استفاده از فناوریهای نوین در صنعت ساختمان
امروزه با رشد جمعیت و فناوریهای گوناگون لزوم استفاده از روش های نوین ساخت بیش از پیش وجود دارد. استفاده از فناوریهای نوین در صنعت ساختمان بر مواردی چون عمر سازه، کیفیت سازه، سرعت و هزینههای ساخت مؤثر است. به دلیل عدم وجود زیرساختهای مناسب و آگاهی از روش های نوین ساخت به طور گستردهای استفاده نمیشود. در بسیاری از موارد استفاده از روشهای سنتی و قدیمی مناسب نبوده و جایگزینی آنها با روش های نوین ساخت امری مهم است. روشهای نوین به دنبال برطرف کردن مشکلات و چالشهای ساختوساز سنتی است. بعضی از روشهای نوین ساخت مربوط به کشورهای دیگر هستند و باید این روشها با بومیسازی به سمت متناسب شدن با شرایط کشور پیش روند. در راستای ویژگیها و مزایای استفاده از فناوریهای نوین ساخت باید فرهنگسازی صورت گیرد و تمامی افراد حاضر در پروژهها به خوبی آموزش داده شوند. وضع قوانین و استانداردها جهت حمایت و تشویق افراد نیز میتواند در این زمینه بسیار کارساز باشد.
ضرورت استفاده از فناوریهای نوین
توسعه و پیشرفت صنعت ساختمان یکی از نشانههای رشد هر کشور است. در صنعت ساختمان دنیای امروز، طرحها و بحثهایی پیرامون موضوعات نوین و ساختمانهای سبز مطرح است حال آنکه در ایران هم چنان روشها و مصالح به مانند دهههای گذشته اجرا و استفاده میشوند. طبق آمار مرکز آمار ایران در سال 1392، 57 درصد پروانههای ساخت اخذ شده بتن آرمه، 25 درصد فولادی و باقی آجری، بلوک و … بوده است. همین مسئله نشاندهنده استفادهی بسیار کم از روش های نوین ساخت و ساز در ایران است.
فرآیند ساختوساز امری زمانبر، گران و حادثه زا است. در همین راستا، استفاده از روش های نوین ساخت زمان لازم، هزینه صرف شده و وزن سازه را به شدت کاهش میدهد. استفاده از روشهای نوین باعث استفاده درست از منابع کشور نیز خواهد شد چرا که باعث کاهش انرژی و مصالح مصرفی میشود.
استفاده از فناوریهای نوین مزایای مختلفی دارد. این مزایا شامل سبکسازی، کاهش قیمت ساختمان، افزایش عمر مفید سازه، کم کردن میزان اتلاف انرژی، کیفیت ساختمان و افزایش سرعت ساخت است. روشهای نوین در میزان مصالح مصرفی و انرژی تا حد بسیار زیادی صرفهجویی میکنند. هزینههای ساختوساز را کاهش می دهند و همن امر است که سبب پایین آمدن قیمت نهایی ساختمان خواهد شد.
استفاده از روشهای نوین در ساخت بسیار مهم بوده و باید توسط نهادهای مربوطه حمایت شده و این فناوریها و روشهای وارداتی باید بومیسازی شوند. به این معنی که آنها با فرهنگ و شرایط زیستی ایران هماهنگ شده و قابلیتهایی به آنها افزوده شود.
رسیدن به یک جایگاه مناسب برای روشها و فناوریهای نوین مسئلهای مهم بوده و نیازمند برنامهریزی و سیاستگذاری هدفدار است. وزارت راه و شهرسازی، وزارت صنایع و وزارت کشور میتوانند در فرهنگسازی استفاده از روشهای نوین بسیار نقش کلیدی ایفا کنند.
از سوی دیگر شهرداری میتواند سازندگان و مردم را به این روشها ترغیب کرده و همچنین، موسسه استاندارد و مراجع ذیصلاح در راستای تأمین امکانات فنی قدم بردارند. از جمله اقدامات در این راستا انجام کارهای پژوهشی است. در ایران، از سال 1386 مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی دبیرخانه فناوریهای نوین ساختمانی را ایجاد کرده است.
وظیفه این قسمت بررسی طرحهای مختلف و انطباق آن با مقررات ملی ساختمان است. مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی این روشهای نوین را بر اساس معیارهای مختلفی ارزیابی میکند. این ارزیابیها در چند دسته تقسیم میشوند که شامل موارد زیر است:
- شاخصهای ارزیابی سازه و زلزله
- تاریخچه، ابداع، تولید و کاربرد سیستم.
- عملکرد سیستم در کشورهای لرزهخیز.
- تحقیقات انجام شده.
- سازگاری با آییننامه و دستورالعملهای موجود.
- شاخصهای ارزیابی حریق
- رفتار اجزای ساختمانی در برابر حریق.
- مشخصات مصالح تشکیل دهنده مقاوم در برابر حریق.
- رعایت استانداردهای معتبر بینالمللی حریق.
- شاخصهای ارزیابی انرژی
- شاخص و پارامترهای انتقال انرژی در جدارهای خارجی.
- گروهبندی ساختمان طبق مبحث 19 مقررات ملی ساختمان.
- قابلیت استفاده از انرژیهای موجود در طبیعت در تهویه، سرمایش و گرمایش.
- شاخصهای ارزیابی آکوستیک
- میزان شاخص کاهش صوت، تراگسیل در دیوارهای خارجی و داخلی.
- ویژگی مصالح مصرفی سقف طبقات به لحاظ انتقال به صورت کوبهای.
- شاخصهای ارزیابی تولید صنعتی
- سرعت اجرا.
- سبکسازی.
- نیروی انسانی ماهر.
- حملونقل و نصب در محل.
- کنترل کیفیت.
از اهدافی که در ماده 2 قانون نظام مهندسی و کنترل ساختمان مطرح شده است ترویج اصول معماري و شهرسازي و رشد آگاهی عمومی نسبت به آن و افزایش بهرهوری و اعتلاي مهندسی و ارتقا دانش فنی صاحبان حرفهها در این بخش است. همچنین، بر اساس ماده 3 قانون، سازمان نظام مهندسی ساختمان علاوه بر انتظام امور حرفهای مهندسان، مسئول تحقق اهداف این قانون در سطح کشور نیز معرفی میگردد؛ چنانچه در ماده 15، اهداف ذکر شده از اهم وظایف و اختیارات هیئت مدیره سازمان عنوان میشود.
همچنین در بند “و” ماده 21 قانون در اهم وظایف و اختیارات شوراي مرکزي سازمان نظام مهندسی ساختمان کشور، همکاري با مراکز تحقیقاتی و علمی و آموزشی و ارائه مشورتهای لازم در تهیه مواد درسی و محتواي آموزش علوم و فنون مهندسی در سطوح گوناگون به وزارتخانههای آموزشوپرورش و آموزش عالی آمده است که این همان بخشی از اهداف است که به اعتلاي مهندسی اشاره دارد؛ بنابراین، طبق قانون، سازمان نظام مهندسی ساختمان به عنوان مسئول افزایش بهرهوری در ساخت، اعتلاي مهندسی و ارتقاء دانش فنی صاحبان حرفه به جهت ارائه خدمات مورد نظر در زمینه ترویج استفاده از فناوریهای نوین ساختمان تلقی میگردد.
در بند “م” از ماده 21 قانون، مشارکت در برگزاري کنفرانسها و گردهماییهای علمی و تخصصی در داخل کشور و در سطح بینالمللی و در بند “ط”، تلاش در جهت جلب مشارکت و تشویق به سرمایهگذاری اشخاص و مؤسسات در طرحهای مسکن و همکاري با دستگاههای اجرایی در ارتقا کیفیت اینگونه طرحها به عنوان وظایف شوراي مرکزي مطرح شده است که امکان بسیار مناسبی در جهت ترویج فناوریهای نوین ساخت باشد.
دلایل عدم استفاده از روش های نوین ساخت در کشور
در بعضی موارد کارفرمایان به این روشهای نوین اعتماد ندارند و مطمئن نیستند که این روشها پاسخگو مسائل فنی، بحث زمان و هزینه هستند یا نه. از نظر بیشتر کارفرمایان روشهای سنتی و قدیمی با تمام مشکلاتی که دارند به دلیل تجربه بسیار استفاده از این روشها و در نتیجه روشن بودن تمامی جوانب کار، قابل اعتمادتر هستند.
این روش های نوین ساخت میتوانند به دلیل جدید بودن مانند هر روش نوین دیگری ریسک بیشتری به همراه داشته باشند. همچنین، ضعف پیمانکاران و مدیریت اجرایی در به کار بردن این روشها نیز از دغدغههای اصلی است. استانداردسازی این سیستمها نیازمند ارزیابی و کنترل کیفیت است و به فراخور پیچیدگی هر روش امری زمانبر خواهد بود.
روش های نوین ساخت و صنعت ساختمان
یکی از اهداف استفاده از روش های نوین ساخت، سبکسازی است. سبک سازی سازهها با استفاده از مصالح جدید و بهینهسازی روشهای اجرا صورت میگیرد. سبکسازی باعث کاهش نیروی لرزهای وارد بر سازه شده و ایمنی را بالا میبرد. سبک سازی سازهها باید تا حد مجازی صورت گیرد و در این مورد آییننامهها و استانداردهایی وجود دارند.
توجه شود که در مورد سبکسازی باید محدودیتهای مربوط به واژگونی رعایت شودو نمیتوان سازه را بسار سبک کرد. سبکسازی میتواند به دو صورت سبکسازی اجزای باربر و سبکسازی سازه ساختمان صورت گیرد. روش های نوین مختلفی برای سبک سازی استفاده میشوند.
1.سیستم ICF یا قالبهای ماندگار
ااز روش های نوین ساخت میتوان به سیستم ICF یا قالبهای ماندگار اشاره کرد. این سیستم در 1960-1950 در آلمان ابداع شد. این سیستم مرکب از بتن مسلح و پنلهای پلیاستایرن است. بتن مسلح در این سیستم به عنوان عضو باربر و پنلهای پلیاستایرن به عنوان قالب و عایق حرارت و صوت عمل میکنند. قالبها پس از بتنریزی به عنوان جزئی از دیواره محسوب شده و در جای خود میمانند و از این رو به آنها سیستمهای قالب ماندگار میگویند. در این روش دو لایه عایق با فاصله قرار گرفته و با بتنریزی جزئی از دیوار میشوند.
تفاوت روشهای مختلف سیستم ICF در انتخاب قالبها است که منجر به اجرای دیوار باربر یا غیر باربر میشود. این سیستم به
سه صورت افقی، قائم و پانلی اجرا میشود. در سیستم افقی، عملیات قالببندی افقی است. در سیستم عمودی، قالبها به صورت نوارهای عمودی هستند. در روش پانلی، قالبها در سایز بزرگ و به صورت پانلی تولید میشود.
در روش پانلی، پانلهای پلیاستایرن از دو لایه ورق پلیاستایرن، مش میانی و آرماتورهای خرپایی ساخته شده است. با توجه به لایههای پلیاستایرن و روشهای بتنریزی سه سیستم برای ICF وجود دارد. این سیستمها شامل سیستم مسطح، سیستم دو طرفه و سیستم مشبک است.
این سیستم مزایای بسیاری دارد که برخی از آنها عبارت است از:
- پلیاستایرن نفوذناپذیر است و باعث افزایش دوام ساختمان در برابر شرایط جوی میشود.
- کاهش وزن سازه را به همراه دارد.
- مقاومت مناسب در برابر زلزله دارد.
- نیاز به قالببندی برای بتنریزی نیست.
- در فصلهای مختلف سال قابلاجرا هستند چون پلیاستایرن مانند عایق عمل کرده و میتوان در محدوده دمایی وسیعتری بتنریزی انجام داد.
2.سیستم JK
از دیگر روش های نوین ساخت، سیستم JK است. این سیستم اولین بار در کشور فرانسه ابداع شد. این سیستم شامل یک بافت فولادی است که بتن سبک به درون آن تزریق میشود. این مسئله سبب استحکام و یکپارچگی میشود. اجزای این روش به طور کامل در محل اجرا میشود. سازهی حاصل متشکل از دیوار و دال خواهد بود و دیوارها باربری را بر عهده داشته و اسکلت سازه فلزی و بتنی نیاز نیست.
اجزای تشکیلدهنده این سیستم پانل، ییم و بتن سبک است. پانل یک شبکه از جنس ورق گالوانیزه است که نقش اسکلت را در این سیستم دارد. این شبکه شبیه قالبی آرماتوربندی شده عمل میکند. ییمها ساختارهای خرپا شکلی هستند که از مفتول گالوانیزه ساخته شده و باعث افزایش مقاومت میشوند.
ییمها از چهار مفتول هم امتداد که دو تا در بالا و دو تا در پایین قرار دارد تشکیلشدهاند و توسط یک مفتول زیگزاگی به هم وصل هستند. بتن به کار رفته در این سیستم نیز بتن سبک است. برای بتنریزی در این سیستم نیازی به قالببندی نیست. به علت هندسه پانلها و خمیری بودن بتن سبک، در هنگام بتنریزی، بتن در داخل پانل محصور میشود.
این سیستم مزایای مختلفی دارد که شامل موارد زیر است:
- اجرای سریعتری دارد.
- نیاز به اسکلت فولادی و یا بتنی نیست.
- سبکتر از سازههای متداول است.
- عایق صورت، حرارت و رطوبت است.
- سیستم قالب تونلی (قابهای بتنی پیوسته)
نام تونلي به دليل شكل قالبهای فلزي همزمان ديوارها و سقفها است. در واقع در سیستمهای تونلی، دیوارها و سقفهای بتن مسلح همزمان بتنریزی، آرماتوربندی و قالببندی میشوند. مزایای این سیستم شامل بالا بودن سرعت ساخت، کاهش ضخامت دیوارها و افزایش فضای مفید، کاهش حجم عملیات نازککاری به دلیل وجود بتن اکسپوز در سطوح و … است.
این سیستم عملكرد سازهای و رفتار لرزهای مجموعه را به دلیل يكپارچگي اعضا و اتصالات آنها بهبود میبخشد. این سیستم شامل دیوارهای بتنی و سقف دال بتنی است. پس از اجرای یک مرحله بتنریزی با گذشت زمان کوتاهی امکان باز کردن قالبها و پیشروی به سمت طبقات بالاتر وجود دارد. این روش غالباً برای ساختمانهای بلندمرتبه مناسب است.
مزایای این روش شامل اجرای سریعتر، یکپارچگی سازه و در نتیجه عملکرد بهتر لرزهای و کمک به محیطزیست با کاهش نخاله ساختمانی و کاهش انرژی در زمان ساخت است. در این سیستم لولهگذاریهای برق و غلاف تأسیساتی همزمان با بتنریزی انجام شده و سرعت کار را افزایش میدهد. از معایب این روش محدودیت در طراحی فضاهای داخلی است.
عمليات قالببندی در سيستم قالب تونلي به دو روش انجام میگیرد روش تمام تونلي و روش نيمه تونلي (ميز پرنده). استفاده از طراحیهای منظم و متقارن در این روش بسیار مهم است. این روش به دليل نياز به تجهيزات گسترده و بزرگ مقياس برای پروژههای كوچك اقتصادي نبوده و نياز به نيروي متخصص دارد.
اجراي مناسب بتن و صاف و صيقلي بودن قالبها نياز به نازککاری را کم میکند و به دليل ضخامت كم سقف و انسجام سازه، صداي کوبهای در کفها زیاد شده و براي كاهش آن نياز به استفاده از مواد الاستيك در كف است.
3.سیستم پانلهای سهبعدی
سیستم پانلهای سهبعدی ساختمانی که شامل پانلهای دیواری و سقفی است جزئی از روش های نوین ساخت است. این سیستم متشکل از یک لایه عایق پلیاستایرن منبسط شده در میانه و دو شبکه فلزی در طرفین است. پس از نصب روی شبکههای فلزی بتن پاشیده میشود. پانلهای دیواری نقش باربری داشته و جداکننده نیز هستند. در این سیستم، باربری به جای عناصر قائم بر عهده عناصر صفحهای است. پانلهای سقفی نیز انتقال بار به پانلهای دیواری را انجام میدهند. به دلیل مشکلاتی مانند سختی بتن پاشی به سطح زیرین گاهی برای سقف این سیستم از روش دیگری مانند تیرچه و بلوک استفاده میشود. میتوان تا حدود 2 طبقه با این روش اجرا کرد. این روش زمان اجرا را تا 50 درصد کاهش میدهد و وابستگی کمتری از نظر اجرا به شرایط جوی وجود دارد. در این روش به دلیل بتن پاشی ساختار صلب با باربری سهبعدی و عملکرد جعبهای برای باربری ثقلی و جانبی ایجاد میشود. از این رو، درجات نامعینی سیستم زیاد شده و نیرو در نقاط مختلف سازه پخش شده و از تمرکز تنش پیشگیری میشود. اجزای این سیستم شامل عایق پلیاستایرن، شبکه میلگردها و شاتکریت است.
4.سیستم تیلت آپ
سیستم تیلت آپ بیشتر از آن که یک سیستم ساختمانی باشد یک روش اجرا است. تیلت آپ از روش های نوین ساخت است که در این روش اعضا به صورت افقی در محل اجرا شده و بعد از عملآوری قطعه توسط جرثقیل بلند شده و در محل نصب میشود. این روش برای ساخت ساختمانهای کوتاه تا 4 طبقه کاربرد دارد. سیستم تیلت آپ شامل سه نوع سیستم جعبهای، سیستم قاب صلب و سیستم ترکیبی است. در بیشترین حالت تیلت آپ به صورت سیستم جعبهای اجرا میشود. در این روش دیوارهای بتن مسلح به صورت تیلت آپ اجرا میشوند. در روش قاب صلب تعدادی قاب خمشی بتن مسلح در دو جهت عمود بر هم قرار دارند. در سیستم ترکیبی در یک راستا دیوار برشی و در جهت عمود بر آن قاب خمشی بتن مسلح به کار میرود.
5.سیستم ترونکو
سیستم ترونکو در لغت به معنی الوار است و ریشه این روش ساختمانهای ساخته شده با الوار چوبی دایرهای است. در این سیستم از قطعات لولهای گالوانیزه با مقطع دایرهای توخالی استفاده میشود. این روش مزایای مختلفی به همراه دارد و یکی از روش های نوین ساخت محسوب میشود؛ برای مثال لولههای توخالی مانند سیستم عایق صوتی عمل میکنند. همچنین به دلیل هوای موجود در لولهها، این سیستم تا حدودی عایق حرارت نیز است. به جهت برش دقیق در این سیستم، دورریز مصالح کم است. وزن سازهی ساخته شده با این روش کم بوده و سبک است.
این سیستم برای ساختمانهای یک الی دو طبقه کاربرد دارد. این سیستم از قابهای ساختمانی ساده با اعضای فلزی سرد نورد شده شامل اعضای قائم با مقاطع مختلف L شکل، Ω شکل و…، تیرهای قوطی شکل و بادبندهای ضربدری تشکیل شده است. این سیستم تیر و ستون ندارد و اجزای این سیستم شامل لولههای گالوانیزه، صفحه اتصال، مهاربندهای تسمهای و اتصالات پوشش نهایی است.
6.سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (CFS)
این ساختمانها شامل ورقهای فولادی سرد نورد شده، صفحات تخته گچی و لایه عایق حرارتی و صوتی است. این سیستم برای اجرای سازههایی با طبقات محدود و تا حدود 5 طبقه استفاده میشود. آییننامههایی برای این سیستم وجود دارد. در این روش فولاد مصرفی وزنی حدود 50 درصد فولاد معمولی را دارد و باعث سبک سازی سازه میشود. علاوه بر این، سبک بودن موجب حملونقل سادهتر نیز خواهد شد. قابهای فولادی سرد نورد شده نسبت به مصالح عادی دوام بیشتری داشته و در برابر جانوران و حشرات نیز مقاوم است.
7.سيستم ديوار باربر بتن سبك گازي (AAC)
بتن سبک اتوکلاو شده یا بتن گازی تولید پیچیده و گرانی داشته اما سبک بوده و مقاومت حرارتی مناسبی دارد. در این روش سبک سازی سازه نیز مانند هر روش دیگری نیرو زلزله بر سازه کاهش یافته و عملکرد لرزهای بهبود مییابد. محصولات تولیدی این بتن به دسته بلوکها و پانلها تقسیم میشوند. پانلها در انواع پانلهای ديواري باربر و غير باربر و پانلهای سقف و كف وجود دارند. نوع باربر آن در ساختمانهای يك طبقه و نهایتاً دوطبقه استفاده میشود.
جمعبندی
با توجه به نیازهای روز صنعت ساختمان، پیشرفت دانش ساختمان و فناوری، روشهای نوینی جهت ساختوساز ایجاد شده است. انتخاب درست این روشها میتواند بسیار مثمر ثمر بوده و مزایای زیادی مانند ایمنی، افزایش سرعت ساخت و کنترل هزینهها را به دنبال داشته باشد.
روشهای نوین مختلفی جهت سبک سازی سازهها وجود دارد. هر کدام از این روشها مزایا و معایب خاص خود را داشته و تفاوتهایی با هم دارند. برای مثال سیستم ترونکو شباهتهایی به قاب فولادی سبک دارد اما از نظر ساخت متفاوت است. در سیستم ترونکو هیچ ستونی وجود نداشته و از دیوارههای بتنی استفاده شده است درحالیکه در قاب فولادی سبک تعداد زیادی ستون استفاده شده است.
روش ساخت تونلي به دليل ضخامت كم و عایق حرارتي اندك، در مناطقي كه اختلاف دماي روز و شب در آن بالا است، بهتنهایی قابل استفاده نبوده و بايد با استفاده از تمهيدات ويژه و عایقهای حرارتي، ظرفيت حرارتي آن را بالا برد كه هزینههایی را به پروژه تحمیل میکند حال آنکه روشهایی مانند ICF و بتن گازی خود از عایق حرارتی برخوردار هستند.
در بافتهاي شهری فشرده، به دليل کمبود فضاي كافي براي حركت جرثقیلها، به كارگيري سيستم تونلي در عمدهی موارد با مشكلات اجرایی مواجه میشود. همچنین، در مناطقي كه نيازمند تأمين پاركينگ در طبقات زيرزمين هستند، اين سيستم به تنهايي مناسب نخواهد بود و بايد با سیستمهای ديگر همراه شود. از نظر ارتفاع سازهای نيز از ميان سیستمهای ارائه شده، تنها سيستم قالب تونلي برای بلندمرتبهسازی مناسب است و سایر روشها محدودیتهایی برای ارتفاع دارند.
روشی مانند روش تونلي به تجهيزات گسترده نیاز دارد و در نتیجه در پروژههای كوچك اقتصادی نيست. توجه به این نکته ضروری است که در برخی از این روشها میتوان نیروی ماهر بومی تربیت کرد و اما در برخی دیگر تنها به نیروهای متخصص و تجهیزات ویژه نیاز است. در بسیاری از این روشها محدودیت طول دهانه و فضاسازی داخلی وجود دارد. در بسیاری از این روشها باربری صفحه ای وجود دارد و روشهایی که انتقال بار به صورت صفحهای رخ میدهد محدودیتهایی را به همراه دارد. علاوه بر نکات یاد شده توجه به نحوه اجرای تأسیسات سازه، اصول اجرایی و امکانات و تجهیزات مورد نیاز در هر روش مسئلهای بسیار ضروری است.
استفاده از دانش مهندسی به روز به کارفرمایان در راستای انتخاب روش درست بسیار کمک خواهد کرد.
مطالب مرتبط:
دیدگاهتان را بنویسید