شنبه ۲۴ آذر ۱۳۹۷- December 15 2018
کد: 1476 | سرویس: مقالات
چاپ | پرینت
مقاله و توضیحات درباره سازه ی ICF

امروزه با توجه به نیاز روز افزون کشور به مسکن و طرح های دولت برای ساخت مسکن از‌ جمله طرح مسکن مهر ، نیاز به ساخت سریع و ارزان مسکن مقاوم در برابر زلزله احساس می‌شود. به این ترتیب مشخص است که استفاده از سیستم‌های سنتی در امر ساخت و ساز جوابگوی نیاز جامعه نبوده و استفاده از فناوری‌های نوین در این بخش اجتناب ناپذیر می‌باشد. که یکی از کم نقص ترین آنها سیستم قالب عایق ماندگار (ICF) می‌باشد.

چکیده :

امروزه با توجه به نیاز روز افزون کشور به مسکن و طرح های دولت برای ساخت مسکن از‌ جمله طرح مسکن مهر ، نیاز به ساخت سریع و ارزان مسکن مقاوم در برابر زلزله احساس می‌شود. به این ترتیب مشخص است که استفاده از سیستم‌های سنتی در امر ساخت و ساز جوابگوی نیاز جامعه نبوده و استفاده از فناوری‌های نوین در این بخش اجتناب ناپذیر می‌باشد. که یکی از کم نقص ترین آنها سیستم قالب عایق ماندگار ICF می‌باشد .

مقدمه :

یکی از روش‎‌های متداول ساختمان‌سازی استفاده از سیستم باربر دیوار و سقف بتنی است. سرعت، کیفیت و هزینه تمام شده اجرای این روش به نحو چشم‌گیری در گرو انتخاب، طراحی و مدیریت سیستم قالب‌بندی است. سیستم‌های قالب عایق ماندگار ICF از جمله روش‌های اجرای دیوار باربر و سقف بتنی می‌باشد.

در سیستم ICF اجرای ساختمان بتن‌آرمه با قالب‌های عایق ماندگار پلی‌استایرنی صورت می‌پذیرد و دیگر نیازی به استفاده از قالب های جانبی نیست. در صورتی که در سیستم  های سازه ای دیگر از قالب‌های فلزی یا چوبی استفاده می‌شود که بعد از عملیات بتن ریزی و گیرش بتن ، برداشته می‌شود.

در ادامه سعی می‌شود که به منظور مقایسه دو سیستم پارامترهای مختلف سازه‌ای و اجرایی مورد بررسی قرار گیرد. در هر سیستم ساختمان سازی همواره رفتار لرزه ای از مهم ترین ویژگی هاست. در بررسی رفتار لرزه ای یک سازه پارامترهای مختلفی دخیل هستند که در ادامه سیستم مذکور مورد بررسی قرار خواهدگرفت. همچنین با توجه به ارزش سوخت بحث عملکرد حرارتی نیز بسیار حائز اهمیت است که باید در مورد هر سیستم ساختمانی مورد بررسی قرار گیرد. از جمله بحث های سازه ای دیگر که باید مورد توجه قرار گیرد مقاومت در برابر آتش و عملکرد آکوستیکی سیستم می باشد.

در پروژه های انبوه سازی همواره بحث های اجرایی بسیار حائز اهمیت است. بحث هزینه تمام شده همواره در صدر توجهات قرار داشته است و می تواند اهمیت ویژه ای در بررسی یک سیستم ساختمانی داشته  باشد. سرعت اجرایی ساختمان می تواند انتخاب و یا عدم انتخاب یک سیستم را برای پروژه های انبوه سازی تحت الشعاع قرار دهد.

در ادامه سعی خواهد شد تا پارامترهای ذکر شده را در مورد سیستم قالب عایق ماندگار ( ICF ) مورد ارزیابی قرار دهیم تا برتری هر سیستم بر دیگری در هر قسمت مشخص شود.

مقایسه پارامترهای سازه ای

رفتار لرزه‌ای : 

به طور کلی این سیستم توانایی بسیار خوبی را در مقابله با زلزله و طوفان از خود نشان داده‌اند به طوری‌که در زلزله‌های گذشته از معدود ساختمان‌های به جا مانده پس از زلزله بوده‌اند. در زیر نمونه ای از این موارد را مشاهده می‌کنید:

عناصر باربر اصلی در ساختمان با سیستم ICF و دیوارهای باربر ( دیوار برشی ) و دال‌های تخت نسبتا نازک هستند.

از دلایل عملکرد مناسب این  سیستم در برابر زلزله می‌توان به یکپارچگی مناسب دیوار و سقف اشاره کرد. البته این یکپارچگی در سیستم مذکور به دو نحو متفاوت تامین می‌شود. در سیستم ICF اتصال سقف به دیوار توسط میلگردهای خم شده و بتن درجا به نحوی صورت می‌گیرد که یک اتصال گیردار برای انتقال بارهای ثقلی و یک اتصال برش‌پذیر برای انتقال بارهای درون صفحه‌ای ناشی از زلزله به وجود آید.

یکی از عوامل مهم برای بهبود عملکرد لرزه‌ای سازه توجه به سبکی آن است. سیستم  ICF  در مقایسه با سیستم‌های متداول بتنی و فولادی اندکی سبک‌تر می باشد . با این که مصرف بتن در اجرای سازه های دیگر بیشتر از سیستم ICF است اما به دلیل کاربرد بیشتر میلگرد و آهن‌آلات در سیستم ICF به نظر می‌آید رفتار لرزه‌ای بهتری را از این منظر از خود بروز می‌دهد. 

مشاهده زلزله‌های گذشته حاکی از آن است که هرچه تعداد اعضای سازه‌ای مشارکت کننده در باربری ( نامعینی ) بیشتر باشد عملکرد لرزه‌ای آن مناسب‌تر است . به طور کلی تامین درجه نامعینی مورد نیاز به وسیله خطوط دیوار یا قاب در هریک از جهت‌های اصلی صورت می‌پذیرد. در سیستم مذکور با توجه به تعداد زیاد خطوط دیوار در هر دوجهت نامعینی مورد انتظار تامین خواهد شد.

عدم محدویت معماری :

در سیستم ICF به دلیل حذف ستون ها و یا کاهش ستون ها ، محدودیت طراحی معماری از بین رفته است و با توجه به عدم ستون ، تامین پارکینگ یکی از مزیت های مهم در این سازه می باشد . 

تعداد طبقات :

حداکثر تعداد طبقات سیستم ICF بستگی به نوع رابط‌ ها دارد. این رابط‌ ها معمولا پلیمری هستند و در بعضی سیستم‌ها نیز از رابط‌های فولادی با پوشش گالوانیزه استفاده می‌شود.

 حداکثر ارتفاع مجاز ساختمان در کلیه پهنه‌های لزره‌خیزی ایران ، مطابق استاندارد ۲۸۰۰ ایران، اجرای ساختمان حداکثر تا ۱۵ طبقه بلامانع است. در کشورهای مختلف اروپایی و مناطق غیر لرزه‌خیز جهت ساخت سازه‌های از ۲ تا ۲۵ طبقه از سیستم ICF استفاده می‌شود. البته از منظر اقتصادی تعداد طبقات بهینه در روش ICF بین ۸ تا ۱۰ طبقه است.

مقاومت در برابر آتش :

برای بررسی مقاومت  سیستم ICF در مقابل آتش مقاومت بتن و عایق پلی استایرن مورد استفاده در ICF باید مد نظر قرار گیرد.

مقاومت بتن در مقابل حریق :

انواع بتن‌های معمولی مورد استفاده در این دو سیستم، غیر قابل اشتعال و در نتیجه بی‌خطر هستند. بتن مقادیر زیادی رطوبت در حال تعادل با محیط دارد و در مجاورت آتش با از دست دادن رطوبت و واکنش‌های دهیدراسیون که همراه با جذب حرارت قابل توجهی است، انتقال حرارت را به داخل بدنه بتنی به تاخیر می‌اندازد. این موضوع به علت مقدار بالای گرمای نهان تبخیر و نیز صرف گرما برای واکنش‌های دهیدراسیون است که به طور قابل توجهی رفتار بتن در برابر آتش را بهبود می‌بخشد.

مقاومت اسفنج پلی استایرن :

پلی استایرن به کاربرده شده در ICF باید مطابق استانداردهای معتبر از نوع خود‌خاموش‌شو یا کندسوز شده باشد. این نوع پلی‌استایرن در مدت کوتاهی پس از قرار گرفتن در معرض شعله جمع می‌شود و بدون شعله‌ور شدن از منبع دور می‌شود.  به دلیل جمع‌شدگی عایق پس از قرار گرفتن در معرض آتش(دماهای نزدیک به ۱۰۰درجه )، پوشش گچ‌ دچار ریزش می‌شود و در نتیجه پلی‌استایرن مستقیما در معرض آتش قرار می‌گیرد، به همین دلیل برای اتصال پوشش گچ‌ به عایق باید از توری رابیتس یا مش فلزی استفاده شود.  در صورت رعایت این نکات ساختمان های با سیستمICF مقاومت بسیار خوبی را در برابر آتش از خود نشان می دهند.

بررسی عملکرد حرارتی : 

 بتن و خصوصا بتن مسلح بیشترین میزان انتقال حرارت را در بین مصالح مورد استفاده در ساختمان سازی دارد. به منظور جلوگیری از انتقال حرارت از عایق استفاده می‌شود. سیستم ICF به دلیل استفاده از دو لایه عایق حرارتی پلی استایرن که هرکدام به طور معمول ضخامتی در حدود ۵ سانتی‌متر دارند مشکل چندانی از این بابت ندارد. همچنین به دلیل درزبندی و هوابندی مناسب دیوار مقدار نفوذ هوا و تبادل حرارتی ناشی از آن نیز قابل اغماض است. در این سیستم دمای سطح داخلی جدار به دلیل وجود لایه‌ی داخلی عایق حرارتی یکنواخت است و پل‌های حرارتی قابل توجهی در این سیستم وجود ندارد.

بررسی عملکرد صدابندی ( آکوستیکی) :

 هر چه ضخامت لایه بتنی دیوار بیشتر شود صدا بندی افزایش می‌یابد. به طور کلی جدارهایی که شاخص کاهش صدای وزن یافته آنها از ۵۰ دسی بل بیشتر است برای دیوارهای خارجی و دیوارهای بین واحدهای مستقل در ساختمان‌های مسکونی قابل قبول است. از آنجایی که در این سیستم معمولا دیوار بتنی ۱۵ سانتی متر اجرا می‌شود این خواسته تأمین خواهد شد. البته لازم به ذکر است که در سیستم ICF  دو لایه پلی استایرن ۵ سانتی متری هم داریم که عملکرد آکوستیکی آن را به نحو قابل توجهی بهبود می‌بخشد، به طوری که به این سیستم ((مسکوت)) گفته می‌شود.

در مورد این  سیستم باید صدا بندی سقف‌ها را هم مورد توجه قرار دهیم. در این سیستم که از دال بتنی استفاده می‌شود، کاهش صدای هوابرد جوابگوی انتظارات تعیین شده می‌باشد. ولی در مورد صدا بندی کوبه‌ای به تنهایی جوابگو نیست و لازم است با یک لایه ارتجاعی در کف تکمیل شود این لایه ارتجاعی معمولا با موکت یا فرش تأمین می‌شود با توجه به مطالب گفته شده مشخص است که سیستم ICF عملکرد آکوستیکی بسیار بهتری نسبت به سیستم های دیگر دارد.

مقایسه نکات اجرایی

بتن ریزی:

۱)  عدم محدودیت فصلی :  در سیستم ICF به دلیل استفاده از قالب‌های حرارتی بتن ریزی در شرایط دمایی متنوع و اغلب فصول سال امکان‌پذیر است.

۲) هنگام بتن ریزی از ارتفاع بیشتر از ۲ متر در این سیستم ، چنانچه تمهیدات خاص اعمال نشود کیفیت بتن دچار مشکل می‌شود زیرا به سبب بتن ریزی از ارتفاع زیاد و برخورد بتن با آرماتورها جداشدگی به وجود می‌آید. این در حالی است که در صورت رعایت تمام الزامات آیین نامه ای به دلیل کشویی بودن قالب‌های مورد استفاده و امکان بالا و پایین بردن آن‌ها این مشکل وجود ندارد.

زمان :

سیستم ICF در پروژه های تک سازی سرعت اجرای قابل قبولی نسبت به سایر فناوری‌های موجود دارد ، و در پروژه های انبوه سازی به دلیل سرعت بالای اجرای عملیات نصب دیوار و سقف و تعداد دیوارهای پلی استایرن ، بسیار سریعتر  از سیستم های دیگر می‌باشد. هم اکنون با استفاده از این روش انبوه‌سازان با برنامه ریزی مناسب می‌توانند یک طبقه را در دو روز اجرا نمایند. لازم به ذکر است دراین سیستم موازی کردن اقدامات در قسمت‌های مختلف یک پروژه و ایجاد هم‌پوشانی های لازم بین فعالیت‌های مختلف اجرایی به سهولت و بدون بالا بردن هزینه‌های پروژه امکان پذیر است.

هزینه :

۱) در سیستم ICF عدم نیاز به ماشین آلات و ابزار گران قیمت ، هزینه های پروژه را کاهش می‌دهد. در حالی که در سیستم های دیگر با توجه به سنگین بودن قطعات قالب دیوار و سقف مورد استفاده ، وجود جرثقیل و دیگر امکانات نصب الزامی است.

۲) سیستم ICF به علت سبک بودن قالب‌ها قابلیت حمل در شعاع زیاد را دارد. علاوه بر آن به دلیل قابلیت ضربه پذیری قابل توجه آن‌ها، در حمل و نقل دچار آسیب جدی نمی‌شود. در صورت مونتاژ قالب در محل پروژه، قالب حجم کمتری را اشغال می‌کنند و به سادگی و با هزینه کمتری حمل می‌شوند. 

در ادامه چند نمونه دیگر از مباحث اجرایی سازه ها مقایسه می شود :

– از نقاط ضعف سیستم سنتی و نوین دیگر ، عدم امکان جوابگویی به انتظارات عملکردی پارکینگ هاست. در عمل لازم است برای پارکینگ فضایی مجزا در نظر گرفته شود. اما در سیستم ICF امکان ایجاد پارکینگ در خود ساختمان وجود دارد. البته باید در طراحی آن ضوابط لازم در نظر گرفته شود تا از نظر مقاومتی در برابر زلزله سازه را دچار مشکل نکند.

– در سیستم های سنتی و نوین دیگر ، تاسیسات در صورت بروز مشکل در اکثر موارد لازم خواهد بود مدار جایگزینی به صورت روکار اجرا شود در صورتی که در سیستم ICF عبور لوله‌های تاسیساتی با سوراخ کردن اسفنج پلی‌استایرن امکان پذیر است.

– در سیستم های سنتی و نوین دیگر ، امکان تغییر ابعاد قطعات منتفی است. در نتیجه در صورت وجود اشتباه در ساخت قطعه تخریب و اجرای مجدد بخش‌های مورد نظر با دشواری و پیچیدگی‌های متعدد همراه است. در صورتی که در سیستم ICF در صورت اشتباه در ساخت قطعه در محل ساخت امکان برش قطعات وجود دارد. 

نتیجه‌ گیری :

۱- در سیستم ICF  به دلیل یکپارچگی اتصالات دیوار و سقف، رفتار لرزه‌ای خوبی را از خود نشان می‌دهند اما در مقایسه با دیگر سازه ها ، سیستم ICF به دلیل استفاده از میلگرد کمتر ، سبک‌تر بوده و در نتیجه رفتار لرزه‌ای بهتری دارد.

۲- در صورت رعایت نکات اجرایی ، این سیستم مقاومت خوبی در برابر آتش دارد . 

۳- دو لایه پلی‌استایرن موجود در ICF ، سبب می‌شود که این سیستم عملکرد حرارتی و آکوستیکی بهتری را نسبت به سیستم های دیگر از خود نشان دهد.

۴- در سیستم ICF به دلیل نصب سریع‌ تر قالب‌ها نسبت به سازه های دیگر ، سرعت اجرایی بالاتری دارد و برای انبوه‌سازی مناسب‌تر است.

۵- در سیستم ICF به دلیل استفاده کمتر از میلگرد از نظر مصالح مورد استفاده ، و عدم استفاده از ماشین آلات و تجهیزات سنگین هزینه کمتری نسبت به سیستم های سازه ای دیگر دارد .