علت سبک سازی ساختمان

سبک سازی ساختمان و دلایل اهمیت آن

سبک سازی یکی از مباحث نوین در علم ساختمان است که روز به روز در حال گسترش و پیشرفت می باشد. امروزه برای ساختمان سازی در اصفهان این موارد بطور کامل رعایت میشود این فن اوری عبارتست از کاهش وزن تمام شده ساختمان با استفاده از تکنیک های نوین ساخت مصالح 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 و وزن تمام شده ساختمان تلاش نمود. روش های سبک سازی ساختمان بطور عمده به دو دسته تقسیم میگردند: سبک کردن اجزای باربر ساختمان و سبک کردن سازه ساختمان.

بخش عمده ای از مباحث مربوط به سبک سازی و تکنیک 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) و تکنولوژی استفاده از آنها, معیار های ارزیابی میزان کارایی این مصالح بعنوان مصالح سبک و میزان 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 می شود که وزن مخصوص آن ها از نمونه های مشابه کمتر بوده و استفاده از آنها به کاهش وزن کلی ساختمان بیانجامد.

مصالح سبک در یک تقسیم بندی کلی به سه دسته تقسیم می‌شوند:

• مصالح سبک سازه ای
• مصالح سبک غیر سازه ای
• سیستم هاچ

مصالح سبک سازه ای:

به ان دسته از مصالح گفته می شود که در موارد سازه ای در بنا به کار برده می شوند به سه نوع تقسیم می شوند: بتونی، طبیعی، صنعتی.

بتن سبک:

یکی از مصالح مهم و کارآمد در صنعت ساختمان مدرن است و کاربرد های متنوعی دارد. قاب های ساختمانی چند منطقه و دیوارهای جداکننده, سقف های پوشاننده, صفحات انعطاف پذیر پل ها, عناصر پیش تنیده و پس تنیده و بقیه اجزا از جمله این مواد هستند. در بسیاری از موارد فرم های معماری از تلفیق شده طرح های عملکرد ای می تواند 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 می شوند:

• بتن سبک
• بتن اسفنجی
• بتن بدون ریز دانه

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
• مصارف تیر اهن را حذف کرده یا به حداقل ممکن کاهش می دهد و انرژی مصرفی اولیه آن ۱۰ درصد آجر هم حجم خود است.(بتن سبک سازه ای)

انواع بتن سبک در یک تقسیم بندی کلی به سه دسته زیر تقسیم می شوند:

• بتن سبک سازه ای
• بتن سبک مورد مصرف در واحد
• بتن غیر سازه ای

انواع بتن سازه ای سبک را می توان با توجه به روش تولید آنها بصورت زیر طبقه بندی کرد:

بتن سبک دانه: با استفاده از سنگ دانه های سبک و متخلخل که وزن مخصوص ظاهری آنها کمتر از۶/۲ است. این نوع بتن بعنوان بتن دانه سبک شناخته میشود.

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  ومصنوعی 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 نشانی.

سنگ دانه‌های طبیعی: سنگ دانه های مصنوعی, رس, شیل و اسلیت منبسط شده و رمیکولیت سر باره کوره ای سنگدانه کلینگر و پس مانده زغال کک. بتن های بدست آمده از سنگ دانه های سبک به سه دسته تقسیم می شوند:

بتن ساز ه ای: از رس وشیل منبسط شده وبه روش خاکستر های کلوخه ای, خاکستر بادی گندوله ای و سر بار منبسط شده و رس, اسلیت و شیل منبسط شده بدست می آید.

بتن با مقاومت متوسط(نیمه سازه ای): از پوکه سنگ ها و سنگ های آتشفشانی تولید می شود.

سنگ دانه های سبک لیکا

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 در جه سانتی گراد بوجود می آید از خصوصیات اساسی این دانه ها می باشد.

کسب مقاومت فشاری در حد مقاومت سازه ای با استفاده از بتن سبک حاوی لیکا امکان پذیر است؛ به کار گیری میکرو سیلیس در ساخت نمونه های بتن سبک باعث افزایش مقاومت فشاری می گردد. استفاده از میکرو سیلیس باعث کاهش جذب حجمی و جذب مویینه بتن سبک حاوی لیکا می شود. جمع شدگی ۹۰روزه بتن سبک حاوی لیکا به کار گیری میکرو سیلیس کمتر از نمونه شاهد می باشد.

بطور کلی توصیه می‌گردد با توجه به منابع فراوان رس در کشور هم چنین تکنولوژی ساخت دانه های لیکا و ساخت سازه های سبک بررسی و دانه های بتن سبک حاوی لیکا در سطح گسترده تری انجام گردد و دستور العمل ها و استاندارد هایی برای استفاده از لیکا در صنعت ساختمان تدوین گردد.

بتن اسفنجی:

یکی از راه های ساختن بتن سبک ایجاد حباب های گاز در ملات خمیری مخلوط بتن می باشد و حباب ها باید در ضمن اختلاط و تراکم وپایداری خود را حفظ کند. چنین بتنی بعنوان بتن اسفنجی یا 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 شامل تعداد زیادی حباب های گازی می باشد. خواص بتن گازی یا بتن هوادار اتو کلاوه شدهاین نوع بتن بعلت وزن کم و خواص عایق بندی حرارتی باعث کاهش جرم ساختمان و صرفه جویی در مصرف انرژی می گردد. بدین لحاظ کاربرد آن در سطح جهان در گسترش می باشد. از خواص عمده بتن گازی وزن مخصوص کم, مقاومت مناسب 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 گازی ماده ای است که نزدیک به ۷۰ سال سابقه کاربرد دارد؛ به عنوان بتن سبک جهت تولید بلوک های سبک ساختمان و یا پانل های سبک مسلح ساختمانی دارد. خواص مطلوب شامل جرم حجمی پایین, نسبت مناسب مقاومت به جرم حجمی , عایق بندی مناسب حرارتی و ثبات حجمی و جمع شدگی ناشی از خشک شدن نسبتا پایین باعث شده است که این ماده در بسیاری از کشور های جهان با شرایط اقلیمی مختلف تولید و مورد استفاده قرار گیرد.

بتن کفی:

با افزودن یک ماده کف زا معمولا بعضی شکل های پروتئین هیدرولیز شده یا صابون صمغی به مخلوط ساخته می شود. ماده کف زا در ضمن اختلاط 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 آن 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 مادامیکه حفره ها 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 اآن در ساختن دیوار ها استفاده نمود.

بتن سبک شامل: بتن سبکدانه، بتن اسفنجی، بتن بدون ریز دانه

بتن پلیمری سبک: بتن سبک امتیازاتی بر بتن معمولی دارد، مانند وزن مخصوص کمتر عایق بودن حرارتی 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 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 و امکان تهیه در ضخامت های کم می باشد.

مراحل مورد نیاز برای افزایش طبقات ساختمان

گاهی مالکان ساختمان تصمیم می گیرند که طبقات جدیدی را بر روی ساختمان ساخته شده خود ایجاد نمایند. این کار غالبا با هدف سودآوری مالی انجام می شود و برای اجرای آن نیاز به اخذ مجوز از شهرداری می باشد. در غیر این صورت شهرداری می تواند جلوی ساخت و ساز را گرفته و اقدام به تخریب طبقات اضافی ساخته شده نماید. در واقع جواز ساخت طبقات اضافی یا اضافه اشکوب باید پیش از اقدام به ساخت دریافت شود.

اضافه کردن طبقات به ساختمان ساخته شده به راحتی امکان پذیر نبوده و نیاز به صدور مجوز و رعایت شرایط و مقررات ویژه ای دارد. بدین منظور، در ابتدا باید مالک ساختمان درخواست گرفتن مجوز افزایش طبقات ساختمان را به شهرداری بدهد. مالک باید پرونده ای در واحد تاییدیه استحکام ساختمان شهرداری  تشکیل دهد که پس از تشکیل آن، پرونده به سازمان نظام مهندسی کشور فرستاده می شود.

پس از آن، از وضعیت ملک، عرض کوچه و … بازدید شده و قابلیت ساختمان برای افزایش طبقات جدید، از طریق بررسی مقاومت آن توسط مهندسین مجرب ارزیابی می گردد. علاوه بر این تمام نقشه های ساختمان نیز مورد بررسی کارشناسان مربوطه قرار می گیرد. به منظور طی شدن ادامه مراحل کاری، عوارض مربوطه توسط مالک پرداخت شده و حق بیمه و مبلغ پرداختی تعیین می گردد. پس از بازرسی ساختمان و تایید مقاومت سازه ای ساختمان و سایر موارد ذکر شده، درخواست افزایش طبقات ساختمان در دبیرخانه شهرداری شماره گذاری و ثبت می شود. در نهایت مجوز افزایش طبقات صادر می گردد.

مقررات و نکات مورد توجه در افزایش طبقات

• به منظور جلوگیری از خطرات احتمالی زلزله، باید فاصله درز انقطاع با ساختمان مجاور در افزایش طبقات ساختمان رعایت گردد. علاوه بر این رعایت تراکم مجاز پهنه نیز الزامی است.
• برای طبقات اضافه شده باید پارکینگ در نظر گرفته شود.
• به منظور درخواست گرفتن مجوز افزایش طبقات توسط مالک، نیاز به مدارکی همچون سند مالکیت خانه، اصل و فتوکپی شناسنامه مالک می باشد.
• تمامی نقشه ها مانند مکانیکی، معماری و الکتریکی باید کلیه ضوابط شهرداری و مقررات ملی ساختمان را رعایت نمایند. این نقشه ها توسط شهرداری بررسی و صحت سنجی می گردد.

مقاوم سازی ساختمان جهت افزایش طبقات ساختمان

مقاوم سازی ساختمان در مهندسی عمران به معنی بالا بردن مقاومت یک سازه در برابر نیروهای وارده می باشد که تا پیش از آن سازه قادر به تحمل آنها نبوده است. برخلاف باور عامه، مقاوم سازی ساختمان تنها مختص سازه های قدیمی و فرسوده نمی ­باشد بلکه دلایلی همچون خطاهای طراحی، به روز نبودن آیین نامه­ ها، مشکلات اجرایی، افزایش طبقات ساختمان و تغییر کاربری آن و … نیاز به مقاوم سازی را در یک سازه به وجود می ­آورد.

یکی از راه های مقاوم سازی ساختمان به منظور افزایش طبقات ساختمان و یا تغییر کاربری آن، استفاده از الیاف FRP می باشد. این الیاف کامپوزیتی علاوه بر مقرون به صرفه بودن از وزن سبکی نیز برخوردار می باشند. سبک بودن الیاف FRP موجب می شود که با افزایش طبقات بار مرده زیادی به ساختمان اضافه نشود. استفاده از الیاف FRP سبب اصلاح ضعف سازه به منظور اجرای افزایش طبقات، افزایش ظرفیت بارگذاری و سختی اجزای سازه می گردد. همچنین به منظور تقویت فونداسیون ساختمان نیز می توان از روش کاشت میلگرد استفاده نمود و یا برای تقویت سیستم باربر جانبی از اجرای بادبند بهره جست.

همچنین برای افزایش طبقات ساختمان می توان از سازه LSF استفاده نمود. این سازه دارای مزایایی همچون وزن بسیار کم، روش های اتصال مطمئن تر، عملکرد سازه ای کارآمد در برابر نیروهای جانبی، عملیات ساختمانی کمتر، فقدان نخاله های ساختمانی و … می باشد. با استفاده از این روش می توان طبقات را حداقل به اندازه یک طبقه افزایش داد. همچنین اگر بنای موجود از استحکام و ظرفیت باربری کافی برخوردار باشد، امکان احداث طبقات بیشتری بر روی آن نیز وجود دارد.

هزینه افزایش طبقات ساختمان

عوامل متعددی بر هزینه افزایش طبقات ساختمان تاثیرگذار هستند. از هزینه های اخذ مجوز گرفته تا هزینه های ساخت و ساز تعیین کننده قیمت تمام شده افزایش طبقات می باشند. باید مشخص شود که برای انجام این کار تا چه حد به مقاوم سازی نیاز بوده و با چه روشی مقاوم سازی انجام می شود. بنابراین نوع روش مقاوم سازی تعیین کننده هزینه افزایش طبقات ساختمان است. هزینه های مربوط به اخذ مجوز وابسته به عواملی همچون تراکم، تعداد طبقات، منطقه و … می باشد.

برای افزایش طبقات ساختمان نیاز به استفاده از مصالح سبک می باشد. گاهی مالکان تصمیم می گیرند که طبقات جدیدی بر روی ساختمان خود احداث نمایند. غالبا این ساختمان ها از مقاومت بالایی برخوردار نمی باشند. به طور مثال ممکن است یک طبقه جدید بر روی ساختمان یک طبقه خود بسازند.

 از آنجایی که غالبا این ساختمان ها از مقاومت بالایی برخوردار نمی باشند از این رو برای افزایش طبقات ساختمان ، سبک سازی طبقه دوم ساختمان امری چالش برانگیز است. استفاده از مصالح سنتی در ساخت سازه های مختلف موجب افزایش وزن سازه می گردد. وزن بالای سازه یکی از معایب آن به ویژه در زمان وقوع زلزله می باشد. از این رو امروزه با پیشرفت تکنولوژی و ظهور مصالح نوین، به منظور مقاوم سازي ساختمان اقدام به سبک سازی آن می نمایند.

به طور کلی سبک سازی ساختمان به معنای استفاده از مصالح و تکنولوژی نوین به منظور کاهش وزن تمام شده ساختمان و بهینه سازی روش های اجرا می باشد. علاوه بر کاهش وزن سازه از دیگر دلایل سبک سازی ساختمان می توان به کاهش هزینه ها و نیز صرفه جویی در مصرف انرژی اشاره نمود.

روش ها و مصالح سبک سازی ساختمان

به طور کلی سبک سازی را می توان به دو دسته سبک سازی اجزای باربر و سبك کردن سازه ساختمان تقسیم بندی نمود. بر این اساس سبک سازی به صورت سبک سازی سقف ، دیوار ، نما و کف دسته بندی می شود. همچنین با بهینه کردن سازه از نظر طراحی نیز می توان موجب سبک سازی ساختمان گردید. برخی از مصالحی که به این منظور استفاده می شوند عبارتند از بتن سبک ، LSF ، پانل های گچی و انواع بلوک های سبک.

سبک سازی سقف

سقف های قدیمی ساخته شده به روش طاق ضربی و نیز دال بتنی وزن بالایی دارند. از این رو به منظور مقاوم سازی ساختمان اقدام به تخریب سقف های قدیمی و اجرای سقف های سبک تر می نمایند. یکی از مصالح مورد استفاده به منظور سبک سازی سقف ، بلوک های سفالی هستند که نسبت به بلوک های سیمانی از وزن کمتری برخوردار می باشند. همچنین در حین ساخت سازه های جدید نیز می توان به منظور سبک سازی ساختمان ، اقدام به اجرای سقف هایی همچون تیرچه یونولیت ، تیرچه کرومیت، وافل ، عرشه فولادی و … نمود که از جمله سقف های سبک به شمار می آیند. از دیگر مصالح مورد استفاده در سبک کردن سقف ، بتن سبک می باشد. در ادامه این بتن معرفی شده است.

بتن سبک

بتن سبک عبارت است از بتنی که وزن مخصوص آن به طور محسوسی کمتر از وزن مخصوص بتنی است که با سنگدانه های طبیعی یا شکسته ساخته می شود. بتن سبک به سه نوع بتن سبک غیر سازه ای ، بتن سبک سازه ای و بتن سبک متوسط دسته بندی می شود. بتن سبک غیر سازه ای دارای وزن مخصوص کمتر از ۸۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب و مقاومت فشاری حدود ۰/۳۵ تا ۷ مگاپاسکال می باشد. از این نوع بتن سبک غالبا به عنوان تیغه های جداساز و عایق های صوتی در کف مورد استفاده قرار می گیرد.

بتن سبک سازه ای دارای وزن مخصوص بین ۱۴ تا ۱۹ کیلونیوتن بر متر مکعب و حداقل مقاومت فشاری ۱۷ مگاپاسکال است. از این بتن می توان در اعضای سازه ای استفاده نمود. اما محدودیت هایی هم برای استفاده از آن وجود دارد. بتن سبک متوسط از نظر وزن مخصوص و مقاومت فشاری دارای محدوده ای بین بتن سبک سازه ای و غیر سازه ای می باشد. به عبارت دیگر مقاومت فشاری این نوع بتن بین ۷ تا ۱۷ مگاپاسکال و وزن مخصوص آن بین ۸ تا ۱۴ کیلونیوتن بر متر مکعب است.

از منظری دیگر بتن سبک را می توان به انواع مختلفی همچون بتن سبک دانه ، بتن بدون ریزدانه ، بتن اسفنجی و بتن پلیمری تقسیم بندی نمود. در ساخت بتن سبک دانه به منظور سبک سازی ساختمان ، به جای دانه های شن و ماسه از دانه های سبک طبیعی همچون دیاتومه ، پوکه معدنی و شیل و یا دانه های غیر طبیعی مانند لیکا و پس مانده زغال کک استفاده می نمایند. بتن اسفنجی که به آن بتن متخلخل نیز گفته می شود، دارای حفرات هوای بیشتری نسبت به بتن معمولی می باشد. این امر موجب سبک شدن این نوع بتن شده است.