تيرچه فولادی نيازيت تنها تیرچه دارای گواهی فنی از مرکز تحقیقات

سبکسازی و بهینه سازی مصرف انرژی (مقالات)

ارتقاء کیفیت طراحی و ساخت سقف ساختمان های موجود در راستای سبکسازی و بهینه سازی مصرف انرژی

مهندس محمد نیازی

مبتکر و سازندۀ سقف " نیازیت سقف "

تهران ، فلکۀ دوم صادقیه ، خیابان آیت الله کاشانی ، پلاک 115 ، طبقه سوم ، تلفکس 4084659

مهندس مهدی حاج اسماعیلی

کارشناس بخش سازه مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن

چکیده

از انجائیکه بالاترین میزان سهم مصرف انرژی در بین بخشهای مصرف کننده ، مربوط به بخش خانگی و تجاری با حدود 36 درصد از کل مصرف انرژی می باشد ( بر اساس ترازنامه انرژی سال 1378 ) و این سهم در سالهای گذشته همچنان رو به افزایش بوده و از سوی دیگر با مطالعه مصرف نهایی انرژی به تفکیک بخشهای مختلف ، بیشترین سهم از مصرف نهایی انرژی در بخش خانگی و تجاری مربوط به فرآورده های نقتی و گاز طبیعی است ، بهینه سازی مصرف سوخت در بخش ساختمان و مسکن بسیار منطقی و حیاتی به نظر می رسد .

اگرچه در اذهان عمومی مهندسین ، استفاده از روش های مناسب طراحی وا جرا و استفاده از مصالح مناسب جایگاه خود را یافته ، اما نتایج عملی ناچیز بوده است . امروزه با در نظر گرفتن روشهای گوناگون طراحی و به کمک کامیپوتر می توان طرح های سازه ای مناسبی را ارائه نمود ؛ اما در بخش اجرا ، کنترل مواد اولیه ، استفاده از مصالح سبک و عایق ، بهبود تکنولوژی تولید مصالح سبک و عایق و بهبود روشهای اجرائی کار چندانی صورت نگرفته است .

با اجرای برخی راهکارهای ساده به ویژه در ساختمان های در حال ساخت می توان از اتلاف مقدار قابل توجهی انرژی در واحدهای مسکونی و تجاری جلوگیری کرد که به موادی همچون استفاده از عایق حرارتی در پوسته خارجی ساختمان ، استفاده از پنجره با شیشه های دو جداره و قابل استاندارد ، استفاده از سقف کاذب و ارتقاء کیفیت طراحی اجزاء مهم ساختمان مانند سقف و دیوار می توان اشاره نمود .

در این مقاله یکی از سیستم های سقفی ساختمانی سبک که در داخل کشور طراحی و ساخته شده و با نام " نیازیت سقف " ثبت اختراع شده است ؛ معرفی گردیده است . در این سیستم بجای تیرچه های بتنی از تیرهای فولادی با جان خالی و به عبارت دیگر تیرچه خرپائی استفاده می شود و بجای بلوک های سفالی یا بتنی که در سقفهای معمولی استفاده می شود ، ا بلوکهای لیکا به همراه بلوک های پلی استایرن در طولی برابر تیرهای فولادی مصرف می شود . روی بلوک های پلی استایرین مش فولادی و بتن به ضخامت 5 سانتی متر اندود می شود . این سقف موجب کاهش جرم سقف نسبت به سقف معمولی تیرچه و بلوک تا حدود 50 درصد گردیده و با توجه به اهمیت کاهش جرم و وزن ساختمان ها ، این سیستم در کم کردن جرم و افزایش سرعت اجرا و صرفه جویی کلان در وزن آهن آلات و احجام بتن سیستم خوبی جهت بکارگیری در انواع سازه می باشد .

از جمله امتیازات مهم دیگر سقف ، عایق بودن در برابرصدا و حرارت است . با توجه به سطح عمده ای از سقفها در ساختمان به خود اختصاص می دهند ، عایق بودن آنها می تواند نقش عمده ای در جلوگیری از اتلاف انرژی ( حرارتی – برودتی ) داشته باشد . در " نیازیت سقف " علاوه بر آنکه در جهت عایق بندی از یک لایه بلوک پلی استایرن استفاد شده است ؛ یک لایه بلوک لیکا نیز در زیربلوک های پلی استایرن اجرا شده که این لایه بلوک علاوه بر عایق بودن ، محافظ خیلی مناسبی برای بلوک پلی استایرن در مقابل آتش سوزی می باشد .

 

مقدمه

سهم قابل ملاحظه ای از منابع انرژی جهان صرف سرمایش و گرمایش ساختمان های مسکونی ، تجاری ، اداری و ... می شود . بیش از 50 سال است که عایق کاری جزو اصول مهم در صنعت ساختمان سازی کشورهای پیشرفته قرار گرفته است و در سالهای اخیر نیز رعایت نکاتی در این مورد لازم الاجرا اعلام شده است . همچنین در سالهای اخیر ، مسائل زیست محیطی بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است و با توجه به این که منابع سوخت های فسیلی نیز محدود ارزیابی شده اند ، لازم است با توجه بیشتر به این مسائل از اتلاف این منابع جلوگیری به عمل آید .

بر اساس آمار ارائه شده از سوی سازمان بهینه سازی مصرف سوخت کشور ، در سال 79 میزان مصرف انرژی در کشور 699 میلیون بشکه معادل نفت خام در کل کشور بوده است که از این مقدار به ترتیب 210 میلیون و 47 بشکه معادل نفت خام در بخش های خانگی و تجاری مورد استفاده قرار گرفته است .

با اجرای برخی راهکارهای ساده به ویژه در ساختمان های در حال ساخت می توان از اتلاف مقدار قابل توجهی انرژی در واحدهای مسکونی و تجاری جلوگیری کرد که در ادامه به چند روش پیشنهادی اشاره می شود .

استفاده از عایق حرارتی در پوسته خارجی ساختمان عدم اجرای عایق کاری حرارتی در ساختمان باعث اتلاف انرژی و کاهش دما در زمستان می شود . این تلفات را می توان با اضافه کردن لایه عایق حرارتی مناسب در پوسته خارجی ساختمان کاهش داد .

سمت قرار گرفتن پنجره ها سمت قرار گرفتن پنجره ها از نظر استفاده بهینه از روشنایی خورشید بسیار حائز اهمیت است . این راهکار در استفاده از گرمای خورشید در زمستان قابل توجه است به طوری که با بکار گیری سطح مناسب پنجره های جنوبی ساختمان در مناطق سردسیر می توان در مصرف سوخت صرفه جویی کد .

استفاده از پنجره با شیشه های دو جداره و قاب استاندارد یکی از مهمترین عوامل تلفات انرژی حرارتی ساختمان ها عبور گرما از شیشه های تک جداره و نشست هوای گرم داخل خانه از طریق درزهای در و پنجره است .

وجود شیشه های تک جداره و درز بندی مناسب در و پنجره علاوه بر بروز تلفات حرارتی ساختمان موجب ورود گردوغبار و همچنین آلودگی صوتی می شود . با استفاده از پنجره هایی با شیشه های دو جداره و قاب استاندارد درزبندی شده ، می توان تا حد زیادی از تلفات انرژی گرمایی و سایر مشکلات ناشی از شیشه های تک جداره و قاب های استاندارد در و پنجره جلوگیری کرد .

اجرای صحیح سقف کاذب در ساختمان ها می تواند به میزان قابل توجهی مصرف سوخت را کاهش دهد سقف کاذب با حذف بخشی از فضای مورد سرمایش و گرمایش میزان مصرف انرژی را که برای این منظور به کار می رود کاهش می دهد سقف کاذب در طبقات فوقانی می تواند از انتقال حرارت بین فضای داخلی خارج ساختمان بکاهد .

استفاده از عایق های حرارتی در سقف های کاذب و اجرای صحیح و بدون درز این گونه سقف ها تبادل حرارتی را کاهش می دهد .

با توجه به اینکه علاوه برسرمایه و نیروی انسانی ، کوتاهترین مدت اجراء ، بهره برداری سریع از سرمایه بکار رفته ، سبک بودن قطعه در مقابل نیروهای مخربی همچون زلزله نیز یکی از خواسته های بشر امروزی می باشد و ایران پهناور نیز از نظر ساختار زمین شناختی جزء مناطق زلزله خیر بوده و به علت عدم دقت در ساخت و سازهای هر سال شاهد تلفات جانی و مالی غیرقابل جبرانی در مناقطق مختلف کشور می باشیم ، این وظیفه بر عهدۀ محققین است که با مطالعه و تحقیق و آزمایش های لازم در امر تکنولوژی سبک سازی حافظ جان انسان ها در مقابل آسیب های زلزله باشند و بیش از این به علت عدم آگاهی ( سنتی سازی ) سرمایه های ملی را به هدر ندهیم .

سبک سازی ساختمانها مزایای زیادی در بردارد از جمله این مزایا ، مناسب بودن ساختمان های سبک در مناطق زلزله خیر ، صرفه جویی در مصالح ، سرعت اجرا و کاهش هزینه تمام شده را می توان نام برد . در کشور ما ، سبک سازی ساختمان ها به عنوان یک موضوع مهم باید مدنظر قرار گرفته در برنامه ریزی ها ملحوظ شود . فقدان پژوهش های مورد نیاز برای مصالح و اجرای ساختمان های سبک تر نیز باید انسجام یافته و تقویت شود . یکی از این پژوهش ها ، در سال های اخیر منجر به تولید سقف های سبک شده است .

در این مقاله یکی از اجزاء سبک ساختمانی و عایق در برابر صدا و حرارت که در داخل کشور تولید شده است ؛ همراه با فن آوریهای مربوط مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است . این محصول ازنوع سقف سبک می باشد و توسط شورای فن آوری وزارت مسکن و شهرسازی و مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن بررسی و تأیید شده است و به نام " نیازیت سقف " ثبت اختراع شده است و دارای مزایای متنوعی می باشد که در متن مقاله به آنها اشاره شده است .

 

معرفی سیستم جدید " نیازیت سقف " :

متناظربا سیستم تیرچه و بلوک معمولی ، در این سیستم به جای تیرچه های بتنی از تیرهای فولادی با جان خالی و به عبارت دیگر تیرچه خرپائی با عدم بتن ریزی در تیرچه استفاده می شود و به جای بلوک های سفالی یا بتنی ازبلوکهای پلی استایرن غیرقابل اشتعال در طولی برابر تیرهای فولادی مصرف می شود . روی بلوک های پلی استایرین مش فولادی و بتن به ضخامت 5 سانتی متر اندود می شود . این سقف موجب کاهش جرم سقف نسبت به سقف معمولی تیرچه و بلوک تا حدود 50 درصد گردیده و با توجه به اهمیت کاهش وزن ساختمان ها ، این سیستم در کم کردن وزن و افزایش سرعت اجرا و صرفه جوئی کلان در وزن آهن آلات احجام بتن سیستم خوبی جهت بکار گیری در انواع سازه ها می باشد . ازجمله امتیازات دیگر سقف مواردی همچون : عایق صدا و حرارت ، سرعت و سهولت در نصب ، حمل و نقل راحت ، عدم نیاز به شمع بندی ، اجرای راحت لوله کشی در ضخامت سقف و مقاومت خوب در برابر بارهای جانبی از جمله زلزله است .

 

اجزاء متشکله " نیازیت سقف "

3-1 تیرهای فولادی

تیرهای فولادی با جان خالی عضو اصلی باربر در این سیستم می باشند . در ساخت این تیرها میلگردهای آجدار یا صاف با نمره های متنوع ، تسمه های فولادی و سپری استفاده می شود . مشخصات این تیرهای طبق طراحی مورد نظر صورت پذیرفته و در نقشه های اجرائی ارائه می گردد . نمای کلی تیرها در شکل 1 ارائه شده است .

 

شکل 1 : تیرفولادتی " نیازیت سقف "

3-2 بلوک لیکا

بلوک لیکا با ضخامت حدود 10 سانتی متر در قسمت پایین تیر فولادی روی لبه تسمه ها در فاصله داخلی تیرها ( 50 تا 70 سانتی متر ) و عرض 20 تا 25 سانتی متر در طول تیر استفاده می شوند . در قسمت زیرین این بلوک عملیات نازک کاری انجام می گیرد .

 

3-3 بلوکهای پلی استایرین

با پیشرفت سریع در علم پلیمر و امکان جایگزینی مواد پلیمری با مواد سنتی در زمینه های مختلف کاربردی استفاده از مواد پلیمری با استقبال گسترده ای روبرو بوده است . از سال 1951 میلادی که اولین تلاش ها برای تولید پلی استایرن انبساطی ، شروع گردید ، بهبودهای زیادی در فرایند تولید این محصول پلیمری حاصل شده است . فوم پلی استایرن از دو قسمت تشکیل شده است : 1- پلیمرپلی استایرن    2-عامل انبساط .

مشخصات این ماده در جدول 1 ارائه شده است .

جدول 1- مشخصات پلی استایرین

پلی استایرن در آب حل نمی شود و کپک ، قارچ ، جوندگان ، حشرات بر آن اثر نمی گذارند .

در "نیازیت سقف" علاوه بر آنکه در جهت عایق بندی ازیک لایه بلوک پلی استایرن استفاده شده است ؛ یک لایه بلوک لیکا نیز در زیربلوک های پلی استایرن اجرا شده که این لایه بلوک علاوه بر عایق بودن ، محافظ خیلی مناسبی برای بلوک پلی استایرن در مقابل آتش سوزی می باشد .

بلوک پلی استایرن در طول تیر و در عرض حدود 45 تا 65 سانتی متر و ارتفاعی تابع عمق و سقف و ضخامت لایه بلوک لیکا اجرا می گردد .

شایان ذکر است که این بلوک نقش پر کننده و قالب بتن دال سقف نیازیت را برعهده دارد و البته نقش های دیگر از جمله عایق حرارت و صدا را نیز می توان به ان موارد اضافه نمود.

 

شکل 3 : بلوک پلی استایرن

3-3 دال بتنی

بتن مصرفی روی بلوک ها باید از نوع مرغوب باشد و مقاومت فشاری نمونه مکعبی 28 روزه آن حداقل 250 کیلوگم بر سانتی متر مربع باشد . طرح اختلاط این بتن در جدول 2 ارائه شده است .

جدول 2 : طرح اختلاط بتن مصرفی برای دال سقف

 

درصورتی که بجای ماسه ریز از ماسه درشت استفاده شود ، مقدار مصرف شن 6/0 و ماسه 6/0 متر مکعب در متر مکعب بتن خواهد بود .

ضخامت دال بتن فوقانی باید حداقل 5 سانتی متر بوده و در این لایه بتنی ، جهت جلوگیری از ترک خوردگی در اثر تغییرات درجه حرارت و انقباض و انبساط بتن از میلگردهای حرارتی استفاده می شود .

3-4 تیرچه های مهاری عرضی

در دهانه های بیش از 4 متر به ازای هر 2 متر یک تیرچه مهاری عرضی در جهت عمود بر تیرهای فولادی قرار داده می شود . این تیرچه به عرض 10 سانتی متر و عمق معادل با عمق تیرهای فولادی می باشد .

در داخل تیرچه عرضی 4 میلگرد طولی نمره 10 یا 12 ( دو عدد در بالا و دو عدد در پایین ) قرار داده می شود و توسط خامومت نمره 6 در جهت قائم مهار می گردد .

 

امتیازات نیازیت سقف

4-1 انرژی

از آنجائیکه بالاترین میزان سهم مصرف انرژی در بین بخشهای مصرف کننده ، مربوط به بخش خانگی و تجاری با حدود 36 درصد از کل مصرف انرژی میباشد ( براساس ترازنامه انرژی سال 1378) و این سهم در سالهای گذشته همچنان رو به افزایش بوده و ازسوی دیگر با مطالعه مصرف نهایی انرژی به تفکیک بخشهای مختلف ، بیشترین سهم از مصرف نهایی در بخش خانگی و تجاری مربوط به فرآورده های نفتی و گاز طبیعی است ، بهینه سازی مصرف سوخت در بخش ساختمان و مسکن بسیار منطقی و حیاتی به نظر می رسد .

اگر چه در اذهان عمومی مهندسین ، استفاده از روش های مناسب طراحی اجراو استفاده از مصالح مناسب جایگاه خود را یافته ، اما نتایج عملی ناچیز بوده است . امروزه با در نظر گرفتن روشهای گوناگون طراحی و به کمک کامپیوتر می توان طرح های سازه های مناسبی را ارائه نمود ؛ اما در بخش اجرا ، کنترل مواد اولیه ،استفاده از مصالح سبک و عایق ، بهبود تکنولوژی تولید مصالح سبک و عایق و بهبود روشهای اجرائی کار چندانی صورت نگرفته است .

از جمله امتیازات مهم سقف ، عایق بودن در برابر صدا و حرارت است . با توجه به سطح عمده ای که سقفها در ساختمان به خود اختصاص می دهند . عایق بودن آنها می تواند نقش عمده ای در جلوگیری از اتلاف انرژی ( حرارتی – برودتی ) داشته باشد . در "نیازیت سقف " در جهت عایق بندی از یک لایه بلوک پلی استایرن استفاده شده است . این بلوک ها جایگزین مناسبی برای بلوک های سفالی و سیمانی قدیمی برای استفاده در سقفهای تیرچه بلوک می باشند از جمله مزایای این بلوک می توان به موارد زیر اشاره کرد :

سبکی ( یک بلوک 5/3 کیلوگرمی جایگزین ده بلوک سفال به وزن کل 120 کیلوگرم می شود )

کاهش میزان مصرف بتن

سهولت حمل توسط کارگران به دلیل سبکی و عدم نیاز به لوازم بالا برنده

بالا رفتن سرعت اجرا به دلیل سادگی نصب

عدم بوجود آمدن ضایعات در حین حمل و نقل و نصب بلوک

4-2 اجرا

وزن " نیازیت سقف " نسبت به سایر سقف ها در حدود 50 درصد کمتر است و کاهش وزن مرده ساختمان تأثیر بسزایی در کوچک شدن مقاطع تیرها و ستون های ساختمان و کاهش هزینه های طرح می تواند داشته باشد .

استفاده از این سقف ، سبک سازی ساختمان را در پی دارد و سبک سازی نیز در کاهش خسارات ناشی از زلزله موثر خواهد بود .

تیرچه های نیازیت به دلیل فلزی بودن شکننده نیستند و انبارکردن آنها بسیار آسان است و هیچ گونه ضایعاتی را ندارند .

حمل و نقل تیرچه های فلزی به دلیل سبک بودن ( نصف وزن تیرچه های بتنی ) آسان می باشد .

بلوک های استایرن در مقایسه با بلوک های سفالی و سیمانی از نظر وزنی سبکتر بوده و به دلیل نرم بودن جنس این گونه بلوک ها با اره قابل برش در ابعاد مختلف هستند و می توان حفره های لازم را در انها ایجاد کرد .

کارگرانی که با این سقف ( تیرچه و بلوک های آن ) کار می کنند به دلیل خود ایستا بودن تیرچه ها و مقاوم و سبک بودن بلوک های لیکا و پلی استایرن ، احساس راحتی و امنیت بیشتری نسبت به سایر سقفهای موجود دارند .

مدت زمان لازم جهت ساخت تیرچه های نیازیت در مقایسه با تیرچه های بتنی با توجه با اینکه تیرچه های بتنی باید به مدت 7 روز در حوضچه های آب نگهداری شوند ، کمتر می باشد .

وزن تیرچه های فلزی حدود 60 درصد نسبت به تیرچه های بتنی کمتر می باشد .

سرعت نصب سیستم سقف تیرچه و بلوک معمولی با حداقل 5 نفر پرسنل کارگری بطور متوسط در یک روز 40 متر مربع می باشد و پس از یک هفته قابل استفاده می باشد ، در حالی که مدت زمان اجرا برای سقف نیازیت بسیار کم بوده بطوری که در سقف نیازیت با همین تعداد پرسنل و همین زمان در هر

4-3 معماری

به علت امکان استفاده از پوشش " نیازیت سقف "در دهانه های بالا ، ستون های سازه محدودیت معماری بوجود نمی آورند . مضافاً اینکه استفاده از فضای پارکینگ نیز امکان پذیر خواهد بود .

4-4 تأسیسات

به علت امکان برش آسان بلوک پلی استایرن ، انواع لوله کشی ها را می توان در ضخامت سقف جای داد .

4-5 رفتارسازه ای

این سقف تحت نظارت مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن و طبق استاندارد شماره 2909 موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران مورد آزمایش سازه ای قرار گرفت و مقاوم تشخیص داده شد .

 

5- مراجع

1-عبدشریف آبادی ، هوشمند ، " زلزله و ساختمان های متداول " ، مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن ، نشریه شماره 55 ، چاپ سوم ، سال 1370 .

2-مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن : " آیین نامه طرح ساختمان ها در برابر زلزله " ؛ نشریه شماره ض – 253 ، ویرایش دوم ، تهران : آذر 1378

3-کبیری بدر ، مصطفی و همکاران ، " پلی استایرن انبساطی و صنعت ساختمان سازی " ، مجله پیام ارک ، سال اول ، شماره 4، بهار 1381

4-central Building research Institute, "Light weight Clay Bricks", National research Development Corporation Of India, NRDC Process No.141022, 1990

5-Alan Evertt , " Materials " Longman Scientific & Technology 1992 pp 143 .

6-S.K.Duggal ,"building Materials", A.A Balkema , Rotterdam , Netherlands ,1998.

7-J.M.Illston  , " Construction Materials : , E & FN SPON , 1998 , pp 266 -268

 

بازگشت به رویداد ها