صنعت سازه هاي پيش ساخته سبک ، يکي از روشهاي نوين صنعت ساختمان است کع اخيرا در کشور ما با توسعه روز افزون مراجعه بوده و با استقبال بي سابقه مهندسين و مجريان طرحهاي عمراني روبروست . با توجه به توسعه قابل توجه و کاربرد اين صنعت در پروژه هاي انبوه سازي مسکن ، مراکز تحقيقاتي و مراجع صادر کننده گواهي فني نيز به موازات کاربرد وسيع اين صنعت فعاليت بي سابقه اي آغاز نموده اند که از جمله مي توان به مهمترين آنها اشاره نمود :

مرکز تحقيقات شرکت سپ :

تهيه و تدوين دانش فني سيستم توس پانل و انجام مطالعات ، تحقيقات و آزمايشات مختلف اجزاي پانلي سازه هاي پيش ساخته سبک .

- کميته فني سازمان ملي زمين و مسکن : تهيه و تدوين مجموعه معيارها براي نظام صفحات ساندويچي ( 3D )

- موسسه استاندارد و تحقيقات صنعتي : تهيه و تدوين استاندارد ملي سيستم (3D)

- مرکز تحقيقات ساختمان و مسکن : ارائه گواهي فني ساختمانهاي دو طبقه پانلي و اقدامات تحقيقاتي در زمينه تست full scale صدور گواهي فني سيستم 3D

- پژوهشگاه زلزله نگاري : انجام آزمايشات ترکيبي و تستهاي ديناميکي المانهاي ديواري و سقف در خصوص رفتار پانلهاي ساندويچي در برابر نيروهاي جانبي

- شرکت BVQI فرانسه : همکاري هاي گسترده در خصوص صدور گواهي فني انجام آزمايشات و نيز دور استاندارد مديريت کيفيت براساس Iso 9001 - 2000

- شرکت TUV Rheinland : صدور استاندارد مديريت کيفيت براساس استاندارد ISO 9002 - 1994

مشخصات کلي پانل هاي پيش ساخته :

پانل هاي پيش ساخته سبک شامل دو صفحه شبکه جوش فولادي مي باشند که يک لايه عايق پلي استايرن در ميان آن قرار گرفته و توسط تعدادي اعضاي خرپايي به يکديگر متصل شده اند . اين پانلها به عنوان المان ديوار و سقف ساختمان به کار مي روند . مدول عرضي پانل ها 120 سانتيمتر مي باشد و بسته به کاربردهاي متفاوت ، طول و ضخامتهاي مختلف دارند .

پانلهاي ديوار علاوه بر اينکه جداکننده فضاهاي معماري هستند ، نقش ديوار باربر قائم و ديوار برشي در برابر بارهاي جانبي را هم ايفا مي کنند . بنابراين عموما در اين گونه سازه ها ، اسکلت فلزي يا بتني وجود ندارد . پانلهاب سقفي ، ديافراگم کف را تشکيل مي دهند . اين پانلها در کنار يکديگر مستقر شده و روي پانلهاي ديوار نصب مي گردند . لايه پلي استايرن نقش قالب براي بتن پاشي و همچنين عايق حرارتي و صوتي را ايفا مي کند .

پانلها پس از استقرار ، بتن پاشي شده و تشکيل يک سازه سه بعدي با عملکرد جعبه اي ( BOX ) مي دهند . پانلها علاوه بر استفاده به عنوان اعضاي باربر ساختمان ، بدليل عايق حرارتي ، صوتي و مزاياي ديگر براي تيغه هاي غير باربر ساختمانهاي مختلف نيز به کار مي روند . از پانلهاي ديوار به عنوان المان باربر قائم و همچنين عنصر مقاوم در برابر زلزله استفاده مي شود . بار گسترده ثقلي با توجه به ميزان سطح بارگيري هر ديوار روي آنها توزيع مي گردد . بار جانبي ناشي از زلزله از طريق دياگرام صلب کف به نسبت سختي بين ديوارها توزيع مي شود . فرمولاسيون المان پانل براساس المان ايزوپارامتريک غشايي با تغيير شکلهاي داخلي سازگار قرار دارد . اين المان داراي سختي خمشي در صفحه خود مي باشد .

شبکه مش به کار رفته در پانلهاي ديوار عبارتند از :

wwf * ( ( 80 / 80 Ø 3.5 / Ø 3.5) / (L/1200 ) )

ضخامت لايه پلي استايرن 6 سانتيمتر و فاصله دو شبکه از يکديگر 10 سانتيمتر مي باشد . همچنين قطر اعضاي خرپايي در اين پانل ها 3.5 ميليمتر است . ضخامت بتن شاتکريتي 4 سانتيمتر در هر طرف ديوار است . به عبارتي پوشش بتن روي شبکه 2 سانتيمتر مي باشد . روابط طراحي براساس روش مقاومت حدي ايت که در آئين نامه بتن ايران آمده است در اين روش ديوار براي بار برشي طراحي شده و براي لنگر خمشي و بار محوري ( رفتار ستوني ) کنترل مي گردد . به علت گستردگي ديوارهاي موجود در ساختمان اکثرا ، مفتولهاي شبکه پاسخگويي بار وارده خواهند بود . در موارد خاص با تعبيه آرماتور ميتوان پانل ديوار را تقويت نمود . در محل تقاطع ديوارها بصورت (--) ، (L) ، (†) ، (-) اتصالات خاص طراحي شده است تا عملکرد هماهنگ و پيکنواختي بين ديوارها وجود داشته باشد . ديوارهاي برشي داراي بازشو بايستي به نحو مناسبي تقويت گردند . پانل کف بصورت دال يکطرفه عمل مي کند . اين رفتار بدليل وجود اعضاي برشگير در جهت طولي پانل مي باشد .

شبکه بکار رفته در پانل کف عبارتند از :

wwf * ( ( 80 / 80 Ø 3.5 / Ø 3.5) / (L/1200 ) )

ضخامت لايه پلي استايرن براساس طراحي دال کف بين 6 تا 10 سانتيمتر متغير مي باشد . به طبع آن فاصله شبکه هاي جوش ده از يکديگر در محدوده 10 تا 14 سانتيمتر تغيير مي کند . قطر مفتولهاي خرپايي 3.5 ميليمتر مي باشد . از آنجا که شبکه بکار رفته در پانل داراي مقدار فولاد کمي است بايستي دال کف تقيوت گردد . اين کار به دو صورت انجام مي گيرد : با توجه به طول دهانه و بار وارده ، لنگر مقاوم محاسبه شده و يک سري آرماتور تقويتي با فواصل معين در پانل تعبيه مي گردد . بين هر دو پانل سقفي در عرضي حدود 20 سانتيمتر ، عايق پلي استايرن حذف شده و ميلگردهاي تقويتي در آن ناحيه متمرکز مي شوند . در واقع يک سيستم تير و دال با فواصل حدود يک متر ايجاد مي گردد .

مبناي طراحي دال کف در برابر خمش ، روابط بتن مسلح در حالت حدي است . ضخامت بتن شاتکريتي در زير پانل 4 و در روي آن 6 سانتيمتر مي باشد . براي بارهاي متعارف ، دال کف پانلي تا 6 متر طراحي و اجرا مي گردد و در دهانه هاي بزرگتر نيز مي توان با ايجاد تمهيداتي از اين سيستم استفاده کرد .

در دال بتني تخت خمش ، يک جريان برشي افقي باعث لغزش دو لايه بتن به يکديگر مي شود . اتصالات خرپايي در پانلها بايستي به اندازه اي باشد که دولايه کاملا پيوسته عمل کرده و لغزش بين لايه ها وجود نداشته باشد . براين اساس اتصالات برشگير بصورت المانهاي خرپايي مدل شده و طراحي مي گردند .

جزئيات ديوار پانلي ( تيغه بندي ) :

آستر ماسه سيمان معمولي 75 = 1500 * 05.

آستر ماسه سيمان سبک 55 = 1100 * 05.

ضخامت و نوع در پانلهاي ساندويچي بتني بستگي به خواص حرارتي ماده عايق و مقاومت حرارتي مطلوب پانل دارد . عموما براي عايق بندي مورد استفاده در پانلهاي ساندويچي از فوم پلي ايستايرن و با پلي يورتان ( ترکيب پلي يول و ايزوسيانات ) استفاده مي شود .

خواص مکانيکي ، اثر گذشت زمان بر مقدار مقاومت گرمايي ، ميانيگن اثرات دمايي ، اثر رطوبت ، مقاومت در برابر حل شدن ، استحکام ابعادي ، خوردگي و قابليت جابجايي ، مقاومت در مقابل اشعه خورشيد ، پخش شعله قابليت اشتعال و ديگر خواص موثر در طي انبار کردن ، از جمله عوامل مور در انتخاب نوع عايق براي سيستمهاي پانلي مي باشد .

لايه عايق پيش ساخته سبک از نوع پلي استايرن انبساطي مي باشد که متداولترين ماده مورد استفاده به عنوان لايه عايق مي باشد که با انبساط دانه هاي ESP در اثر حرارت ( سوپر هيت ) ساخته مي شود گرانولهاي پلي استايرن در داخل محفظه انبساط ريخته شده و بخار آب که حرارت آن حدود 160 درجه سانتيگراد مي باشد موجب مي گردد تا در زمان کوتاهي ( حدود يک دقيقه ) دانه ها شکفته شده و منبسط شود. اين دانه ها مي بايست پس از حرارت دادن مدتي در انبار بمانند که معمولا حدود 10 ساعت است و بعد در دستگاه پرس ريخته مي شود . حجم موادي که داخل پرس ريخته مي شوند به اندازه محفظه داخل آن است . در اين مرحله مجددا حرارت لازم توسط بخار آب به مواد اکسپند شده داده مي شود . در اثر اين حرارت ، دانه هاي اکسپند شده ، بار ديگر منبسط مي گردد و به دليل اينکه فضاي داخل بسته است فشار حاصل از انبساط مجدد ، باعث مي شود دانه هاي کروي فضاي خالي بين خودشان را پر کنند ، در واقع عمل زينتر (Zinter) انجام مي گردد .

شبکه هاي جوش شده با ابعاد هندسه مشخص و منظم توسط ماشين آلات اتوماتيک ساخته مي شوند . فرآيند ساخت شبکه مش به اين صورت است که ابتدا مفتولهاي با قط 5.5 تا 6 ميليمتر تحت عمليات کشش سرد (cold - drawing) قرار گرفته و پس از طي مراحل عمليات برگشت و تنش گيري حرارتي و کشش سرد مجدد و پوسته گيري به مفتولهاي با قطر 3.5 ميليمتر تبديل مي شوند . در انتهاي عمليات فوق بايد مشخصات مفتول با استاندارد ASTM - A82 تطابق داشته باشد . بعد از توليد شبکه ، يک صفحه پلي استايرن در بين دو لايه شبکه جوش شده قرار گرفته ، در يک فرآيند مفتولهاي عرضي قطري موسوم به وادارهاي برشي يعد از رد شده از بين لايه عايق ، به شبکه هاي طرفين جوش ميخورند ، جوش مورد استفاده در اتصال مفتولهاي پانل ساندويچي به يکديگر ، جوش مقاومتي مي باشد مشخصات مورد استفاده براي اتصال مفتولها در شبکه جوش شده و نيز اتصال وادارهاي برشي به شبکه جوش شده بايد با الزامات ذکر شده در استاندارد ASTM - A185 مطابقت داشته باشد .

انعطاف در معماري :

علاوه بر استحکام سازه اي سيستم سازه هاي پيش ساخته سبک ، که ناشي از پائين بودن جرم ساختمان و عملکرد BOX و اتصالات تقريبا يکپارچه آن است ، يکي از مهمترين مزاياي سازه هاي پيش ساخته سبک انعطاف پذيري در معماري است .

هدف اصلي هماهنگي مدولار ، ساده سازي اقتصادي تر کردن طراحي و ساخت ساختمان است . مهمترين ويژگي نظام مدولار ، واحد طول مشترک ( مدول ) است . با توج به تحقيقات و مطالعات انجام شده مشخص شده است که بهترين مدول براي پانلها بايستي ضريبي از 30 سانتيمتر باشد . پانلهاي ديواري و سقفي سيستم 3D داراي عرض 120 سانتيمتر هستند که مدول شناخته شده جهاني مي باشد . البته نکته مهم و برتري مشخص اين سيستم نسبت به ساير سيستمهاي پانلي اين است که برخلاف سازه هاي پانلهاي سنگين که بايستي در کارخانه ساخته و به محل حمل شوند ، سيستم 3D در واقع يک سيستم نيمه پيش ساخته - نيمه درجا مي باشد . بطوريکه ابتدا پانلهاي سبک در محل نصب مي شوند و سپس روي آنها بتن پاشي مي شود . بنابراين مي توان به راحتي و با بريدن پانل ، هرگونه انعطافي را در محل طرح معماري بدست آورد .

با اين روش ساخت طرح هاي مدور ، بيضي ، نيمگرد و . . . امکان پذير خواهد بود . همچنين اين پانلها با انعطاف خود مي توانند در ساخت گنبد مساجد نيز بکار گرفته شوند .

مزاياي استفاده از سازه هاي پيش ساخته :

مقايسه روش پيش ساخته سازه اي با روش سنتي :

نام استاندارد

رديف

آئين نامه بتن ايران ( آبا )

1

آئين نامه 2008 زلزله

2

آئين نامه هاي ASTM

3

آئين نامه هاي ACI

4

استانداردهاي دت 201 و 203 سازمان مديريت و برنامه ريزي براي سنگ دانه ها - دفتر امور فني

5

دستور العمل هاي اجرايي سازه هاي بتون آرمه

6

پتانسيل گرمايي پلي استايرن (NFPIA)

7

آئين نامه اجرايي ارزيابي کيفيت Application Code

8

آئين نامه ساختماني BOCA

9

آئين نامه استاندارد ساختماني

10

آئين نامه ساختماني UBC

11

آئين نامه اتحاديه ارزيابي ملي آمريکا NES ( January 1998 )

12

نتايج مقاومت در برابر زلزله - Report of earghquake resistant test of model of EVG 3D project nov 1997

13

تست هاي فشاري و خمشي دانشگاه Graz technical university مراجع 85/457/46/85/343/56

14

هندبوک مهندسي سازه ، آناليز سازه اي پانلهاي ديواري 3D و تاييد شده توسط Leslie Martin در فوريه 1991

15

State of the art of precast / prestressed sandwich wall paneld PCI committee

16