردگی
میزان قدرت محافظت پوشش روی در محافظت از ورقهای فولاد بستگی به سرعت خوردگی روی دارد. بنابراین شناخت مکانیزم خوردگی روی کمک زیادی به شناخت عوامل موثر بر سرعت خوردگی دارد.
روی خالص در ابتدای قرارگیری در معرض هوای آزاد شروع به ترکیب و واکنش میدهد. در واکنش با هوا، روی با اکسیژن ترکیب شده و لایه‌ای نازک از اکسید روی تشکیل میدهد.
هنگامی که هوا مرطوب باشد، روی با آب واکنش داده و تشکیل هیدروکسید روی میدهد.
یکی دیگر از ترکیباتی که ممکن است در فضای آزاد تشکیل شود کربنات روی است، کربنات روی از واکنش هیدروکسید روی با دی اکسیدکربن موجود در هوا بوجود می‌آید. این ترکیبات بسیار نازک و پایدار میباشند. بنابراین سرعت خورده شدن روی در هر شرایط آب و هوایی، بسیار پایین میباشد. عوامل بسیار مهمی که در سرعت خورده شدن روی موثر است، زمان قرارگیری در معرض رطوبت و میزان آلودگی هوا میباشد.
خوردگی فقط زمانی اتفاق می‌افتد که سطح فلز مرطوب باشد. شرایط اسیدی و یا شرایط بازی قوی تاثیر بسیار زیادی روی سرعت خوردگی دارند و خوردگی را تشدید مینماید.
3-4-2- تاثیر مصالح ساختمانی بر پوشش فلزی
ملات :
ملات در حالت تر باعث خوردگی روی میگردد، هنگامی که ملات خشک میشود، جذب رطوبت صورت نمی‌پذیرد و کمتر باعث خوردگی روی میشود.
چوب :
از آنجایی که چوب با روی واکنش نمی‌دهد، چوب تاثیر مخرب بر روی ندارد. مثلا" می‌توانیم از میخهای گالوانیزه در چوب استفاده نماییم. دیوارهای خشک و مصالح پیش ساخته مانند پانلهای آماده: این مصالح هم بر روی و ورقهای گالوانیزه تاثیر نمی‌گذارند.
بتن :
بعلت قلیایی بودن در رطوبت بتن بخصوص در دوره عمل آوری، با روی واکنش داده و باعث تشدید خوردگی روی میشود. البته در دوره عمل‌آوری این میزان بتدریج کمتر میشود و اگر کیفیت بتن خوب باشد، باعث کاهش خوردگی و یا حتی محافظت از روی در زمان بعد از عمل‌آوری میشود.
مصالح فلزی :
در مصالح فلزی عوامل مختلفی بر سرعت خوردگی روی موثر میباشد که مهمترین عامل قدرت الکترونگاتیویته فلزات نسبت به روی میباشد. همواره یکی از فلزات خورده و فلز دیگر محافظت میشود. در جدول (4) میزان سرعت خورده شدن روی در مقایسه با چندین فلز نشان داده شده است.
جدول 4- مقایسه سرعت خوردگی روی در معرض فلزات مختلف
سرعت خوردگی روی فلز
زیاد کم زیاد زیاد متوسط متوسط کم
آهن فولاد‌‌آبدیده برنج مس سرب نیکل آلومینیوم
3-5- طراحی
با توجه به توضیحاتی که در قسمتهای قبل داده شده، حداقل پوشش محافظ مقاطع جدار نازک در جدول 5 خلاصه میشود.
جدول 5- حداقل پوشش محافظ مورد نیاز برای مقاطع جدار نازک
پوشش بر اساس استانداردهای ASTRL عضو سازهای
Zinc-AL AL %5-Zinc Zinc
AZ50/AZ150 GF45/ZGF135 G40/Z120 عضو داخلی غیر باربر
AZ50/AZ150 GF60/ZGF180 G60/Z180 عضو داخلی باربر
AZ50/AZ150 GF60/ZGF180 G60/Z180 عضو خارجی غیر باربر
(آب و هوای معمولی )
AZ50/AZ150 GF90/ZGF275 G90/Z275 عضو خارجی باربر (آب و هوای معمولی)
AZ50/AZ150 GF90/ZGF275 G90/Z275 عضو خارجی باربر و غیر باربر در آب و هوای نامساعد (رطوبت و یا آلوده )
3-6- خرید کنترل کیفیت و استاندارد
همان طور که اشاره شد سه نوع پوشش گالوانیزاسیون داریم که ارزانترین و متداولترین آن استفاده از روی خالص (Zinc) میباشد. پوششهای Al-Zinc و Zinc-5%Al دارای خاصیت محافظت بیشتری بوده ولی هزینه استفاده از این پوششها نیز بیشتر است. تمام انواع متداول پوششهای گالوانیزاسیون مورد استفاده در ورقهای فولادی در جدول (5) ارائه شده است. بنابراین با توجه به شرایط خوردگی منطقه و وضعیت آب و هوایی منطقه‌ای که پروژه در آن احداث میگردد بایستی در نوع استفاده در پوشش تصمیم‌گیری نمود.
4- عملکرد صوتی و عملکرد در برابر آتش سازههای فولادی جدار نازک
عملکرد صوتی سازههای فولادی جدار نازک یکی از پارامترهای مهم و تأثیر گذار در معیار راحتی ساکنین و در بهره برداری بلندمدت از آن میباشد. بر همین اساس است که آئین‌نامه‌های مرتبط با ساختمان توجه جدی به این مسأله داشته و روشهای تست و معیارهای مشخصی را برای عملکرد صوتی ساختمانهای مختلف ارائه نموده‌اند.
آئین‌نامه‌های طراحی، معیارهای مورد قبول برای عملکرد صوتی ساختمانها را ارائه نموده‌اند، از طرفی بخش‌ها و سازمانهای مرتبط با صنعت ساختمان و فعال در این صنعت، فعالیتهای گسترده‌ای را در زمینه پیشنهاد مصالح مناسب، روش اجرا و انجام تست‌های جامع در مورد عملکرد صوتی سیستمهای مختلف ساختمانی از جمله سازههای فولادی جدار نازک انجام داده‌اند.
نتایج این فعالیت‌ها منجر به ارائه جزئیات اجرایی متنوع، با عملکردهای صوتی متفاوت شده است. در جزوات و نتایج آزمایشات منتشر شده توسط این سازمانها، به ازای جزئیات اجرایی و مصالح به کار گرفته شده در ساخت دیوارها و کف‌ها، سطح عملکرد صوتی آن مشخص شده است.
در کنار عملکرد صوتی، آیتم دیگری که باید مورد توجه قرار گیرد عملکرد سازههای فولادی جدار نازک در برابر آتش میباشد. عملکرد صوتی و آتش سازههای فولادی جدارنازک کاملاً مرتبط به یکدیگر میباشند، چون جزئیات اجرایی و مصالحی که برای عملکرد صوتی سیستم ارائه میگردد باید جوابگوی معیارهای عملکردی آتش نیز باشد. بنابراین در اغلب موارد این دو موضوع با هم در نظر گرفته میشود.
جزئیات اجرایی مناسب آن است که علاوه بر خاصیت مقاومت در برابر آتش، دارای عایق بندی صوتی کافی و حرارتی مناسب بر اساس ضوابط آئین‌نامه‌ای باشد.
نتایج آزمایشات در مورد سازههای فولادی جدارنازک نشان داده است که معمولاً برآورده کردن معیارهای عملکرد صوتی دشوارتر از معیارهای مقاومت در برابر آتش است. در اغلب موارد، جزئیاتی که در برابر آتش جوابگو است قادر به برآورده کردن معیارهای صوتی نمی‌باشد.
معیارهای عایق بندی صوتی، در طراحی کف و دیوارهای ساختمانهای مسکونی آپارتمانی، مجتمع‌ها، هتلها، واحدهای اداری، صنعتی و .... تأثیر قابل ملاحظه‌ای دارد. حتی گاهی در واحدهای تک خانوار نیز به دلیل ایجاد فضای راحت و با آرامش، نیاز به اعمال روشهایی برای کاهش صدا در بعضی اتاق‌ها میباشد. گرچه عایق بندی صوتی در هنگام ساخت پروژه، اندکی هزینه‌های اجرایی را بالا می‌برد، ولی می‌تواند در ایجاد رضایت و قابل قبول بودن سیستم توسط ساکنین تأثیر بسزایی داشته باشد. علاوه بر این، هزینه‌های ناشی از رفع مشکلات صدا در ساختمان ساخته شده، به مراتب بیشتر است.
به طور کلی Plywood با ضخامت 12 سانتی متر و دانسیته 38 پوند بر فوت مکعب ، پانل گچی به ضخامت 27/1 سانتی متر با دانسیته 50 پوند بر فوت مکعب، فضای مابین پروفیل های جدار نازک از عایق حرارتی پلی استایرن با دانسیته سبک به وزن 10 تا 14 کیلوگرم بر متر مکعب و ضخامت 2/9 سانتی متر میباشند که ضریب هدایت حرارت w/m2.k 65/0 برای زمستان و w/m2.k 49/0 برای تابستان می باشد.
در سقف با استفاده از عایق پلی استایرن با دانسیته 10 تا 14 کیلوگرم بر مترمکعب و ضخامت 7/12 سانتی متر، ضریب انتقال حرارت 394/0 وات بر مترمربع درجه کلوین برای زمستان و 389/0 وات بر مترمربع درجه کلوین برای تابستان بوده که برای ساختمانهای غیرویلایی با استفاده مداوم و غیرمداوم در گروه یک مناسب است. برای ساختمانهای ویلایی گروه یک،با استفاده از پلی استایرن با ضخامت 20 سانتی متر ، ضرائب انتقال حرارت در زمستان و تابستان به ترتیب 21/0 و 2/0 وات بر مترمربع درجة کلوین می باشد.
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله66 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
