روش های سبک سازی سازه
این فن آوری عبارتست از کاهش وزن تمام شده ساختمان با استفاده از تکنیک های نوین ساخت مصالح ساختمانی جدید و بهینه سازی روش های اجرا کاهش وزن ساختمان علاوه بر صرفه جویی در هزینه زمان و انرژی زیان های ناشی از حوادث طبیعی مانند زلزله را کاهش داده و صدمات ناشی از وزن زیاد ساختمان را به حداقل می رساند.
برای بکارگیری تکنیک های سبک سازی نخست باید به مسئله اول علل سنگین شدن وزن ساختمان توجه کافی شود پس از شناخت این علل و عوامل باید جهت حذف یا به حداقل رساندن تاثیر آنها ووزن تمام شده ساختمان تلاش نمود .
روش های سبک سازی ساختمان بطور عمده به دو دسته تقسیم میگردند :
۱) سبک کردن اجزای باربر ساختمان
۲) سبک کردن سازه ساختمان
بخش عمده ای از مباحث مربوط به سبک سازی وتکنیک های رایج در مورد دستیابی به وزن مناسب ساختمانی را در بر میگیرد که شامل: شناخت مصالح سبک رایج در صنعت ساختمان (در داخل و خاج کشور)وتکنولوژی استفاده از آنها, معیار های ارزیابی میزان کارایی این مصالح به عنوان مصالح سبک ومیزان تاثیر به کار گیری مصالح نو در کاهش وزن ساختمان هزینه و زمان مورد نیاز اجرای یک ساختمان.
تعریف مصالح سبک :مصالح سبک به مصالحی اطلاق میشود که وزن مخصوص انها از نمونه های مشابه کمتر بوده واستفاده از آنها به کاهش وزن کلی ساختمان بیانجامد.
مصالح سبک در یک تقسیم بندی کلی به سه دسته تقسیم میشوند:
۱) مصالح سبک سازه ای
۲) مصالح سبک غیر سازه ای
۳) سیستم ها
- • مصالح سبک سازه ای
به آن دسته از مصالح گفته میشود که در موارد سازه ای در بنا به کار برده میشوندبه سه نوع تقسیم میشوند:
۱) بتنی ۲) طبیعی ۳) صنعتی
• بتن سبک
یکی از مصالح مهم و کار امد در صنعت ساختمان مدرن است و دارای کاربرد های متنوعی دارد.قاب های ساختمانی چند منطقه و دیوارهای جداکننده ,سقف های پوشاننده, صفحات انعطاف پذیر پل ها, عناصر پیش تنیده وپس تنیده وبقیه اجزا از جمله این مواد هستند در بسیاری از موارد فرم های معماری از تلفیق شده طرح های عملکرد ای میتواند به اسانی و بهتر از هر مصالح دیگر بوسیله بتن سبک حاصل شود.
انواع بتن سبک در یک تقسیم بندی کلی به سه دسته زیر تقسیم میشوند:
۱) بتن سبک ۲) بتن اسفنجی ۳) بتن بدون ریز دانه
بکار گیری بتن سبک به عنوان یک نوع از مصالح ساختمانی نوین ضمن کاهش بار مرده ساختمان سرعت بسیار زیادی در اجرا بوجود می آورد.
مزایای استفاده از بتن سبک سازه ای عبارتست از : بر خورداری از امتیاز سرعت در نصب ,انطباق با هر نوع نقشه ساختمانی ,وزن کم, مقاومت زیاد و به صرفه میباشد(بتن مصرفی در دیوار های غیر باربر- مصالح ساختمانی جدید)
مصارف تیر آهن را حذف کرده یا به حداقل ممکن کاهش میدهد و انرژی مصرفی اولیه آن ۱۰ درصد آجر هم حجم خود است.(بتن سبک سازه ای)
دارای خاصیت ویژه ای از نظر ایزولاسیون در برابر حرارت وصداست.(بتن های عایق حرارتی)
بتن سبک را میتوان از لحاظ هدف از کاربرد آن به سه دسته کلی تقسیم کرد :
۱) بتن سبک سازه ای
۲)بتن سبک مورد مصرف در واحد
۳) بتن غیر سازه ای (بتن عایق بندی و جداکننده).
کاربرد بتن سازه ای سبک در مرحله اول مبتنی بر ملاحظات اقتصادی است.
انواع بتن سازه ای سبک را می توان با توجه به روش تولید آن ها بصورت زیر طبقه بندی کرد :
بتن سبک دانه: با استفاده از سنگ دانه های سبک و متخلخل که وزن مخصوص ظاهری آنها کمتر از ۶/۲ می باشد . این نوع بتن بعنوان بتن دانه سبک شناخته می شود.
بتن اسفنجی: با ایجاد حفره های بزرگ در داخل بتن با ملات بدست می آید . این حفره ها باید به وضوح از حباب های فوق العاده ریز ناشی از حباب ریز قابل تشخیص باشند . انواع مختلف این نوع بتن با اسامی بتن اسفنجی بتن متخلخل و بتن کفی یا گازی شناخته می شوند .
بتن بدون ریز دانه : با حذف ریز دانه ها از مخلوط به طوری که تعداد زیادی حفره های درونی در بتن ایجاد شود در این موارد معمولا درشت دانه های معمولی مورد استفاده قرار می گیرند . این نوع بتن بدون ریز دانه شناخته می شود .
بتن سبک دانه:
اولین تقسیم بندی را می توان بین سنگدانه های طبیعی و مصنوعی قائل گردید . گروه اصلی سنگدانه های سبک طبیعی عبارت است از دیاتومه سنگ پا پوکه سنگ جوش های اتش فشانی و توف به استثنای دیاتومه همه این ها دارای منشا آتش فشانی .
▪ سنگ دانه های طبیعی:
سنگ دانه های مصنوعی, رس , شیل و اسلیت منبسط شده ورمیکولیت سرباره کوره ای سنگدانه کلینگر و پس مانده زغال کک .
– بتن های بدست آمده از سنگ دانه های سبک به سه دسته تقسیم می شوند:
۱٫ بتن ساز ه ای : از رس وشیل منبسط شده و به روش خاکستر های کلوخه ای , خاکستر بادی گندوله ای و سر بار منبسط شده و رس , اسلیت و شیل منبسط شده بدست می آید .
۲٫ بتن با مقاومت متوسط ( بتن نیمه سازه ای) : از پوکه سنگ ها و سنگ های آتشفشانی تولید می شود .
۳٫ بتن جدا کننده بتن (عایق ) از پرلیت و ورمیکولیت حاصل می شود . مصالح ساختمانی جدید.
بتن سبک با سبکدانه پلی استایرن:
نمونه موردی از سنگ دانه های سبک تولید داخل، سنگ دانه های سبک لیکا می باشد.
ویژگی های عمومی دانه های لیکا : بافت متخلخل دانه های لیکا که از انبساط خاک رس و در نتیجه ایجاد و محبوس شدن گازها در توده خمیری روان در دمای حدود ۱۲۰۰ درجه سانتی گراد بوجود می آید . از خصوصیات اساسی این دانه ها می باشد .
▪ بتن اسفنجی : یکی از راه های ساختن بتن سبک ایجاد حباب های گاز در ملات خمیری مخلوط بتن می باشد و حباب ها در بتن باید در ضمن اختلاط و تراکم وپایداری بتن را حفظ کند . چنین بتنی به عنوان بتن اسفنجی یا بتن متخلخل شناخته می شود .
▪ بتن گازی : این نوع بتن در نتیجه یک واکنش شیمیایی که گاز را در ملات تازه ایجاد می کند ساخته می شود . این بتن هنگامی که سخت می شود ( بتن سخت شده ) شامل تعداد زیادی حباب های گازی در بتن می باشد .
خواص بتن گازی یا بتن هوادار اتو کلاوه شده این نوع بتن به علت وزن کم و خواص عایق بندی حرارتی بتن باعث کاهش جرم بتن و ساختمان و صرفه جویی در مصرف انرژی می گردد . بدین لحاظ کاربرد آن در سطح جهان برای مصالح ساختمانی جدید در گسترش می باشد . از خواص عمده بتن گازی وزن مخصوص کم بتن , مقاومت مناسب بتن جهت عایق بندی حرارتی و مقاوم در برابر آتش قابل ذکر می باشد . از کاربرد های عمده بتن گازی برای کاربرد های نیمه سازه ای مانند پانل های سقف و دیوار مورد استفاده قرار می گیرند .
▪ بتن کفی با افزودن یک ماده کف زا به بتن و سیمان ساخته می شود . ماده کف زا در ضمن اختلاط با بتن با سرعت زیادی حباب های هوا را تولید می کند . هم چنین نسبت به بتن معمولی دارای مقاومت بهتری در مقابل آتش می باشد .
از مزایای دیگر استفاده از بتن اسفنجی ان است که می توان آن را برید میخ را نگه می دارد و به مقدار قابل قبولی پایا می باشد اگر چه درصد جذب آب این نوع بتن بالا است ولی سرعت نفوذ آب در آن مادامی که حفره های بتن با مکش آب پر نشود پایین می باشد به این دلیل بتن اسفنجی مقاومت نسبی خوبی در مقابل یخبندان دارد و اگر دوغابی شود می توان از آن در ساختن دیوار ها استفاده نمود.
▪ بتن پلیمری سبک:
بتن سبک امتیازاتی بر بتن معمولی دارد مانند وزن مخصوص کمتر عایق بودن حرارتی بتن و کاهش ابعادی و مقاطع بتنی ولی دارای نقایصی مانند نفوذپذیری آب ضرورت به کار گیری روش های ویژه برای اتصال قطعات به یکدیگر وتحمل ار کمتر است . استفاده از بتن های پلیمری سبک در تهیه قطعات پیش ساخته بتنی نماهای ساختمانی و تزیینی متداول گردیده است . بتن پلیمری علاوه امتیازات بتن معمولی سبک دارای مقاومت فشاری بالا نفوذپذیری کم امکان رنگ پذیری و پذیرش طرح های تزیینی وامکان تهیه در ضخامت های کم می باشد .
▪ بتن الیافی :
بتن مسلح یا الیاف بتن الیافی بتنی است که با سیمان هیدرولیکی مصالح سنگی ریز دانه و درشت دانه و الیاف مجزا و غیر پیوسته ساخته می شود . هدف از مسلح نمودن بتن یا الیاف افزایش مقاومت کششی جلوگیری از توسعه ترک ها و افزایش سختی بوسیله انتقال تنش در عرض مقطع یک ترک می باشد . بدین ترتیب در مقایسه با بتن بدون الیاف امکان تغییر شکل های بزرگتری فراهم می شود .
● مصالح سازه ای طبیعی
مصالح ساختمانی جدید ،چوب : چوب از جمله مصالح سبک سازه ای که تجربه های موفقی در اکثر کشور های جهان داشته است .
الف) مصالح چوبی :
چوب به عنوان یکی از مصالح ساختمانی دارای چند خاصیت با ارزش است مقاومت نسبی بالا مقدار چگالی کم و رسانایی کم در عین حال چوب چندین نقطه ضعف نیز دارد. در مقطع عرض دارای خواص متفاوت از جهات مختلف دارد . هم چنین چوب دراری قابلیت پوسیدن و اشتعال است . چوب سنگین تر معمولا مقاوم تر است بار بیشتری را تحمل می کند قابلیت هدایت حرارتی چوب کم است . وبه این دلیل برای ساختن عایق حرارتی مناسب است . چوب از لحاظ مصرف به اشکال مختلف چوب های بریده شده چوب های ورقه ای وچوب های گرد تقسیم بندی می شوند . چوب های گرد : ضخامت بین ۱۴_۳۴سانتی متر ودرازای ۸/۱_۷/ متر دارندو به دودسته گرد بینه و تیر تقسیم می شوند .
بسیاری از بناهای چوبی در سر تا سر دنیا در برابر عوامل مختلف محیطی و طبیعی از جمله شرایط اقلیمی و نیرو های جانبی از جمله زلزله وباد مقاومت وپایداری بسیار خوبی از خود نشان دادند. در هر صورت مشکلات پایه ای در زمینه استفاده از این نوع مصالح سبک علی الخصوص در زمینه سازه ای وجود دارد . هر چند که سایر کشور ها تجربه های موفقی در زمینه استفاده از این نوع مصالح داشته اند .
ب) مصالح سبک صنعتی :
یکی از روش های سبک سازی ساختمان ها کاهش وزن تیغه های بار بر در ساختمان است.یکی از روش های نیمه پیش ساخته روش ساخت وساز به کمک پانل ها ی ساندویچی پیش ساخته تردی را نام برد که با نام های تجاری مختلف از قبیل : پوما سپ و سیلانوبا این روش تا دو طبقه ساختمان با استفاده از باربری قطعات مورد نظر ساخته می گردد .
پانل ها به دو گروه تقسیم می شوند :
۱) سازه ای ۲) غیر سازه ای
پانل های سازه ای در مواد سازه ای و غیر سازه ای بکار برده می شود.
۱) پانل های ساندویچی یا بتن پاششی
۲) پانل با هسته لانه زنبوری
۳) پانل های اف.آر.پی
▪ پانل های ساندویچی با بتن پاششی
پانل های سه بعدی ساندویچی از جمله کامپوزیت های پلیمری می باشند . ساندویچ پانل مصرفی به عنوان نام وپوشش دیواری بصورت کنگره ای وصاف ونوع سقفی آن با بر جستگی هایی به صورت شادولاین می باشد . پانل های سقفی دیافراگم کف را تشکیل می دهد این پانل ها در کنار یکدیگر مستقر شده و روی پانل های دیوار نصب می گردند . پانل های دیوار علاوه بر این که جداکننده فضا های معماری هستند نقش دیوار بار بر قائم و دیوار برشی در برابر بار های جانبی را هم ایفا می کنند . بنا بر این عموما در اینگونه سازه ها اسکلت فلزی یا بتنی وجو د ندارد و ساندویچ پانل به دلیل شکل خاص خود از ظرفیت باربری بالایی برخوردار است . و نیز از پانل های غیر باربر در ساختمان علاوه بر کاهش وزن مزایایی از قبیل یکپارچه بودن تیغه ها با سازه در برابر بار های جانبی را داراست .
