پیش ساختگی
بسم الله الرحمن الرحیم
در این پروژه مبحث پیش ساختگی از چندین لحاظ مورد بررسی قرار میگیرد.
1 – از نظر روش ساخت
2 – از نظر سیستم اجرا
3- از نظر روش اجرا
4 – از نظر وزن سیستم
تعریف پیش ساختگی
تولید صنعتی یا غیرصنعتی قطعات تشکیل دهنده یک سیستم ساختمان که خارج از محل ساختمان آماده و در محل نصب می گردد.
از مزایای تولید صنعتی عدم نیاز به تجارب مختلف و صرف وقت و هزینه زیاد می باشد. در بحث پیش ساختگی باید حجم کار و فضا ها – امکانات مد نظر – خصوصیات اجزا و عناصر از نظر ابعاد و وزن قطعات و حتی نحوه قالب گیری – طریقه حمل و نقل – نصب قطعات و حتی پوشاندن درزها را باید مد نظر قرار داد.
چون با توجه به خصوصیات ذکر شده نحوه طراحی قطعات متفاوت می شود و طراحی قطعات را تحت تاثیر قرار می دهد.
در مورد تاریخچه پیش ساختگی باید گفت که هر چند این مبحث به نسبت جدید و نو است ولی نمونه هایی از پیش ساختگی سال ها قبل استفاده شده است. برای مثال آجر اولین جز پیش ساخته در ساختمان بوده و هست.
لئوناردو داوینچی در دهه دوم قرن 16 میلادی طرحی در مورد یک شهر پیش ساخته داده است.
در سال 1842 بنای کتابخانه ملی فرانسه در پاریس از قطعات پیش ساخته فلزی ساخته شد.
در سال 1851 قصر کریستال در لندن از قطعات پیش ساخته فولادی جدا از هم ساخته شد.
در سال 1854 خانه های پیش ساخته چوبی از نمایشگاه بین المللی پاریس به استرالیا حمل شد.
تاریخچه
برای ارزیابی و مقایسه روش های اجرایی و سیستم های ساختمانی 4 گروه و معیار را همواره باید مد نظر قرار داد.
1- مسایل و عوامل اقتصادی
2- زمان و سرعت اجرا
3- سهولت و گستره کاربرد شیوه مورد نظر
4- قابلیت ها و ویژگی های فنی
پیش ساختگی
نوع روش ساخت
نوع سیستم اجرا
نوع روش اجرا
از نظر وزن
باکسی
صفحه ای
خطی
بتنی
فلزی
چوبی
مرکب
سبک
سنگین
بتنی:
1- جعبه های مکعبی پیش ساخته
2- مکعب های یکپارچه
3- پانل های پیش تنیده
4- ترکیبات پیش تنیده
5- قالب های صفحه گردان
6- خانه های باز و جمع شونده
7- روش بلوک های پلی استایرن
8- سیستم متشکل از پانل های بتنی با ابعاد بزرگ
9- سیستم قاب باربر
10- سیستم دال-ستون با دیوار برشی
11- سیستم های مختلط
12- سیستم تولید صنعتی قطعات در محل کارگاه
13- سیستم های سازه ای و قطعات پیش ساخته غیر سازه ای
جعبه های مکعبی پیش ساخته:
1- طراحی
این سیستم دارای کفهای صلب و ضخیم و سنگین و سقف ها و دیوارهای سبکتر هستند.
این خانه ها دارای ارتفاع کم هستند که روی زمین نصب می شوند و بار زیادی تحمل نمی کنند و به علت وزن زیاد قابل نصب روی ساختمان های دیگر نیستند.
قطعات سقف و دیوارها به صورت شبکه ای از آرماتورها هستند که بوسیله تسمه هایی به زیر دستگاه های پر کننده بتن می روند و در نتیجه پانل های مسلح بتنی ساخته می شوند.
به علاوه ورق های فولادی در قسمت هایی از آن برای اتصال مناسب به کف تعبیه میشود. و نیز کابلهایی برای بلند کردن قطعه تعبیه می شود.
برای قطعات کف بتن در قالب هایی ریخته می شود که در این قالب ها 1- شبکه آرماتورها 2- عایق های حرارتی پلی استایرن 3- کابل فلزی (برای بالا کشیدن قطعه و حمل آن) 4- پیچ فلزی (برای اتصال به کف به صفحه های فلزی دیوار) تعبیه شده است.
برای کف و سقف از عایق پلی استایرن و برای دیوارهای خارجی از بتن حبابدار به عنوان عایق حرارتی و برودتی استفاده می شود.
در نهایت به منظور هم سطح کردن کف ها یک لایه بتن ریخته می شود. برای سقف نیز از چوب و سفال برای سقف شیبدار استفاده می شود.
لوله ها و سیم ها و تاسیسات از طریق سقف و دیوار عبور داده می شوند.
2- هزینه و زمان
هزینه عمده در این روش به سه دلیل است.
الف) ساخت کارخانه ب) حمل و نقل جعبه ها ج) خرید وسایل سنگین کارخانه و تجهیزات
3-مزایا و معایب
مکانیزه بودن سیستم و نصب سریع قطعات و مقاومت بالای قطعات که به دلیل حمل و نقل در نظر گرفته شده از مزایای این سیستم است.
اما این روش در طرح معماری ایجاد محدودیت می کند.
نیز به دلیل سنگینی قطعات فاصله کارخانه تا محل نصب باید کوتاه باشد و قطعات با سرعت کم حمل می شوند.
در این روش سرمایه گذاری اولیه سنگین است. وزن جعبه ها در حدود 50 تن است که این وزن علاوه بر وزن کامیون باعث استهلاک جاده می شود.
این سیستم جزو سیستم های سنگین است.
2- مکعب های یکپارچه:
این سیستم از سه بخش مجزا کف- سقف و سه دیوار – دیوار چهارم تشکیل شده اند.
قطعات بطور جداگانه ساخته می شوند و سپس کنار هم قرار می گیرند.
ابتدا کف سپس مجموعه سه دیوار و سقف بر روی آن نصب شده و در مرحله بعدی دیوار چهارم (که نازک تر است) نصب می شود.
در این سیتم نیز از قطعات بتنی مدولار استفاده می شود.
طراحی و ساخت:
در ابتدا در یک قالب حاوی شبکه آرماتورها ریخته می شود. پس از عمل آوردن این قطعه بتن سه قالب فولادی همراه با شبکه آرماتور و عایق پلی استایرن روی پانل آماده شده قرار میگیرد و پس از درگیر کردن آرماتورهای مفاصل بتن ریزی شروع می شود. به این ترتیب سه دیوار و سقف ساخته می شود. دیوار چهارم که نازکتر است با استفاده از یکسری قالب ها به مجموعه قبلی اضافه می گردد.
در هر جعبه صفحاتی برای جوش دادن جعبه ها به یکدیگر و یکپارچه آنها در نظر گرفته شده که پس از انتقال جعبه ها به کارگاه عمل یکپارچگی جعبه ها صورت می گیرد.
مزایا:
1- رفع محدودیت فاصله کارخانه تا کارگاه
2- امکان حمل قطعات به نزدیکی محل کارگاه و تولید جعبه ها در نزدیکی محل کارگاه
3- سرمایه گذاری اولیه کمتر از روش قبل
4- به علت پیوستگی دیوارها اتصال بین آنها قوی تر است.
5- سیستم مکانیزه است بنابراین دستمزد و خطای انسانی کاهش می یابد
6- عدم نیاز به تخصص اجرایی
معایب:
1- عدم انعطاف پذیری آن در معماری
2- خانه های همسان و هم شکل باعث عدم جذابیت بصری می شود.
3- یخبندان و سردی هوا موجب کندی در روند کار می شود.
6- خانه های باز و جمع شونده
این سیستم متشکل از پانل ها کف و دیوار می باشد که به صورت لولایی به یکدیگر اتصال دارند.
بتن ریزی مجموعه بر روی زمین انجام شده و پس از ساخته شدن بتن کل مجموعه بوسیله جرثقیل برپا می شود.
اتصال لولایی دیوارها به کف موجب می شود که پس از برپایی سیستم کف های سیستم بدر تراز افقی قرار بگیرند و دیوارها در تراز قائم.
این روش در ترکیه ابداع شده است.
کل ساختمان به صورت لایه های افقی پیش ساخته روی سطح زمین قالب بندی و بتن ریزی می شود. اولین لایه هر طبقه به دیوارهای باربر و لایه دوم سقف آن طبقه را تشکیل می دهد که بوسیله بست هایی به هم متصل می شوند.
وقتی که سقف بوسیله جرثقیل بلند می شود دیوارهای خوابیده به حالت قائم قرار می گیرند.
پی های ساختمان که طبقات قرار می گیرند در اولین مرحله اجرا شده . در ادامه کار به عنوان سطح صاف برای قالب ریزی سقف و دیوار و سپس به عنوان عضو دائمی باربر مورد استفاده قرار می گیرد.
پس از نصب مجموعه روی پی با استفاده از یکسری قلاب ها اتصال صلبی بین سقف و دیوار ایجاد می شود. در این روش تمام مراحل بتن ریزی و تولید در کارگاه انجام می گیرد.
این روش برای ایجاد سریع مجموعه هایی کنار هم مناسب است و به دلیل سرمایه گذاری اولیه کم و بازدهی بالا مقرون به صرفه است.
فلزی
1- سازه های فضاکار
2- سیستم های فضائی باز و جمع شونده
3- سیستم های مختلط فلزی
4- نوع خاصی از پیش ساخته فلزی و مختلط
سیستم های مختلط فلزی:
سازه های مختلط فلزی اکثرا دارای قاب های فلزی می باشند و سایر قطعات آنها ممکن است از چوب – فلز – بتن- قطات پلیمری باشند.
سیستم قاب های فلزی بطور گسترده در ایالات متحده امریکا کاربرد دارند.
ابتدا پی طبق طرح مورد نظر ساخته می شود. سپس اعضای پیش ساخته فلزی را در محل به هم متصل نموده و برپا می نمایند.
اطراف ساختمان بوسیله پانل های پیش ساخته بتنی پوشانده می شوند.
این پانل ها دارای محل پیچ هستند که به وسیله آن روی قاب فلزی پیچ می شوند. دیوارهای داخلی نیز از دیوارهای گچی آماده ساخته می شوند.
پس از ساختن دیوارهای جدا کننده و نصب عایق های حرارتی و برودتی و رطوبتی سقف نصب می شود. فاصله بین دیوارها از بیرون درزگیری و از داخل بوسیله عایق های حرارتی پوشانده می شوند. و روی آن تخته های چوبی یا گچی نصب می شود.
نوع خاصی از پیش ساخته های فلزی و مختلط این سازه های پیش ساخته کاروان های مسافرتی یا قاب های فلزی هستند که با دیوارهایی از ساندویچ پانل پوشانده می شوند. کانکس ها و انواع کیت ها را نیز می توان در این تقسیم بندی جای داد. این سازه ها انواع مختلفی دارند. انواع مختلف این کانکس ها را در تصاویر ببینید.
قطعات پیش ساخته چوبی
قطعات پیش ساخته چوبی امروزه کاربردهای زیادی در ساختمانهای پیش ساخته دارند.
حتی در ساختمانهای پیش ساخته فلزی و بتنی نیز درها و پنجره ها و کفهای کاذب و دیوارهای جداکننده از چوب ساخته میشود. چوب به علت زیبایی و استحکام نسبی از جایگاه خوبی در بین مصالح برخوردار بوده و در کشورهایی که دارای منابع جنگلی هستند می تواند کاربرد وسیعی داشته باشد. از طرف دیگر مصالح چوبی به علت سبکی و وزن مخصوص در کاهش وزن سازه و کاهش اثرات آسیبی ناشی از نیروی زلزله در مناطق زلزله خیز جهان بسیار مورد استفاده می باشند.
چوبهای مورد استفاده در صنعت ساختمان را می توان به دو دسته طبیعی و تخته های مرکب (چوبهای مصنوعی) تقسیم کرد. در صنعت ساختمان از چوبهای طبیعی به عنوان شمع و ستون تیرهای اصلی ساختمان و بعضا دیوارها استفاده می شود. در خانه های مدرن چوبی سعی می شود کفها و سقفها و دیوارهای جداکننده و سایر اجزا از مصالح مصنوعی تامین شود.
مزایای استفاده از چوب:
1- سبکی
2- هزینه خرید کم
3- سادگی تعمیرات
4- هزینه نصب کم
5- سرعت نصب بالا
6- شکل دهی به صورت های مختلف (مسطح- خمیده- تاخورده)
7- دقت در اندازه و کیفیت محصولات تولید شده به علت پیش ساخته بودن
چوب به علت حساسیت زیاد معایبی هم دارد که عبارتند از:
1- تغییر حجم در اثر رطوبت
2- پیچ و تاب ناشی از خشک شدن غیر یکنواخت
3- گره
4- ترک و شکاف
5- چوب فشرده (به علت وزش باد چوب در یک طرف کشیده و نرم و در طرف دیگر فشرده و سخت می شود.)
6- رویش نامناسب الیاف
7- حفره های شیرابه
8- فساد و پوسیدگی
نمونه های ساختمان های پیش ساخته ی چوبی
قطعات پیش ساخته مرکب:
از این قطعات با عنوان دیوارهای ساندویچی (ساندویچ پانل) نام برده می شود.
این دیوارها ترکیبی از دو ورق شکل داده شده فلزی هستند که بین آنها با ماده پرکننده ای مانند پلی یورتان یا پلی استایرن و … پر شده است.
این دیوارها با ضخامت های مختلف بین 3 تا 10 سانتیمتر ساخته می شوند.
جنس ورق های فلزی گالوانیزه و یا آلومینیوم می باشد که برای زیبائی به آنها رنگ های متنوعی زده می شود. این ورق ها می توانند ساده یا مسلح باشند.
از خصوصیات بارز این دیوارها می توان به عایق بودن در برابر صدا رطوبت گرما و سرما به علت وجود لایه پرکننده بین دو لایه فلزی اشاره نمود.
از این دیوارها به عنوان سقف یا دیوار مخازن چند جداره انبارهای بزرگ خانه ها و ویلاهای مسکونی مدارس سیار دیوارهای جدا کننده و.. استفاده کرد.
خصوصیات بارز ساندویچ پانل ها:
1- سبکی محصول و در نتیجه جابه جایی و حمل و نقل آسان
2- مقاوم در برابر عوامل خارجی (زنگ نمی زند . نمی پوسد. مقاوم در برابر آب و رطوبت)
3- عایق مناسب صوت و حرارت (در صورت به کارگیری پانل به ضخامت 10 سانت اختلاف شدت صوت به 30 دسی بل می رسد که این مقدار 4 برابر بتن و 8 برابر بیشتر از دیوار آجری به همان ضخامت است.
4- تنوع در طرح و رنگ
5- ایمن در برابر زلزله به علت سبکی
6-دستیابی به فضای مفید بیشتر با توجه به قطر ناچیز ورق ها
7- صرفه جویی در هزینه پی سازی به دلیل وزن اندک سقف و دیوار ساندویچ پانل ها
8- امکان عبور لوله های تاسیسات از زیر شبکه پانل ها
9- صرفه جویی در مصرف فولاد در ساخت قطعات (17 کیلوگرم در هر مترمربع)
10- فوم داخل ساندویچ پانل غالبا از پلی یورتان است که در مقابل حلال ها و روان کننده ها و اسید و بازهای رقیق مقاوم است.
11- تاخیر در آتش گیری بوسیله
الف) پوشش روی فوم جهت حفاظت از شعله بوسیله انواع ورق
ب) جذب بنیان های آتش زا که باعث آتش گیری فوم هستند
اصطلاح غیر آتشگیر و خود خاموش شونده برای این فوم ها صحت ندارد.
سیستم های جعبه ای و باکسی:
این سیستم ها معمولا نسبت به سیستم های خطی و صفحه ای از حجم کاری کمتری در کارگاه و محل نصب برخوردارند. ولی به همان نسبت حجم کاری در کارخانه بیشتر است.
در این سیستم سازه ها به شکل جعبه هایی هستند که معمولا در محل کارگاه ساخته شده اند.
در سیستم باکسی جعبه حاصل می تواند از بتن- فلز – ورق های پلیمری و پانل ها و یا چوبی باشند.
معمولا سعی می شود در سیستم باکسی از سیستم های سبکتر مانند چوب یا پانل ها استفاده شود. زیرا باکس هایی مثل باکس بتنی به دلیل وزن بالا ایجاد محدودیت هایی می کند. (که ذکر شد)
در این جعبه ها باید تدابیری برای حمل و نقل آنها در نظر گرفته شود.
هر چند سرعت اجرای این سیستم در محل بالاست و حجم کاری به نسبت کم است اما یکی از معایب بزرگ این سیستم مشکل حمل و نقل است . زیرا در این سیستم ما علاوه بر جعبه ها ملزوم به حمل فضای داخل آن نیز هستیم.
در این سیتسم می توان یک ساختمان را بطور کامل و مجهز طراحی کرد و یا می توان قسمت هایی از کار مثل دیوارها یا کف را بعدا تجهیز کرد.
در این سیسم از ساختمان های مدولار استفاده می شود.
این سیستم اجازه گسترش ساختمان را می دهد.
مضارب سیستم مدولار معمولا همواره اعدادی صحیح هستند.
سیتم های صفحه ای:
در این سیستم عناصر سازه ای به شکل صفحات و دیواره هایی هستند که ایستایی لازم برای یک فضای مشخص را دارند.
این سیتم از جهت حمل و نقل قطعات نسبت به سیستم باکسی بسیار مقرون به صرفه تر است.
زیرا تعداد زیادی صفحه را می توان با یک کامیون جا به جا کرد. و مثل سیستم باکسی فضایی در حین حمل و نقل به هدر نمی رود.
این سیستم غیر قابل گسترش پذیری و انعطاف پذیری در فضاهای مسکونی می باشد.
اما روشی سریع و مقرون به صرفه است که بعد از جنگ جهانی دوم در اروپا گسترش یافت.
سیستم اجزا و عناصر خطی
در سیستم عناصر و قطعات پیش ساخته خطی هستند مثل ستون و تیرهای باربر.
در این سیستم امکان گسترش فضاها وجود دارد . بنابراین امکان ایجاد طر ح های چند عملکردی با این سیستم وجود دارد.
در دهه 60 و اوایل دهه 70 میلادی سیستم عناصر صفحه ای این سیستم را تحت شعاع قرار داد.
با تشکر از توجه شما
پایان