بخشی از مقاله
صنعتي سازي سيستم ساختماني سنتي با مصالح و روش هاي نوين ساخت بر افزايش بهره وري مصالح نمونه مورد بررسي: مصالح ساختمانهاي مسکوني
چکيده
صنعتي سازي و توسعه صنعتي در کشورهاي پيشرفته بگونهاي تدريجي و در طول زمان تحقق يافته است . اين پروسه نياز به زيربناي محکم فني و اقتصادي و برنامه ريزي و مديريت صحيح دارد. انتقال فناوريهاي نوين و روش هاي صنعتي از کشورهاي توسعه يافته صنعتي به کشورهاي درحال توسعه همچنين مستلزم ايجاد يک ساختار زيربنايي فني و تربيت متخصصين و بوجود آوردن طبقه کارگران صنعتي در سطح کشور است که خود پروسهاي وابسته به زمان است . صنعتي سازي سيستم هاي ساختماني سنتي قابل ارتقاء با استفاده از فناوريهاي نوين مي تواند گامي موثر در بومي سازي فناوريهاي صنعتي باشد.
در اين پژوهش سوال اصلي اين تحقيق اين است که آيا با استفاده از تکنولوژي مي توان مهارت ها و فنون سنتي را صنعتي کرد و در ساختمانها به کار برد؟
براي تحقق اين امر روش تحقيق استفاده شده در اين مقاله توصيفي –
تحليلي و از نوع مطالعات موردي ميباشد ابتدا به ادبيات موضوع ، سپس بررسي عناصر سنتي و بعد با استفاده از روش تحليلي به تطبيق اين عوامل پرداخته شده است . در اين راستا به بررسي سيستم ساختمان هاي سنتي با مصالح و روش هاي نوين براي تعيين کيفيت و کيميت مصالح نوين پرداخته شده است . روش جمع آوري اطلاعات کتابخانهايي و تحليلي مي باشد.نتايج حاصل از اين مقاله به ارائه راهبردهاي موثر براي نوين ساختن مصالح قديمي با استفاده از فناوري روز پرداخته است .
واژگان کليدي: ساختار سنتي، مصالح و روش هاي نوين ، سيستم ساختماني، تکنولوژي.
١.مقدمه:
نياز گسترده و روزافزون جامعه به ساختمان و مسکن ، ضرورت تغيير در روش هاي متداول و سنتي ساخت ، سبک سازي و افزايش مقاومت در برابر زلزله، بکارگيري مصالح و فناوريهاي جديد، استفاده از سيستم هاي ساختماني نوين به منظور ارتقاء کيفيت ساخت را بيش از پيش مطرح ساخته است .
امروزه سرعت ساختمان سازي و کيفيت بالاي ايجاد يک بنا که در نهايت به افزايش بهره وري منجر مي شود، از مزايا و ملاکهاي پيشرفت کشورها محسوب ميشود .صنعتي شدن فرآيند ساخت مسکن در ايران با توجه به کمبود شديد آن يک ضرورت محسوب مي شود .مسکن کالايي نيست که قابليت وارد کردن از خارج از کشور و يا جابجايي در داخل را داشته باشد تا از آن طريق بتوان کمبود عرضه مسکن را جبران کرد.
مشکلاتي نظير فرو ريختن اجزاي ساختمان به هنگام زلزله به دليل وزن زياد ، اجراي جوشهاي غيراستاندارد در ساختمانهاي فولادي، تنوع اتصالات ، عدم توجه به مسائل مربوط به آتش سوزي، استفاده از اسکلت بتني با بتن غير استاندارد و غيره در روشهاي اجراي سنتي ساختمان ها وجوددارند که موجب اتلاف سرمايه کشور مي شود .همچنين صدمات انساني بسيار در هنگام وقوع زلزله، عمر کوتاه ساختمانها، صرف هزينه و زمان بسيار زياد براي اجراي ساختمان ها، همگي نشان دهنده ضرورت ارتقاء روشهاي ساخت در کشور است .اين يکي از اولين الزامات در اين مسير است ولي تنها ضرورت نيست .بايد در حوزه مديريت ، اجرا و برنامه ريزي و حتي طراحي به اين ضرورت توجه شود .از اينرو است که امروزه صنعتي سازي ساختمان به عنوان يک پديده بسيار مهم ، مورد توجه مسئولين و دست اندرکاران صنعت ساختمان کشور قرار گرفته و موجب شد در بند دال تبصره ٦ قانون بودجه سال
١٣٨٦که به عنوان قانون بودجه براي سال هاي بعد نيز به تصويب رسيده است ، دولت موظف به گسترش توليد صنعتي ساختمان و بهره گيري از فناوري هاي نوين ساختماني از طريق بومي سازي يا ايجاد زمينه براي ابداع تکنولوژي هاي جديد در جهت ارتقاء کيفيت ساخت ، افزايش سرعت ساخت و افزايش عمر مفيد ساختمان ها شود.
بررسي بخش مسکن در دهه هاي اخير در کشورهاي اروپايي که دچار مشکلاتي نظير زمان طولاني اجرا، عمر مفيد کم و يا هزينه زياد اجراي ساختمان ها بوده اند، بيانگر اين واقعيت است که اکثر اين کشورها با بکار گرفتن روش هاي صنعتي اجراي ساختمان ، مصالح نوين و توليد انبوه نتايج مطلوبي بدست آورده اند و بعضا بطور کلي بر مشکل فائق آمده اند .طبق آمارهاي منتشره ، کشورهاي روسيه، سوئد، آلمان ، انگليس ، فرانسه و سوئيس بين ٢٠ تا ٨٠ درصد از مسکن هاي مورد نياز خود را براي اقشار متوسط و پايين جامعه با استفاده از روشهاي صنعتي سازي توليد مي کنند .اين اقدامات در دراز مدت موجب بهينه سازي ساخت و رسيدن به شرايط اجرايي مطلوب شده است .از سوي ديگر چنين تحولاتي موجب گسترش سرمايه گذاري هاي زيربنايي در بخش مسکن بخصوص توسط بخش خصوصي در اين کشورها شده است .
٢.مباني نظري
٢-١- تاريخچه صنعتي سازي و نياز آن در کشور
نخستين اقدام انسان در پيش سازي قطعات ساختماني آجر است که با وجود تاريخ پيدايش چندهزار سالهاش هنوز در صنعت ساختمان کاربرد دارد.
انديشه ساخت اجزاي ساختماني و خانههاي پيش ساخته در آغاز قرن ١٨ ميلادي در اروپا بوجود آمد ولي تا پيش از قرن نوزدهم ميلادي نتوانست واقعيت پيدا کند. پس از رکود ده ساله جنگ جهاني دوم دوران شکوفايي صنعتي کشورهاي اروپايي و امريکاي شمالي آغاز گرديد. نياز به مسکن انگيزه سرعت بخشيدن به ساخت و ساز و روي آوردن به اجزاي ساختماني و خانههاي پيش ساخته گرديد. امروزه بيش از ۶٠ درصد ساختمان هاي کشورهاي پيش رفته بهگونه صنعتي توليد شده و در بيش از ٩٠ درصد ساختمان هاي مسکوني و تجاري آنها از اجزاي ساختماني پيش ساخته و سيستم هاي خشک استفاده ميشود.
برخلاف تصور گروهي، صنعتي سازي خود باعث اشتغال زايي و افزايش درآمد سرانه و در نهايت پيشرفت کشور ميشود. انقلاب هاي صنعتي اروپا و امريکا شاهد اين روند است . پيشرفت و توسعه صنعتي اروپا پس از جنگ جهاني دوم نه تنها باعث اشتغال زايي گرديد بلکه در نهايت با بحران کمبود کارگر مواجه گرديد بهگونهاي که کشورهاي صنعتي اروپاي شمالي مانند آلمان و سوئد ناچار از وارد کردن کارگران مهاجر گرديدند و بر طبق توافق نامههايي کارگران صنعتي خود را از کشورهاي يوگوسلاوي، ترکيه و يونان تأمين نمودند. اين کشورها به ميزان بيش از ده درصد جمعيت کشور خود کارگر صنعتي مهاجر پذيرفتند. نمونه تاريخي ديگر پيشرفت صنعتي ايالت هاي شمالي امريکا است که براي تامين کارگر مورد نياز کارخانههاي صنعتي خويش ، جنگ داخلي شمال و جنوب امريکا را بهراه انداختند تا بتوانند برده هايي را که در جنوب قاره آمريکاي شمالي به کشت تنباکو و نيشکر مشغول بودند به کارخانههاي خود جلب نمايند.
براي حل مشکل مسکن نياز به، افزايش سرعت ساخت ، بازگشت سريع سرمايه، افزايش عمر مفيد ساختمان در ايران که کمتر از ٣٠ سال است ، استفاده بهينه از مصالح ساختماني، مقاومت بيشتر در برابر عوامل محيط و زلزله و... بخوبي آشکار است . روش هاي سنتي نارسايي خود را براي پاسخ به اين نيازها به اثبات رسانده و نياز به صنعتي سازي و بهکار گرفتن فناوريهاي پيشرفته موجود در سطح جهاني است . بايد توجه داشت که انبوه سازي به معناي صنعتي سازي نيست . صنعتي کردن ساختمان سازي يعني انتقال از روش سنتي بنايي به فناوريهاي مناسب با توليدات انبوه کارخانهاي و استفاده بهينه از منابع موجود. صنعتي کردن روش هاي ساخت لزومأ به معني استفاده از يک سيستم جديد ساختماني نيست ، بلکه کاهش هزينهها، افزايش سرعت و سهولت عمليات ساختماني، بکارگيري وسايل و ابزار کارخانهاي و استفاده بهينه از منابع موجود است . به عبارت ديگر، صنعتي سازي يعني سازماندهي و برنامهريزي صحيح کارهاي ساختماني، بهگونهاي که عمليات ساختماني بدون وقفه و با حداکثر سرعت ممکن انجام پذيرد. اين امر تا حدي به کمک فناوري و وسايل مکانيکي پيشرفته و تا حد قابل توجهي با تعويض عناصردرجا با قطعات پيش ساخته ميسر است . طبق نظر انجمن بين المللي تحقيقات و نوآوري ساختمان CIB
W٢٤، “صنعتي سازي ساختمان به آن فناوري ساختماني گفته ميشود که در آن از روش هاي نوين و سيستماتيک طراحي و اجرا، برنامه ريزي توليدي و کنترل شده و همچنين از يک روند توليدي خودکار و مکانيکي بهره گيري شود.”
٢-٢- استفاده بهينه از امکانات موجود
توسعه صنعتي کشورهاي پيش رفته در طول زمان تحقق يافته است . روند صنعتي سازي نياز به زيربناي محکم فني و اقتصادي و برنامه ريزي و مديريت صحيح دارد. انتقال فناوريهاي پيش رفته و روش هاي صنعتي از کشورهاي توسعه يافته صنعتي به کشورهاي درحال توسعه همچنين مستلزم ايجاد يک ساختار زيربنايي فني و تربيت متخصصين و بوجود آمدن طبقه کارگران صنعتي در سطح کشور است که ميبايد مراحل رشد و تکامل خود را طي نمايد. روش هاي توليد نيمه صنعتي در اين ميان ميتواند يکي از مراحل مهم صنعتي شدن باشد. اعمال روش هاي صنعتي در برخي از سيستم هاي ساختماني سنتي با کاربرد مصالح و فناوريهاي نوين ميتواند گامي موثر در بومي سازي فناوريهاي پيش رفته و رسيدن به مرحله صنعتي سازي باشد. براي مثال سيستم قاب هاي ساختماني فولادي و بتني در کشورما سابقهاي طولاني داشته و بهخوبي در صنعت ساختماني کشور جا افتاده است ، بگونهاي که برپا کردن سازه فولادي و يا بتني يک ساختمان ميان مرتبه بطور معمول در زماني کمتر از شش ماه انجام ميگيرد در حالي که مراحل سفت کاري و نازککاري آن ميتواند بيش از ٢ سال بهطول انجامد.
از طرفي ديگر ساختمان هاي با اسکلت فولاد گرم نورد پيچ و مهره اي با روش قاب خمشي بگونهاي در کشور متداول شده اند که اين روش را نيز ميتوان در شمار سيستم هاي سنتي بهحساب آورد. برپا کردن سازه فولادي پيچ و مهره اي يک ساختمان ۶ اشکوبهاي در مدت زماني کمتر از يک ماه به سادگي با شرايط فعلي امکان پذير است .
با توجه به اين نکته که سيستم قاب فولادي ١ و قاب بتني ٢ هنوز در کشورهاي صنعتي و در سطح جهاني متداول ميباشند، با حذف سفت کاري و نازککاري سنتي و پروسههاي تر و جايگزين کردن آنها با روش هاي اجرايي خشک ، مصالح و فرآورده هاي ساختماني پيش ساخته و بهره گيري از فناوريهاي نوين ساختماني ميتوان سرعت ساخت را بگونهاي قابل توجه بالا برده و موجب بازگشت سريع سرمايه، استفاده بهينه از امکانات ، پايين آمدن قيمت تمام شده ساختمان و سبک سازي ساختمان گرديد. بهينه سازي اين سيستم هاي انبوه سازي سنتي، از طريق حذف مصالح بنايي و تلفيق سازه با اجزاي پيش ساخته سبک ساختماني و استفاده از روش هاي مدرن صنعتي براي تکميل سازه روندي است که بسيار سريع تر از انتقال يک سيستم نوين ساختماني ميتواند در کشور جا افتاده و مصالح نوين و روش هاي نوين ساخت را بومي سازي نمايد.
يک ساختمان صنعتي شده سنتي با اسکلت فولادي و يا بتني در کشور، تفاوت چنداني با يک ساختمان مشابه در کشورهاي صنعتي نخواهد داشت و در واقع ميتواند يک سيستم نوين ساختماني محسوب گردد که نيمي از فناوري و قابليت اجرايي آن هم اکنون در کشور موجود است . در راستاي اين تحول ساختماني مسايل کليدي مهمي بايد رعايت شوند از جمله آنکه ديوارهاي خارجي ساختمان بايد بهگونهاي پيش ساخته با نما و پنجره ها بگونهاي يک پارچه در کارخانه توليد شده و سپس در دهانه موجود در پوسته خارجي سازه فولادي و يا بتني نصب گردند. طراحي و توليد اجزاي ساختماني و طراحي سازه بايد بگونهاي مدولار و با درنظر گرفتن ابعاد مصالح استاندارد انجام پذيرد. مصالح ساختماني و ابعاد آنها بايد بر پايه استانداردها و آيين نامههاي ساختماني توليد شوند. سقف هاي جدا کننده طبقات ، ديوارهاي داخلي و ديگر اجزاي ساختماني تا حد امکان بايد با روش هاي خشک و استفاده از مصالح پيش ساخته کارخانهاي طراحي و اجرا شوند.
اساس ايجاد همآهنگي بين اجزاء در روش هاي صنعتي توليد ساختمان ، بيش از هرچيز به همآهنگي بين ابعاد آنها و استاندارد کردن روش اندازه گذاري و اندازه گيري ساختمان ، اجزاء و قطعات آن مربوط ميشود.
در سيستم مدولار نياز به انتخاب يک مدول پايه عددي و يک مدول پايه معماري است که در ساخت و ساز بايد بطور کامل رعايت شوند. از آنجايي که بيشتر مصالح پيش ساخته کشور با کپي برداري از روي مصالح موجود در کشورهاي صنعتي توليد شده اند، دست کم ابعاد آنها با استانداردهاي ساختماني معتبر همآهنگي دارد.
٢-٣- تلفيق فناوريهاي موجود با فناوريهاي نوين
تلفيق فناوريهاي موجود با فناوريهاي نوين در ساخت سازه فولادي و بتني و نيمه صنعتي کردن بخشي از توليدات ساختماني به معناي ارجحيت دادن آن به روش هاي صنعتي و فناوريهاي پيش رفته ساختماني نميباشد بلکه براي سرعت بخشيدن به صنعتي شدن ساختمان در کشور است . در کنار اين روش هاي نيمه صنعتي ميتوان از سيستم هاي نوظهور صنعتي مانند سيستم اسکلت فولادي پيش ساخته با اتصالات پيچ و مهره اي، سيستم ساختماني بتن مسلح پيش ساخته، قاب هاي بتن مسلح پيش ساخته با ديوار برشي بتن مسلح ، سيستم ساختماني بتن مسلح با قالب عايق ماندگار ICF ، سيستم قاب سبک چوبي٣، سيستم ساختماني قاب سبک فولاد سرد نورد ٤ و غيره بهره گيري نمود.
٢-٤- روش پيشنهادي ساخت
سازه سنتي با قاب فولادي و يا بتني با اندازه هاي دقيق مدوله شده براي تطابق با اجزاي ساختماني پيش ساخته با رواداري زياد و با رعايت استاندارد ٢٨٠٠، طراحي و برپا ميشود. فاصله بين ستون ها در پوسته خارجي بايد بگونهاي طراحي شوند که ديوارهاي خارجي پيش ساخته مدولار بتوانند بين آنها نصب شوند. سفت کاري و نازک کاري ساختمان با محصولات ساختماني خشک بدون نياز به پروسه تر انجام ميشود. کليه اجزاي ساختماني با مصالح سبک و از ميان فناوريهاي ساختماني موجود در کشورهاي پيش رفته صنعتي انتخاب ميشوند. نازک کاري ساختمان با روش هاي خشک و با کاربرد فرآورده هاي پيش ساخته ساختماني انجام ميگيرد. از کاربرد مصالح بنايي و هرگونه اجزاي ساختماني با وزن زياد تا حد امکان خودداري ميشود. کليه مباحث مقررات ملي ساختمان بخصوص مبحث ١٩ صرفه جويي در مصرف انرژي، مبحث ٣ محافظت ساختمانها در برابر آتش و مبحث ١٨ عايق بندي و تنظيم صدا بايد رعايت شوند. در واقع تمام اصول فيزيک ساختمان بايد بر طبق آيين نامهها و استانداردهاي موجود بهدرستي رعايت شوند.
٢-٤-١- سازه قاب فولادي و يا بتني مدوله شده
فناوري ساخت اسکلت فولادي و بتني در پنجاه سال گذشته بخوبي در کشور توسعه يافته و با دقت زياد قابل اجرا ميباشد. در سيستم نيمه صنعتي پيشنهادي، قاب فولادي و يا بتني را با رعايت اندازه هاي مدوله شده و رواداري مورد نياز و با رعايت مبحث نهم و دهم مقررات ملي ساختمان و استاندارد ٢٨٠٠ اجرا ميشود. سازه هاي فولادي در کشور هم اکنون داراي رواداري و دقت بيشتري ميباشند ولي در ساخت قاب بتني بايد دقت بيشتري اعمال گردد تا اتصال اجزاي پيش ساخته ساختماني مانند ديوارهاي خارجي دچار اشکال نگردند.
٢-٤-١-١- ديوار سبز
صفحات XPS متشکل از ساختار ماده پتروشيمي GPPS مي باشد که داراي بافت تودرتو و به هم فشرده و خالي از حفره مي باشد که به صورت تزريقي و به روش صنعتي همراه با ذوب اين ماده در فشار بالا توليد مي شود اين محصول مزاياي زيادي نسبت به ساير محصولات مشابه دارد از جمله مقاومت بالا در برابر نفوذ رطوبت ، مقاومت فشاري بالا ، عدم امکان جذب آب بصورت موئينگي ، ضريب انتقال حرارت ناچيز ، عدم انتشار گازهاي سمي هنگام آتش سوزي از ديگر ويژگي هاي اين محصول مي باشد .
بطوريکه در حال حاضر جايگزين برتري براي اين محصول وجود ندارد .
- ديوارهاي سبز متشکل از قاب هاي فولادي (گالوانيزه ) سبک ساخته شده با مقاطع H-U و يا L مهار شده در زير سقف و روي کف متصل به تيرک هاي
U يا H شکل مي باشد که صفحات فشرده XPS را محاط کردهو بصورت کامل از طرفين مهار شده بر روي کف و سقف مي باشد که حداکثر در فواصل ٠٦ سانتي متري داراي ستون هاي گالوانيزه H ميباشد.
- در حالت ساخت و ساز خشک روي اين ديوارها با پوشش هايي از گچ برگ ، سيمان برگ و يا انواع مشابه پوشش داده مي شود.
در ساخت و ساز سنتي روي اين ديوارها قابليت اجرا ساير پوششهاي سنتي وجود دارد مانند: سفيدکاري، نصب کاشي، سنگ ، سيمان کاري و انواع مشابه پوشش هاي سنتي.
اين ديوارها داراي تمام ويژگيهاي استاندارد ديوارهاي حايل و ديوارهاي جداکننده داخلي را دارد. در اين ديوار اجرا عمليات تأسيساتي با سرعت بيش از دو برابر ديوارهاي عادي انجام مي شود.
تصوير١:ديوار سبز
ماخذ: سايت صنعت ساختمان
٢-٤-٢- ديوارهاي خارجي
ديوارهاي خارجي از مصالح سبک و از ميان فناوريهاي نوين مورد تاييد مرکز تحقيقات راه ، مسکن و شهرسازي انتخاب و در ميان قاب فولادي و يا بتني نصب ميگردند. سيستم ديوار خشک ميتواند گزينه مناسبي براي ديوارهاي خارجي باشد. اين ديوارها ميتوانند پيش ساخته با قابي از وادارهاي چوبي برطبق سيستم ساختماني قاب سبک چوبي يا فولاد سردنورد بر طبق سيستم ساختماني LSF باشد. ديوارهاي پيش ساخته خارجي ساختمان بهتر است بگونهاي يکپارچه با پنجره ، کانال تاسيسات الکتريکي و مکانيکي، عايق حرارتي و نما ساخته شوند. اتصال ديوارهاي خارجي ساختمان به سازه فولادي و يا بتني بايد بهدقت طراحي و اجرا شود.
اتصالات بطور معمول فولادي با پيچ و مهره و واشر است ولي اتصالات با مصالح ديگر و با روش هاي ديگر نيز امکان پذير است . ديوارهاي خارجي ساختمان بايد با رواداري بالا در کارخانه ساخته شده و با دقت بسيار در محل نصب شوند. همچنين بايد دقت شود که ديوارها در قاب فولادي و يا بتني بهخوبي جا گرفته و هوابندي شوند. اين ديوارها نبايد در سختي جانبي سازه مشارکت داشته باشند.
در سيستم ديوارهاي خشک ، يک لايه عايق حرارتي در داخل ديوارهاي خارجي و بين وادارها (استادها) قرار ميدهند. که ضخامت آن بستگي به ضريب هدايت حرارتي عايق حرارتي، مقاومت حرارتي ديوار طراحي شده ، شرايط آب و هوايي مکان ساخت و الزامات مبحث ١٩ مقررات ملي دارد. عايق حرارتي مناسب بايد همچنين بتواند با جذب نوفههاي خارجي آسايش ساکنان را افزايش دهد. انواع عايق هاي حرارتي رولي و تختهاي پشم هاي معدني مانند پشم شيشه يا پشم سنگ با ضخامت مورد نياز بر روي ديوارهاي خارجي يا بين تيرچهها ميتوانند نصب شوند. عايق فلهاي را ميتوان در داخل شيروانيها و يا بين تيرهاي سقف پر نمود. عايق هاي حرارتي پليمري مانند پلي استايرن و پلي يورتان بايد از نوع کندسوز شده باشند ولي به دليل بالابردن بار آتش ساختمان و تغييرات وابسته به زمان آنها کمتر توصيه ميشود.
در مناطق معتدل و سردسير، يک لايه بخاربند در سمت داخلي عايق حرارتي و يا طرف گرم ديوار نصب ميشود. در مناطق آب و هوايي ديگر، مانند مناطق با آب و هواي گرم و مرطوب ، لايه بخاربند را بر اساس محاسبات بگونهاي قرار ميدهند که خطر ايجاد ميعان وجود نداشته باشد. لايه بخاربند دو وظيفه مهم بر عهده دارد؛ جلوگيري از عبور بخار آب از
