سیستم پیش ساخته با صفحات کشویی
دکتر سید جواد هاشمی فشارکی
بررسی رفتار سازه ای :
1- شرح مختصر
طرح ابداعی از صفحات ساختمانی پیش ساخته تشکیل شده ، که دارای شیارهای متقابل بوده و صفحات دیوارها و سقف بصورت کشویی در یکدیگر کار گذاشته شده وبا همدیگر چفت میشوند و یک سازه جعبه ای ( باکسی را بوجود می آورد و نیازی به اتصالات رایج نمی باشد .
2- شرح مختصری از زمینه های علمی طرح :
• سیستم جعبه ای ( باکسی) یک سیستم رایج ساختمانی بوده و مانند کانتینر ، کاملا
• انتقال نیرو بین صفحات بصورت اصطکاکی ( همانند قلاب جرثقیل ) عمل کرده ونیروی ثقلی و رانشی را منتقل میکند .
• مزیت ها : بدون نیاز به پیچ ومهره و پرچ و جوش و اتصالات تر
• طرح براساس استفاده از مصالح موجود ورایج کشور بنا شده و طراحی بر پایه معماری سلولار و ارگونومیک ومحاسبه در برابر نیروی زلزله برای مناطق مختلف وامکان هماهنگی برای انواع شرایط اقلیمی ، شکل گرفته است وبا انتخاب نوع مصالح جداره های عمودی و سقف ، انرژی و مصالح مصرفی در انها بهینه میشود.
• طی مراحل گوناگون تحقیق ، از مرحله ایده و طراحی و ساخت نمونک و ساخت نمونه مقیاس واقعی از نتایج حاصل از بررسی انها ، درطراحی واجزا و عملکرد انها ومرتفع کردن نیازهای معماری وآسایشی استفاده شده است .
• همچنین تلاش شده است، سیستمی مقاوم ومناسب و سهولت درتولید و اجرا درترکیب صفحات با یکدیگر ، ملزومات برپایی ، چگ.نگی تسهیل نثب واجرا ، ایحاد ایمنی ، کاهش تجهیزات و ابزارهای مورد نیاز در زمان احداث ، امکان سبک سازی بوجود اید .
• محدودیت ها : محدودیت در تعدد طرح - عدم امکان تغییرات داخلی – محدودیت در ارتفاع و طول قطعه
• نحوه عملکرد طرح : طرح از چند صفحه ساختمانی تشکیل شده ؛ که دارای شیارهایی می باشد و بصورت کشویی با صفحات دیگر کاملا متصل میشود و یک سیسم جعبه ای ( باکسی ) را تشکیل میدهد .
3- اجزای تشکیل دهنده :
• قطعات دیوارهای عرضی ، دارای شیار
• قطعات دیوارهای طولی، دارای شیار
• قطعات سقفی، دارای شیار
• ملحقات درب وپنجره وتاسیسات
• کف سازی بتنی درجا
تصویر زیر روش اجرای صفحات بصورت کشویی را نشان میدهد که صفحات بصورت کام وزبانه در شیار های تعبیه شده و بایکدیگر قفل می شوند و نیروها را بصورت سیستم قاب بیکدیگر منتقل می کنند.
4. هدف طرح
یک روش جدید پیش ساخته سازی بوده ، که نیاز به اتصالات ندارد و بسرعت اماده بهره برداری میشود
5. نوآوری طرح
روش صفحات کشویی کاملا بی بدیل و نواورانه بوده و فاقد پیشینه قبلی در داخل و خارج کشور می باشد .
7. شرح کامل طرح، مزیت ها و محدودیت های طرح
طرح ابداعی، براساس طرح معماری ( متناسب با نوع کاربری ) از تعدادی صفحات ساختمانی پیش ساخته تشکیل شده ، که دارای شیارهایی بوده و در صفحه متناظر بصورت کشویی جایگذاری میشود . وبا یکدیگر چفت میشوند و یک سیستم جعبه ای ( باکسی ) بوجود می اید و نیروی ثقلی ورانشی را بصورت اصطکاکی به یکدیگر منتقل می کنند.و یک سازه پایدار را بوجود می آورد .
ویژگیها ومزایا :
طرح دارای مزیت های زیر می باشد :
1) عدم پیچیدگی طرح و نقشه آن وقطعات آن
2) سلولار ( مدولار) بودن
3) سهولت تولید قطعات دیورا و سقف
4) سرعت نصب قطعات
5) بدون نیاز به نیروی ماهر ( با یک اموزش ساده وحتی بروشرو افراد معمولی هم میتوانند انرا نصب کنند .) مثل پازل می ماند.
6) عدم نیاز به پیچ و مهره و پرچ و جوش و .....در اتصالات قطعات ( یکی از مهمترین ویژگی ها )
7) ایستایی و پایداری ذاتی سازه در برابر نیروی رانشی ( براساس سیستم جعبه ای یا باکسی )
8) بدون نیاز به ماشین آلات سنگین
9) مقرون به صرفه اقتصادی نسبت به روشهای رایج
10) قابل جمع اوری و استفاده مجدد )قابل بهره برداری مجدد در مکان جدید(
11) متکی به فناوری بومی وتولید داخلی
12) قابلیت انتخاب نوع مصالح صفحات جداره و نیز سقف
13) زیبایی و شکیلی منحصر بفرد خود
14) محدود بودن تنوع قطعات ( کاهش تنوع ساخت و هزینه )
15) نیروی انسانی مورد نیاز کمتراز سایر روشهای موجود
16) طرح براساس استفاده از مصالح موجود ورایج کشور بنا شده
17) با انتخاب نوع مصالح جداره های عمودی و سقف ، انرژی و مصالح مصرفی در انها بهینه میشود.
18) طی مراحل گوناگون تحقیق ، از مرحله ایده و طراحی و ساخت نمونک و ساخت نمونه مقیاس واقعی از نتایج حاصل از بررسی انها ، درطراحی واجزا و عملکرد انها ومرتفع کردن نیازهای معماری وآسایشی آستفاده شده است
19) سیستمی مقاوم ومناسب و سهولت درتولید و اجرا درترکیب صفحات با یکدیگر ، ملزومات برپایی ، چگونگی تسهیل نصب واجرا ، ایحاد ایمنی ، کاهش تجهیزات و ابزارهای مورد نیاز در زمان احداث ، امکان سبک سازی بوجود اید .
20) و.....
محدودیت های طرح :
1) عدم امکان تغییر شکل بعداز طرح وتولید
2) عدم امکان تغییرات داخل فضا
3) محدودیت دامنه انواع کاربری به حداکثر بیست کاربری (مسکونی تک اطاق ، دو اطاقی ، اداری تک اطاق ، دو اطاقی ،یک کلاس دو کلاس ، خوابگاه متلی ،آلاچیق ، سردرب ورودی ، سکوی خودرویی , یادمان ، ایستگاه اتوبوس شهری و روستایی ، جایگاه مراسم ، پارکینگ ، انبار ، سرویس بهداشتی ، حمام ، مقبره ، روشویی و سکوی منبع اب ، سکوی استقرار قایق در ساحل ، پایه انتقال لوله های انتقال و .... ) که نقشه و ماکت ان تهیه شده است .
4) محدودیت درمساحت های زیاد ( مناسب برای فضاهای کوچک )
5) محدودیت های طراحی و تا حدودی اجرایی
6) محدودیت در ارتفاع و طول قطعه
محدودیت های اقلیمی و آب‌وهوایی و همچنین شرایط فرهنگی و اجتماعی محیط
متناسب با شرایط اقلیم واب وهوایی متفاوت کشور ، امکان انتخاب نوع مصالح صفحات میسر می باشد ، که در برابر گرما ویا سرما ویا.... شرایط اسایش را فراهم سازد . گرچه سیستم پیش ساخته با محدودیت سیستم سازه ای مواجه هستندولی متناسب باشرایط فرهنگی و اجتماعی محیط همچنین معماری پلان آن نیز تاحدودی قابلیت مانور طراحی دارد .
هزینه: متناسب با نوع مصالح مصرفی در جداره ها وسقف ( از لحاظ نوع جنس مصرفی و ضخامت جداره ) متفاوت می باشد. ودرمجموع 30 درصد پایین تر از سیستمهای رایج می باشد.
زمان : ده روز نیازسنجی – بیست روز طراحی مرحله اول ودوم - یک هفته تولید – یک هفته نصب
کیفیت : تابع نوع مصالح مصرفی در جداره ها و سقف بوده ، واز بسیار عالی تا قابل قبول می باشد .
انواع جنس مصالح قطعات صفحه ای :
سیستم ابداعی در روش ترکیب صفحات جداره ها باهم وبا سقف یک سیستم جعبه ای ( باکسی ) را بوجود می آورد . (در سیستم پیش ساخته جعبه ای، اعضای سازه ای از قطعات مکعب مستطیل توخالی تشکیل شده اند و هر یک می توانند کل یا قسمتی از یک واحد مجزا را تشکیل دهند. ) لذا قابلیت این را دارد که از مصالح رایج ساختمانی استفاده کند و براساس تنوع انتخاب مصالح رابراساس شرایط محیطی و هزینه و.... می تواند داشته باشد. لذا حنس مصالح صفحات شامل موارد زیر می باشد:
الف - صفحات سنگین :
• صفحات با بتن مسلح ( با سازه دال دو طرفه در هر صفحه بصورت دیوار یا سقف مسطح مستقل افقی یا عمودی )
• صفحات چوبی سیمانی ( صفحات سیمانی وشبکه میلگرد و حاوی تراشه های چوب )
• صفحات منفرد ساندویچی ( ساندویچ پنل) = دولایه ساندویچی و بتن میانی
• صفحات داموسی (قطعات دیوار و سقف پیش ساخته بتن مسلح توخالی )
ب- صفحات نیمه سبک :
• صفحات ساندویچی ( 3D) = لایه میانی شبکه ارماتور ساده به قطر 3 الی 5 م م وپلی استایرن ودولایه بتن پاشی ( نیمه پیش ساخته )
صفحات مشبک سه بعدی(قطعات دیوار و سقف پیش ساخته : ورق گالوانیزه به ضخامت 1.7 م م در طرفین وشبکه میگردهای دوبل با قطر 4.5 م م وتزریق بتن سبک ) به شیوه JK STRUCTURE
ج - صفحات سبک :
• صفحات کامپوزیتی
• صفحات منفرد ساندویچی ( ساندویچ پنل) = دولایه ساندویچی و عایق حرارتی میانی
• صفحات بتن سبک گازی بهمراه شبکه ارماتور میانی ( پانل با بتن AAC )
• صفحات بتن سبک گازی بهمراه شبکه ارماتور میانی ( پانل با بتن CLC ) ایجاد هوا با استفاده مواد افزودنی در ترکیب سیمان ؛ ماسه بادی ، آب ومواد شیمیایی تولید کننده کف
• صفحات سبک LSF ( ترکیب نیم رخ های فولادی گالوانیزه سرد نورد شده و عایق حرارتی و ... )
• صفحات الیاف بتنی (سیمان و پشم چوب کارخانه ای بعلاوه شبکه میلگرد میانی)
• صفحات بتن سبک با دانه های پلی استایرن( Q PANEL) (یک لایه بتن سبک فومی میانی بعلاوه شبکه میلگرد میانی و دو لایه روکش سیمان الیافی )
• صفحات سبک والکریت ( مقاوم در برابر حریق و عایق صوتی وحرارتی بعلاوه اندود ضدرطوبتی )
لازم به ذکر است : که صفحات سبک مذکوردرسیستمهای ساختمانی رایج بعنوان دیوارجدا کننده وغیر بار بر تلقی میشوند. لکن در سیستم ابداعی کشویی ، صفحات با یکدیگر قفل شده و سازه یکپارچه را بوجود می اورد.
8. ارائه اشکال، نقشه ها و نمودار ها (به صورت شماتیک و کلی)
نمونک( ماکت ) یک واحد خوابگاهی در مقیاس یک پنجاهم
نمونک یک واحد پارکینگ خودرویی در مقیاس یک پنجاهم
یک واحد اطاقی در مقیاس واقعی ( یک یکم)
یک واحد اطاقی در مقیاس واقعی ( یک یکم)
یک واحد اطاقی در حال نصب کشویی صفحات
داخل یک واحد اطاقی پس از نصب کشویی صفحات
نقشه طرح واحد یک خوابه و نمای روبروی آن با صفحات پیش ساخته کشویی ارایه شده است .
سازه و اتصالات پیش ساخته ابداعی
تفاوت اصلی بین سیستم های یکپارچه و سیستم های پیش ساخته در اتصالات آن ها می باشد. سیستم های پیش ساخته از اعضای پیش ساخته تشکیل شده که در محل اجرا به وسیله اتصالات به هم متصل می شوند. اتصالات پیش ساخته را از چند جنبه می توان دسته بندی کرد:
اتصالات پیش ساخته از نظر شیوه تامین پیوستگی بین قطعات پیش ساخته به دو دسته تر و خشک تقسیم می شوند:
الف- اتصالات تر : در این نوع اتصالات پس از کنار هم قرار دادن قطعات پیش ساخته فاصله آن ها با بتن پر شده و اتصال برقرار می گردد. این امر گاهی از طریق هم پوشانی میلگردها و سپس بتن ریزی درجا در تیر یا ستون و یا چشمه اتصال تامین می شود و هدف نزدیک کردن رفتار اتصال به اتصال درجا و عملکرد مناسب تر لرزه ای اتصال است.
ب- اتصالات خشک : در این انتقال نیرو از طریق جوش یا پیچ کردن اعضای مدفون انجام شده و پیوستگی را تامین می کند.
üدرروش ابداعی از اتصال تر و خشک استفاده نمیشود . ولی به جهت اصطکاکی عمل کردن بین صفحات ؛ جز اتصالات خشک تلقی میشود.
اتصالات سازه پیش ساخته را از نظر درجه گیرداری به سه دسته تقسیم میشود:
الف _ اتصال صلب : این نوع اتصال برای مقاومت در مقابل بار قائم و جانبی در قاب ها به کار می رود و می تواند نیروی برشی، لنگر خمشی و نیروی محوری را انتقال دهد.
ب- اتصال نیمه گیردار : اتصالات نیمه گیردار مانند اتصالات گیردار می باشند با این تفاوت که بزرگی لنگر انتقال کاهش می یابد و دوران تیر و ستون در محل اتصال با هم برابر نیست. در بعضی از این اتصالات برخی از عناصر تشکیل دهنده اتصال مانند آرماتور کششی یا وصله ها و مهاربندهای کششی بعد از جاری شدن دچار پارگی و جداشدگی ناگهانی می شوند و دیگر قابلیت بارگذاری ندارند و چنین رفتارهایی باعث کاهش شکل پذیری این اتصالات می شود.
-ج - تصال ساده : اتصالات ساده در برابر دوران تیر از خود مقاومت چندانی نشان نمی دهند و فقط برش و نیروی محوری را منتقل می کنند. قاب هایی که در آن ها از این اتصالات استفاده شده است فقط بارهای ثقلی را انتقال می دهند.
درروش ابداعی، بعداز اجرای کشویی صفحات با یکدیگر ، به جهت قفل شدن صفحات با یکدیگر ؛ جز اتصالات صلب تلقی میشود.
از نظر وضعیت عملکرد سازه ای
اتصال قوی : در این نوع اتصال به دلیل قوی بود ادوات، اتصال قوی تر از تیر بوده و در صورت اعمال بار اضافه گسیختگی در خارج از ناحیه اتصال رخ داده و اتصال الاستیک باقی می ماند. به عبارت دیگر مفصل پلاستیک در خارج از اتصال تشکیل می گردد.
اتصال شکل پذیر : در این نوع اتصال برخلاف اتصال قوی، گسیختگی و جذب انرژی در ناحیه اتصال رخ داده و مفصل پلاستیک در ناحیه اتصال تشکیل می شود. برای طراحی اتصالات از این نوع می توان با بکارگیری جزئیات خاص، قابلیت جذب انرژی را در اتصال افزایش داد.
درروش ابداعی به جهت قفل شدن صفحات دیوارها و سقف ها با یکدیگر ؛ وتشکیل یک سیستم جعبه ای جز اتصالات صلب قوی تلقی میشود.
9. مراحل اجرای طرح
1) پذیرش درخواست نوع نیاز کارفرما ( نوع کاربری و مساحت و....
2) بررسی مطالعاتی :(موقعیت – اقلیم - فرهنگ -....)
3) بررسی و تعیین نوع مصالح صفحات وابعاد بازشوها
4) طراحی معماری مرحله اولیه ( فاز یک ) فضای مورد نیاز
5) محاسبه استحکام صفحات ( ضخامت و....)
6) طراحی معماری مرحله نهایی ( فاز دو ) فضای مورد نیاز
7) ساخت صفحات براساس نقشه ها درکارگاه (ویا محل اجرای پروژه)
8) انتقال به محل مورد نظر
9) اجرای کف سازی بتنی
10) نصب قطعات بصورت کشویی
11) تکمیل کار ( نصب درب و پنجره و تاسیسات )
12) تجهیز و اماده بهره برداری
10. کاربرد صنعتی طرح
طرح در صنعت پیش ساخته سازی – سیستمهای پیش ساخته ساختمانی - فناوریهای نوین ساختمانی کاربرد دارد.
11. میزان قابلیت اجرای طرح در داخل کشور
در نمونه مقیاس یک دهم و یک یکم ساخته شده و قابلیت اجرای طرح در داخل کشور میسر است .
و برای نصب آن به ماشین الات ساختمانی متداول نیاز هست ، که در داخل کشور وجود دارد.
طرح براساس استفاده از مصالح موجود ورایج کشور بنا شده و طراحی بر پایه معماری سلولار و ارگونومیک ومحاسبه در برابر نیروی زلزله برای مناطق مختلف وامکان هماهنگی برای انواع شرایط اقلیمی ، شکل گرفته است وبا انتخاب نوع مصالح جداره های عمودی و سقف ، انرژی و مصالح مصرفی در انها بهینه میشود.
طی مراحل گوناگون تحقیق ، از مرحله ایده و طراحی و ساخت نمونک و ساخت نمونه مقیاس واقعی از نتایج حاصل از بررسی انها ، درطراحی واجزا و عملکرد انها ومرتفع کردن نیازهای معماری وآسایشی آستفاده شده است .
همچنین تلاش شده است، سیستمی مقاوم ومناسب و سهولت درتولید و اجرا درترکیب صفحات با یکدیگر ، ملزومات برپایی ، چگ.نگی تسهیل نثب واجرا ، ایحاد ایمنی ، کاهش تجهیزات و ابزارهای مورد نیاز در زمان احداث ، امکان سبک سازی بوجود اید .
