مهندسی عمران-خبرهای عمران
.مهندسی عمران مهندسی عمران مهندسی عمران.مهندسین عمران.دانلود مقالات عمران.عمران عمران.خبرهایی در مورد عمران ومعماری.مجلات عمران ومعماری.مهندسی عمران.تازه های عمران.مهندسی عمران در ایران.ایران وعمران.مهندس.مقاله.خبرهای عمران.خبر عمران.عمرانی.عمرانیان.مهندسی عمران.مهندسی عمران.مهندسی عمران.مهندسی عمران.mohandesi omran.omran.civih.30vil.eng omran
کلمات کلیدی مطالب
نویسنده: M.FATHI - چهارشنبه ۱٩ امرداد ۱۳٩٠

1- مقدمه

1-1- مفهوم سیستم سازه های فولادی سبک (LSS) چیست؟

سیستم سازه¬های فولادی سبک (LSS)، یک سیستم سازه¬ای پیشرفته است که در انواع ساخت و سازها مانند ویلاها، خانه های ویلایی تک خانوار و چندخانوار ، ساختمانهای مسکونی، اداری و صنعتی یک، دو و سه طبقه، هتل¬ها و هتل آپارتمانها، ساختمانهای مدارس و دانشگاهی، رستورانها و .... دارای کاربرد می¬باشد.

سیستم سازه های فولادی سبک (LSS) یکی از مناسبترین سیستم¬های ساختمانی است که امروزه در جهان مورداستفاده قرار می¬گیرد. اصلی ترین عامل در سازه¬ای فولادی سبک، مقاطع فولادی جدار نازک (LGS) می¬باشد.

مقاطع فولادی جدار نازک، مقاطع فلزی سرد نورد شده¬ای می¬باشند که با استفاده از ورقهای فولادی نازک و با استفاده از روش Roll Forming شکل دهی می¬شوند. داشتن ضخامت یکنواخت در عرض مقاطع و استفاده از روش  Roll Forming برای ساخت آنهاست که باعث می¬گردد، تولید مقاطع در حجم بسیار بالا و با کیفیت مناسب و یکنواخت انجام گیرد.

مقاطع فولادی جدار نازک، سبک بوده و به راحتی قابل حمل می¬باشند. بخشهای مختلف ساختمان را به راحتی می توان با این مقاطع مونتاژ نمود. این عوامل باعث میگردد که عملیات ساخت با این سیستم بسیار سریع باشد.


1-2- مزایای مقاطع فولادی جدار نازک

اغلب مصالح مورد استفاده در سیستم سازه های فولادی سبک قابل بازیافت بوده و 100 درصد مصالح پرتی که در طول ساخت سیستم ایجاد میگردد، قابل بازیافت می باشد.

مقاطع فولادی جدار نازک مقاطع بسیار مقاومی در مقابل خوردگی، کج شدگی و ایجاد ترک می باشند.

مقاطع مورد نیاز برای ساخت ساختمان با سیستم (LSS) می توانند با طول های دقیق مورد نیاز سفارش داده شوند که این کار باعث می گردد حجم عملیات و تعداد کارگر مورد نیاز در محل سایت کاهش یافته و نیز پرت مصالح به حداقل ممکن برسد. مصالح مورد نیاز برای ساخت این سیستم حداقل 60 درصد سبک تر از مصالح مرسوم در ساخت و ساز می‌باشد.

جهت گیری کنونی سازه های فولادی سبک به سمت تکنیک پانل های پیش ساخته (Panelization) است که در این روش دیوارهای ساختمان در محل کارخانه و تحت شرایط کنترل شده مونتاژ شده و سپس به محل سایت جهت نصب منتقل می گردند. این روش باعث بالا رفتن سرعت نصب این سیستم در محل کارگاه می گردد. پروسه شکل دهی و ساخت مقاطع فولادی جدار نازک یک سری سوراخهای استاندارد در جان این مقاطع ایجاد مینمایند که عبور دادن سیم ها و لوله ها از داخل این سوراخها باعث ایجاد تسهیل در نصب سیستم های الکتریکی و لوله کشی ها در داخل دیوار می گردند.

2- بررسی سبکی و عدم وزن قابل توجه سازه‌های فولادی جدار نازک

در این سیستم ساختمانی بار مرده کف حدود ( (kg/m270 و در صورت نیاز به بتن سبک فوقانی جهت کاهش ارتعاشات و انتقال صدا، حدود (kg/m2)50 به آن اضافه می شود. بتن سبک فوقانی برای ساختمانهای متداول مسکونی الزامی نبوده و برای هتل¬ها و یا کاربری‌های خاص توصیه شده است. بار مردة دیوارهای خارجی حدود (kg/m2)50 (یکطرف plywood و یکطرف پانل گچی) و برای دیوارهای داخلی حدود (kg/m2)40 (دو طرف پانل گچی) می باشد.
 
بار مرده سقف‌های شیبدار با توجه به نوع سقف حدود (kg/m2)80~  30 می‌باشد. جزئیات اجرایی دیوارهای داخلی و خارجی و کف‌ها و سقف‌های شیبدار مربوط به این سیستم سازه‌ای در شکل‌های 1 تا 4 آورده شده است.

با توجه به موارد ذکر شده نتیجه می‌شود که وزن این سیستم سازه‌ای در مقایسه با سیستم سنتی حدود 30%  آن می‌باشد. بنابراین با توجه به وزن کم این سیستم سازه‌ای، فونداسیون مورد نیاز برای این سازه‌ها بصورت شناژ فقط در زیر دیوارهای باربر با حداقل ابعاد مورد استفاده در فونداسیونها می باشد. و در زیر دیوارهای داخلی از یک دال بتنی به ضخامت حدود cm10 استفاده می‌شود.


3- بررسی دوام و گالوانیزاسیون سازه‌های فولادی جدار نازک

علت گالوانیزاسیون سازه‌های فولادی جدار نازک، افزایش عمر مفید مقاطع بکار رفته در برابر خوردگی می‌باشد. برای افزایش عمر مفید سازه‌ها، بهترین، موثرترین و اقتصادی‌ترین روش ‌استفاده از گالوانیزاسیون است. بنابراین تمامی مقاطع بکار رفته در این سازه‌ها، مقاطع گالوانیزه شده می‌باشند.

در این قسمت انواع پوششهای محافظ متداول در سازه‌های فولادی جدار نازک و نیز مشخصات فنی این پوششها ارائه می‌گردد. انواع پوششهای مورد استفاده به ترتیب ذیل می‌باشند.

- پوشش گالوانیزه:

در این پوشش فقط از روی استفاده می‌شود.

-پوشش galfan :

در این پوشش از 95 درصد روی و 5 درصد آلومینیوم استفاده می‌شود. این ترکیب بهتر از روی خالص عمل می‌کند.

-پوشش galvalume :

در این پوشش از 55 درصد آلومینیوم، 5/1 درصد سیلیکون و 5/43 درصد روی استفاده می‌شود. این پوشش در مقایسه با دو پوشش قبلی بهتر عمل می‌کند.

3-1- مشخصات وزنی و ضخامتی گالوانیزه

میزان پوشش بر روی ورق‌های فولادی بوسیله وزن پوشش کار شده بر حسب   (انس بر فوت مربع) یا  و یا بوسیله ضخامت پوشش کار شده اندازه‌گیری می‌شود. مقدار پوشش کار شده متداول در صنعت در جدول (1) آمده است.

جدول 1- وزن و ضخامت پوشش کار شده متداول در بازار


Coating Designation Minimum Requirement
Total Both Sides Thickness
Nominal per side
  
Zinc1     

G40/Z120 0.40 120 8.5 0.34
G60/Z180 0.60 180 12.7 0.51
G90/Z275 0.90 275 19.4 0.77

Galfan2     

GF45/ZGF135 0.45 135 9.8 0.39
GF60/ZGF180 0.60 180 13.3 0.53
GF90/ZGF275 0.90 275 19.8 0.79

Galvanume3     

AZ50/AZ150 0.50 150 20.0 0.80

همچنین در جدول (2) میزان حداقل پوشش لازم برای اعضای سازه‌ای و غیر سازه‌ای آورده شده است.


3-2- دوام مقاطع گالوانیزه شده

دوام مقاطعی که بوسیله روی گالوانیزه شده‌اند، تابعی از زمان قرار‌گیری در رطوبت و شرایط آب و هوایی محل می‌باشد. در حالتی که روی در محیط خشک و نسبتا تمیز نگهداری شود، میزان خوردگی آن بسیار پایین است.

3-3- کارکرد ورقه‌های گالوانیزه در ساختمانهای شهری

میزان خوردگی روی در صورت عدم قرار‌گیری در فضای باز بسیار کم می‌باشد. بنابر تحقیقات انجام شده این میزان در حدود µm1/0 در هر سه سال می‌باشد. بنابراین اگر یک دوره 300 ساله در نظر بگیریم می‌بایست از پوششی برابر با µm10 استفاده نماییم که معادل   می‌باشد. به عنوان مثال شکل 5 میزان خوردگی روی را برحسب زمان بنابر تحقیقات بعمل‌آمده روی ساختمانهای شهری لندن نشان می‌دهد.

3-4- خواص محافظتی روی

روی بعنوان پوشش محافظ ورقهای فولاد از دو جهت می‌تواند از فولاد محافظت نماید. یکی از جهت فیزیکی و دیگری حفاظت کاتدی می‌باشد. می باشد.

3-4-1-حفاظت فیزیکی روی

روی بر روی لایه فولاد به عنوان یک لایه محافظ فیزیکی عمل می‌نماید. این لایه خود مانعی برای رسیدن رطوبت به فولاد می‌شود. در صورتی که فرآیند گالوانیزاسیون بخوبی انجام شود، این پوشش نقش بسیار مهمی را در حفاظت از فولاد دارد.

3-4-2- حفاظت کاتدی

نقش مهم دیگر روی بعنوان پوشش محافظ، قابلیت روی در حفاظت از فولاد می‌باشد. وقتی لایه فولاد در معرض فضای باز (بر اثر بریدن یا خراش ) قرار می‌گیرد، لایه روی بصورت کاتدی از فولاد محافظت می‌کند. این قابلیت بدلیل الکترو‌نگاتیوتر بودن روی (واکنش پذیر‌تر بودن آن) می‌باشد. الکترونگاتیویته چند فلز در جدول (3) آمده است.

جدول 3- خاصیت الکترونگاتیویته چندین فلز

الکترونگاتیویته به تدریج از بالا به پایین کاهش می‌یابد.
منیزیم
روی
آلومینیوم
کادمیوم
آهن یا فولاد
فولاد آبدیده
سرب
قلع
مس
طلا


3-4-1- فرآیند خوردگی

میزان قدرت محافظت پوشش روی در محافظت از ورقهای فولاد بستگی به سرعت خوردگی روی دارد. بنابراین شناخت مکانیزم خوردگی روی کمک زیادی به شناخت عوامل موثر بر سرعت خوردگی دارد.

روی خالص در ابتدای قرار‌گیری در معرض هوای آزاد شروع به ترکیب و واکنش می‌دهد. در واکنش با هوا، روی با اکسیژن ترکیب شده و لایه‌ای نازک از اکسید روی تشکیل می‌دهد.

هنگامی که هوا مرطوب باشد، روی با آب واکنش داده و تشکیل هیدروکسید روی می‌دهد.

یکی دیگر از ترکیباتی که ممکن است در فضای آزاد تشکیل شود کربنات روی است، کربنات روی از واکنش هیدروکسید روی با دی اکسیدکربن موجود در هوا بوجود می‌آید. این ترکیبات بسیار نازک و پایدار می‌باشند. بنابراین سرعت خورده شدن روی در هر شرایط آب و هوایی، بسیار پایین می‌باشد. عوامل بسیار مهمی که در سرعت خورده شدن روی موثر است، زمان قرارگیری در معرض رطوبت و میزان آلودگی هوا می‌باشد.
 
خوردگی فقط زمانی اتفاق می‌افتد که سطح فلز مرطوب باشد. شرایط اسیدی و یا شرایط بازی قوی تاثیر بسیار زیادی روی سرعت خوردگی دارند و خوردگی را تشدید می‌نماید.

3-4-2- تاثیر مصالح ساختمانی بر پوشش فلزی

ملات :

ملات در حالت تر باعث خوردگی روی می‌گردد، هنگامی که ملات خشک می‌شود، جذب رطوبت صورت نمی‌پذیرد و کمتر باعث خوردگی روی می‌شود.

چوب :

از آنجایی که چوب با روی واکنش نمی‌دهد، چوب تاثیر مخرب بر روی ندارد. مثلا" می‌توانیم از میخهای گالوانیزه در چوب استفاده نماییم.

دیوارهای خشک و مصالح پیش ساخته مانند پانل‌های آماده: این مصالح هم بر روی و ورقهای گالوانیزه تاثیر نمی‌گذارند.

بتن :

بعلت قلیایی بودن در رطوبت بتن بخصوص در دوره عمل آوری، با روی واکنش داده و باعث تشدید خوردگی روی می‌شود. البته در دوره عمل‌آوری این میزان بتدریج کمتر می‌شود و اگر کیفیت بتن خوب باشد، باعث کاهش خوردگی و یا حتی محافظت از روی در زمان بعد از عمل‌آوری می‌شود.

مصالح فلزی :

 در مصالح فلزی عوامل مختلفی بر سرعت خوردگی روی موثر می‌باشد که مهمترین عامل قدرت الکترونگاتیویته فلزات نسبت به روی می‌باشد. همواره یکی از فلزات خورده و فلز دیگر محافظت می‌شود. در جدول (4) میزان سرعت خورده شدن روی در مقایسه با چندین فلز نشان داده شده است.


جدول 4- مقایسه سرعت خوردگی روی در معرض فلزات مختلف

سرعت خوردگی روی فلز
زیاد
کم
زیاد
زیاد
متوسط
متوسط
کم آهن
فولاد‌‌آبدیده
برنج
مس
سرب
نیکل
آلومینیوم

3-5- طراحی

با توجه به توضیحاتی که در قسمتهای قبل داده شده، حداقل پوشش محافظ مقاطع جدار نازک در جدول 5 خلاصه می‌شود.

جدول 5- حداقل پوشش محافظ مورد نیاز برای مقاطع جدار نازک

پوشش بر اساس استاندارد‌های ASTRL عضو سازه‌ای
Zinc-AL AL %5-Zinc Zinc 
AZ50/AZ150 GF45/ZGF135 G40/Z120 عضو داخلی غیر باربر
AZ50/AZ150 GF60/ZGF180 G60/Z180 عضو داخلی باربر
AZ50/AZ150 GF60/ZGF180 G60/Z180 عضو خارجی غیر باربر
(آب و هوای معمولی )
AZ50/AZ150 GF90/ZGF275 G90/Z275 عضو خارجی باربر (آب و هوای معمولی)
AZ50/AZ150 GF90/ZGF275 G90/Z275 عضو خارجی باربر و غیر باربر در آب و هوای نامساعد (رطوبت و یا آلوده )


  3-6- خرید کنترل کیفیت و استاندارد

همان طور که اشاره شد سه نوع پوشش گالوانیزاسیون داریم که ارزانترین و متداولترین آن استفاده از روی خالص (Zinc) می‌باشد. پوششهای Al-Zinc و Zinc-5%Al دارای خاصیت محافظت بیشتری بوده ولی هزینه استفاده از این پوششها نیز بیشتر است. تمام انواع متداول پوششهای گالوانیزاسیون مورد استفاده در ورقهای فولادی در جدول (5) ارائه شده است. بنابر‌این با توجه به شرایط خوردگی منطقه و وضعیت آب و هوایی منطقه‌ای که پروژه در آن احداث می‌گردد بایستی در نوع استفاده در پوشش تصمیم‌گیری نمود.


4- عملکرد صوتی و عملکرد در برابر آتش سازه‌های فولادی جدار نازک

  عملکرد صوتی سازه‌های فولادی جدار نازک یکی از پارامترهای مهم و تأثیر گذار در معیار راحتی ساکنین و در بهره برداری بلندمدت از آن می‌باشد. بر همین اساس است که آئین‌نامه‌های مرتبط با ساختمان توجه جدی به این مسأله داشته و روشهای تست و معیارهای مشخصی را برای عملکرد صوتی ساختمانهای مختلف ارائه نموده‌اند.

آئین‌نامه‌های طراحی، معیارهای مورد قبول برای عملکرد صوتی ساختمانها را ارائه نموده‌اند، از طرفی بخش‌ها و سازمانهای مرتبط با صنعت ساختمان و فعال در این صنعت، فعالیت‌های گسترده‌ای را در زمینه پیشنهاد مصالح مناسب، روش اجرا و انجام تست‌های جامع در مورد عملکرد صوتی سیستم‌های مختلف ساختمانی از جمله سازه‌های فولادی جدار نازک انجام داده‌اند.

نتایج این فعالیت‌ها منجر به ارائه جزئیات اجرایی متنوع، با عملکردهای صوتی متفاوت شده است. در جزوات و نتایج آزمایشات منتشر شده توسط این سازمانها، به ازای جزئیات اجرایی و مصالح به کار گرفته شده در ساخت دیوارها و کف‌ها، سطح عملکرد صوتی آن مشخص شده است.

در کنار عملکرد صوتی، آیتم دیگری که باید مورد توجه قرار گیرد عملکرد سازه‌های فولادی جدار نازک در برابر آتش می‌باشد. عملکرد صوتی و آتش سازه‌های فولادی جدارنازک کاملاً مرتبط به یکدیگر می‌باشند، چون جزئیات اجرایی و مصالحی که برای عملکرد صوتی سیستم ارائه می‌گردد باید جوابگوی معیارهای عملکردی آتش نیز باشد. بنابراین در اغلب موارد این دو موضوع با هم در نظر گرفته می‌شود.

جزئیات اجرایی مناسب آن است که علاوه بر خاصیت مقاومت در برابر آتش، دارای عایق بندی صوتی کافی و حرارتی مناسب بر اساس ضوابط آئین‌نامه‌ای باشد.

نتایج آزمایشات در مورد سازه‌های فولادی جدارنازک نشان داده است که معمولاً برآورده کردن معیارهای عملکرد صوتی دشوارتر از معیارهای مقاومت در برابر آتش است. در اغلب موارد، جزئیاتی که در برابر آتش جوابگو است قادر به برآورده کردن معیارهای صوتی نمی‌باشد.

معیارهای عایق بندی صوتی، در طراحی کف و دیوارهای ساختمانهای مسکونی آپارتمانی، مجتمع‌ها، هتل‌ها، واحدهای اداری، صنعتی و .... تأثیر قابل ملاحظه‌ای دارد. حتی گاهی در واحدهای تک خانوار نیز به دلیل ایجاد فضای راحت و با آرامش، نیاز به اعمال روشهایی برای کاهش صدا در بعضی اتاق‌ها می‌باشد. گرچه عایق بندی صوتی در هنگام ساخت پروژه، اندکی هزینه‌های اجرایی را بالا می‌برد، ولی می‌تواند در ایجاد رضایت و قابل قبول بودن سیستم توسط ساکنین تأثیر بسزایی داشته باشد. علاوه بر این، هزینه‌های ناشی از رفع مشکلات صدا در ساختمان ساخته شده، به مراتب بیشتر است.

به طور کلی Plywood با ضخامت 12 سانتی متر و دانسیته 38 پوند بر فوت مکعب ، پانل گچی به ضخامت 27/1 سانتی متر با دانسیته 50 پوند بر فوت مکعب، فضای مابین پروفیل های جدار نازک از عایق حرارتی پلی استایرن با دانسیته سبک به وزن 10 تا 14 کیلوگرم بر متر مکعب و ضخامت 2/9 سانتی متر میباشند که ضریب هدایت حرارت w/m2.k 65/0 برای زمستان و w/m2.k 49/0  برای تابستان می باشد.

در سقف با استفاده از عایق پلی استایرن با دانسیته 10 تا 14 کیلوگرم بر مترمکعب و ضخامت 7/12 سانتی متر، ضریب انتقال حرارت 394/0 وات بر مترمربع درجه کلوین برای زمستان و 389/0 وات بر مترمربع درجه کلوین برای تابستان بوده که برای ساختمانهای غیرویلایی با استفاده مداوم و غیرمداوم در گروه یک مناسب است. برای ساختمانهای ویلایی گروه یک،با استفاده از پلی استایرن با ضخامت 20 سانتی متر ، ضرائب انتقال حرارت در زمستان و تابستان به ترتیب 21/0 و 2/0 وات بر مترمربع درجة کلوین می باشد.

4-1- مبانی انتقال صدا

منابع صدا و ارتعاشات معمولاً بر اثر مکالمات و نوفه ناشی از فعالیت‌های روزانه ساکنین و تجهیزات مکانیکی موجود در ساختمان، بوجود می‌آید. هنگام انتقال صدا در ساختمانها و سازه‌های دیگر، مقداری از انرژی صدا جذب یا پراکنده، مقداری توسط بعضی سطوح بازتاب داده می‌شود و مقداری هم توسط مصالح ساختمانی منتقل می‌گردد. طراحان و سازندگان، معمولاً برای کاهش مقدار صدای انتقالی توسط مصالح ساختمانی، به استفاده از موانع، محبوس کننده‌ها و مصالح جاذب، علاقه نشان می‌دهند.


در سازه‌های فولادی جدار نازک برای کنترل صوت و عایق‌بندی برای تراگسیل مستقیم و جناحی از روشهای زیر استفاده می‌گردد:

- جداسازی لایه‌ها
-  استفاده از لایه‌های میراگر برای کاهش تراگسیل بین لایه‌ها
- لایه‌های جاذب
که در بخشهای بعدی به تأثیر هریک از روشها بر میزان عایق بندی اشاره خواهد شد.

4-2- عوامل و پارامترهای مؤثر در عملکرد صوتی سازه‌های فولادی جدار نازک

برای تعیین پارامترهای مؤثر در عملکرد صوتی دیوارها و کف‌های سازه‌های فولادی جدار نازک و نیز دستیابی به بهینه‌ترین و اقتصادی‌ترین جزئیات اجرایی، آزمایشات و تحقیقات مختلفی توسط سازمانها، تولیدکنندگان مصالح ساختمانی و سازندگان، انجام شده است.

در این بخش به برخی نتایج مهم که از این تحقیقات بدست آمده اشاره می‌گردد.


4-2-1- کنترل تراگسیل در دیوارهای فولادی جدار نازک با پوشش گچی

تحقیقات نشان می‌دهد فاکتور اصلی برای کنترل صدا در دیوارها، مستقل کردن پانل‌های گچی در دو سمت مختلف دیوار (دو جداره کردن دیوار) می‌باشد. در غیر اینصورت گذاشتن مصالح جاذب صدا در فضاهای بین ستونها (Cavity) تأثیر قابل توجهی نخواهد داشت. در صورت استفاده از دیوار دو‌جداره، برای کاهش هرچه بیشتر تراگسیل، می‌توان دانسیته مصالح، عمق فضای میانی ستون‌ها (cavity depth) و ضخامت مصالح جاذب صدا را افزایش داد.

برای جداسازی دیوار، علاوه بر استفاده از دیوار دو جداره می‌توان از کانالهای میراگر     (Resilient Channel) نیز استفاده نمود. RC یک مقطع کلاهی شکل  و با ضخامت نازک (0.5mm) و با انعطاف‌پذیری بالا می‌باشد. این مقاطع به صورت عمود بر  studهای دیوار اجرا شده و مطابق شکل (6) یک سمت آنها به  studهای فلزی و سمت دیگر آن به پانل‌های گچی متصل می‌گردد. RC باعث از بین بردن پل صوتی ایجاد شده از طریق  Studهای دیوار می‌شود.

جرم واحد سطح لایه‌های گچ بسیار مهم بوده و با STC ارتباط مستقیم دارد. هر چقدر جرم واحد سطح پانل‌های گچی بیشتر باشد، پارامتر STC بالاتر خواهد بود. شکل (7) نشان می‌دهد که در دیوارهای بدون لایه جاذب صوت (مثل پشم سنگ)، وزن لایه گچ بیشترین تأثیر را در STC دارد، بطوریکه با دو برابر شدن جرم واحد سطح پانل گچی، STC به مقدار 10 واحد افزایش پیدا می‌کند‌. لذا در کارهای ساختمانی و تهیه پانل‌های گچی، تنها با ضخامت نمی‌توان پانل گچی را انتخاب نمود و بایستی دانسیته این پانل‌ها نیز در نظر گرفته شود.

افزایش عمق  Studهای دیوار، برای بالا بردن درجه STC دیوار نقش مهمی‌ ‌دارد. آزمایشاتی که برای تعیین اثر عمق  Studها در عملکرد صوتی دیوارها انجام شده، نشان می‌دهد در صورت دو برابر کردن عمق فضای میان پانل‌های گچی دو طرف دیوار، با وجود لایه‌های جاذب صوت (پشم سنگ)، STC به میزان 10 واحد افزایش یافته و در حالت بدون لایه‌های جاذب صوت در داخل دیوار، STC به میزان 4 واحد افزایش پیدا می‌کند.

نمودار شکل (8) اثرات افزایش عمق Stud‌های دیوار را (و افزایش فضای خالی بین پانل‌های گچی دو طرف دیوار) در درجه STC دیوار نشان می‌دهد. این‌نمودارها برای دو حالت استفاده از یک عدد پانل گچی در هر سمت دیوار و یا دو عدد پانل گچی در هر سمت دیوار ارائه شده است. همانطور که در این منحنی‌ها مشخص است، علاوه بر اثر عمق در میزان STC، استفاده از دو عدد پانل گچی در طرفین دیوار، باعث افزایش 10 واحدی STC نسبت به حالت استفاده از یک عدد پانل گچی برای پوشش دیوار، می‌گردد.


نتایج آزمایشات نشان می‌دهد که موقعیت قرارگیری لایه‌های جاذب صوت در وسط دیوار و یا نزدیک‌تر به یکی از پانل‌های گچی تأثیری در میزان STC ندارد. همچنین نوع ماده جاذب صوت تأثیری در افزایش و یا کاهش STC ندارد.

افزایش فاصله Stud‌های دیوار از 40cm به 60cm باعث بهبود STC به میزان یک تا دو واحد می‌گردد.

4-2-2- کنترل تراگسیل هوابرد و کوبه‌ای در کف‌های سازه‌های فولادی جدار نازک

کف‌های سازه‌های فولادی جدار نازک به طور عموم شامل سه بخش ذیل است که بسته به نوع کاربری و ملزومات آکوستیکی و آتش، جزئیات آن تکمیل‌تر می‌گردد.

• پوشش کف از جنس Plywood و یا OSB با ضخامت 13 میلی‌متر

• تیرچه‌های سقف از نوع مقطع C شکل با فواصل 60 و یا 40 سانتی‌متری و با عمق حداقل 20 سانتی‌متر

• پانل گچی زیر کف برای پوشش سقف طبقه پایین با ضخامت حدود 5/12 میلی‌متر در برخی موارد به دلایل آکوستیکی و آتش اجزای زیر نیز به آنها اضافه می‌گردد

• کانال‌های میراگر (Resilient Channel) در زیر تیرچه‌های سقف که به صورت عمود بر تیرچه‌ها قرار می‌گیرند.

• لایه‌های جاذب صوت مثل پشم سنگ که در فضای خالی بین تیرچه‌ها قرار می‌گیرد.

• لایه‌های پانل گچی اضافی بر روی پانل گچی زیر سقف برای بهبود عملکرد صوتی و افزایش مقاومت در برابر آتش

• پوشش لایه بتنی سبک بر روی کف به ضخامت 3 سانتی‌متر برای بهبود عملکرد صوتی کف

برای کاهش تراگسیل هوابرد در کف می‌توان از روش‌های زیر استفاده نمود:

• جداسازی پانل‌های گچی از تیرچه‌های کف
• افزایش جرم واحد سطح لایه‌ها
• استفاده از لایه‌های جاذب صوت
• به حداقل رساندن تراگسیل جناحی در محل اتصال دیوار به کف

در اجرای سقف‌های سازه‌های فولادی جدار نازک در اغلب موارد، یک یا چند لایه گچی توسط کانال‌های میراگر (RC) به تیرچه‌های سقف متصل می‌گردند و از اتصال مستقیم پانل گچی به تیرچه جلوگیری می‌گردد. به این نوع سقف‌ها، سقف میراگر (کف میراگر) می‌گویند. استفاده از کانال‌های میراگر در مقایسه با اتصال مستقیم پانل گچی به تیرچه، تراگسیل‌های هوابرد و کوبه‌ای را همزمان بهبود می‌بخشد.

سقف‌های میراگر صداهای زیر 50 هرتز که مربوط به صداهای راه رفتن بوده و کاملاً قابل شنود توسط ساکنین هستند را کاهش می‌دهد.


4-3- عملکرد سازه‌هایفولادی جدار نازک در برابر آتش

همانطور که در بخش‌های قبلی اشاره شد، مقاومت در برابر آتش سازه‌های فولادی جدار نازک، پارامتری است که بر روی طراحی جزئیات و نوع مصالح مورد استفاده در دیوارها و کف‌های این ساختمانها تأثیر گذار است.

در تعیین مقاومت در برابر آتش، از پارامتر FRR (Fire Resistance Rating) استفاده می‌شود. میزان مقاومت در برابر آتش یک سیستم بر مبنای زمان معرفی می‌شود. به عبارت دیگر FRR پارامتری بر مبنای دقیقه و یا ساعت می‌باشد. FRR=1 نشان دهنده مقاومت یک ساعت برای آن سیستم ساختمانی می‌باشد. این پارامتر نشان دهنده این است که اگر سازه‌ای تحت تأثیر یک حریق مستقیم در داخل ساختمان قرار گیرد، حداقل تا رسیدن به این زمان (FRR)، پیوستگی و پایداری خود را حفظ نموده و تخریب نخواهد شد.

تخریب ایجاد شده در اجزای سازه بدلیل افزایش میزان حرارت سطح فلز و در نتیجه کاهش مقاومت آن، اتفاق می‌افتد. در شکل (9) نمودار تغییرات مقاومت تسلیم فولادهای سرد نورد شده و گرم نورد شده در برابر تغییرات دمای سطح فلز ارائه شده است. همانطور که مشاهده می‌گردد با افزایش دمای فلز، مقاومت تسلیم آن کاهش می‌یابد. بدلیل ضرایب اطمینان‌های موجود در طراحی، اجزای سازه‌ای در حالت بارگذاری سرویس، تحت اثر نیروی برابر 50 درصد ظرفیت مجاز عضو قرار دارند.
 
این بدان معنی است که سازه تا زمانی که مقاومت تسلیم اجزای فلزی به حدود 50 درصد مقاومت تسلیم حالت اولیه آنها برسد می‌تواند در برابر حرارت و آتش، پایداری و پیوستگی خود را حفظ نماید. از نمودار شکل (9) مشخص است که برای اجزای سرد نورد شده در دمای حدود 400 درجه سانتیگراد، مقاومت تسلیم فولاد به میزان 50 درصد مقاومت تسلیم اولیه افت می‌نماید. لذا می‌توان نتیجه گرفت که میزان مقاومت در برابر آتش سازه‌های فولادی جدار نازک (FRR)، میزان زمانی است که دمای سطح اجزای فلزی سازه‌ای به حدود 400 درجه سانتیگراد برسد.

شکل 9- نمودار تغییرات مقاومت تسلیم فولاد در اثر تغییر حرارت

نمودارهای شکل (10)، منحنی‌های مقاومت – زمان بدست آمده برای دیوارهای باربر، تحت اثر 100 درصد بار طراحی آنها را نشان می‌دهد. این منحنی‌ها برای دیوارهای باربر سازه‌های فولادی جدار نازک با پوشش پانل‌های گچی متفاوت ارائه شده است. این نتایج از تحقیقات انجام شده توسط AISI بدست آمده است. در این منحنی PT مقاومت دیوار یا عضو فلزی در دمای محیط می‌باشد. خط افقی در این منحنی‌ها نشان دهنده نسبت  ، ضریب اطمینان در نظر گرفته شده در طراحی می‌باشد.

محل تقاطع این خط با منحنی‌ها، نشان دهنده میزان مقاومت در برابر آتش دیوارها در 100 درصد بار طراحی شده می‌باشد. خط‌چینهای بالای نمودار حد مجاز زمان است که در آن سازه برای تحمل بارهای وارده کاملاً پیوستگی خود را حفظ می‌نماید و پس از گذشتن از خط افقی سازه به تدریج مقاومت خود را از دست داده و گسیخته می‌گردد.


شکل 10- نمودار مقاومت – زمان برای دیوارهای باربر تحت اثر 100 درصد بار طراحی


سازه‌های فولادی جدار نازک به دلیل نوع نصب و مصالحی که در پوشش دیوارها و کف‌ها استفاده می‌شود، دارای مقاومت خوبی در برابر آتش می‌باشند. لذا در اغلب موارد در صورتی که معیار خاصی به لحاظ مقاومت در برابر آتش مدنظر نباشد، ترکیبی که برای دیوارها و کف‌ها به لحاظ آکوستیکی جوابگو باشد، معیارهای مقاومت در برابر آتش را نیز برآورده می‌نماید.
پوششهای گچی دیوارها و کف‌های سازه‌های فولادی جدار نازک، بیشترین تأثیر را در بهبود عملکرد در برابر آتش این سازه‌ها دارا می‌باشند.

پانل‌های گچی مورد استفاده در این سازه‌ها در دو نوع معمولی و مقاوم در برابر آتش (Type X) می‌باشند. پانل‌های گچی Type X دارای مقاومت در برابر آتش بالایی بوده و در صورت استفاده از این لایه‌ها، عملکرد در برابر آتش بهبود قابل توجهی خواهد یافت.

با افزایش تعداد و ضخامت لایه‌های گچی پوشش دیوارها و کف‌ها، می‌توان عملکرد در برابر آتش این سازه‌ها را بهبود بخشید. در بخش انتهایی گزارش جزئیات اجرایی متفاوتی باFRR ‌های مختلف ارائه شده است که نشان دهنده اثر نوع، تعداد و ضخامت پانل‌های گچی بر روی مقاومت در برابر آتش این سازه‌ها می‌باشد. همچنین استفاده از لایه‌های پشم سنگ در فضاهای خالی داخل کف باعث بهبود عملکرد در برابر آتش می‌گردد.

4-4- مقررات و ضوابط عایق بندی و تنظیم صدا

در آئین‌نامه‌ها و مراجع مختلف، ضوابط عایق بندی صوتی برای فضاهای مختلف و ساختمان با کاربریهای مختلف ارائه شده است. این ضوابط در طول سال‌های متمادی با انجام تحقیقات بر روی معیارهای مختلف تأثیرگذار در عملکرد صوتی ساختمانها، آزمایشات متعدد و مطالعات آماری برای راحتی ساکنین و .... شکل گرفته است. این تحقیقات همچنان به طور پیوسته در کشورهای صنعتی در حال انجام بوده و در بازه‌های زمانی مختلف با یافته‌های جدید، ضوابط آئین‌نامه‌ای نیز تغییر پیدا می‌کند. به عنوان نمونه پارامتر تراگسیل هوابرد STC در کشورهای کانادا و آمریکا در سال 1990 از مقدار 45 به 50 افزایش پیدا نموده است.

به لحاظ ضوابط آکوستیکی ساختمانها در ایران، در سالهای اخیر فعالیت‌هایی صورت گرفته که نتیجه آن تهیه و ارائه یک کتابچه مقررات ملی ساختمان با عنوان ’’مبحث 18- عایق‌بندی و تنظیم صدا‘‘ می‌باشد.

با توجه به اینکه مبحث 18 مقررات ملی در سالهای اخیر و با استفاده از ضوابط پایه‌ای آئین‌نامه‌های معتبر جهان شکل گرفته است، لذا ضوابط و مقررات ارائه شده در آن در حد استانداردهای معتبر جهانی است.

در این بخش بر مبنای مقررات ملی مبحث هجدهم، ضوابط حداقل قابل قبول برای فضای مختلف و برای سه نوع کاربری ساختمانهای مسکونی، هتل‌ها و ساختمانهای اداری و تجاری ارائه می‌گردد.


در جدول (6) حداقل STC‌های مورد نیاز برای جدا کننده‌های ساختمانهای اداری و تجاری ارائه شده است.

جدول6- حداقل شاخص کاهش صدای وزن یافته مورد نیاز برای جداکننده‌ها در ساختمانهای اداری و تجاری

عنوان حداقل شاخص کاهش صدای وزن یافته (STC) به dB
جداکننده اتاقهای اداری، مراکز کامپیوتری، سالن‌های عمومی بانک‌ها از فضای بیرونی ساختمان 35
جداکننده میان اتاقها در ساختمانهای اداری و تجاری 45
جداکننده اتاقها در ساختمانهای اداری و تجاری از راهرو 30

مطابق مبحث هجدهم مقررات ملی ساختمان برای حداکثر تراز صدای کوبه‌ای تراگسیل شده از سقف میان طبقات، رعایت حداکثر تراز صدای کوبه‌ای معمول شده وزن یافته (IIC) به مقدار 50 دسی بل در ساختماهای مذکور در بند (18-2) مقررات ملی، که شامل ساختمانهای مسکونی، هتل‌ها و اداری – تجاری می‌باشد، الزامی ‌است.


4-5- ضوابط مربوط به مقاومت حداقل در برابر آتش

ضوابط تعیین شده برای بحث آتش در سازه‌های کوتاه چند طبقه (Low Rise)، نسبت به سازه‌های بلند بسیار آسانتر و سهل الوصول‌تر است. به طوریکه برای سازه‌های تک خانوار آئین‌نامه‌ها و مراجع ضوابط خاصی را بر آتش تعیین نمی‌نمایند.

برای ساختمانهای چند طبقه و آپارتمانی که سازه‌های فولادی جدار نازک نیز در این محدوده قرار می‌گیرند، در مراجع و آئین‌نامه‌های مختلف، ضوابط متفاوتی ارائه شده است. برخلاف ضوابط آکوستیک که ضوابط مشخص و یکنواختی دارد، بدلیل تأثیر پارامترهای متعدد در بحث آتش سوزی، این ضوابط پراکنده و متنوع می‌باشد. از جمله پارامترهایی که در بحث مقاومت در برابر آتش، تأثیر گذار است می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

- اهمیت ساختمان
- تعداد ساکنین و خانوارهای موجود در ساختمان
- تعداد طبقات
- نوع سیستم تأسیساتی و سیستم اطفاء حریق پیش بینی شده برای ساختمان
- وجود منابع آتش‌زا در نزدیکی ساختمان و میزان خطر آتش سوزی
- زمان مورد نیاز برای رسیدن امداد و آتش نشانی
- فواصل ساختمانها از یکدیگر
- نوع ارتباط فضاهای مجزا به یکدیگر (زون بندی ساختمان)
- و .....

لذا در مورد میزان مقاومت در برابر آتش یک ساختمان، باید با توجه به شرایط ساختمان و پارامترهای اشاره شده در فوق، طراح تصمیم گیری نماید و کلیه اجزای مختلف ساختمان، متناسب با آن طراحی و اجرا گردد.

به طور کلی می‌توان گفت که ضوابط ارائه شده برای ساختمانهای کوتاه به لحاظ مقاومت در برابر آتش سوزی(FRR) 45 دقیقه تا یک ساعت می‌باشد.

در ایران متأسفانه ضوابط و آئین‌نامه خاصی به لحاظ آتش سوزی و تعیین میزان مقاومت حداقل مورد نیاز برای سازه‌ها در هنگام آتش سوزی، وجود ندارد. تنها مرجع مسئول در این زمینه، فعلاً سازمان آتش نشانی بوده که یک سری ضوابط داخلی دارد که بر مبنای آن، طرح تهیه شده برای ساختمانها را ارزیابی نموده و یا اینکه پس از اتمام ساخت بر مبنای بازدید محلی نواقص و یا نیازهای آتش نشانی را اعلام می‌نماید.

در این بخش از گزارش چند سری جزئیات اجرایی برای دیوارها ارائه می‌گردد. این جزئیات و نوع مصالح به کار رفته در آنها، مستقیماً از گزارشات و نتایج آزمایشات مؤسسات برداشت شده است. با توجه به تعدد آزمایشات و مراجع انجام دهنده آزمایشات، یک دسته بندی کلی برای جزئیات دیوارها و کف‌ها صورت گرفته و ترجیحاً از جزئیاتی که استفاده از آنها در پروژه‌های آتی محتمل‌تر است، استفاده شده است.

این جزئیات به نوعی انتخاب شده است که حداقل مقادیر STC و IIC تعیین شده توسط مقررات ملی (مبحث هجدهم) را برآورده نماید. همچنین جزئیاتی که دارای STC و IIC بالاتر از مقادیر آئین‌نامه‌ای می‌باشند نیز ارائه شده است تا در صورت نیاز به شرایط خاص و یا بالا بردن کیفیت آکوستیکی ساختمان، بتوان از این جزئیات استفاده نمود. در کنار پارامترهای صوتی سعی شده است این جزئیات حداقل‌های مورد نیاز برای میزان مقاومت در برابر آتش را نیز دارا باشند.

لذا در پروژه‌های آتی با توجه به نوع پروژه، کاربری آن و مشخصات و معیارهای مورد نظر برای آن، می‌توان از جزئیات اجرایی دیوارها و کف‌های ارائه شده در این بخش، ترکیب مورد نظر را انتخاب و در پروژه استفاده نمود.


Part I : Non-Load Bearing Wall Details
Detail D1- Non-Load Bearing Wall ( FRR= 1 hr. , STC=53)
Detail D2- Non-Load Bearing Wall ( FRR= 1 hr. , STC=55 to 59)
Detail D3- Non-Load Bearing Wall ( FRR= 2 hr. , STC=55 to 59)
Detail D4- Non-Load Bearing Wall ( FRR= 2 hr. , STC=55 to 59)

Part II : Load Bearing Wall Details
Detail E1- Load Bearing Wall
Detail E2- Load Bearing Wall ( FRR= 1 hr. )
Detail E3- Load Bearing Wall ( FRR= 1 hr. , STC=40 to 44)
Detail E4- Load Bearing Wall ( STC=46)
Detail E5- Load Bearing Wall ( STC=45)
Detail E6- Load Bearing  Exterior wall with various FRR


با توجه به جزئیات دیوارها در این سیستم، دیوارهای خارجی dB45-40 STC و دیوارهای مابین واحدهای مسکونی dB 55-50 STC را تأمین می نمایند


5- آلترناتیوهای مختلف برای اجزای سیستم دیوارها، کف‌ها، سقف‌ها و در و پنجره

5-1- پوشش کف ها:

در این سیستم ساختمانها برای پوشش کف طبقه همکف می توان از یک دال بتنی به ضخامت 10cm و اجرای سرامیک و یا کفپوش و... استفاده کرد , همچنین برای پوشش کف طبقات بعد از نصب   joistهای کف طبقه می توان از سیستم های زیر استفاده کرد:

1. نصب plywood به ضخامت 15mm بر روی joist  ها و اجرای یک لایه ملات ماسه سیمان به ضخامت حدود 3cm روی plywood و اجرای سرامیک یا کفپوش و ... 

2. می توان با توجه به کاربری سازه،  برای کاهش بار مرده کف، لایه ملات ماسه سیمان را حذف کرده و کفپوش و سرامیک را با استفاده از چسب  روی plywood اجرا کرد.

3. استفاده از ورق هاس سینوسی با ضخامت حدود 0.8mm به جای plywood و اتصال مستقیم آنها به joistهای کف و سپس مش بندی با آرماتور نمره 8 و بتن ریزی به ضخامت حدود 8cm و اجرای سرامیک و کفپوش روی آن. در این مورد بار مرده کف نسبت به حالت های قبل افزایش می یابد.

 لازم به توضیح می باشد در تمام موارد ذکر شده از عایق حرارتی و صوتی در فاصله بین joistها استفاده می شود.


5-2-پوشش دیوارها:

در این سیستم برای پوشش دیوارهای داخلی بعد از قرار دادن عایق صوتی و حرارتی بین studهای دیوار از پانل های گچی به ضخامت 15mm برای پوشش studها در هر دو طرف استفاده می‌شود و سطح پانل های گچی را بعد ازtape  بندی و بتونه کاری می توان با رنگهای مرسوم در کلیه ساختمانها و یا کاغذ دیواری و یا پوشش های چوبی و پلاستیکی و..... نهایی کرد.

برای دیوار های خارجی در قسمت بیرونی دیوار از یک لایه plywood به ضخامت 15mm استفاده می شود. روی plywood  کلیة نماهای مرسوم شامل انواع پلاسترها، نمای آلومینیومی، پانل سیمانی و ... قابل اجرا می باشد. اجرای سنگ با اتصالات مکانیکی و یا چسب صورت می پذیرد. معمولاً سنگ ها  با ضخامت بیشتر از 10 میلی متر می باشند.

5-3-در و پنجره‌ها:

در این سیستم ساختمانی از نظر نوع در و پنجره هیچگونه محدودیتی نداشته و می توان از انواع p.v.c ، u.p.v.c ، چوبی ویا آلومینیومی با شیشه های دو جداره یا تک جداره استفاده کرد.


5-4- پوشش سقفها:

سقف این نوع ساختمان ها در دو نوع تخت و یا شیبدار اجرا می شود. در سقف های تخت طول دهانه نسبت به حالت شیبدار کم می‌باشد.

در سقف های تخت می توان از گزینه های زیر به عنوان پوشش سقف استفاده کرد:

1. اجرای plywood روی joist های سقف و سپس اجرای ملات شیب بندی و اجرای لایه ایزوگام

2. با توجه به کاربری ساختمان در صورت کم بودن تردد های بعد روی سقف می توان ملات شیب بندی را حذف کرده و ایزوگام را به طور مسقیم روی plywood اجرا کرد.

3. می توان از ورق های سینوسی روی joistها استفاده کرد و مانند کف ها بعد از مش بندی، یک لایه بتن به ضخامت حدود 8cm اجرا کرد و بعد از اجرای ملات شیب بندی لایه ایزوگام را اجرا کرد.

در صورت استفاده از سقف شیبدار گزینه های زیر قابل اجرا می باشد:

1. نصب plywood روی سازه و اجرای سقف سفالی مانند ویلاها

2. استفاده از ساندویچ پانل ها روی سازه های سبک مانند ساختمانهای اداری و صنعتی

3. استفاده از ورقهای فلزی و یا سفالهای رنگی روی سازه مانند سایه بانها

M.FATHI
بسم الله الرحمن الرحیم با عرض سلام وخسته نباشید خدمت تمام هم رشته ای های خودم{عمران} امیدوارم با این وبلاگ کمکی به عزیزان کرده باشم fathi.m.021@gmail.com باتشکر از عزیزانی که اجازه دادن تا از مطالب سایت و وبلاکشون استفاده کنم instagram:moh3en_5878
نویسندگان وبلاگ:
مطالب اخیر:
کدهای اضافی کاربر :


Google PageRank Checker Powered by  MyPagerank.Net Flag Counter





Powered by WebGozar

Yahoo bot last visit powered by MyPagerank.Net