آشنایی با المانهای ساندویچ پانل

با توجه به وسعت کشور ایران و شرایط اقلیمی متفاوت در نواحی مختلف این سرزمین لازم است روشهای ساختمان سازی متناسب با ویژگیهای خاص منطقه ای تدوین و به مورد اجرا گذاشته شود .

 

 

با توجه به وسعت کشور ایران و شرایط اقلیمی متفاوت در نواحی مختلف این سرزمین لازم است روشهای ساختمان سازی متناسب با ویژگیهای خاص منطقه ای تدوین و به مورد اجرا گذاشته شود . نظر به اینکه این کشور روی یکی از کمربندهای فعال زمین لرزه در جهان قرار دارد لذا ایجاد سازه های مقاوم و امن از اولویت خاصی برخوردار است . بررسی نیاز کشور به واحدهای مسکونی نشان می دهد که با توجه به بافت جوان نیروی انسانی هر ساله به حدود ۶۰۰۰۰۰ واحد مسکونی جدید نیاز هست که روشهای سنتی ساخت جوابگوی بخش محدودی از این نیاز می باشد .

علاوه بر نیازهای جدید ، کیفیت ضعیف ساخت باعث استهلاک سریع ساختمانهای موجود شده که این امر باعث افزایش نیاز به ساختمان سازی جدید می شود ؛ همچنین به مقوله مقاوم سازی سازه های موجود نیز باید توجه لازم مبذول گردد . با توجه به نیازهای وسیع ذکر شده و لزوم بهبود کیفیت تولید ساختمان همانطور که در غالب کشورهای بزرگ نیز متداول است باید روشهای تولید صنعتی ساختمان بطور جدی مورد توجه قرار گیرد . یکی از این فنون مطرح شده در دو دهه اخیر استفاده از صفحات ساندویچی متشکل از دو لایه بتن مسلح با شبکه جوش شده و یک لایه پلی استایرن است که در برخی طرحهای ساخت مسکن در ایران به کار گرفته شده است .

در این مقال سعی بر این بوده که بیشتر با ضوابط آئین نامه ای اجرای این نوع ساختمانها آشنا شویم و برای تکمیل بحث ، فیلم مستندی از نحوه اجرای عملـی چنین ساختمانهایی تهیـه و ضمیمه ایــن بحث کرده ایم . اگر توجه کافی به مجموعه ایـن پروژه شود متوجــه خواهیم شد کــه بعضی از بحث های آئین نامه ای بطورکامل در اجرا پیاده نمی شود که دلایل متعددی از جمله محدودیت های اجرایی و غیره دارد .

 

 

كاربرد پانل‌هاي ساندويچي كامپوزيتي در ايران و جهان

خواص مناسب پانل‌هاي ساندويچي كامپوزيتي، اين قبيل محصولات را به عنوان گزينه‌هاي مناسب در ساختمان‌سازي مطرح ساخته است. طي سال‌هاي اخير فعاليت‌هاي اندكي جهت توليد اين پانل‌ها در بازار ساختمان كشور مشاهده شده است. با اين وجود هنوز پتانسيل‌هاي استفاده نشدة بسياري جهت به‌كارگيري اين قبيل پانل‌ها در شهرهاي بزرگ كشور كه با معضل كمبود فضا روبرو هستند وجود دارد. مطلب زير كه برگرفته از مأخذ ذكر شده در انتهاي مطلب مي‌باشد، به بيان تجربه چند كشور جهان و دلايل عدم استقبال از پانل‌هاي ساندويچي در كشور مي‌پردازد:

اروپا و آمريكا

استفاده از ديواره‌ها و پانل‌هاي ساندويچي طي سال‌هاي گذشته در اروپا و آمريكا رشد روزافزوني يافته است. اين ديواره‌ها كه براي ساخت خانه‌هاي پيش‌ساخته طراحي شده‌اند، به دليل داشتن مزايايي از قبيل دوام و عملكرد محيطي خوب, وزن كم, قابليت مونتاژ سريع و افزايش راندمان انرژي در ساختمان, مورد توجه بسياري از پيشتازان صنعت ساختمان‌سازي قرار گرفته‌اند.
به عنوان مثال شركت تكنولوژي‌هاي پيشرفته ساختمان، به منظور ترويج نوآوري در صنعت ساختمان آمريكا, كمك مالي را به ارزش 1.1 ميليون دلار به 6 پروژه صنعتي اعطا كرده است. يكي از برندگان اين بورس‌ها، يك شركت توليد كنندة پانل‌هاي كامپوزيتي روكش‌دار است. اين پانل‌ها براي نصب به كمك زايده‌هايي در هم قفل مي‌شوند.
طبق اظهارات اين شركت حتي اگر يك كارگر ساختماني‌ ناوارد به مونتاژ اين پانل‌ها گماشته شود, ساخت يك خانه 110 متر مربعي با سه اتاق خواب و دو حمام از اين پانل‌ها، بيش از يك روز طول نمي‌كشد. قيمت خانه ساخته شده با اين مواد با احتساب كل هزينه سرويس آشپزخانه, سيم كشي، لوله‌كشي, سيستم گرم كننده و لوازم برقي حدود 786 و 28 دلار تخمين زده شده‌است. آزمايشات نشان داده است كه اين خانه‌ها حتي مي‌توانند در برابر طوفان و زلزله نيز به خوبي مقاومت كنند.

هندوستان

استقبال از اين نوع پانل‌ها منحصر به كشورهاي توسعه‌يافته نمي‌شود. استفاده از ساختارهاي كامپوزيتي ساندويچي در بسياري از كشورهاي آسيايي همچون تايلند و هند نيز مورد توجه قرار گرفته است. در هندوستان هيئت ارزيابي و پيش‌بيني تكنولوژي (TIFAC) كه عهده‌دار اجراي طرح توسعه و گسترش كامپوزيت‌هاي پيشرفته است، توليد و گسترش اين گونه پانل‌هاي كامپوزيتي را به صورت جدي در دستور كار خود قرار داده است.
براي توليد پانل‌هاي ساندويچ، ابتدا الياف طبيعي را طي فرآيند پالتروژن به شكل صفحات و روكش‌هاي مسطح شكل مي‌دهند و سپس به كمك يك هستة فومي يا لانه‌زنبوري پانل‌هاي كامپوزيتي توليد مي‌شوند. اين پانل‌ها در ساخت بناها، سقف‌هاي كاذب و حتي در ساختار كرجي‌ها نيز مورد استفاده واقع شده‌اند. در كشور هند منابع فراواني از الياف طبيعي ارزا‌ن‌قيمت يافت مي‌شود. اين عامل باعث گرديده است تا هندوستان سرمايه فراواني را صرف توسعة تكنولوژي كامپوزيت‌هاي الياف طبيعي در صنعت ساختمان نمايد.

ايران

رشد جمعيت در ايران و افزايش نياز براي مسكن و فضاي سكونت باعث شده است تا تقاضا براي هرچه كوچك‌تر، سريع‌تر و ارزان‌تر ساختن بنا افزايش يابد. رواج يافتن پارتيشن‌ها، سقف‌ها و ديوارهاي كاذب در طي چند سال اخير، مويد اين ادعاست.
طي سال‌هاي گذشته فعاليت‌هايي از سوي چند شركت كوچك و بزرگ براي ساخت پانل‌هاي ساندويچي صورت گرفته است. ديوارهاي پيش‌ساختة توليد شده توسط موسسة ساختمان‌سازي "سپ" در حقيقت نوعي از ساختارهاي ساندويچي محسوب مي‌شود. پانل‌هاي ساندويچي توليد شده در اين موسسه از يك هستة فومي و لايه‌هاي بتن ارمه تشکیل شده است.
همچنين ساختار ديواره‌هاي كيوسك‌ها درحقيقت نوعي ساختار ساندويچي با هستة شبيه به لانة زنبوري و لايه‌هايي از جنس فايبرگلاس است. مواردي از كاربرد فايبرگلاس در ساخت ديوار‌ه‌ها و سقف‌هاي كاذب را كه توسط كارگاه‌هاي كوچك توليد شده‌اند نيز در بازار مي‌توان مشاهده كرد

.دلايل عدم استقبال از پانل‌هاي ساندويچي در كشور (ایران):

عدم حضورگستردة پانل‌هاي ساندويچي در ساخت‌وساز كشور ما شايد بيش از همه متاثر از عوامل زير باشد:

الف) قيمت بالا

مهم‌ترين دليل اين امر قيمت بالاي فايبرگلاس در مقايسه با چوب و ساير مواد به كار رفته در توليد سقف‌ها و ديواره‌هاي كاذب است. از آنجا كه هم قيمت مواد اوليه و هم هزينة ساخت پانل‌ها (كه اغلب به روش پرهزينه و كند لايه چيني دستي تهيه مي‌شوند) بالاتر مي‌باشند، معمولاً استفاده از مواد سنتي متداول نظير چوب به صرفه‌تر است.

 

 

ب)كيفيت ناكافي

عامل دوم را در عدم يكنواختي توليدات وكيفيت سطح نه چندان زيباي اين قبيل محصولات بايد جستجو نمود. به دليل ماشيني نبودن فرآيند توليد پانل‌هاي ساندويچي كامپوزيتي، معمولاً يكنواختي جنس محصول و كيفيت سطح مناسب قابل دستيابي نيست. از سويي بسياري از محصولات متداول مانند صفحات چوبي يا صفحات MDF به كمك روكش‌هايي از جنس فرميكا(HPL) شكل ظاهري بسيار زيبايي به دست مي‌آورند كه براي مصرف‌كننده بسيار جذاب‌تر از سطح فايبرگلاس است.

ج)سرعت توليد پايين

دليل ديگر، كندي روش‌هاي توليد اين محصولات در كشور است. بسياري از اين قبيل محصولات در كارگاه‌هاي كوچك كه تكنولوژي توليد در آنها بسيار ابتدايي، كند و متكي به كارگر است توليد مي‌شوند. بديهي است كه نرخ توليد پايين و غيرماشيني بودن فرآيند ساخت اين پانل‌هاي ساندويچي نمي‌تواند جوابگوي نياز رو به گسترش بازار باشد.

د) پايين بودن سطح تكنولوژي

مجموعة اين دلايل را مي‌توان در پايين بودن سطح تكنولوژي توليد پانل‌هاي كامپوزيتي در ايران خلاصه نمود. بالا بردن سطح تكنولوژي واحدهاي توليدي داخلي و انجام تحقيقات كاربردي مي‌تواند گام مهمي در جهت ارتقاي اين قبيل محصولات كامپوزيتي در كشور محسوب شود. گرچه هم‌اكنون در پژوهشگاه پليمر و پتروشيمي ايران يك پروژة تحقيقاتي در زمينة توسعة كاربرد پانل‌هاي ساندويچي ساختماني در كشور در حال اجرا است، اما پاسخگويي به بازار گستردة كشور نيازمند صرف تحقيقات و بودجة بسيار بيشتري است.

 

 

پانلهای سه بعدی چیست و چه کاربردی دارد ؟

این پانلها یاصفحات سه بعدی تشکیل گردیده از:

 

1 – هسته مرکزی که معمو لا از عایق پلی استایرن یا پلی اورتان و یا عایق پشم سنگ و بضخامت های 5 تا 10 سانتیمتر میباشد .

 

2- دو شبکه فولادی از مفتول بضخامت 3 میلیمتر چشمه های 8×8 سانتیمتر و بفاصله 1 تا 2 سانتیمتر از هسته مرکزی قرار داشته و بوسیله تعداد زیادی مفتول قطری بهم جوش برقی شده اند .

 

این پانلها در کارخانه به ابعاد مورد لزوم که نوع دیواری آن معمولا 1×3متر ی و نوع سقفی آن1×3 و80/0 × 3 متری میباشد تولید و سپس به محل نصب حمل میگردد . پس از نصب از دو طرف در نوع دیواری بابتن ریز دانه ویا بتن سبک به ضخامت 3 الی 4 سانتیمتر پوشش میگردد و در نوع سقفی پس از نصب روی آن بضخامت 5 الی 7 سانتیمتر بتن ریزی میشود .

 

خواص پانلهای سه بعدی

خلاصه ای از خواص پانلهای سه بعدی بشرح زیر است :

 

1- وزن کم مقاوم در برابر زلزله

2- احتیاج به نیروی انسانی کم

3- عایق حرارتی و صوتی مناسب

4- اتصال خوب

5- حمل ونقل آسان

6- استحکام و یکپارچگی مطلوب

7- انبار داری مناسب

8- عدم نیاز به نعل درگاه

9 - سرعت در نصب

10- اشغال فضای کم درزیربنای مفید ساختمان

11- ایمنی

12- شکل پذیری مناسب

13- ایجاد تسحیلات درلوله کشی تاسیسات

14- قیمت بسیار مناسب

 

کلیات استفاده از پانلهای ساندویچی :

صفحات ساندویچی ( 3D ) از یک لایه پلی استایرن به ضخامت حداقل 4 سانتیمتر و دو شبکه میلگرد جوش شده در دوطرف این لایه تشکیل شده است . برای انتخاب عرض و ارتفاع پانلها استفاده از مدل 30 سانتیمتر توصیه می شود ( عرض های 90 – 120 – 150 سانتیمتر و ارتفاع 270 و 300 سانتیمتر ) ، وزن متوسط هر صفحه با اندازه 300 * 150 سانتیمتر و بدون بتن سبک بوده و به سادگی توسط یک کارگر قابل حمل و نصب می باشد و سرعت عمل در نصب نیز قابل ملاحظه است .

 

مقاومت صفحات در برابر آتش سوزی مناسب بوده و در جهت بهبود آن بکارگیری لایه مقاوم در برابر آتش سوزی توصیه می شود .

 

با توجه به وجود لایه عایق بتن ، بکارگیری این صفحات علاوه بر بهبود خاصیت عایق حرارتی و صوتی بودن دیوارها باعث سبک سازی بنا خواهد شد که جدا از کاهش حجم مصالح مصرفی باعث کاهش جرم ساختمان خواهد شد .

 

استفاده از این صفحات در پارکینگ ساختمانها ایجاد محدودیت نموده و لذا در شرایط لزوم تأمین پارکینگ در طبقات زیرین ساختمانها ، بکارگیری سیستم ترکیبی متشکل از اسکلت فلزی با بتن آرمه و صفحات ساندویچی به عنوان عامل جداکننده مورد توجه می باشد .

 

با توجه به اطلاعات بدست آمده از کشورهای اروپایی ، غالب ساختمانهای اجرا شده به این روش در حد یک یا دو طبقه بوده است . لذا طرح و اجرای ساختمانها با تعداد طبقات بیشتر نیاز به مطالعات ویژه داشته و در اینصورت مطالعات مهندس طراح باید پاسخگوی شرایط آئین نامه های معتبر باشد

 

. * * * مزایای استفاده از پانلهای ساندویچی * * *

۱ - سبکی دیوارهای ساخته شده از پانلهای ساندویچی در مقایسه با دیگر مصالح

۲ - سرعت حمل و نقل و سهولت نصب و اجرای پانلهای ساندویچی در ارتفاع

۳ - مقاومت زیاد در برابر نیروهای برشی ناشی از زلزله

۴ - عایق در مقابل حرارت ، برودت ، رطوبت و صدا

۵ - مقاوم در برابر آتش سوزی بعلت وجود قشرهای بتونی طرفین پانل ساندویچی

۶ - نفوذناپذیری ساختمان در مقابل حشرات

۷ - امکان حمل و بکارگیری پانلهای ساندویچی در مناطق صعب العبور جهت احداث ساختمان بدون نیاز به کارگران متخصص

۸ - دستیابی به فضای مفید بیشتر بعلت ضخامت ناچیز دیوارهای پانل ساندویچی

۹ - آزادی عمل در اجرای طرحهای متنوع به علت انعطاف پذیری قطعات پیش ساخته پانلهای ساندویچی

۱۰ - صرفه جویی در هزینه پی سازی و اسکلت ساختمانهای بلندمرتبه بدلیل وزن اندک قطعات سقف و دیوار پانلهای ساندویچی

۱۱ - صرفه جویی در هزینه تهویه مطبوع ساختمان در تابستان و یا زمستان بدلیل جلوگیری از تبادل حرارت و یا برودت و در نتیجه صرف انرژی کمتر

۱۲ - افزایش عمر مفید ساختمان و دستگاههای تأسیساتی آن

۱۳ - عدم نفوذ نسبی آلودگی صوتی و ایجاد آرامش برای ساکنین ساختمان در شهرهای بزرگ

۱۴ - بازگشت سرمایه گذاری در امور ساختمان سازی در کوتاهترین زمان

۱۵ - عبور دادن لوله های آب و فاضلاب و برق و تلفن به سادگی از زیر شبکه پانل و نصب چهارچوب دربها و کلاف فلزی پنجره ها قبل از بتن پاشی و کلاً اجرای تأسیسات ساختمان با کمترین هزینه

۱۶ - عدم نیاز به کنده کاری و تخریب تأسیساتی دیوارها و سقف و در نتیجه عدم ایجاد نخاله های انباشته که صرفه جویی در هزینه و وقت را بدنبال دارد .

۱۷ - پس از بتن پاشی طرفین پانلها با ضخامت حداقل 3 سانتیمتر ، پانلها بی نیاز از ملات گچ و خاک میباشد و با اجرای پلاستر گچ ( سفیدکاری ) ، دیوارها و سقف آماده برای نقاشی خواهد بود .

۱۸ - حذف نعل درگاه در سیستم پیشرفته پانلهای ساندویچی .

۱۹ - حمل و نقل پانلهای ساندویچی با هزینه اندک صورت می گیرد . بطور مثال یکدستگاه تریلر قادر است حدود 1000 متر مربع پانل سانویچی را حمل کند .

۲۰ - استفاده از دیوار و سقف پانلهای ساندویچی در ساختمان سازی ، بهره وری مناسب آهن آلات مصرفی را موجب میگردد . بطور مثال باصرف 17 کیلوگرم در متر مربع فولاد بصورت مفتول و میلگرد می توان یک واحد مسکونی یک طبقه را بنا کرد .

بخش اول :

ضوابط بارگذاری ، تحلیل ، طراحی و مصالح

1-1- گستره

1-2- مشخصات مصالح

1-2-1- شبکه جوش شده و مفتولهای قطری

1-2-2- لایه عایق میانی

1-2-3- بتن پاشیدنی

1-3- بارگذاری و تحلیل

1-4- طراحی ساختاری ( سازه ای )

1-4-1- کلیات

1-4-2- مقاومت خمشی

1-4-3- مقاومت برشی

1-4-4- مقاومت در خمش و بار محوری همزمان

1-4-5- چگونگی فولادگذاری ، قرارگیری مفتولها و پوشش بتن

1-4-6- بازشوها

1-4-7- معیارهای تحلیل و طراحی در برابر آثار زمین لرزه

1-1- گستره

ضوابط این مجموعه معیارها ، صفحات ساندویچی ( 3D ) و سازه های متشکل از این صفحات را در بر می گیرد .

 

صفحات ساندویچی پیش ساخته که از این به بعد صفحه نامیده می شود از دو لایه شبکه فولادی جوش شده تشکیل شده است که در بین آنها یک لایه عایق از نوع پلی استایرن قرار گرفته و توسط اعضای قطری به یکدیگر متصل شده اند . مقاومت و انسجام این صفحات بوسیله مفتولهای قطری جوش شده به شبکه دو طرف تأمین می شود .

 

این صفحات پس از بتن پاشی یا بتن ریزی بعنوان دیوارهای باربر داخلی و خارجی ساختمان مورد استفاده قــرار می گیرند . سازه متشکل از صفحات ساندویــچی به سازه هایی اطلاق می شود که کلیه بارهای ثقلی و جانبی وارد بر آن توسط صفحات تحمل می شود . از این صفحات می توان بعنوان تیغه های غیر باربر الحاقی به سایر اجزای باربر نیز طبق ضوابط مربوط به دیوارهای جداکننده استفاده نمود .

 

1-2- مشخصات مصالح :