سبک سازی سازه |۲ روش سبک سازی| کاهش  فولاد وبتن درسازه

سبک سازی سازه عبارت است از کاهش وزن تمام شده ی ساختمان با استفاده از تکنیکهای نوین ساخت و استفاده از مصالح سبک 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 و صدمات ناشی از وزن زیاد ساختمان را به حداقل میرساند.طراحی اصولی و بهینه سازه همواره یکی از دغدغه‌های ساختمان سازان می‌باشد. امروزه ساخت ساختمان سبک یکی از اصول مهم ساخت است. شاید طراحی سازه‌ی ساختمان شما قبلاً انجام شده است و احساس می‌کنید که سازه شما سنگین طراحی شده است. با مشاوره رایگان با گروه محاسبات سازه  خانه ایرانی می‌توانید این مشکل را به راحتی حل نمایید. کاهش  فولاد و بتن  درسازه، به معنی کاهش مقاومت ساختمان نیست؛ بلکه سبک سازی و اقتصادی کردن مصرف بتن و میلگرد یکی از راه‌های طراحی اصولی سازه است و منجر به مقاومت و رفتار مناسب ساختمان در زمان زلزله یا باد برای سازه‌هایی با اسکلت فلزی یا بتنی می‌شود.قابل ذکر است گروه خانه ایرانی توانایی انجام محاسبات سازه فولادی وبتی را پس از تهیه نقشه های معماری داراست.این مرحله بهترین زمان جهت طراحی سازه فولادی یا بتنی سبک می باشد.که با استفاده از وزن سبک محصولات سازه ای سقف ودیوار ونهایتا با استفاده از تکنیک های طراحی ومحاسبات اصولی سازه این مهم محقق می شود.

 

 

طراحی سازه وسبک سازی اسکلت بتن وفولاد:

نیاز گسترده و روز افزون جامعه به ساختمان و مسکن و ضرورت استفاده از روش ها و مصالح جدید به منظور افزایش سرعت ساخت، سبک سازی، افزایش عمر مفید و نیز مقاوم نمودن ساختمان در برابر زلزله را بیش از پیش مطرح کرده است. حل مشکلاتی نظیر زمان طولانی اجرا، عمر مفید کم و یا هزینه زیاد اجرای ساختمان ها نیاز مند ارائه راهکارهائی به منظور استفاده عملی از روش های نوین و مصالح ساختمانی جدید جهت کاهش وزن و کاهش زمان ساخت، دوام بیشتر و نهایتا کاهش هزینه اجراست.

سبک سازی یکی از مباحث نوین در علم ساختمان است که روز به روز در حال گسترش و پیشرفت میباشد. این فنآوری عبارتست از کاهش وزن تمام شده ساختمان با استفاده از تکنیک های نوین ساخت، مصالح جدید و بهینه سازی روش های اجرا. که باعث صرفه جویی در هزینه، زمان و انرژی شده و زیان های ناشی از حوادث طبیعی مانند زلزله را کاهش داده و صدمات ناشی از وزن زیاد ساختمان را به حداقل میرساند. 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 .

گروه سازه و معماری خانه ایرانی مفتخر است در زمینه سبک سازی و مقاوم سازی ساختمان با داشتن تیمی بسیار قوی و شناخته شده و با استفاده تکنیک های نوین و استفاده از محصولات فوق سبک وزن ساختمان را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. روش هایی مانند تغییر در هندسه سازه و چیدمان المان ها، انتخاب المان بهینه، تحلیل خطر و مطالعات ویژه ساختگاه و کاهش بارهای ثقلی با استفاده از مصالح بسیار مقاوم و سبک که منحصرا متعلق به گروه خانه ایرانی می باشد، باعث شده است که این شرکت سبک ترین و مقاوم ترین سازه های ممکن را در کشور طراحی و اجرا نماید.

 

۲روش سبک سازی درسازه


روش‌های سبک‌ سازی سازه‌ی ساختمان به‌طور عمده به دو دسته تقسیم می‌گردند:
۱- سبک کردن اجزای باربر ساختمان
۲- سبک کردن سازه‌ی ساختمان
بخش عمده‌ای از مباحث مربوط به سبک سازی سازه، تکنیک‌های رایج در مورد دستیابی به وزن مناسب ساختمانی را در بر می‌گیرد که شامل: شناخت مصالح سبک رایج در صنعت ساختمان (در داخل و خارج کشور) و فنّاوری استفاده از آن‌ها، معیارهای ارزیابی میزان کارایی این مصالح به عنوان مصالح سبک و میزان تأثیر بکارگیری مصالح نو در کاهش وزن ساختمان، هزینه و زمان مورد نیاز اجرای یک ساختمان است.

 مصالح سبک

مصالح سبک به مصالحی گفته می‌شود که وزن مخصوص آن‌ها از نمونه‌های مشابه کمتر بوده و استفاده از آن‌ها به کاهش وزن کلی ساختمان می‌انجامد.
مصالح سبک در یک تقسیم‌بندی کلی به سه دسته تقسیم می‌شوند:
۱- مصالح سبک سازه‌ای
۲- مصالح سبک غیرسازه‌ای
۳- سیستم‌ها

مزایای استفاده از محصولات گروه خانه ایرانی (سقف و دیوار فوق سبک و مقاوم در برابر زلزله (Easy slab , Hayat wall) در سبک سازی ساختمان

جهت آنالیز دقیق، سه سیستم سازه به شرح زیر در یک ساختمان با مشخصات یکسان به کار رفته و نتایج تحلیل و طراحی آن به صورت زیر استخراج شده است (جهت کسب اطلاعات بیشتر به دفترچه محاسبات پیوست مراجعه فرمایید).  

دیوار پیش ساخته حیات وال
دیوار پیش ساخته حیات وال
دیوار پیش ساخته ایران وال
دیوار پیش ساخته ایران وال
سقغف ایزی اسلب
سقغف ایزی اسلب

مقایسه سه سازه جهت بررسی تاثیر سبک سازی محصولات خانه ایرانی:

  1. ۱-سازه با سیستم سقف Easy Slab و دیوارهای Hayat wall
  2. ۲-سازه با سیستم سقف Easy Slab و دیوارآجر مجوف
  3. ۳-سازه با سیستم رایج درایران(تیرچه و بلوک سفالی و دیوار آجر مجوف سفالی)
مشخصات  فنی وعمومي ساختمان مورد مقایسه جهت سبک سازی سازه:

نوع كاربري: مسكوني

تعداد طبقات: ۶ طبقه (یک طبقه پاركينگ ، ۵ طبقه مسكوني)

محل احداث: شهرستان صحنه از توابع استان کرمانشاه

نوع اسكلت سازه: اسكلت بتنی

سيستم مقاوم در برابر بارهاي ثقلي: قاب خمشی بتنی

سيستم سقف۱: سقف تیرچه بلوک و بلوک سیمانی به ضخامت ۳۵٫۵ سانتيمتر

سيستم سقف۲: سقف  Easy slabبه ضخامت ۳۵٫۵سانتيمتر

ملاحظات: سازه منظم بوده و ازسیستم قاب خمشی بتنی متوسط برای طراحی استفاده شده است تا مقایسه ی بهتری صورت گیرد.

سبک ساری ساختمان
تاثیر محصولات سازه ای برسبک سازی
سبک سازی سازه

مصالح سبک سازه‌ای
به آن دسته از مصالح گفته می‌شود که در موارد سازه‌ای در بنا به کار برده می‌شوند که به سه نوع تقسیم می‌شوند:
۱- بتنی
۲- طبیعی
۳- صنعتی

مصالح بتنی در سبک سازی سازه

بتن سبک:

یکی از مصالح مهم و کارآمد در صنعت مدرن ساختمان و در سبک سازی سازه است و دارای کاربردهای متنوعی است. قاب‌های ساختمانی چند منظوره، دیوارهای جداکننده، سقف‌های پوشاننده، صفحات انعطاف‌پذیر پل‌ها، عناصر پیش‌تنیده و پس‌تنیده و… از جمله موارد استفاده از این مواد هستند. در بسیاری از موارد، فرم‌های معماری تلفیق شده از طرح‌های عملکردی به‌وسیله‌ی بتن سبک به آسانی و بهتر از هر مصالح دیگری می‌تواند حاصل شود.

بکارگیری بتن سبک به عنوان مصالح ساختمانی نوین، ضمن کاهش بار مرده‌ی ساختمان، سرعت بسیار زیادی در اجرا به‌وجود می‌آورد. مزایای استفاده از بتن سبک سازه‌ای عبارت است از برخورداری از امتیاز سرعت در نصب، انطباق با هر نوع نقشه‌ی ساختمانی، وزن پایین، مقاومت زیاد و به‌صرفه بودن می‌باشد (بتن مصرفی در دیوارهای غیر باربر)، مصارف تیرآهن را حذف کرده یا به حداقل ممکن کاهش می‌دهد و انرژی مصرفی اولیه آن ۱۰ درصد آجر هم حجم خود است. بتن سبک سازه‌ای دارای خاصیت ویژه‌ای از نظر ایزولاسیون در برابر حرارت و صدا (بتن‌های عایق حرارتی) است.

بتن سبک را می‌توان از لحاظ کاربرد به سه دسته‌ی کلی در دانش سبک سازی سازه تقسیم کرد:
۱-بتن سبک سازه‌ای
۲- بتن سبک مورد مصرف در واحد
۳- بتن غیرسازه‌ای (بتن عایق‌بندی و جداکننده)

کاربرد بتن سازه‌ای سبک در مرحله‌ی اول مبتنی بر ملاحظات اقتصادی است.
انواع بتن سازه‌ای سبک را می‌توان به‌صورت زیر طبقه‌بندی کرد:
بتن بدون ریزدانه سبک سازی سازه:
با حذف ریزدانه‌ها از مخلوط به‌طوری که تعداد زیادی حفره‌های درونی در بتن ایجاد شود. در این موارد معمولاً درشت دانه‌های معمولی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این نوع بتن بدون ریزدانه شناخته می‌شود.

بتن سبک
بتن سبک

بتن سبکدانه

با استفاده از سنگ‌دانه‌های سبک و متخلخل که وزن مخصوص ظاهری آن‌ها کمتر از ۶/۲ می‌باشد، ساخته می‌شود. این نوع بتن به‌عنوان بتن دانه‌سبک شناخته می‌شود. اولین تقسیم‌بندی را می‌توان بین سنگ‌دانه‌های طبیعی و مصنوعی قائل شد. گروه اصلی سنگ‌دانه‌های سبک طبیعی عبارت است از دیاتومه، سنگ‌پا، پوکه، سنگ جوش‌های آتش‌فشانی و توف. به استثنای دیاتومه همه‌ی این سنگ‌‌ها دارای منشأ آتش‌فشانی هستند.

سنگ‌دانه‌های مصنوعی

رس، شیل و اسلیت منبسط شده، ورمیکولیت، سرباره‌ی کوره‌ای، سنگ‌دانه کلینگرو پس‌مانده زغال کک.
بتن‌های به‌دست آمده از سنگ‌دانه‌های سبک به سه دسته تقسیم می‌شوند:
بتن سازه‌ای: از رس و شیل منبسط شده و به روش خاکسترهای کلوخه‌ای، خاکستر بادی گوندوله‌ای و سربار و رس، اسلیت و شیل منبسط شده به دست می‌آید.
بتن با مقاومت متوسط (نیمه سازه‌ای): از پوکه سنگ‌ها و سنگ‌های آتش‌فشانی تولید می‌شود.
بتن جدا کننده (بتن عایق): از پرلیت و ورمیکولیت حاصل می‌شود.
بتن سبک با سبک‌دانه پلی‌استایرن

سنگ‌دانه‌های سبک لیکا در سبک سازی سازه
ویژگی‌های عمومی دانه‌های لیکا:
بافت متخلخل دانه‌های لیکا که از انبساط خاک رس و در نتیجه ایجاد و محبوس شدن گازها در توده‌ی خمیری روان در دمای حدود ۱۲۰۰ درجه سانتی‌گراد به‌وجود می‌آید.

نتیجه‌گیری:

کسب مقاومت فشاری در حد مقاومت سازه‌ای با استفاده از بتن سبک حاوی لیکا امکان‌پذیر است. به‌کارگیری میکرو سیلیس در ساخت نمونه‌های بتن سبک باعث افزایش مقاومت فشاری می‌گردد.
استفاده از میکرو سیلیس باعث کاهش جذب حجمی و جذب مویینه‌ی بتن سبک حاوی لیکا می‌شود.
جمع شدگی ۹۰ روزه‌ی بتن سبک حاوی لیکا با به‌کارگیری میکروسیلیس، کمتر از نمونه‌ی شاهد می‌باشد.
 توصیه می‌شود با توجه به منابع فراوان رس در کشور همچنین فنّاوری ساخت دانه‌های لیکا و ساخت سازه‌های سبک، بررسی دانه‌های بتن سبک حاوی لیکا در سطح گسترده‌تری انجام گردد و دستورالعمل‌ها و استانداردهایی برای استفاده از لیکا در صنعت ساختمان تدوین شود.

یکی از راه‌های ساختن بتن سبک، ایجاد حباب‌های گاز در ملات خمیری مخلوط بتن می‌باشد که حباب‌ها باید در ضمن اختلاط و تراکم، پایداری خود را حفظ کنند. چنین بتنی به‌عنوان بتن اسفنجی یا متخلخل شناخته می‌شود. از مزایای دیگر استفاده از بتن اسفنجی آن است که می‌توان آن را برید، میخ را نگه می‌دارد و به مقدار قابل قبولی پایا می‌باشد. اگرچه درصد جذب آب این نوع بتن بالا است ولی سرعت نفوذ آب در آن مادامی که حفره‌ها با مکش آب پر نشود پایین می‌باشد؛ به این دلیل بتن اسفنجی مقاومت نسبی خوبی در مقابل یخبندان دارد و اگر دوغابی شود می‌توان از آن در ساختن دیوارها استفاده نمود.

بتن گازی:

این نوع بتن در نتیجه‌ی یک واکنش شیمیایی که گاز را در ملات تازه ایجاد می‌کند ساخته می‌شود. این بتن هنگامی که سخت می‌شود شامل تعداد زیادی حباب‌های گاز می‌باشد.
خواص بتن گازی یا بتن هوادار اتوکلاوه شده:
این نوع بتن به علت وزن کم و خواص عایق‌بندی حرارتی باعث کاهش جرم ساختمان و صرفه‌جویی در مصرف انرژی می‌گردد. از این رو کاربرد آن در سطح جهان در حال گسترش می‌باشد. از خواص عمده‌ی بتن گازی وزن مخصوص کم، مقاومت مناسب، جذب آب، عایق‌بندی حرارتی و مقاوم در برابر آتش می‌باشد. برای کاربردهای نیمه سازه‌ای مانند پانل‌های سقف و دیوار مورد استفاده قرار می‌گیرند.
وضعیت تولید بتن گازی در کشور:
الف) مجتمع تولیدی و صنعتی سیپورکس (شرکت فرآورده‌های ساختمانی ایران)
ب) مجتمع تولیدی بنای سبک (هبلکس)

بتن گازی
بتن گازی

نتیجه‌گیری:

بتن گازی ماده‌ای است که نزدیک به ۷۰ سال پیشینه‌ی کاربرد به‌عنوان بتن سبک جهت تولید بلوک‌های سبک ساختمان و یا پانل‌های سبک مسلح ساختمانی دارد. خواص مطلوب شامل جرم حجمی پایین، نسبت مناسب مقاومت به جرم حجمی، عایق‌بندی مناسب حرارتی و ثبات حجمی و جمع شدگی ناشی از خشک شدن نسبتاً پایین باعث شده است این ماده در بسیاری از کشورهای جهان با شرایط اقلیمی مختلف تولید و مورد استفاده قرار ‌گیرد.

بتن سبکبتن کفی:

با افزودن یک ماده‌ی کف‌زا (معمولاً بعضی شکل‌های پروتئین هیدرولیز شده یا صابون صمغی) به مخلوط بتن، ساخته می‌شود. ماده‌ی کف‌زا در ضمن اختلاط با سرعت زیادی حباب‌های هوا را تولید می‌کند. همچنین نسبت به بتن معمولی دارای مقاومت بهتری در مقابل آتش می‌باشد.

بتن پلیمری سبک:

بتن پلیمری امتیازاتی نسبت به بتن معمولی دارد مانند وزن مخصوص کمتر، عایق بودن حرارتی و کاهش ابعاد مقاطع بتنی؛ ولی دارای نقایصی هم هست؛ مانند نفوذپذیری آب، ضرورت بکارگیری روش‌های ویژه برای اتصال قطعات به یکدیگر. استفاده از بتن‌های پلیمری سبک در تهیه‌ی قطعات پیش‌ساخته‌ی نماهای ساختمانی و تزیینی متداول گردیده است. بتن پلیمری افزون بر امتیازات بتن معمولی سبک، دارای مقاومت فشاری بالا، نفوذپذیری کم، امکان رنگ‌پذیری و پذیرش طرح‌های تزیینی و نیز امکان تهیه در ضخامت‌های کم می‌باشد.

بتن الیافی:

بتن مسلح شده با الیاف یا بتن الیافی، بتنی است که با سیمان هیدرولیکی مصالح سنگی ریزدانه و درشت‌دانه و الیاف مجزا و غیر پیوسته ساخته می‌شود. هدف از مسلح نمودن بتن با الیاف، افزایش مقاومت کششی، جلوگیری از توسعه‌ی ترک‌ها و افزایش سختی به‌وسیله‌ی انتقال تنش در عرض مقطع یک ترک می‌باشد. بدین ترتیب در مقایسه با بتن بدون الیاف، امکان تغییرشکل‌های بزرگ‌تری در بتن فراهم می‌شود.

بتن الیافی
بتن الیافی

نتیجه‌گیری:

مصالح سبک بتنی در سه نوع بتن سبک‌دانه، بتن اسفنجی و بتن بدون ریزدانه ارائه می‌شود که هرکدام از این موارد در کاهش وزن ساختمان اثر چشمگیری دارند. بتن‌های سبک‌دانه با انواع سبک‌دانه‌های طبیعی و مصنوعی تهیه می‌شوند و در موارد سازه‌ای، نیمه‌سازه‌ای و غیرسازه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند.

بتن‌های اسفنجی در دو نوع بتن گازی و کفی ارائه می‌گردند که مصارف سازه‌ای دارند. بتن بدون ریزدانه نوع سوم بتن‌های سبک می‌باشد که در کاهش وزن بار مرده ساختمان نقش به سزایی دارد. استفاده از مصالح سبک باعث کاهش هزینه‌ در ساختمان میشود؛ همان‌طور که استفاده از مصالح سبک بدون هزینه‌ی اضافی می‌تواند باعث عایق سازی حرارتی ساختمان شود.