بخشی از مقاله
بکارگيري مصالح نوين سبک در صنعت ساختمان سازي و تاثير آن بر کاهش وزن ساختمان (مطالعه موردي بر روي سيتم کوبياکس )
چکيده
يکي از عناصر اصلي آسيب پذير در زلزله سقف ساختمان اسـت ،کـه خسـارات بسـياري در مقايسـه بـا سـاير اجـزاء ساختمان به جا ميگذارد .در اکثر موارد اولين عنصر ساختمان که در زلزله تخريب مي شود سقف مي باشد.سقف هاي غير يکپارچه وسقف هاي سنگين با تخريب سريع در اثر نيروهاي ناگهاني زلزله باعث به هم ريختگي فضاي معماري و بروز تلفات سريع مي گردند.در نتيجه عواملي جمله يکپارچه کـردن مصـالح سـقف ،سـبک کـردن سقفهاواسـتفاده از مصالح مناسب در کم کردن صدمات و تلفات بسيار موثر مي باشد.که در اين مسير بهـره گيـري از فناوريهـاي نـوين وتوليد صنعتي ساختمان بهترين راه حل براي ارتقاء کيفيت و امنيت و نيز حل مشکل ساختمان و مسکن خواهد بـود که در اين تحقيق علاوه بر ضمن تأکيد بر استفاده از مصالح نوين سبک به جاي مصـالح بـومي و مطالعـه مـوردي بـر سيستم سقف کوبياکس به بررسي و مقايسه فني و اقتصادي سقف کوبياکس بـا سـه سيسـتم ccl،هـالکوکر و تيرچـه يونوليت پرداخته که در انتها به مزايا و قابليت ها و مقايسه آن با ديگر سقف هاي متعادل در صنعت ساختمان هـم از لحاظ اقتصادي و هم فني پرداخته شـده و در آن ميـزان تـأثير پـذيري اسـتفاده از مصـالح نـوين سـبک در صـنعت ساختمان مورد بررسي قرارد داده است .
.
کليد واژه:مصالح نوين ،صنعت ساختمان،سبک سازي ،کوبياکس
١-مقدمه
ايـران بنـا بـه موقعيـت زمـين شناسـي و جغرافيـايي خـود در معـرض انـواع حـوادث طبيعـي قـرار دارد . وقـوع ايـن حـوادث گذشته از اينکه توسـعه پايـدار کشـور را بامشـکل مواجـه مـي سـازد ،همـواره تلفـات جـاني و مـالي فـراوان و جبـران ناپـذيري به کشور تحميـل مـي کنـد و کيفيـت پـائين مصـالح و سـاخت سـاز يکـي از عوامـل اصـلي تلفـات زمـين لـرزه هـاي سـالهاي گذشـته در کشـور بـوده اسـت . امـروزه سـبک سـازي يکـي از مفـاهيم کـاربردي در زمينـه ايمنـي لـرزه اي بـه شـمارمي رود بنـابراين اصـلي تـرين هـدف سـبک سـازي کـاهش نيروهـاي وارده بـر سـاختمان و عناصـر سـازه اي مـي باشـد.با ايـن وجـود سبک سـازي را مـي تـوان بـا اسـتفاده از مصـالح سـبک در سـاختمان سـازي بـه دسـت آورد.تقريبـاُ تمـامي مصـالح نـوين کـه توليد ميشوند ميل به سبک سـازي کـردن و در عـين هـال ايمـن بـودن در برابـر نيروهـاي طبيعـي و بـار هـاي وارده بـر سـازه را دارند.
٢.صنعت ساختمان سازي
عوامـل فرهنگي،اقتصـادي ،اجتماعي،رفاهي و بسـياري ديگـر سـبب شـده اسـت تـا سـاختمان سـازي از جوانـب مختلـف مـورد توجـه قـرار گرفتـه .عـواملي چـون نـرخ رشـد جمعيـت و افـزايش مهـاجرت بـه شـهرها و لـزوم ارائـه خـدمات شـهري ،دسـت اندرکاران سـاخت سـاز را نـاگزير بـه اتخـاذ تـدابير لازم بـراي حـل مشـکل مسـکن نمـوده اسـت .فراگير بـودن مشـکل مسـکن در ابعــاد مختلــف جهــاني و منطقــه اي و شــدت و ضــعف آن در کشــورهاي مختلــف دولــت هــا را ناگــذير بــه اســتفاده از تکنولوژيهاي ارزان قيمـت ،سـريع و باکيفيـت مناسـب مـي نمايـد کـه قطعـاُ روشـهاي سـنتي گذشـته جوابگـوي ايـن نيـاز هـا نيسـتند.به عبـارت ديگــر ،الزامـات و محـدوديت هــاي موجـود بــراي تحقـق ايـن هــدف ماننـد کيفيـت ،مــدت زمـان احــداث ســاختمان ،محــدود بــودن اراضــي قابــل ســکونت و هزينــه هــاي اقتصــادي مســئولان را بــه اســتفاده از توليــد صــنعتي در ساختمان سازي سوق داده است .(حسيني،مولود)
در کشـورهاي در حـال توسـعه در جهـت پاسـخگويي بـه نيـاز گسـترده مسـکن و توليـد انبـوه آن ،تکنولـوژي پيشـرفته غالبـاُ از کشـورهاي صـنعتي ،سوسياليستسـي وارد شـده اسـت کـه بـه دليـل مشـکلات موجـود از نظـر فقـدان سـاختار فنـي واداري لازم ،عدم همـاهنگي بـا سـنت هـاي زيسـتگاهي ،کمبـود مصـالح و نيـروي کـار متخصـص ،عمـلاُ واحـدهاي مسـکوني کـه بـه روش صــنعتي ايجــاد شــدند داراي انبــوه نبــوده و هزينــه ســنگيني را متحمــل شــده انــد. ايــن امــر ســبب شــد کــه چنــين واحـدهايي از دسـترس گـروه هـاي کـم درامـد ،مگـر در شـرايط پرداخـت سوبسـيد بـالاي دولتـي ،خـارج باشـد.در ايـران نيـز مشـابه وضـعيت ديگـر کشـورهاي در حـال توسـعه ،تکنولـوژي پـيش سـاخته وارداتـي کـه در دهـه ١٣٥٠ بـه صـورت تعـداد زيادي کارخانـه بـه ويـژه از بلـوک شـرق وارد شـد ،موفـق نبـود.هيچ يـک از ايـن کارخانـه هـا از ظرفيـت انبـوه خـود بـه نحـو مطلوبي استفاده نکـرده و سـهم واحـدهاي مسـکوني توليـد شـده از قطعـات پـيش سـاخته در تـامين مسـکن گـروه هـاي کـم درامد بسيار اندک بود(عزيزي-١٣٨٧).
٣.توليد صنعتي
در ايــن روش از ســاختمان ســازي از قطعــات آمــاده شــده از قبيــل بلوکهاي،تيرچــه هــا ،پانــل هــاي پــيش ســاخته ،تيرهــا و ستونهاي فلزي و بتني ،شبکه هـاي فلـزي قطعـات گچـي و بتنـي و ....اسـتفاده بـه عمـل مـي آيـد. واکثـر عمليـات بـا اسـتفاده از تجهيزات ولـوازم کارگـاهي بـه طـور مکـانيکي انجـام مـي شـود.انواع کفراژهـاي يکپارچـه فلـزي از قبيـل کفرازهـاي صـفحه اي ،تونلي ،لغزنـده و کفراژهـاي مدولـه و کفراژهـاي سـاخته شـده از مـواد سـبک و همچنـين کفراژهـاي پلاسـتيکي و بـاز شـو لغزنــده هــا نيــز در ايــن روش جهــت بــتن ريــزي ســريع ســاختمانها د رچهــار فصــل ســال مــورد اســتفاده قــرار مــي گيرنــد.بنابراين اگــر پنجــاه درصــد عمليــات ســاختماني در کارخانــه ســاخته شــود بــه ايــن سيســتم ســاختماني ،ســاختمان سازي صنعتي اطـلاق ميشود.سـرعت اجـراي کـار درايـن روش بـين ١٤ تـا ٢٤ سـاعت بـراي هـر متـر مربـع مـي باشـد کـه بـا برنامه ريزي مناسب مي تواند بـا پـيش سـازه هـاي سـنگين نيـز رقابـت نمايـد.در حاليکـه تعـداد کـارگران مـاهر و نيمـه مـاهر آن در مقايسه بيشتر بوده ولي سرمايه گذاري اوليه کمتري نسبت به روش هاي پيش ساخته دارد (سرابندي.١٣٨٧).
٤.کاهش وزن ساختمان
با پيشرفت در زمينـه صـنعت سـاختمان د رابتـداي امـر ميتـوان بـار مـرده سـاختمان را تـا پنجـاه درصـد کـاهش داده.کـاهش ارتفـاع سـاختمان و اسـتفاده از مصـالح سـبک و در عـين حـال عـايق همچـون سيسـتمهاي lsfيـا sandwich panel از تاُثير بسزايي بر خوردار است در اين ميان مي توان به موارد زير اشاره نمود.
- با بهبود کيفيت مصـالح حجـيم مثـل بـتن مـي تـوان همزمـان بـا افـزايش کيفيـت مصـالح سـاختماني ،سـاختمان را سـبک نمــود. در کشــورهاي پيشــرفته صــنعتي ،مقاومــت فشــاري بــتن را در محاســبات خــود بنــا بــه اســتانداردها از ٨٠٠ تــا ١٠٠٠ کيلـوگرم بـر هـر سـانتي متـر مربـع محاسـبه مـي نماينـد.همچنين بـا اسـتفاده ار فـولاد از نـوع بـا مقاومـت بـالا مـي تـوان از حجم مصالح ساختماني کم نمود.
- بــا نــو آوري در طراحــي و تحليــل ســازه هــاي فــولادي مــي تــوان از خــواص کششــي فــولاد بهــره بيشــتري نمــود و وزن ساختمان را کاهش داد.
- مـي تـوان بـا بهـره گيـري از مصـالح سـاختماني ترکيبـي کـارايي و کيفيـت آنهـا را افـزايش داد.بـه عنـوان مثـال بـا اضـافه نمـودن مـواد پلـي پـريلين pp يـا فلـزات بـه بـتن تحـت عنـوان crack stopper مـي تـوان در بسـياري از مـوارد کـارايي بتن را در مقاومت کششي و ..... افزايش داد.
٥.مزاياي استفاده از فناوري هاي ساختماني
امــروزه روشــهاي ســاخت و ســاز متــداول و قــديمي پاســخگوي نيــاز گســترده و روز افــزون جامعــه بــه ســاختمان و مســکن نبـوده و تجـارب زلزلـه هـاي سـالهاي پـيش در منـاطق مختلـف کشـور،عدم اسـتحکام و پايـداري لـرزه اي ايـن روشـها را بـه اثبات رسـانده اسـت .جرم زيـاد مصـالح موجـب افـزايش بارهـاي مـرده شـده و بـه تبـع آن ابعـاد مقـاطع سـازه اي بيشـتر مـي شـود.افزايش مقـاطع سـازه ،مـدت زمـان طـولاني اجـراي سـاختمان و نيـاز بـه نيـروي انسـاني بيشـتر ،موجـب غيـر اقتصـادي شـدن صـنعت سـاخت و سـاز مـي گردد.لـذا بـا در نظـر گـرفتن شـرايط لـرزه اي کشـور و تقاضـاي گسـترده بـراي مسـکن و ساختمان ،نياز به روش هـاي نـويني کـه بتوانـد ايمنـي لـرزه اي ابنيـه را تـامين نمـوده و تـا حـد امکـان هزينـه هـاي سـاخت وسـاز را کـاهش دهدبيشـتر احسـاس مـي شـود.در سـالهاي اخير،پيشـرفت علـوم تمـامي عرصـه هـا ي زنـدگي بشـر را تحـت تاثير قرار داده است کـه صـنعت سـاخت وسـاز نيـز از ايـن ام مسـتثني نمـي باشـد.در کشـورهاي پيشـرفته سـال هاسـت کـه مسـائل مربـوط بـه دوام مصـالح ،سـرعت اجرا،کـاهش پـرت مصـالح ،جلو گيـري از اتـلاف انـرژي و مقـاوم بـودن سـاختمانها در برابـر سـوانح طبيعـي مـورد توجـه و تحقيـق دائـم قـرار گرفتـه کـه منجـر بـه نـوآوري هـا و تکنيـک هـاي مـدرن در زمينـه صنعت ساختمان شده است .(حسيني،٣، ١٣٩٠).
٥-١) کاهش جرم ساختمان و افزايش ايمني لرزه اي
قسمت اعظمـي از شـهر هـاي مهـم ايـران در منـاطقي بـا خطـر وقـوع زمـين لـرزه بـالا يـا بسـيار بـالا قـرار دارنـد.در اينگونـه مناطق ،قسمت عمده نيروهاي طراحي يک ساختمان معمولي را نيروهاي جانبي
ناشــي از زمــين لــرزه تشــکيل ميدهنــد کــه درصــد زيــادي از ظرفيــت مقــاطع ســازه ا بــه خــود اختصــاص ميدهنــد و حالــت بحرانـي در محاسـبات و طراحـي بـه حسـاب مـي اينـد ،بنـابراين ،يکـي از مـوارد مهـم کـه در طراحـي سـاختمانها بايـد مـورد توجه قرار گيرد ،کاهش وزن ساختمان است .(سعادت جو)
٥ -٢) ارتقا کيفيت ساخت و ساز
ايــران بنــا بــه موقعيــت زمــين شناســي و جغرافيــايي خــود در معــرض انــواع حــوادث طبيعــي قــرار دارد.وقــوع ايــن حــوادث گذشته از اينکه توسعه پايدار کشـور را بـا مشـکل مواجـه مـي سـازد ،همـواره تلفـات جـاني و مـالي فـراوان و جبـران ناپـذيري به کشور تحميل ميکند.کيفيت پـايين مصـالح و سـاخت و سـاز يکـي از عوامـل اصـلي تلفـات جـاني و مـالي زمـين لـرزه هـاي سـالهاي گذشـته در کشـور بـوده اســت .در ايـن مسـير بهـره گيـري از فناوريهــاي نـوين و توليـد صـنعتي سـاختمان راه حــل اجتناب ناپذير براي ارتقا کيفيت و نيز حل مشکل ساختمان و مسکن در کشور خواهد بود(حسيني ٢، ١٣٩٠).
٥-٣ )افزايش سرعت اجرا
امروزه سرعت بال در انجـام تمـامي امـور از جملـه سـاختمان سـازي يکـي از فـاکتور هـاي بسـيار اساسـي و مهـم ه شـمار مـي رود. بـا پيشـرفت تکنولـوژي در دنيـاي مـدرن تمـامي امـور بـه سـمت مکـانيزه و صـنعتي شـدن پـيش مـي رود و اسـتفاده از
نيروي انساني به دليل سـرعت پـايين در انجـام امـور،روز بـه روز کمتـر مـي شـود بـر اسـاس آمـار و بررسـي هـاي انجـام شـده
،براي ساخت ١ متر مربـع زيـر بنـاي سـاختمان هـاي مسـکوني بـا روش هـاي سـنتي و متـداول در کشـور بـه ١٤ سـاعت کـار کارگر سـاده و ١٧ سـاعت کـارگر نيمـه متخصـص و متخصـص نيـاز اسـت .به عبـارت ديگـر بـا اسـتفاده از روشـهاي متـداول در
،يک کارگر ساختماني قادر اسـت درسـال تنهـا يـک واحـد مسـکوني کوچـک احـداث نمايـد.در ايـن صـورت ضـرورت اسـتفاده هــر چــه بيشــتر از نيــروي انســاني در ســاختمان ســازي احســاس ميشود.(حســيني٣، ١٣٩٠)روشــهاي متــداول و قــديمي پاسـخگوي خواسـته هـاي جـامع مهندسـي امـروزي نبـوده و در بسـياري از پـروژه الـي مهـم سـاختماني ،بخـش عمـده اي از فــاکتور هــاي طراحــي ، بــه دليــل ذيــق وقــت و عــدم وجــود سيســتم هــاي تکنولوژيــک اجرايــي ناديــده گرفتــه مــي شــوند.
افــزايش طــول دوره اجــرا ،خــود باعــث پــايين آمــدن کيفيــت و عمــر مفيــد ساختمانهاســت کــه بــه تبــع آن ارزش ســرمايه گذاري در طـي دوره عمـر مفيـد سـاختمان را پـايين مـي آورد و نهايتاَ بـا توجـه بـه کـل ظرفيـت سـاختمان سـازي کشـور مـا
،باعـث تحميـل هزينـه هـاي هنگفـت بـا اقتصـاد بـه اقتصـاد مملکـت مـي شود.شـرايط آب و هـوايي از ديگـر عوامليسـت کـه سرعت ساخت وساز را کـاهش مـي دهـد.با پـيش سـاخته شـدن بسـياري از عناصـر سـازه اي و معمـاري ،تـاَثير شـرايط جـوي در رونــد کــار ســاخت وســاز کمتــر ميشود.بســياري از سيســتم هــاينين ســاخن از جملــه isf،lsf، تــري دي پانــل ،سيســتم ترونکو و... حتي در شـرايط سـخت آب و هـوايي نيـز قابـل اجـرا بـوده و از ايـن رو اسـتفاده از ايـن سيسـتم ها،سـرعت سـاخت وساز را به طور چشمگيري افزايش ميدهند.
٦- کوبياکس
اسـاس طراحــي سيســتم سـقف کوبيــاکس ،قرار دادن تــوپ هـاي تــو خــالي از جـنس پلــي اتــيلن فشـرده (HDPE)و يــا پلــي پـروپلين (PP)در هسـته مرکـزي جهـت ايجـاد قفسـه هـاي مـدولار مسـلح مـي باشـد.اين قفسـه هـاي مسـلح مـابين دو لايـه ميلگرد زيـرين و رويـي دال قـرار مـي کيرد.هـدف اصـلي از ايـن سيسـتم حـذف بـتن غيـر بـاربر از درون حجـم دال در جهـت سـبک سـازي آن مـي باشـد کـه سـبب مـي شـود حـدودَ ا٣٥% وزن کمتـري نسـبت بـه يـک دال مشـابه تـوپر پيـدا نمايـد.اين موضــوع ســبب ميگــردد کــه صــرفه جــويي قابــل ملاحظــه اي در وزن تمــام شــده ســقف و نيــز مــواد اوليــه و مصــالح کــل ســاختمان حاصــل گردد.بنــابراين مهمتــرين ويژگــي ايــن سيســتم را مــي تــوان ســبکس قابــل ملاحظــه آن ذکــر نمــود کــه همزمــان بــا انعطــاف پــذيري بــالا و بــاربري در هــر دو جهــت مــي توانــد آزادي عمــل مناســبي را از جهــت بکــارگيري و جانمايي المـان هـاي بـاربر سـازه اي بـراي طـراح و محاسـب بـه همـراه آورد،کـه در نهايـت سـبب لاغـر نمـودن اعضـاي بـاربر قائم و افزايش دهانه خواهد شد.(تصوير شماره ١)
از ديگر مزاياي بهر ه گيري اين هسته هـاي تـو خـالي مـي تـوان بـه ايجـاد خـواص دو محـوره بـراي دال،امکـان اجـراي دهانـه هاي بـزرگ ،کاسـته شـدن از وزن کـل سـاختمان و کـاهش مـدت سـاخت وسـاز اشـاره نمود.ديـوار برشـي بـه همـراه عملکـرد ديــافراگمي دال تخــت کوبيــاکس ،عامــل اساســي مقاومــت در برابــر زمــين لــرزه در ايــن سيســتم مــي باشــد.در فنــاوري کوبياکس محدوديتي در اجراي ساختمانها با اسکلت فولادي و يا بتني وجود ندارد.(حسيني امير)
