طراحی و اجرای قالبهای عایق ماندگار
(insulated concrete forms)

چکیده:
قالب های عایق ماندگار (icf) در احداث ساختمان های با کیفیت و به روز در دنیا با احتساب زمان و صلبیت و یکپارچگی کامل ساختمان جهت مقابله دربرابر نیروهای زلزله استفاده می شوند که به مرور موجب تحولات شگرفی در فن آوری ساخت ،مواد تشکیل دهنده، طراحی و قالب بندی فنی آن گردیده است و با توجه به اینکه عایق حرارتی، برودتی و صوت است، نزدیک به ۷۵ درصد انرژی را حفظ می نماید. در این مقاله سعی شده است چگونگی طراحی و اجرای قالب های icf تشریح گردد چرا که معمولا نبود اطلاعات کافی از این سیستم منجر به استفاده نکردن آن در سازه ها باشد و نداشتن اطلاعات کافی از اجرای آن منتج به مشکلاتی سازه ای گردد. طراحی این سیستم بر اساس سبکی و کاهش جرم ساختمان باعث کاهش تغیر مکان سازه در هنگام وقوع زلزله میگردد.
 
واژگان کلیدی: صلبیت سازه ای، عایق انرژی، قالب های ماندگار، طراحی سیستم، تغییر مکان و کاهش جرم
 
۱- مقدمه
طی آمار گرفته شده توسط سازمان مسکن و شهرسازی و سازمان نوسازی مدارس کشور سیستم صنعت ساختمان در ایران دیگر پاسخ گوی نیاز مبرم به ساختمان های انبوه و کیفیت برتر را ندارد لذا با در نظر گرفتن زمان و ایجاد سازه های با کیفیت و تکنولوژی روز دنیا مورد بررسی قرار گرفت که یکی از این فن آوری های نوین icf می باشد. سازه های بتنی در دهه های اخیر دچار تحولات شگرفی از لحاظ فن آوری ساخت، مواد تشکیل دهنده، طراحی و قالب بندی فنی گردیده اند که در سیستم ساختمان با icf یا قالب های عایق ماندگار (forms concrete insulated) تمامی اجزای ساختمان به صورت یکپارچه اجرا می گردد و اجزا با
هم به صورت کاملا صلب عمل می کنند.
 
۲- ضرورت بهره گیری از فن آوری های نوین ساختمانی
حل مشکالتی نظیر زمان طولانی اجرا،عمر مفید کم و یا هزینه زیاد اجرای ساختمانها در بخش مسکن نیازمند ارائه راهکارهایی به منظور استفاده عملی از سیستم های ساختمانی نوین و مصالح ساختمانی جدید جهت کاهش وزن،کاهش زمان ساخت،دوام بیشتر و نهایتا کاهش هرینه اجرا می باشد که در زمینه پیش بینی تمهیدات لازم به منظور افزایش عمر ساختمان ها، سبک سازی، مقاوم نمودن آنها در برابر زلزله و سایر عوامل تخریبی و نیز اشاعه روش ها و جزئیات اجرای ساختمان منطبق با ظوابط و آیین نامه های ساختمانی برای تسهیل بهبود عملیات اجرایی و کنترل ساختمان اقدامات لازم را به عمل آورد. در همین راستا نیاز گسترده و روز افزون جامعه به ساختمان و مسکن ضرورت استفاده از روش ها و مصالح جدید جهت افزایش سرعت ساخت، سبک سازی، افزایش عمر مفید و نیز مقاوم نمودن ساختمان ها در برابر زلزله را بیش از بیش مطرح ساخته است.
 
۳- مشکل کمبود مسکن و راه های مقابله با آن
مشکل مسکن می تواند روابط فردی، اجتماعی و فرهنگی و حتی روابط عاطفی را میان افراد یک جامعه تحت تاثیر قرار دهد، همچنین می تواند سبب بروز بحران های روحی، اخلاقی و حتی اجتماعی گردد. تولید فراوان و مداوم مسکن،استفاده بهینه از مصالح و منابع،سرعت بخشیدن به تولید در واحد زمان و حذف شرایط و عوامل اتلاف زمان را می توان مهمترین و اساسی ترین مزایای استفاده از چنین روشی دانست ضمن آنکه تامین فضا و شرایط کاری مناسب برای تولید نیز از سایر مزیت های این روش به شمار می رود.
 
۴- ضرورت کاهش وزن ساختمان

  • هر جه جرم ساختمان بیشتر باشد تاثیر زلزله بر آن شدید تر بوده و نتیجتا صدمات و تلفات ناشی از آن بیشتر خواهد بود. کشور ایران بر روی کمربند زلزله آلپ-هیمالیا قرار دارد و مقاوم ساختن ساختمانها در برابر زلزله یکی از آیتم های مهم طراحی می باشد.
  • استفاده از مصالح سبک و نیز استفاده بهینه از مصالح موثرترین روش برای کاهش وزن ساختمان است.
  • به کار بردن مصالح سازه ای با مقاومت زیاد
  • قرار دادن بارها و تاسیسات سنگین در طبقات زیرین هر چه جرم و وزن ساختمان کمتر باشد بار ثابت آن کمتر بوده و این امر تاثیر مستقیم بر سازه ساختمان دارد. پایین آوردن وزن ساختمان شامل کم کردن بار مرده در تمام سازه باربر ساختمان و نیز سطوح افقی (کف ها) دیوارهای داخل و خارجی ساختمان، اجزای نما سازی و سایر بخش های ساختمان می گردد.

 
۵- روش های متداول ساختمان سازی در ایران

  • ساختمان ها با دیوارهای باربر (بدون اسکلت)
  • ساختمان سازی با اسکلت بتنی و فلزی

مطالعه و بررسی پیرامون میزان و نوع مصالح مورد استفاده و نیز کیفیت و روش اجرای اینگونه ساختمان ها در کشور نشان می دهد اصولا تحول و یا تغیر اساسی در موردمصالح و یا روش اجرای ساختمان صورت نگرفته است.
 
۶- ضرورت تغیر در روش اجرای ساختمان ها در کشور
یکی از عوامل تشدید آثار زلزله، وزن تمام شده ساختمان ها می باشد و به همین دلیل استفاده از دانش روز و فن آوری های جدید و نیز به کار بردن مصالح جدید در جهت پایین آوردن وزن ساختمان، یک ضرورت در جهت کاهش اثرات زلزله بر ساختمان ها در کشور به شمار می رود.
 
۷- سیستم ساختمانی جدید(ICF) و مصالح نوین
ویژگی های این سیستم سبک بودن، سهولت نصب، سرعت اجرا، عدم وابستگی به تجهیزات و ماشین آلات متعدد، عدم نیاز به نیروی انسانی ماهر و متخصص و مهمترین ویژگی های آن افزایش سرعت ساخت، سهولت اجرا، کاهش هزینه ساخت، ایجاد سیستم ساختمانی منسجم و یکپارچه، استفاده بهینه از انرژی در ساختمان.
 
۸- ضوابط انتخاب فن آوری نوین (icf)

  • ساختمان و اجزای آن به نحوی طراحی گردد که دارای شکل پذیری مناسب باشد.
  • عناصری که بارهای قائم را تحمل می کنند در طبقات مختلف بر روی هم قرار داده شوند تا انتقال بار این عناصر به یکدیگر با واسطه عناصر افقی صورت نگیرد.
  • عناصری که نیروهای افقی ناشی از زلزله را تحمل می کنند طوری طراحی شوند که انتقال نیروها به سمت شالوده به طور مستقیم انجام شود و عناصری که با هم کار می کننددر یک صفحه قائم قرار داشته باشند.
  • ساختمان به طوری طراحی گردد که عناصر قائم (ستون) دیرتر از عناصر افقی (تیرها) دچار خرابی شوند (ستون قوی و تیر ضعیف)
  • برای کاهش نیروی پیچشی ناشی از زلزله، مرکز جرم در هر طبقه به مرکز سختی آن طبقه منطبق و یا فاصله آنها در هر یک از امتدادهای ساختمان از ۷ درصد بعد ساختمان در آن امتداد کمتر باشد.
  • اعضا و قطعات غیر سازه ای به ویژه قطعات نما و شیشه ها آن چنان طراحی و اجرا شوند که در هنگام وقوع زلزله از سازه جدا نشده و با فرو ریختن ایجاد خسارات جانی و مالی ننمایند.
  • اعضای غیر سازه ای به ویژه دیوارهای داخلی و نماها طوری اجرا شوند که حتی المکان مانعی برای حرکت اعضای سازه ای در هنگام وقوع زلزله ایجاد نکنند، در غیر این صورت باید اندر کنش این اعضا با سیستم سازه ای در تحلیل سازه در نظر گرفته شود.

 
۹- تاریخچه
در دهه ۱۹۶۰ در اروپا با اختراع پلی استایرن انبساطی (EPS) که در آن مقداری پنتان و مواد ضد آتش وجود داشت و پنتان عامل انبساط مواد در این بلوک ها می باشد با دمیدن بخار آب و دما ذرات EPS متبلور شده و بلوک های عایق ایجاد کرده که میتوان از آن به عنوان بلوک ساختمانی که بتن در بین آن قرار میگیرد استفاده گردد.
 
۱۰- مزایای سیستم ساختمانی (ICF) نسبت به سازه های سنتی

  • عایق حرارت، برودت و صوت بوده و ۷۵ درصد انرژی را حفظ می کند.
  • ضد زلزله بوده و صلبیت بالایی در سازه وجود دارد و تمامی اعضای ساختمان به صورت یکپارچه عمل می کنند.
  • سرعت ساخت بالایی دارد و با بریدن محصولات تنوع در طراحی ایجاد میشود.
  • تطبیق پذیر، همه کاره و کیفیت بالایی دارد و دارای استانداردهای ISO می باشد.
  • سبکی، شکل دهی آسان و ساده، توان باربری دیوار ،ضد حریق و نگهدارنده
  • دوستدار طبیعت است و مواد تشکیل دهنده آن عاری از فرمالدید و گازهای HCFC ،CFC است.
  • ۴۰ الی ۷۰ درصد صرفه جویی انرژی و ۵۰ الی ۵۸ درصد عایق صوتی بهتر از سنتی است.
  • مناسب برای تمامی شرایط آب و هوایی و صرفه جویی در مصرف مصالح ساختمانی
  • کل ساختمان مقاوم در برابر زلزله، طوفان، سیل، آتش،‌کپک، قارچ، حشرات، تندباد و انفجار است.
  • استحکام بالای سازه، امتیاز عمل آوری بتن، طراحی بی همتا، کاهش ضایعات، حداقل ابزار و ماشین آلات ، تمیزی کارگاه ،سهولت ساخت، برگشت پذیری و ایمنی برخوردار است.
  • با هر تیم ۳ نفره اجرای ۵۰ متر مربع دیوار در هر روز امکان پذیر است.
  • انواع سیستم های متداول اجرایی بر روی آن قابل انطباق است.
  • اجرای تاسیسات آسان و قابلیت اجرای هر گونه نما سازی داخلی و خارجی
  • قابل اجرا در زمین های با مقاومت کم، تولید شده از مواد اولیه غیر قابل اشتعال
  • مورد حمایت سازمان بهینه سازی مصرف سوخت کشور

 
۱۱- طراحی و محاسبات (ICF)
طراحی و محاسبات قالب های عایق ماندگار (icf) بر اساس طراحی دیوارهای باربر برشی محاسبات دیوار، طول، ارتفاع، زاویه ها، بازشوها، میلگردهای آجدار طولی و عرضی، رعایت قوانین مربوط به قالب بندی و اجرا طبق مبحث نهم مقررات ملی ساختمان انجام می گیرد. طراحی فونداسیون و دال در سقف بر حسب مبحث نهم آیین نامه آبا و آیین نامه 318-ACI آمریکا انجام می پذیرد. مبحث ششم آیین نامه آبا اجرای این سیستم را تا ۵۰ متر ارتفاع و ۱۶ طبقه مجاز می شمارد و ضریب رفتار ساختمان (R) بر حسب جدول شماره ۶ استاندارد ۲۸۰۰ محاسبه می گردد. حداکثر قطر شن مصرفی در این سیستم ۲۰ میلیمتر و اسلامپ بتن در آن ۱۲ الی ۱۴ بوده و جهت ویبره این دیوارها از چکش پلاستیکی و ویبره شلنگی استفاده میگردد و بر اساس مبحث نهم آیین نامه آبا انبار کردن بلوکها بیش از ۳۰ متر مکعب روی هم غیر مجاز بوده و فاصله هر دپو از هم ۲۰ متر باید باشد.
 
۱۲ -قیمت و صرفه اقتصادی
سازه های اجرایی با قالب های عایق ماندگار با توجه به نوع ساخت و قالب ارزان تر از سازه های معمولی و سنتی بوده و در مرور زمان این سازه ها ماندگارتر و قویتر و مستحکم تر شده و نیاز به تعمیرات و نگهداری در آنها به نسبت سازه های دیگر هیچ است. بعد از گذشت زمان در سوخت و برق این سازه ها صرفه جویی زیادی شده که خود دلیلی بر ارزانتر بودن این سازه ها می باشد. شورای مسکن و شهر سازی آمریکا گواهینامه ای به نام LEED در سه رتبه سیلور، گلدن و پلاتینیوم در اختیار مالکان قرار می دهد که بر اساس این رتبه بندی ها تسهیلات بسیار ویژه ای به مالکان داده می شود که در سیستم اجرایی (ICF) رتبه سیلور اعطا شده و نام این سیستم از لحاظ زیست محیطی و مصرف انرژی خانه های سبز نامیده می شود.
 
۱۳- روش اجرایی سیستم (ICF)
 
۱- آماده سازی فونداسیون:
فونداسیون سیستم های icf عمدتا از نوع فونداسیون نواری یا گسترده مشابه سازه های بتن مسلح معمولی بوده که می بایست شامل میلگرد های انتظار نیز باشد. زیر سازی رج اول قالب های icf مجاور فونداسیون باید با دقت کافی تراز شود تا قالب ها به نحو صحیح و به راحتی به یکدیگر متصل گردند.
 

اجرای قالبهای عایق ماندگار

 
۲- چینش بلوک ها روی فونداسیون:
بلوک ها را روی فونداسیون طوری قرار می دهیم که برآمدگی نری آنها رو به بالا باشند و میلگرد های انتظار نیز از داخل بلوک ها رد شود.نری و مادگی های سر و ته بلوک ها را نیز داخل هم قرار داده و گوشه ها را نیز به همین روش قرار می دهیم.تنظیم طول بلوک ها نیز توسط اره دستی امکان پذیر است.
 

طراحی قالبهای عایق ماندگار

 
۳- آرماتور بندی درون بلوک ها:
پس از چینش هر ردیف ، یک یا دو ردیف میلگرد افقی نیز بر اساس نقشه سازه روی رابط های میانی بلوک ها قرار داده شده و با استفاده از قالب مفتول، آرماتورها به هم متصل می کنیم.
 

اجرای قالبهای عایق ماندگار

 
۴- استقرار پشت بند ها :
پس از استقرار بلوک ها باید پشت بند های لازم با فواصل منظم برای تامین ایستایی دیوار در زمان بتن ریزی را اجرا نمود. همزمان با اجرای پشت بند ها، سکو های برای سهولت بتن ریزی نصب می شود. ایستایی این سکوها توسط سازه پشت بند تامین می شود.
 

طراحی قالبهای عایق ماندگار

 
۵- اجرای باز شوها:
باز شو ها (محل درب و پنجره ها) را نیز مطابق نقشه ها با بلوک مقطع بسته تا هنگام بتن ریزی ابعاد صحیح اجرا گردند.
 

اجرای قالبهای عایق ماندگار

 
۶- بتن ریزی:
بتن ریزی در دیوارها باید در لایه های افقی با ضخامت یکنواخت صورت گیرد و هر لایه قبل از ریختن لایه بعدی به طور کامل متراکم شود. میزان و سرعت بتن ریزی باید چنان باشد که هنگام ریختن لایه جدید لایه قبلی در حالت خمیری باشد.
 

طراحی قالبهای عایق ماندگار

 
منابع:

  • نشریه های ۵۷۵ و ۴۹۳ مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن
  • نشریه ۴۴۴ آیین نامه محافظت ساختمان در برابر آتش
  • مبحث نهم مقررات ملی ساختمان آیین نامه آبا
  • مبحث ششم مقررات ملی ساختمان آیین نامه آبا
  • استاندارد ۲۸۰۰ مقاومت ساختمان در برابر زلزله
  • آیین نامه 318-ACI آمریکا
Print Friendly, PDF & Email