بخشی از مقاله
چکیده:
این فصل با بررسی نوع جدیدی از ساندویچ پنل تحت عنوان پنلهای عایق شده ساختار کامپوزیتی - CSIPs - به منظور جایگزین کردن پنلهای عایق شده ساختاری قدیمی SIP شروع میشود. یک مدل دقیق تحلیلی برای مشخص کردن کمانش جانبی، تنش کششی بین سطحی در سطح ورق/هسته، تنش چروکی بحرانی در سطح ورق/هسته، سفتی معادل و انحراف ارایه شده است. مدلهای پیشنهادی با استفاده از نتایج تجربی ارزیابی شدند که روی دیوارهای تمام CSIP و فلور پنل تست شدند. به منظور استفاده به عنوان یک ماده مقاوم به خطر یک بخش مفصل برای نشان دادن مقاومت پنلهای کامپوزیتی به عوامل مختلف خطر شامل نیروهای ضربهای، اثر سیل، آتش و بارهای ناشی از طوفان ارایه شد.
مقدمه
در این بخش یک سیستم پنل ساختمانی کامپوزیتی جدید تحت عنوان پنلهای عایق شده ساختار کامپوزیتی - CSIPs - برای مصارف ساختمانی معرفی میشود. از این پنل به منظور یک جایگزین برای مواد سنتی ساختمانی استفاده میشود. واضح است برای بازار ساختمان ایالات متحده مواد ساختمانی جدید برای دوام و عمر بیشتر مورد نیاز است. مواد ساختمانی و نیروی کار برای ساختن طرح ساختاری پرهزینهترین بخشهای ساختمان سازی میباشند، در نتیجه نیاز به تکنولوژیهای سریع و با هزینه کمتر ضروری است. همچنین به منظور اشاره به حساسیت خانه سازی در مناطق طوفان خیز راه حلهای زیادی جهت افزایش دوام بدون افزایش قیمت مورد بررسی قرار گرفته است. طوفانهایی که ایالتهای ساحلی را در سالهای گذشته ویران کرده اند، مانند کاترینا و ریتا، به خوبی نیاز به بهبود سیستمهای ساختمانی و تکنولوژیهای ساختمانی را که مقاوم در برابر بادهای سنگین، طوفانها و سیلها هستند، نشان می دهد.
سیستمهای ساختمان مسکونی حال حاضر بر اساس طرح ساختمان پنلی است که در آن ساختمان به اجزا پنلی تقسیم میشود که عبارتند از دیوار و کف، سپس مستقیماً به محل ساخت حمل میشوند و در محل سوار می شوتد. ساختارهای پنلی به دلیل استفاده از سیستم پیش تولید قابلیت آوردن صرفه اقتصادی به طرحهای بزرگ را دارند. مزایای زیادی برای ساختارهای پنلی وجود دارد، مانند کاهش هزینه، امکان تولید انبوه؛ سهولت در اجرا، عدم نیاز به تخصص ویژه در ساختار میدانی، کنترل کیفیت و ایمنی نیروی کار .[1]
ساخت پیشرفته و سنتی پنلی
بیشتر محصولات پنلی موجود ساختارهای پایه چوبی سنتی میباشند. اصلاحات مهندسی و فکری افزایشی باعث ایجاد ویرایشهای بهتر و پنلهای عایق شده ساختاری شدند - SIP . - SIPs, ها از هسته کفی شکل ساندویچ شده بین ورقهای OSB یا CCB درست میشوند. SIP ها به عنوان یک جایگزین مناسب برای چسباندن دیوارهای قالبی که در آنها میتوانند نیازهای بار در محل و میزان مواد مورد نیاز را کاهش دهند. به علاوه، SIP ها قابلیتهای خود را برای ذخیره انرژی، خانه سازی مقرون به صرفه نشان دادند و از سازه های چسباندنی قدیمی قویتر میباشند.
سازه های قدیمی اغلب در معرض حمله موریانه قرار میگیرند و در صورت وجود شرایط بد آب و هوایی تولید قارچ میکنند و همچنین مقاومت کمی در برابر نفوذ هوا در مناطق باد خیز یا طوفان خیز دارند. علاوه بر آن مقاومت در برابر افزایش باد و طوفان آنها هنوز به طور مؤثر اندازهگیری نشده است و میتواند به عنوان یک مشکل مطرح شود. مهمتر از مطالب بالا مقاومت آنها در برابر خرابی ناشی از سیل نامعلوم است. دیگر سازه های سنتی ساخته شده از استیل و بتن سیمانی تقویت شده RCC نیز معایبی دارند. استیل سنگین است و در معرض خوردگی میباشد. RCC، از طرف دیگر، مستلزم تکنیکهای زمان بر و پرکار میباشد و تقویت کننده های داخلی استیل در معرض خوردگی میباشند.
خطرات سیل و طوفان باعث خرابیهای جدی در سازه ها شده است، به ویژه آنهایی که از مواد چوبی ساخته شدهاند. آنها باعث خرابی طبقات پایینتر تمام سازههای نزدیک خط ساحلی میشوند. رایجترین تخریب سیل عبارتند از و البته نه محدود میشوند به تخریب مستقیم در نتیجه طغیان رود یا مناطق سیل خیز، تخریب مواد ساختمانی، تخریب ساختمان به دلیل مواد ناشی از سیل و گندیدن سازههای قدیمی چوبی و در نتیجه تمایل به تشکیل کپک و قارچ .اثر چنین تخریبهایی از طریق استفاده از مواد جدید ساختمانی که میتوانند در برابر برخورد مستقیم با سیل با یا بدون کمی تخریب در مقاومت آنها مقاومت کنند کاهش مییابد. همچنین این مواد میتوانند در برابر گندیدن و تشکیل کپک ناشی از سیل مقاومت کنند.
چشم انداز سازه های پنلی برای توسعه پنلهای رایج میباشد که چندکاره میباشند و با استفاده از مواد جدید که سطوح یا درجات ثابت از مقدماتی تا پیشرفته ارایه می-دهند و به راحتی قابل سفارش، تحویل، سرهم کردن، و جمع آوری با فرایند ساختن میباشند، میتوانند وظایف مختلف داشته باشند. در طول دو دهه گذشته استفاده از مواد کامپوزیتی در صنعت ساختمان بیشتر رایج شده است .[2] به دلیل ویژهگیهای برتر کامپوزیتها در مقایسه با مواد ساختمانی قدیمی، چشم انداز ما روی استفاده از کامپوزیتها در سیستمهای ساختمانی پنلی به شکل صفحات دو وجهی به منظور جایگزینی با صفحات OSB مورد استفاده برای تولید SIPs های سنتی و در نتیجه تولید یک سیستم پنل جدید که میتواند به عنوان ماده ساختمانی ضد فاجعه استفاده شود متمرکز شده است. علاوه بر آن هدف ما توسعه یک طرح برای سازه هایی مقاوم در برابر بلایای متعدد طبیعی است.
پنلهای عایق شده با ساختار کامپوزیتی جدید - CSIPs -
CSIP ها از لامینه های ترموپلاستیکهای ارتوتروپیک شسشه پلی پروپیلن ارزان قیمت به عنوان سطح بیرونی و یونالیت - EPS - به عنوان هسته مرکزی تشکیل شدهاند. نسبت مدول CSIP های پیشرفته در مقایسه با سازه های ساندویچی که نسبت محدود به 1111دارند بسیار بالاتر میباشد .[3] - Ef/ Ec = 12511 - لامینه های شیشه پلی پروپیلن نسبت وزن به استحکام بسیار بالا، مقاومت در برابر ضربه بالا، و دوام بالا دارند .[4] یونالیت از طرف دیگر با وزن کم، عایق حرارتی بودن، خواص ضربه پذیری عالی در برابر سرعتهای کم و زیاد و مقومت در آتش شناخته میشوند که آنها را برای استفاده به عنوان مواد مناسب برای هسته قابل رقابت تر میکند. تمام این ویژهگیها نهایتاً منجر به کیفیت نهایی بالای پنلها میشود که میتواند هزینه نگهداری را کاهش دهد، استحکام بنا را بهبود ببخشد و عمر مفید بنا را بالا ببرد. از این پنلها میتوان در اجزای مختلف ساختمان، شامل اجزای سازهای مانند کف، سقف، و دیوارهای حامل و اجزای غیر سازهای مانند دیوارهای غیر حامل، سنگ سر در ها و پارتیشنها استفاده کرد.
ایده CSIP ها بر اساس سازه ساندویچی است که در آن یک هسته ضخیم تر با وزن کم بین دو صفحه نازک قوی قرار می-گیرد. صفحات بیرونی تنشهای خمشی را تحمل میکنند در حالی که هسته نیروهای برشی را تحمل میکند و صفحات را در برابر چروک و جمع شدن پایدار میکند .[3] همچنین هسته سفتی سازه را با جدا نگه داشتن دو صفحه از هم تأمین میکند. مواد هسته معمولاً خواص مکانیکی ضعیف تری نسبت به مواد صفحات بیرونی دارند. به علاوه، وزن واحد سطح کمتری دارند که باعث کاهش وزن نهایی ساختمان میشود. وزن واحد سطح پایین ساندویچ پنلها باعث سهولت در تولید و اجرای آنها میشود. هرچه مواد هسته سفت تر باشند رفتار سانویچ پنل به یک صفحه ایزوتروپیک نزدیک تر میشود. علیرغم استحکام بالا حاصل از
