سازه های پیش ساخته

سازه های پیش ساخته

به کارگیری بتن، به عنوان یک ماده اصلی ساختمانی، نیاز به قالب بندی، داربست و اختصاص زمان برای گیرش، عمل‌آوری و مقاوم شدن آن دارد. از این‌رو، از مدت‌ها قبل، ساخت قطعات بتنی پیش‌ساخته مورد توجه قرار گرفت و پیشرفت‌های چشمگیری به لحاظ ارائه انواع سیستم‌های پیش ساخته حاصل شد. 
سازه های پیش ساخته سبک، که به 3D panel پانل یا ساندویچ پانل نیز مشهور است از پدیده های جدید در تکنولوژی ساخت و ساز است که در بسیاری از کشورهای پیشرفته با استقبال فراوانی روبرو گشته است. ساندویچ پانل از دو لایه شبکه فلزی مش (mesh) در طرفین و یک لایه فوم پلی استارین (foam polystyrene) کند سوز در وسط تشکیل شده است. بطوری که این سه لایه توسط مفتول های جانبی (sher coonnector) به یکدیگر متصل شده است . قطعات از پیش ساخته شده و به محل اجرای ساختمان حمل می شوند و پس از نصب دیوارها و سقف، طرفین آن با بتن پاشی (shatcrete) اندود می شود. در این سیستم چون دیوارها و سقف بصورت یکپارچه و به شکل باکس (Box) است، بنابر این توزیع بارها و مقاومت در برابر نیروهای خارجی بویژه زلزله تقریبا یکنواخت و همگن می باشد. بر اساس مشخصات این کالا، می توان آنرا یکی از مقاوم ترین مصالح ساختمانی نام برد. 
در سیستم پانل ساندویچی، صفحات متشکل از پانل عایق حرارتی (پلی استایرن منبسط یا پلی‌یورتان)، همراه با دو شبکه فلزی در طرفین عایق، که به وسیله‌ی مفتول‌های فولادی مورب به یکدیگر متصل شده‌اند، یک شبکه فلزی سه بعدی را تشکیل می‌دهد. در تولیدات متداول در ایران، لایه عایق حرارتی از ورق‌های پلی استایرن با ضخامت‌های متفاوت تشکیل می‌شود. در ضمن، در برخی محصولات، عایق حرارتی در دو طرف رویه موج‌دار است. 
بر اساس بررسی‌های انجام شده، قابلیت احداث ساختمان تا دو طبقه، با استفاده از قطعات متداول این سیستم، و با رعایت اصولی وجود دارد. برای طبقات بیشتر، این قطعات صرفاً می‌توانند نقش جداکننده عمودی داشته باشند، و نقش سازه‌ای نخواهند داشت. در نتیجه، لازم است با استفاده از اسکلت‌های بتنی و فولادی، ایستایی بخش‌های مختلف ساختمان تامین شود. 
ابعاد قطعات تولید شده متفاوت است، اما معمولاً به ابعاد 1*3 متر تولید می‌شوند. این قطعات بسته به میزان بار پیش‌بینی شده و نحوه استفاده، در انواع متفاوتی توسط کارخانه‌های مختلف تولید می‌شوند. تفاوت مشخصات قطعات تولیدی، غالباً در نوع و قطر فولاد مصرفی برای شبکه‌ها، اندازه‌ چشمه‌های شبکه، ضخامت دیوار و نحوه قرارگیری و اتصال میلگردهای مورب است. 
سقف‌ها را می‌توان از پانل‌های این سیستم و با استفاده از قطعات خاص سقفی اجرا کرد. لازم به توضیح است اجرای سقف با این سیستم با پیچیدگی‌هایی از جمله سختی پاشیدن بتن به سطح زیرین، زیاد بودن ضایعات بتن و خیز سقف هنگام اجرا، رو به رو است. به همین علت، در بسیاری موارد، سقف‌های ساختمان، به روش‌های دیگری، مانند تیرچه و بلوک، اجرا می‌شود. در این سیستم‌ها کلاف‌بندی مناسب در انتهای فوقانی دیوارها ضروری است. 
بتن مورد استفاده برای پاشیدن در طرفین قطعات، باید از نوع ریزدانه و با روانی در حد مجاز باشد، تا علاوه بر امکان پاشیده شدن به وسیله پمپ، مقاومت لازم را نیز داشته باشد. ضخامت بتن پاشیده شده در شرایط متعارف، در هر طرف دیوار در حدود پنج سانی‌متر است که حدود دو و نیم سانی‌متر پوشش بر روی شبکه فولادی ایجاد می‌کند.

خواص پانل‌های سه بعدی

پانل‌های سه بعدی با استفاده از نوع نسوز عایق پلی استایرن (یا کندسوز) خواص مفید بسیاری دارند که به تعدادی از آنها اشاره می‌شود: 

وزن کم

عایق حرارتی و صوتی مناسب (گرمایشی، سرمایشی بین 50 تا 80 درصد)

استحکام و یکپارچگی مطلوب

سرعت در نصب به میزان حدود 50%

شکل‌پذیری مناسب

مقاوم در برابر زلزله و فشار باد (تا 400 کیلومتر در ساعت)

اتصال خوب

انبارداری مناسب

اشغال فضای کم در زیربنای مفید ساختمان

حمل و نقل آسان

عدم نیاز به نعل درگاه و وال پست

استفاده از نیروی انسانی کمتر

ایمنی

قیمت بسیار مناسب

ایجاد تسهیلات در لوله‌کشی تأسیسات

وزن یک متر مربع سقف تیرچه و پانل حداقل 100 کیلوگرم کمتر از وزن سقف تیرچه و بلوک سفالی است

وزن یک متر مربع دیوار سفال 20 سانتی با دو طرف ملات ماسه سیمان 3 سانتی حدود 320 کیلوگرم است در حالی که وزن دیوار پانلی با دو طرف بتن 3 سانتی حدود 140 کیلوگرم است

فضای مفید قابل استفاده در بناهای پانل سه بعدی بین 5 تا 10 درصد بیشتر از بناهای اجرا شده با سفال یا بلوک می‌باشد

به دلیل ایجاد حداقل 3 سانتیمتر بتن ریزدانه در دو روی پانل، آن را می‌توان غیر قابل اشتغال در نظر گرفت و گسترش شعله در داخل و خارج پانل رخ نمی‌دهد. مضافاً اینکه مقاومت حداقلی (در برابر آتش) برابر با 50 دقیقه برای سازه پانلی در نظر گرفت

نقاط قوت صفحات ساندویچی یا پانل سه بعدی

سهولت شکل‌دهی به پانل‌ها برای انطباق آن با طرح‌های معماری

ضخامت نسبتاً کمتر دیوارهای خارجی در مقایسه با دیوارهای خارجی متداول. البته در صورتی‌که برای جوابگویی به انتظارات صرفه‌جویی در مصرف انرژی، ضخامت عایق حرارتی افزایش یابد، ضخامت‌ها تقریباً یکسان خواهد بود

در حالت سیستم کامل، ایفای نقش جداکننده و عضو سازه‌ای به صورت همزمان

پیوستگی بین کلیه دیوارها و سقف ساختمان و در نتیجه بازپخش و توزیع مطلوب نیروها در اعضای مختلف سازه

در حالت سیستم کامل، ایجاد اتصالات خطی در محل تلاقی پانل‌های سقفی به پانل‌های دیواری (به جای اتصالات گروهی)، در نتیجه توزیع یکنواخت‌تر نیروهای اعمال شده در اعضای دیواری، و نظارت بیشتر و بهتر بر حسن اجرای اتصالات

سهولت و سرعت نصب و آماده سازی پانل‌ها برای بتن پاششی، به دلیل سبکی و محدودیت اقدامات اجرایی

عدم نیاز به امکانات سنگین نصب

قابلیت انطباق با شیوه‌های طراحی مدولار

عدم وجود محدودیت خاص در مورد پرداخت نهایی سطوح و تنوع در نما. البته بهترین توجیه اقتصادی در حالت نمای ساده با رنگ یا خود رنگ است

سهولت تامین مصالح و تجهیزات مورد نیاز در داخل کشور

وابستگی اندک به فناوری‌های خارجی

امکان موازی کردن اقدامات اجرایی، با توجه به عدم نیاز به قالب و قالب‌بندی

امکان کاربرد قطعات چندکاره و تیپ و محدود بودن مصالح و قطعات مورد نیاز

هوابندی نسبتاً مناسب دیوارهای خارجی ساختمان

وجود دانش فنی قابل قبول و ضوابط طراحی (سازه، ایمنی در برابر آتش) در مورد ساختمان‌های کوتاه مرتبه

عدم وجود محدودیت شعاع حمل و مصرف اقتصادی

اندک بودن احتمال آسیب دیدگی قطعات در حمل و نقل

نقاط ضعف صفحات ساندویچی یا پانل سه بعدی

در حالت سازه کامل 3D، محدودیت ارتفاع ساختمان و دهانه‌های سقف‌های آن

دیوار خارجی تمام شده نیز، برخلاف جداکننده‌های متداول (تیغه گچی یا سفالی) در گروه دیوارهای سنگین قرار می‌گیرد

ضخامت بالای دیوارهای داخلی در مقایسه با دیگر تیغه‌های متداول

محدودیت ابعاد بازشوها در حالت سیستم کامل 3D (طبق ضوابط طراحی سقف‌ها و دیوارهای بتن مسلح)

عدم امکان بازیافت مصالح و استفاده مجدد

لازمه ارائه آموزش‌های تخصصی لازم برای اجرای بخش‌های مختلف

نقش تعیین کننده عوامل اجرا در دقت و کیفیت اجرا، به ویژه در مورد بتن پاششی

تعدد نسبی ابزارهای کمکی اجرا (دستگاه شات کریت، دوخت میلگردها و ...)

سختی و در بسیاری از موارد (در در شرایط اقلیمی حاد) عدم امکان کنترل رواداری‌ها و شرایط عمل‌آوری لایه های بتن پاشیده شده

وجود محدودیت‌های جدی فصلی در اجرا

سختی کنترل کیفیت، خصوصاً در مورد تعیین ضخامت پوشش‌های بتن روی میلگردها

لازمه انجام بازدیدهای ادواری برای حصول اطمینان از عدم وجود مشکلات خوردگی در پوشش خارجی دیوار

امکان کاربرد قطعات چندکاره و تیپ و محدود بودن مصالح و قطعات مورد نیاز

سختی و در بعضی موارد عدم وجود امکان ایجاد تغییرات در زمان ساخت و در دوره بهره‌برداری

سختی و در بعضی موارد عدم وجود امکان دسترسی به تاسیسات مکانیکی و برقی در حالت اجرای توکار مدارها