بخشی از مقاله
صنعتی سازی گامی به سوی صرفهجویی در مصرف مصالح (مطالعه موردی بر سیستم ساختمانی LSF با تمرکز بر میزان مصرف مصالح)
چکیده
تحقیق حاضر با رویکردی انتقادآمیز به شیوه مصرف مصالح ساختمانی پرکاربرد در شیوههای ساخت و ساز سنتی کنونی، در نظر دارد تا ضمن معرفی تکنولوژی نوین ساختمانی LSF، میزان مصرف سه نوع از پرکاربردترین مصالح ساختمانی را در این سیستم ساختمانی به عنوان یک شیوه صنعتی و اسکلت فولادی به عنوان شیوه ای رایج، مورد بررسی قرار دهد. در این تحقیق ابتدا میزان مصرف این مصالح ساختمانی شامل فولاد، آب و خاک در هر دو سیستم ساختمانی به ازای هر مترمربع از بنا در قالب جداول مورد بررسی قرار گرفته که با مقایسه میزان مصرف آنها در یک ساختمان با زیربنای 1000 مترمربع، کاهش مصرف این مصالح در سیستم نوین LSF به وضوح دیده میشود. در ادامه با فرضیهی جایگزینی اجرای تنها 25 درصد از ساخت و سازهایی که با اسکلت فلزی اجرا میشوند با این سیستم نوین، طی 5 سال (87-92)، میزان کاهش چشمگیر مصرف این مصالح مجددا توسط نمودارها اثبات میشود. این اطلاعات با استفاده از آمارهای رسمی سالنامه آماری کشور، افراد متخصص و شرکتهای تولیدی پروفیلهای قاب سبک فولادی LSF جمعآوری شده و با استفاده از روش تحقیق تجربی ساماندهی شده است. در نهایت، نتایج حاصله بر این امر اذعان دارند که از بعد صرفهجویی مصرف مصالح، سیستم ساختمانی LSF میتواند تا حدودی (در ساختمانهای کوتاه و میانمرتبه) به عنوان یک تکنولوژی درخور و مناسب، جایگزین روشهای رایج کنونی شود.
کلمات کلیدی: سیستم قاب سبک فولادی LSF؛ مصرف مصالح ساختمانی؛ صنعتی سازی.
.1 مقدمه
افزایش تقاضای مسکن ناشی از رشد جمعیت، مهاجرت به شهرها و در نهایت توسعه شهرنشینی، رشد ساخت و ساز را در پی داشته است. در جهت پاسخگویی به این نیازها صنعتی سازی ساختمان در ایران امری است اجتنابناپذیر و در این بین دستیابی به اهدافی چون کاهش مصرف مصالح و انرژی در این روند از اهمیت بسزایی برخوردار است.
امروزه توسعه علوم و فنون موجب پیدایش فناوریهای نوینی در عرصه ساخت و ساز گردیده است. هماکنون در ایران بیش از 65 سیستم و فناوری نوین ساختمانی مورد تایید قرار گرفته اند. از اینرو آشنایی و بهرهمندی از آنها متناسب با شرایط اقلیمی، جغرافیایی و نیازهای ساختمانی مناطق مختلف کشور یک ضرورت فنی و اقتصادی در بخش ساختمان و مسکن محسوب میگردد. در صورت فرهنگسازی و تشویق مردم به استفاده از این نوع فناوریها، میتوان به مقدار چشمگیری در هزینه های ساخت و ساز صرفهجویی کرد. اعمال روشهای صنعتی ساخت و ساز حداقل 30 درصد صرفهجویی در مصرف مصالح و انرژی را بهدنبال دارد، و چنانچه همچنان سیستمهای ساخت و ساز رایج کنونی به کار رود، دیری نمیپاید که دیگر معدنی برای برداشت مصالح باقی نخواهد ماند و از آنجا که غالبا اتصالات در این روش به صورت تر انجام میپذیرند، علاوه بر مصرف میزان بیشتری از این مصالح، پس از به پایان رسیدن عمر مفید بناها قابل بازیافت و استفاده مجدد نخواهند بود (به استثنای فولاد). از طرف دیگر قادر به صرفهجویی در مصرف انرژی نیز در بخش بناها نخواهیم بود، همانطور که تا به حال پس از گذشت چند سال از تنظیم مبحث 19 مقررات ملی ساختمان، به دلیل روشهای سنتی ساخت و ساز کنونی، اجرای آن بسیار مشکل مینماید.
سیستمها و فناوریهای نوین ساختمانی با بکارگیری مجموعهای از روشهای صنعتی ساخت با سبکسازی، افزایش سرعت اجرا و مقاومت سازهها را در مقابل زلزله و حریق و بهبود بخشیدن عملکرد حرارتی و آکوستیک در سیستم ساختمانی گامی موثر به سوی اهداف مذکور می-باشند.
در این تحقیق سیستم و فناوری نوین ساختمانی با نام اختصاری 1LSF معرفی و از نقطهنظر مصرف مواد و مصالح، که از مهمترین شاخصها جهت ارزیابی سیستمهای نوین ساختمانی است، مورد بررسی قرار میگیرد.
2 سیستم LSF
.1,2 تعریف
سابقه تولید و استفاده از عناصر سرد نورد شده (Cold formed) برای اولین بار به سال 1985 باز میگردد که در آمریکا و انگلستان به کار گرفته شد، اما در حقیقت کاربرد قطعات فولادی سبک در بخش ساختمان از سال 1950 مورد توجه قرار گرفته است. در اوایل دهه 90 میلادی با گسترش و کاربرد سیستم نورد سرد کاربرد مقاطع سبک جدار نازک در ساخت ساختمانها مطرح گردید.
با تشکیل انجمن فولاد و آهن آمریکا(2( AISI در سال 1946 مطالعات انجام شده در رابطه با مقاطع سرد نورد شده به صورت متمرکز تحت کنترل و هدایت کامل این انجمن قرار گرفت، که در نتیجه آن آییننامهی AISI در رابطه با مقاطع سرد نورد شده در سال 1966 تدوین و تصویب گردید. این روش ساخت به نام سیستم ساختمانی 3LGS یا LSF معرفی می شود.
اجزای خانواده فولاد سرد از ورق های فولادی سازهای ساخته میشود که از طریق پرس ورقهای بریده شده و یا رول فرمینیگ فولاد توسط مجموعهای از قالبها شکل داده میشوند، به عبارت دیگر تغییر شکل در ورقهای فولادی از طریق روشهای مکانیکی بدون پیش گرمایش ورق (عملیات نورد سرد) خواهد بود. در نتیجه برای شکلدهی به این شیوه به عملیات حرارتی نیاز نمیباشد (برخلاف فولاد نورد گرم) وربنابراین آنها را با نام فولاد سرد میشناسند. اعضای خانواده فولاد سرد و دیگر محصولات آن نازکتر، سبکتر ودارای تولید سادهتری بوده ونوعا" نسبت به همتاهای تولیدی به شیوه نورد گرم خود از هزینه های کمتری برخوردارند. گسترهای از ضخامتهای مختلف فولاد برای برآورده کردن نیازهای سازهای وغیر سازهای در دسترس میباشند. دامنهی ضخامت اعضای سرد نورد به علت رفتار کمانشی و لاغری عناصر سازهای، بین 0,6 تا 2,5 میلیمتر در نظر گرفته میشود.
از مزایای ویژهی مقاطع سرد نورد سهولت ترکیب آنها با یکدیگر و ساخت مقاطع ترکیبی مقاوم در برابر اشکال مختلفی از بارهاست. بنابراین از این مقاطع به صورت عناصر تیر، ستون و خرپا میتوان استفاده نمود و در مکانهای لازم آنها را به کار برد.
.2,2سیستم ساخت و ساز
سیستم ساختمانی قابهای سبک فولادی سرد نورد شده یکی از سیستمها و فناوریهای نوین ساختمان است که برای اجرای ساختمان-های عمدتا کوتاهمرتبه و میانمرتبه (تا 5 طبقه) استفاده میشود. این سیستم که شباهت زیادی به ساخت ساختمانهای چوبی دارد، از سه جز اصلی، شامل مقاطع متشکل از ورقهای فولادی سرد نورد شده برای سازه، صفحات گچی به عنوان پوشش رویه درونی و لایه عایق حرارتی و صوتی تشکیل میشوند.
این سیستم ساختمانی یک روش ساخت نوین با استفاده از مصالح سبک همراه با اتصالات خشک است. در این سیستم عناصر سرد نورد شده به تعداد کافی و در فواصل مشخص (حداکثر 60 سانتیمتر) برای ایجاد دیوارهای باربر کنار یکدیگر قرار میگیرند و شبکهی مناسبی جهت اتصال پوشش خارجی و داخلی برای ایجاد دیوار را فراهم میآورند. اجزای اصلی این دیوارها، استادها4 یا ستونک و رانرها5 یا لاوک میباشند.
بکارگیری مصالح ساختمانی مدرن مثل فولاد، تخته گچی، پشم شیشه که با روش تولید صنعتی تولید میشوند، سبب میگردد تا این سیستم دارای ویژگیهای فناوری خاصی شود و قابلیت انطباق با ویژگیهای معماری اغلب کشورهای جهان را داشته باشد. بر این اساس مراحل تولید مصالح در این سیستم، عامل مؤثری برای کارا بودن آن در استفادهی بهینه از مصالح ساختمانی است. دلیل دیگر برای کارا بودن سیستم نوع اتصالات به کار رفته در آن است. زیرا اغلب اتصالات پیچی بوده که عامل مهمی در بالا بردن کیفیت سیستم است.
همانطور که گفته شد، فولاد، تخته گچی و پشم شیشه سه عنصر اصلی برای تشکیل سیستم ساختمانی LSF میباشند. مهمترین عضو از این سه قطعه فولاد گالوانیزه است که به روش نورد سرد 6CFS تولید می شود و به عنوان المان های اصلی باربر و غیر باربر به کار میرود. تختههای گچی نیز به عنوان پوشش نهایی سیستم بوده که در فضای داخلی نصب میگردد. در این روش ساخت شیوهی نصب قطعات امکان بکارگیری عایق حرارتی (پشم شیشه) را در داخل جدارهها مهیا میکند. همچنین قطعات فولادی نورد سرد (CFS) را میتوان در بخشهای مختلف بنا که در حال حاضر از قطعات فولادی سنگین استفاده میشود به کار گرفت و از ویژگیها و قابلیتهای آن بهره جست.
در این سیستم ساخت و ساز نوین، عدم نیاز به نیروی متخصص، استخدام عدهای از کارگران در کارگاه تولید صنعتی- که این خود یک نوع ارتقا سطح شغلی و اجتماعی محسوب میشود- کاهش هزینه و زمان ساخت و ساز، کاهش مصرف مصالح، کاهش ضخامت دیوارها -که موجب افزایش زیربنای مفید بنا می شود- سهولت عایقبندی بنا و صرفهجویی در مصرف انرژی و ... از دیدگاه زیست محیطی، فرهنگی، اجتماعی و اقتصادی بسیار ارزشمند بوده و توانایی این سیستم را در جایگزین شدن در ایران به اثبات میرساند. در ادامه، این تحقیق بر روی میزان مصرف مصالح متمرکز شده و دقیقتر در قالب اعداد و ارقام و با استفاده از اطلاعات آماری به بررسی آن میپردازد.
3. بررسی سیستم ساختمانی LSF از دیدگاه مصرف مصالح
چنانکه آمد اجرا شدن اتصالات در این سیستم به روش خشک، نکته حایز اهمیتی است. در سیستمهای سنتی ساخت و ساز رایج در ایران، که تقریبا تمام اتصالات در آنها به روش تر اجرا میشوند، میزان فراوانی از مصالح که همه از دل طبیعت بر گرفته میشوند، و پس از صرف هزینه و انرژی بسیار مصرف میشوند، متاسفانه پس از به پایان رسیدن عمر مفید بنا قابلیت بازیافت نداشته و در مواردی حتی به عنوان نخاله ساختمانی جهت پر کردن به کار نمیآیند (به عنوان مثال استفاده مجدد از گچ ساختمانی که در نازک کاری دیوارها به کار رفته است). حتی در طول مدت زمان استفاده از بنا تعمیرات احتمالی مشکل بوده و متضمن صرف دوباره مصالح، هزینه و وقت خواهد شد. جداولی در این زمینه تدوین شده که میزان مصرف مصالح را در سیستمهای رایج کنونی و سیستم ساختمانی LSF در هر متر مربع از زیربنا نشان میدهد. در این جداول میزان مصرف مصالح در نازککاری و دیوار چینی و مصرف فولاد در ساختمان به ازا هر مترمربع زیربنا- سیستم اسکلت فلزی و سقف کامپوزیت و دیوار های بلوک سفالی در نظر گرفته شده تا با سیستم ساختمانی LSF قابل قیاس باشد- محاسبه شده است.
همانگونه که در جدول شماره 1 مشاهده میکنیم، در یک ساختمان با سیستم اسکلت فلزی در هر مترمربع از زیربنا، 40 کیلوگرم گچ ساختمانی، 67 کیلوگرم ماسه، 73 کیلوگرم خاک رس و 25 لیتر آب، صرف نازککاری و دیوارچینی شده و پس از تخریب بنا این مصالح به نخاله و زباله تبدیل شده و غیر قابل بازیافت خواهند بود، در صورتیکه اگر از سیستم ساختمانی LSF ، استفاده کنیم به دلیل حذف شدن آیتم نازککاری و بکارگیری اتصالات خشک، با بهرهگیری از پانلهای گچی، مقادیر مصالح ذکر شده-به جز گچ- صرفه جویی شده و پانلهای گچی آن نیز پس از مصرف قابلیت بازیافت خواهند داشت. از آن گذشته میزان مصرف فولاد نیز در این سیستم نسبت به سیستم اسکلت فلزی از 65 کیلوگرم در هر مترمربع از زیربنا به 40 کیلوگرم
