ساندویچ پانل
در سیستم صفحات ساندویچی، صـفحات متـشكل از پانـل عايق حرارتی (پلی استايرن منبسط يا پلی يورتـان)، همـراه بــا دو شــبكه فلــزی در طــرفين عــايق، كــه بــه وســيلهی مفتولهای فولادی مورب به يكديگر متصل شدهاند، يـك شـــبكه فلـــزی ســـه بعـــدی را تـــشكيل مـــیدهـــد. اين قطعات پس از انتقال به محل احداث ساختمان، بـه يكــديگر متــصل و از دو طــرف بــه آنهــا بــتن پاشــيده میشود. از تلفيـق پانـل و بـتن، سـازه سـاختمان حاصـل میشود. پانل سه بعدی، یک المان پیش ساخته متشکل از یک هسته عایق که یونولیت نام دارد تشکیل شده بین دو شبکه ساخته شده از مفتول و اعضای خرپایی قرار گرفته که دو شبکه فلزی را به طور مناسبی به هم وصل میکند.
ساختمانهای با ساختار پانلهای سه بعدی در زمـره سیسـتمهـای پـیش سـاخته محسـوب شـده و از امتیـازات سـاختمانهـای پیش ساخته برخوردارند. این سیستمها به دلیل استفاده از فناوری بتن پاشیده بسیاری از مشکلات ساختمانهای بتن آرمه را رفع نمـوده اسـت. پانـلهـای سه بعدی به دلیل عدم حضور بتن تا قبل از نصب نهایی در ساختار طراحی شده در محل اجرا دارای وزن کم و سهولت نقـل و انتقـال هستند. مهمترین نکته سازهای در سیستمهای پانلهای سه بعدی، تکمیل نیازمندیهای اتصالات بعد از نصب پانـلهـا در محـل و قبل از بتن پاشی آنها است که این موضوع موجبات ایجاد ساختاری یکپارچه با اتصالات همگون و مطمئن را فراهم میآورد. در واقع در سیستم پانلی پس از استقرار پانلهای حمل شده به محل اجرا و نصب تمامی ملزومات اتصالات در تمامی زوایا، فرآینـد بتن پاشی انجام گرفته و در نهایت ساختار صلب با قابلیت باربری سه بعدی و عملکرد جعبهای بـرای تحمـل تمـامی بارهـای ثقلـی و جانبی فراهم میآید. در این ساختار با توجه به یکپارچگی تمامی دیوارها و سقفها و اتصال کلیه زوایا، سازهای بـا عملکـرد جعبـهای ساخته میشود. به همین دلیل درجات آزادی فعال سیستم به تعداد فزایندهای افزایش یافته به گونهای که بر خلاف سیستمهای قـابی نیروهای ایجاد شده در سیستم به صورت گسترده در نقاط مختلف پخش و شدت آنها به مراتب کاهش مییابد.
طراحی و اجرای سیستم صفحات ساندویچی
ساختار پانلها به گونهای است که امکان استفاده از آنها در ساختارهای کم ارتفاع به عنوان اعضای باربر قائم و افقی، نیاز به دیگر اجزای باربر از جمله تیر و ستون را مرتفع میسازد. در واقع ساختمانهای کم ارتفاع را میتوان با تکیه بر رفتار سه بعدی پانلها بدون نیاز به قابهای باربر طراحی و اجرا نمود. علاوه بر آن پانل ها قابلیت کارکرد و استفاده همزمان با قابهای ساختمانی متعـارف را دارا هستند. این ویژگی میتواند از ابتدای طرح سازه توسط مهندس با ایفای نقش باربری جانبی در سازه، طرح سازه ساختمان را تشکیل دهد. همچنین عملکرد و اجرای مناسب این پانلها قابلیت استفاده از آنها را در سازههای موجود فراهم مـیسـازد. ویژگـی اخیر میتواند با هدف مقاوم سازی و تقویت باربری قابهای موجود مورد استفاده قرار گیرد. عملکرد لرزهای سیستمهای پانلی به دلیل ساختار خاص آنها دارای تفاوتهایی با اعضای متعارف سازهای است. در این رابطه خواص مکانیکی اجزای پانل و عملکرد جعبهای ساختار سازهای آن، باعث ایجاد سازهای با شکلپذیری کمتـر نسـبت بـه سـازههـای معمول میشود. در عین حال علیرغم شکلپذیری کمتر، رفتار کلی سازههای سه بعدی پانلی نشانگر ضرایب اضافه مقاومت بـالاتری در مقایسه با انواع دیگر ساختارهای باربر جانبی بوده است. در مجموع این دو ویژگی اخیر موجب میشود ضریب رفتار این سازهها در حدود ضریب رفتار سازههای با سیستم دیوارهای برشی بتن آرمه به دست آید.
در خصوص سازههای پانلی به دلیل باربر بودن دیوارها لازم است مسیر انتقال نیروهای ثقلی و جانبی در ارتفـاع دچـار انقطـاع یـا انحطاط از محور نباشد. به عبارت دیگر برای حصول عملکرد مطلوب از این سیستم ساختمانی، دیوارهای سازهای از پایینترین تراز تا بالاترین تراز مورد نیاز بدون قطع شدگی یا انحراف ادامه یابد. در سیستمهای کامل پانلی به دلیل عدم حضور اعضای باربر غیر پانلی، طرح معماری ساختمان باید با ملاحظات کامل سازهای از جمله عدم تغییر مسیر انتقال بار در ارتفاع، فاصله دهانههای باربر، تامین تقارن در طرح دیوارهای باربر، جلوگیری از تعبیه بازشـوهای بزرگ در دیوارها و سقف و نظایر آن همراه باشد. در صورت عدم امکان تامین کامل شرایط فوق لازم است با تمهیدات ویژه، نسبت به طرح مناسب سازهای مبادرت نمود.
نقاط قوت سیستم صفحات ساندویچی
- سهولت شكلدهی به پانلها برای انطباق آن با طرحهای معماری
- ضخامت نسبتاً كمتر ديوارهای خـارجی در مقايـسه بـا ديوارهـای خـارجی متـداول. البتـه در صـورتی كـه بـرای جوابگويی به انتظارات صرفه جويی در مصرف انرژی، ضخامت عايق حرارتـی افـزايش يابـد، ضـخامتهـا تقريبـاً يكسان خواهد بود.
- سهولت و سرعت نصب و آماده سازی پانلها برای بتن پاششی، به دليل سبكی و محـدوديت اقـدامات اجرايی
- عدم نياز به امكانات سنگين نصب
- قابليت انطباق با شيوههای طراحي مدولار
- عدم وجود محدوديت خاص در مورد پرداخت نهايی سطوح و تنوع در نما.البته بهترين توجيه اقتـصادی در حالت نمای ساده با رنگ يا خود رنگ است.
- سهولت تامين مصالح و تجهيزات مورد نياز در داخل كشور
- وابستگی اندك به فناوریهای خارجی
- هوابندی نسبتاً مناسب ديوارهای خارجی ساختمان
- وجود دانش فنی قابل قبول و ضوابط طراحی (سازه، ايمني در برابر آتش) در مورد سـاختمانهـای كوتـاه مرتبه
- عدم وجود محدوديت شعاع حمل و مصرف اقتصادی
- اندك بودن احتمال آسيب ديدگی قطعات در حمل و نقل
نقاط ضعف سیستم صفحات ساندویچی
- ديوار خارجي تمام شده نيز، برخلاف جداكنندههای متداول (تيغه گچی يا سفالی) در گـروه ديوارهـای سـنگين قرار میگيرد
- عدم امكان بازيافت مصالح و استفاده مجدد
- لازمه ارائه آموزشهای تخصصي لازم برای اجرای بخشهای مختلف
- نقش تعيين كننده عوامل اجرا در دقت و كيفيت اجرا، به ويژه در مورد بتن پاششی
- تعدد نسبی ابزارهای كمكی اجرا (دستگاه شات كريت، دوخت ميلگردها و…)
- وجود محدوديتهای جدی فصلی در اجرا سختی كنترل كيفيت، خصوصاً در مورد تعيين ضخامت پوششهای بتن روی ميلگردها
- لازمه انجام بازديدهای ادواری برای حصول اطمينان از عدم وجود مشكلات خوردگی در پوشش خارجی ديوار
- سختی و در بعضی موارد عدم وجود امكان ايجاد تغييرات در زمان ساخت و در دوره بهرهبرداری
- سختی و در بعضی موارد عدم وجود امكان دسترسی به تاسيسات مكـانيكی و برقـی در حالـت اجـرای توكـار مدارها
- عدم امكان تعمير يا جايگزينی قطعات
انواع سیستم صفحات ساندویچی
ساندویچ پانل سقفی
پانلهای سقفی چند لایه هستند و در سقف تراز وسط قرار میگیرند که در آن سقف متشکل از پانلهای مسطح و مجاور در کنار یکدیگر است که باعث ساختار محکم میشود. این پانلها مقاوم در برابر هوا هستند و به راحتی نصب میشوند.
استفاده از یک لایه عایق در زیر پانلهای سقفی هم برای حمایت آن در برابر آب و هوا است و هم ظاهر جذابی به فضای داخلی میدهد اما از عناصر اضافی مانند سیم کشی برق و لوازم جانبی دیگر باید استفاده کرد. این اختراع باعث راحتی نصب ساندویچ پانل سقف شده است. این پانل با داشتن یک پانل مقطع بر زمین تشکیل شده و در آن از حداقل تعداد قطعات استفاده شده که شیوهای امن، مناسب، طولانی مدت و قابل اعتماد است و همچنین غیر قابل نفوذ آب و سایر عناصر طبیعی به داخل میشود. چون لایههای مجاور آن به خوبی در یکدیگر مهر و موم شدهاند. به صورت کشویی در همدیگر چفت شدهاند و به همین دلیل درزهای آن بسیار کم و به عبارت دیگر کلاً حذف شده است. این پانلها بسیار قدرتمند هستند و یک سر حرارتی برای مقطع است.
پانل سقفی با استفاده از بهترین مواد اولیه، تکنولوژی روز، از ضخامت ۴ الی ۲۰ سانتی متر با فوم تزریقی پلی یورتان سخت (دانسیته ۲±۴۰) تولید میشود. این پانل مقاوم در برابر رشد گیاهان و قارچها بوده و به علت نداشتن بو، عدم ریزش مواد و عدم امکان زندگی حشرات در داخل فوم بهترین نوع پوشش در سقف مجتمعهای صنعتی است. پانل سقفی با ضریب هدایت حرارتی بسیار پایین از نوع بهترین عایقهای صنعتی جهت پوشش سقف است.
ساندویچ پانل دیواری
نوعی از مصالح ساختمانی که از دو لايه ورق که مابين آنها فوم تزريق شده و جهت پوشش ديوار بکار میرود. بهترين نوع فوم مصرفی در ساندويچ پانل ديواری فوم پلی اورتان است. پانل دیواری یکی از بهترین گزینه ها جهت پوشش دیوارههای فضاهای صنعتی، سردخانهها، کانکسها، ساختمانهای پیش ساخته است. این پانل با عرض مفید ۱/۱۴ متر سهولت در طراحی فضاها را فراهم میکند. گستره ضخامت از ۴ تا ۲۰ سانتیمتر در این نوع پانل امکان ایجاد پوششی مناسب جهت آب و هواهای مختلف را فراهم میکند. با استفاده از عایق فوم پلی یورتان و بهترین کیفیت ممکن (فوم آلمانی)، پانل دیواری را بهترین گزینه جهت پوشش سردخانهها و یخچالهای صنعتی میکند.
ساندویچ پانل سردخانهای
ترکیب هسته پلی یورتان rigid بین دو لایه ورق فلزی، محصولی است که ساندویچ پانل نامیده میشود. پانلهای سردخانهای از ضخامت ۸ تا ۲۰ سانتیمتر بنا به کاربری آن تولید میشود و پلی یورتان مورد استفاده در آن مادهای کاملاً سخت و شکننده است. به همین دلیل به تنهایی چندان قابل استفاده نیست. اما با ساندویچ کردن این ماده بین دو لایه ورق فلزی با مقاومت کششی بالا محصولی با خواص مکانیکی بسیار مناسبی به دست میآید.
اتصالات سیستم صفحات ساندویچی
اتصال کف به پانلها
برای اتصال کف به پانلها، از میلگرد انتظار در فواصل معین استفاده میشود. این میلگردهای در فضای بین پلی استایرن و شبکه فلزی پانل قرار میگیرد. و با سیم آرماتوربندی به شبکه پامل مهار میشود سپس مجموعه آنها بتن پاشی میشود.
با کندن یا زدودن بخشی از ضخامت پلی استایرن پشت میلگرد فضای مورد نیاز برای ورودی بیشتر بتن به پشت میلگرد و درگیری میلگردهای ریشه با بتن تامین میشود و اتصال مقاومتری به دست میآید. نوع دیگر اتصال پانلها به شالوده استفاده از چسب اپوکسی است که نسبت به حالت استفاده از میلگرد انتظار، دقت و ظرافت اجرای بیشتری را میطلبد.
اتصال پانل به سازه
در حالتی که دیوار سه بعدی نقش سازهای و باربری نداشته باشد لازم است از اتصالاتی مانند میلگرد جوش شده به اسکلت یا میلگرد انتظار از اسکلت که در فضای بین شبکه فلزی و عایق پانل قرار میگیرد، استفاده شود، میلگردهای مذکور به وسیله سیم آرماتوربندی به شبکه پانل ساندویچی مهار و روی مجموعه بتن پاشی میشوند.
این روش اجر که بسیار متداول است باعث درگیری کامل دیوار و سازه میشود. با توجه به این نکته که الزامات طراحی و اجرای این سیستم، پانلهای سه بعدی نباید در سختی سازه مشارکت داشته باشند، ضروری است درز انقطاعی بین دیوار سه بعدی و تیرهای و ستونها در نظر گرفته شود و با یک ماده ارتجاعی پر شود. در ضمن اجرا باید به گونهای صورت گیرد که انقطاع در لایه بتنی نیز وجود داشته باشد. این امر باعث میشود یکپارچگی بتن مسلح خارجی از بین برود و در مدت زمان کوتاهی ترک هایی در نمای خارجی به وجود آید.
اتصال پانلهای مجاور به یکدیگر
دیوار یا سقف هر فضا از مجموعه پانلهایی تشکیل شده که لازم است به نحوی به یکدیگر متصل شوند. در این مورد معمولاً از شبکه میلگرد در محل درز استفاده شده و دو طرف آن به پانلهای مجاور متصل میشوند. معمولاً در سقف علاوه بر کاربرد شبکه فلزی مضاعف از تعدای میلگرد برای تقویت اتصال نیز استفاده میشود.
در صورتی که محل اتصال دو پانل دیواری مجاور هم سطح کلاف عمودی در نظر گرفته شده باشند میلگردهای U شکل از دو طرف کلاف، اتصال کلاف به پانلها را تامین میکنند.
چنانچه بین پانلهای در راستای قائم درزی وجود داشته باشد از یک نوار شبکه فلزی به عرض حدودی ۳۰ سانتیمتر در محل درز استفاده میشود. این نوار به وسیله سیم آرماتوربندی با شبکههای دو پانل هم جوار درگیر میشود.
در موارد که تعدا پانلهای ارتفاع دیوار زیاد باشد، برای دستیابی به صلبیت بیشتر از تعدادی میلگرد در درزهای اتصال استفاده میشود.
اتصال دو دیوار کناری
نوارهایی از شبکه فلزی که با زوایای خاص، متناسب با زاویه بین دو پانل خم شدهاند، برای مسلح سازی اتصال دو پانل متقاطع استفاده میشود. این شبکههای نواری L شکل در داخل و خارج گوشه ایجاد شده توسط دو پانل قرار میگیرند. و با سیم آرماتوربندی به آن ها متصل میشوند. شبکه L شکل داخلی و خارجی معمولاً به ترتیب به عرض حداقل ۱۵ و ۳۰ سانتیمتر در هر وجه در نظر گرفته میشوند.
در صورتی که از کلاف عمودی در محل اتصال دو پانل متقاطع استفاده شود، میلگردهای L شکل، علاوه بر ایجاد اتصال بین پانلها و کلاف به صورت خاموت باز در نگه داری میلگردهای طولی کلاف شرکت میکنند.
اتصال سه دیوار مجاور
در حالت اتصال دو دیوار متقاطع از یک پانل ممتد در راستای عمود بر آن استفاده میشود. دو طرف محل اتصال پانل عمود بر پانل اصلی توسط شبکههای فولادی خمیده به شکل l شکل، به عرض حداقل ۱۵ سانتیمتر در هر وجه مسلح میشود. شبکهها با سیم آرماتوربندی به شبکه میلگرد پانلها وصل میشود. در حالتی که در محل تقاطع این پانلها نیاز به اجرای کلاف باشد از سه پانل مجزا در سه طرف کلاف استفاده میشود. آرماتورهای طولی و L شکل نیز علاوه بر اتصال پانلها به کلاف نقش خاموت باز برای کلاف را ایفا میکنند.
اتصال ۴ دیوار عمود بر هم
در این حالت نیز از دو جفت میلگرد عمود بر هم در فواصل ارتفاعی منظم استفاده میشود تا هم پانلها را به یکدیگر متصل کنند، و هم به صورت خاموت باز، میلگردهای عمودی کلاف را پشتیبانی کنند.
اتصال دیوار و سقف
نحوه اتصال دیوار و سقف مانند اتصال دیوار و دیوار است. اجرای میلگردهای خاموت کلاف افقی و نوارهای شبکه L شکل از ضروریات اتصال قطعات مجاور است. که به همان صورت که در اتصال دیوارها توضیح داده شد، اجرا میشوند.
عایقها
لایه پلی استایرن منبسط نصب شده در بین شبکههای فولادی علاوه بر نقش قالب بتن پاشیده شده وظیفه عایق حرارتی را نیز بر عهده دارد. شایان ذکر است مفتولهای مورب متصل کننده شبکههای فلزی دو طرف پلهای حرارتی قابل توجهی هستند و میزان انتقال حرارت از این پلها بستگی به ضخامت و تراکم مفتولهای مورب و ضخامت عایق دارد.
ضوابط مقررات در برابر آتش
اصولاً مقررات ایمنی در برابر آتش برای ساختمانهای با بیش از ۲ یا ۳ طبقه (تعدا دقیق طبقات و نیز حدود مجاز سطح اشغال بستگی به نوع کاربری دارد) اجازه استفاده از ساختارهای قابل سوختن را نمیدهد. لذا اصولاً استفاده از سیستمی که به طور وسیع در آن از پلی استایرن منبسط میشود به غیر از ساختمانهای کوچک توصیه نمیشود. با این وجود با توجه به این که لایه پلی استایرن منبسط در این سیستم در نهایت بیشتر نقش عایق حرارتی را دارد و نقش ساختاری خاصی برای آن در نظر گرفته نمیشود در صورت رعایت ضوابط ایمنی در برابر آتش امکان استفاده از این سیستم در ساختمانهای کوتاه و بلند مرتبه وجود دارد.
برای استفاده از این سیستم به عنوان عنصر سازهای یا جداکننده نکات زیر حتماً باید رعایت شود.
- مقاومت دیوار در برابر آتش مطابق مقررات و آیین نامههای آتش بر آورده شود.
- لایه پلی استایرن بین واحدهای مستقل نباید امتداد داشته باشد. و حتماً باید به وسیله مصالح غیر قابل سوختن با مقاومت کافی در برابر آتش قطع شود.
- لایه پلی استایرن باید در محل سیستم کف / سقف قطع شود. امتداد نداشته باشد. خصوصاً هر گونه امتداد عمودی لایه پلی استایرن در شفتهای پلکان، آسانسور و سایر شفتها میتواند بسیار خطرناک است.
- چنانچه هر گونه سوراخ یا گشودگی در دیوار ایجاد شود گشودگی باید به نحو مناسب، آتش بندی شود. به گونهای که درجه مقاومت در برابر آتش دیوار کاهش نیابد، و ضمناً لایه پلی استایرن منبسط شده در برابر آتش کماکان محافظت شود.
دوام صفحات ساندویچی در برابر شرایط جوی
در اجرای تمامی مراحل مونتاژ صفحات، باید دقت کافی به عمل آید. در صفحات دیواری، مساله عدم اعوجاج و موازی بودن و انطباق محورهای صفحات با یکدیگر مورد تاکید است. با توجه به ضخامت محدود دو لایه بتن طرفین، دقت در دانه بندی مصالح بتن و تامین روانی مناسب، بدون کاهش مقاومت بتن، بتن پاشی یکنواخت و به صورت ماشینی و مداوم، با کمرتین فضای خالی و ایجاد پوشش کافی برای شبکه میلگرد مصرفی باید مدنظر باشد.
با توجه به نقش سازهای تعیین کننده شبکه فولادی در این سیستم، محافظت از آن در برابر خوردگی برای دوام سیستم بسیار حائز اهمیت است. بتن روی میلگردها نقش اصلی در این محافظت را دارد و باید ضخامت مناسب برای این وظیفه را با توجه مقاومت بتن و نوع آب و هوای منطقه دارا باشد. در صورت استفاده از بتن با مقاومت بیشتر از ۳۰ مگاپاسکال، ضخامت میتواند به خداقل ۴۵ میلیمتر کاهش یابد. همچنین در مدارک فنی معتبر، انجام آزمایشهای یخبندان، پاشش نمک و برخی آزمایشهای دیگر دوام نیز خواسته شده است.
نگه داری مناسب از سیستم در برابر شرایط جوی بسیار مهم است، به طوری که توصیه شده حداقل سالی یک بار کل پوشش خارجی ساختمان از نظر محافظت در برابر شرایط جوی و عدم نفوذ رطوبت کنترل شود.
برنامه ریزی ساخت و مدیریت تولید
سیستم ساختمانی پانلهای سه بعدی قابلیت برنامه ریزی و مدیریت اجرایی مناسب را دارد. با استفاده از برنامه ریزی ساختار یافته در فرآیند اجرایی میتوان استفاده بهینه از نیروی انسانی، ماشین آلات و مصالح را به دست آورد. برنامه ریزی زمانی ساخت این امکان را مهیا میسازد که سفارش زمان بندی شده برای تهیه پانلها به کارخانه تولید کننـده آنهـا مقدور باشد. استفاده از این روش ساختمانی در مواردی که تولید انبوه مسکن یا ساختمان مورد نظر باشد، به طرحهای اقتصادی قابـل توجیـه منجر میشود. در مواردی که در طرحهای تفصیلی شهری یا مواردی نظیر ساخت مسکن برای مناطق زلزله زده برنامههای تولید انبـوه مسکن و ساختمان مدنظر باشد، انتخاب این گزینه ساختمانی میتواند مورد توجه قرار گیرد. به کارگیری تجهیزات و ماشین آلات مناسب از ملزومات اولیه این صنعت ساختمانی برای رسیدن به طرحهای اقتصـادی اسـت در عین حال باید مسایل اقتصادی و مدیریتی از جمله حجم عملیات اجرایی بتنپاشی و همچنین آماده بودن پانل برای اجـرای مـداوم و پیوسته عملیات بتنپاشی را در نظر گرفت.
