با مشاهده پیشرفت تکنولوژی در صنعت ساختمان ، کشورهایی در جهان هستند که در این زمینه پیشرفت قابل توجهی نداشته اند و هنوز از روش های سنتی ساخت و ساز استفاده می کنند ؛ در حالی که دارای امکاناتی همچون نیروی کار جوان ، تحصیل کرده و متخصص ، مراکز تحقیق ، توسعه و نوآوری و ماشین آلات گوناگون هستند.
کاربرد مصالح سنتی و قدیمی متداول ، ساختمان را سنگین و مدت زمان اجرا پروژه را طولانی تر می کند که در پی آن هزینه های بالا ، پرت زیاد مصالح ، پایین بودن کیفیت محصولات و ایمنی را به دنبال خواهد داشت.
در حال حاضر با در نظر گرفتن وضع موجود در کشور ، به دلیل بهینه نبودن روش های قدیمی ساخت از جهات مختلف ، نمیتوان پاسخگوی میزان تقاضای سالانه مسکن مورد نیاز بود.
در نتیجه حرکت به سمت توسعه در صنعت ساختما ن امریست ضروری.
روش های نوین در صنعت ساختمان سازی عبارتند از :
- Tilt up.
- Stud metal, Stud wood.
- Isolator.
-Tilt up (tilt up. tilt wall)
روشی بسیار ایده عال در انبوه سازی و اجرا ساختمان های بزرگ می باشد. از این روش نوین در ساخت مراکز اداری،تجاری و آموزشی ،فروشگاه های زنجیره ای،ساختمان های صنعتی، هتل ها و آپارتمان سازی استفاده می شود که سالیانه حدود 7000ساختمان در بیش از 100 کشور جهان به این روش ساخته می شود.
استفاده از این روش در شمال آمریکا، نیوزلند و استرالیا متداول بوده است که اخیرا درانگلستان و ایرلند هم رایج شده است.
تاریخچه:
اسناد موجود حاکی از آن است که ایده اصلی ساخت دیوار به صورت افقی بر روی زمین و بلند کردن آن به حالت قائم به عنوان عضوی از ساختمان در رم باستان و خاورمیانه مورد استفاده قرار می گرفته است.
در ابتدای قرن نوزدهم میلادی ساکنان ایالات متحده آمریکا با ساخت دیوارهای چوبی بر روی زمین و برپا کردن آنها به حالت قائم خانه ها و انبارهای خود را می ساختند. در اوایل قرن بیستم ، روش تیلت آپ برای دیوارهای بتن مسلح پیش ساخته مورد استفاده قرار می گرفت.
حوالی نیمه قرن بیستم(1950 میلادی) پس از جنگ جهانی دوم و با ظهور جرثقیل های متحرک و بتن آماده، نیاز شدیدی به اجرای سریع ساختمان وجود داشت به همین علت استفاده از این روش شتابی روز افزون به خود گرفت.
کلنل رابرت آیکن (colonel Robert Aiken)، به عنوان اولین سازنده در این سیستم، در بین سال های (1905-1910) در ایالت ایلینوی و اوهایو تعداد زیادی از سازه ها را به روش تیلت آپ با استفاده از یک قالب به عرض 23 متر و ارتفاع 2.8 متر ساخت.
مزایا Tilt up
- سرعت بالا در اجرا و ساخت
- بصرفه به لحاظ اقتصادی
- دوام و انعطاف پذیری در طراحی
- آرماتور بندی راحت
- بتن آماده در دسترس
- حذف قالب های عمودی، داربست بندی
- نقل و انتقال با سرعت بالا، ایمن و راحت پنل های بتنی تیلت آپ بر دال بتنی
- ایجاد طرح های متنوع معماری با استفاده از پنل های تیلت آپ
- پنل ها ی تیلت آپ جاذب صوت می باشند و محیط آرام فراهم می کنند.
- نیروی کار کمتر، صرفه جویی در زمان اجرا پروژه
- تولید کارآمد،نماسازی زیبا،مصالح بهتر
- استفاده از نیروی کار محلی
- مقاوم در برابر آتش سوزی، باد و زلزله
- حداقل ترک خوردگی و نشست
- مقاوم در برابر زنگ زدگی
- هزینه بیمه کمتر نسبت به سایر ساختمان ها
- هزینه نگهداری کمتر، به این مفهوم که میتواند رنگ نشده و بدون هیچ اثر نامطلوبی باقی بماند.
- عایق حرارتی بوده و هزینه های گرم و خنک کردن ساختمان را کاهش می دهد.
- شستشو آسان و مرمت با خاصیت آسیب پذیری کم
معایب Tilt up
- در سیستم تیلت آپ ،در زمینه طراحی، آزادی عمل در تعیین ابعاد فضاها و طراحی در ساختار اصلی معماری، در مقایسه با سیستم هایی نظیر تیر ستون بتنی یا اسکلت فلزی کمتراست که این به علت الزام وجود دیوارهای سازه ای در سیستم تیلت آپ است.
- چنانچه در ساخت قطعه (ابعاد ،اندازه،میلگردگذاری و …) اشتباهی رخ دهد ، از آنجایی که تغییر ابعاد پس از تولید امکان پذیر نیست، لذا؛ لازم است قطعه مجددا ساخته شود.
- به علت عدم دسترسی به مدارهای تاسیسات مکانیکی و الکتریکی در دوره های بهره برداری، به منظور جلوگیری از بروز مشکل،در اکثر موارد از مدار جایگزین به صورت روکار استفاده می شود.
- به منظور جلوگیری از مواجه شدن با مشکلات در زمان توالی فعالیت ها برای ساخت و بر پایی پانل ها ، وجود کارگاه های بزرگ الزامیست.
- سیستم تیلت آپ برای ساختمان های کوتاه مرتبه (حداکثر 4 طبقه) کاربرد دارد. افزایش تعداد طبقات مسائل اجرایی را دچار پیچیدگی می کند، در این صورت استفاده از این سیستم هیچگونه تو جیهی ندارد.
سیستم های سازه ای تیلت آپ عبارتند از :
-سیستم جعبه ای :
تمامی ساختمان های اجرا شده به روش تیلت آپ داراری سیستم جعبه ای هستند.
سیستم جعبه ای از دیافراگم های سقف و دیوارهای بتن مسلح تشکیل شده که در آن دیوارهای بتن مسلح به روش تیلت آپ اجرا می شود. بارهای جانبی وارد شده بر سازه را ، دیافراگم های سقف به دیوارهای بتن مسلح انتقال می دهند که به صورت دیوار برشی، نیروهای بالا را به شالوده بتن مسلح منتقل می کنند.
-سیستم قاب صلب:
وظیفه باربری ثقلی و جانبی سازه، بر عهده قاب های صلب است، این سیستم سازه ای از تعدادی قاب خمشی بتن مسلح که در دو جهت عمود بر هم قرار میگیرند تشکیل شده است.
در سیستم قاب صلب ، امکان توسعه و تغییرات احتمالی در طول بهره برداری از سهولت بیشتری نسبت به سیستم جعبه ای وجود دارد. در این سیستم دیوارها غیر سازه ای هستند که در اکثر موارد با اتصالات خشک به صورت دیوارهای نما اجرا می شوند.
-سیستم ترکیبی:
از ترکیب دو سیستم جعبه ای و قاب صلب، در پلان به دست می آید که در این حالت معمولا در راستای اصلی پلان دیوارهای برشی و در راستای عمود برآن از قاب های خمشی بتن مسلح استفاده می شود.
ساختمان های سبک
سالهاست که در کشور های پیشرفته ساختمان های سبک با استفاده از Stud wood ،Stud metal اجرا شده است
ساختمان های سبک در آمریکا بسیار مرسوم هست و در گذشته با چوب اجرا میشده .
(stud wood) اسکلت ساختمان، به طور معمول از چهار تراش های 5 تا 10 سانتی متری که دوطرف چهار تراش را به نحوی نازک کاری میکردند ، ساخته میشده است
با پیشرفت تکنولوژی در صنعت ساختمان، از صفحات گچی و بتنی پیش ساخته ی 1 سانتی متری (پوشش گچی یا بتنی دیوار به نوعی باعث مقاوم سازی ساختمان در مقابل آتش سوزی میشود) در نازک کاری استفاده میشود.
با ایجاد سوراخ در Stud ، سیم برق ، لوله آب و…. را عبور میدهند و با قراردادن ایزوله بین دو Stud ، تبادل حرارتی و صدارا کم میکنند.
در ساختمان های ساخته شده با Stud wood ، می توان تا چهار طبقه را بدون استفاده از ستون ها و تیرهای فلزی
طراحی کرد.
درحال حاضر در آمریکا بسیاری از ساختمان ها به همین ترتیب ساخته می شوند.
با بالارفتن قیمت چوب و آسیب پذیری آن در مقابل موریانه، به جای چهار تراش (Stud wood) از ناودانی هایی با ضخامت کمتر از 2 میلیمتر استفاده می شود.(Stud metal).
روش (Stud metal) همانند چوب اجرا شده اما فقط به جای میخ از پیچ خودرو استفاده می شود و به علت خاصیت ارتجاعی این Studها، ساختمان های( Stud metal) در مقابل زلزله بسیار مقاوم هستند.
این ساختمان ها را می توان تا 7 طبقه بدون استفاده از تیر و ستون فلزی ، ساخت.
ساختمان های بلند سبک(برج سازی)
امروزه برای ایجاد مقاومت در برابر زلزله در ساختمان های بلند با استفاده از Base Isolators Dumper ، به لحاظ ایمنی،سرعت،قیمت و کیفیت، از فونداسیون بتنی و نصب ایزولیتر در ستون ها و تیرهای پیش ساخته ی پیچ و مهره ای استفاده می شود.
در ساختمان های بلند (برج ) برای سقف ها از پوشش فلزی(Metal Stud) و ورق های گالوانیزه با اشکال متفاوت ،به عنوان قالب بتن به ضخامت 5 سانتیمتر و آرماتور برای دیوارها از (Metal Stud) ،ایزوله و صفحات بتنی و گچی استفاده می شود.
از مزایای این روش،که در واقع بکارگیری قطعات در پی جهت ایجاد مفصل در ساختمان است ، کاهش بار مرده ساختمان
این قطعات جدا کننده که( Seismic Isolator ( نامیده می شوند؛ با قابلیت انعطاف پذیری ) Flexibility) و خمیدگی (Deflection) باعث کاهش فشار وارد بر ساختمان می شوند.
در همه نوع ساختمان بخصوص ساختمان های بلند و نو ساز از (Base Isolator ) ها میتوان استفاده کرد.
فناوری نوین برای مقابله با زلزله(سوپریم R.C)
باید در نظر داشت که اسکلت یک ساختمان مسکونی نه تنها در مقابل نیروهای زلزله باید مقاوم ساخته شود ،بلکه می بایست در مدت زمان پیشبینی شده داراری دوام لازم برای بهره برداری از آن نیز باشد.
به طور کلی اسکلتی که بتواند کارکرد درست داشته باشد،معمولا وزن قابل ملاحظه ای از ساختمان را به خود اختصاص میدهد،البته که می توان براساس کارکرد اقتصادی، قسمت هایی از ساختمان را از مصالح سبک بنا نمود.
با افزایش ارتفاع،برای اجتناب از نیروهای حاصل از زلزله و تکان های ناشی از آن که در طبقات فوقانی تشدید میشود(با افزایش ارتفاع نیروهای حاصل از زلزله مقاطع باربر ساختمان بزرگ تر شده)، به عنوان جدیدترین فناوری روشی تحت عنوان سوپریم R.C برای اسکلت ساختمان به اجرا گذاشته شده است که در کشور ژاپن ابداع شده است.
با در نظر گرفتن توصیه های معمول ساختمان سازی در روش سوپریم و لحاظ نمودن انواع توصیه های ایمنی مانند آتش سوزی،انفجار و … ، از دید اجرای بخش های تاسیساتی ، مسائل جدیدی را در نظر گرفته تا علاوه بر دسترسی آسان به کلیه بخش های تاسیساتی، هرگونه تعمیر و تعویض در آن ها بدون ایجاد مزاحمت برای سایر ساکنین بوده و تمامی دسترسی ها از داخل خود واحد ها صورت میگیرد.
ویژگی های مهم درباره استفاده از روش سازه های پیش ساخته سبک
یکی از اهداف و شعار اصلی در صنعت ساخت و ساز (صنعت مسکن )، سبک سازی ساختمان است.
مقاوم در برابر زلزله:
همانطور که میدانید ایران جز مناطق زلزله خیز است و یکی از مهم ترین مواردی که در ساختمان سازی در مناطق زلزله خیز از اهمیت ویژه ای برخوردار است ، کاهش وزن ساختمان است.
به علت نسبت مستقیمی که وزن ساختمان با نیروی زلزله دارد، به کارگیری تکنولوژیی که در جهت کاهش وزن ساختمان باشد، از اهمیت بسیاری برخوردار میباشد.
میتوان با 8 سانتی متر بتن، نیروهای وارده بر طبقه همکف یک ساختمان 4 طبقه را قابل تحمل تر کرد که این امر تنها در این روش امکان پذیر میباشد. در استفاده از این روش نسبت به ساختمان های بتنی و روش های پیش ساخته دیگر، وزن نهایی ساختمان 25 درصد کاهش یافته، که در حقیقت در هنگام وقوع وقوع زلزله 25درصد نیروی کمتری به ساختمان وارد می شود.
ایمنی در ساختمان:
از مهم ترین مسائل صنعت ساختمان ، بحث ایمنی است که با سلامتی انسان ها سرو کار دارد.
در ساختمان های سنتی ، قسمت اعظم بار ساختمان را اسکلت فلزی و ستون ها تحمل میکنند؛ بنابراین کنار رفتن یک تیر و ستون، باعث فروریزی ناگهانی کل ساختمان خواهد شد. در صورتی که در روش سازه های پیش ساخته سبک با استفاده از شبکه های میلگردی (توزیع شده در تمامی سطوح دیوار) به جای اسکلت فلزی ، به علت اتصالات و مواضع تحمل بار یکپارچه موجود در کل ساختمان ، فروریزی ناگهانی رخ نخواهد داد.
مزایای استفاده از سازه های پیش ساخته سبک در صنعت ساختمان
-افزایش عمر و استحکام ساختمان
-ایمنی بیشتر در برابر زلزله
-کاهش میزان کاربرد میلگرد و سیمان
-کاهش هزینه های تمام شده در ساختمان
-کاهش میزان آلودگی صوتی در محیط
-صرفه جویی در مصرف انرژی
-تسریع در زمان برگشت سرمایه
LSF سیستم سازه های فولادی سبک
در طی دو دهه اخیر در بسیاری از نقاط جهان برای تولید انبوه مسکن، سیستم سازه ای LSF به کار گرفته شده است. LSF سیستم پیش ساخته ساختمانی پیشرفته ایست که در ساخت و سازهایی مانند پروژه های مسکونی ، اداری و صنعتی (یک تا سه طبقه) ،خانه های ویلایی، هتل ها و هتل آپارتمان ها ، ساختمان مدارس و دانشگاه ها، رستوران ها و … کاربرد دارد.
این سیستم یکی از سریع ترین و در عین حال مدرن ترین شیوه های اجرای سازه می باشد. از سال 1950در برخی کشورها از جمله کانادا استفاده از این سیستم آغاز گردید ، اما از سال 1990 استفاده از آن در صنعت ساختمان مورد توجه قرار گرفت.
کارخانه های این سیستم برای اولین بار در سال 1385 در ایران راه اندازه ای شد که در کشور به عنوان یک تکنولوژی نوین ساختمانی معرفی شده و دارای تاییدیه فنی از مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن می باشد.
سازه ال اس اف، یک سیستم ساختمانی سبک وزن بوده که بر اساس افزایش تعداد اجزا باربر، سیستم باربری سازه را امکان پذیر می سازد . این نوع سازه قابلیت کاهش وزن پایه های ساختمان به همراه اضافه کردن بلندای ساختمان را دارد.
سازه های ال اس اف از استیل های کم وزن ساخته شده که اسکلت اصلی این سازه ، ترکیبی از اجزا فولاد گالوانیزه نورد سرد می باشد. در این سیستم از پروفیل های Z، C و U که توسط مهره و پیج های سرویفر بهم متصل می شوند ، استفاده میشود.
مزایای کاربرد LSF
صرفه جویی در زمان (سرعت بالا در اجرا و نصب)
-سبکی سازه
-مقاوم در برابر زلزله
-کاهش مصرف انرژی
-حمل و نقل آسان
-کیفیت بالا در اجرا اتصالات
-سهولت در اجرای تاسیسات برقی و مکانیکی
-مقاوم در برابر آتش سوزی
– اسکلت محکم و استقامت بالا
-ایمنی بیشتر در کارگاه
-نیاز به فضای کم کارگاهی
معایب کاربرد LFC
-نیاز به نیروی کار متخصص و ماهر
-محدودیت در ابعاد دهنه
-محدودیت در تعداد طبقات قابل ساخت
-هزینه نسبتا بالا نسبت به مصالح سنتی( قطعات فلزی گالوانیزه تولید شده در کارخانه در مقایسه با مصالح سنتی از هزینه نسبتا بالایی برخوردار است.)