طراحی سیستم سازه ICF با توجه به اهمیت روز افزون مدیریت انرژی و نیاز به ساخت و ساز سریع و مقاوم در برابر زلزله ، مورد توجه ویژه ای قرار گرفته است.
سیستم آی سی اف که مخفف عبارت Insulating Concrete Formwork می باشد، یکی از روش های نوین در صنعت ساختمان سازی است. به طوری که در سیستم سازه ICF اجرای ساختمان بتن آرمه با استفاده از قالب های پلی استایرن (EPS) صورت می پذیرد. به عبارتی بلوک های پلی استایرن ، میلگردهای افقی، قائم و بتن اجزای تشکیل دهنده ساختمان ICF است.
لازم به ذکر است که طراحی سیستم ساختمانی ICF حاصل تفکر مهندسان آلمانی بوده اما سازه ICF به دلیل ویژگی هایی که دارد به سرعت در آمریکای شمالی و اروپا نیز مورد توجه قرار گرفت.
نحوه ساخت قالب عایق ماندگار ICF
در سیستم سازه ICF قطعات پلی استایرن در کارخانه آماده شده و جهت نصب به محل اجرا حمل می گردد. به طوری که در کارخانه دانه های پلی استایرن به جهت افزایش حجم، در داخل سیلندرهایی حرارت داده می شوند. سپس دانه های حجیم شده در داخل قالب هایی تحت فشار قرار می گیرند.
همچنین در سیستم ساختمانی ICF ، به سبب تحمل فشار هیدرواستاتیک بتن ، صفحات EPS با چگالی بالایی ساخته می شوند.
انواع سیستم سازه ICF
سیستم ساختمانی ICF بر اساس شکل هندسی فضاهای خالی به سه شکل زیر تقسیم می شود.
· سیستم سازه ICF تخت یا مسطح که رایج ترین نوع دیوار ICF است و دارای ضخامت ثابت می باشد.
· سیستم ساختمانی ICF شبکه ای پیوسته که سطوح مجوفی دارد و پیوستگی دیوار و بتن را افزایش می دهد.
· سیستم سازه ICF شبکه ای منقطع حفره ای که سطح مقطع قالب عایق دارای هسته های دوار بتنی افقی و قائم می باشد.
نکات طراحی سیستم سازه ICF
طراحی سیستم سازه ICF شامل طراحی دیوار های باربر برشی، بازشوها، میلگردهای آجدار طولی و عرضی و ... لازم است مطابق مبحث نهم مقررات ملی ساختمان انجام گیرد.
همچنین طراحی سیستم سازه ICF مطابق مبحث ششم مقررات ملی ساختمان تا ۷۱ متر مجاز است. مشخصات مربوط به مصالح مصرفی در بتن و نگهداری و کنترل کیفیت آن نیز لازم است بر اساس مبحث نهم مقررات ملی ساختمان صورت پذیرد.
از طرفی به دلیل محدودیت فضای مابین صفحات EPS ، حداکثر قطر شن مصرفی مجاز در سیستم سازه ای سی اف ، ۲۱ میلی متر می باشد و مطابق مبحث نهم مقررات ملی ساختمان لازم است جهت ویبره دیوار های ICF از چکش پلاستیکی و ویبره شلنگی استفاده نمود.
همچنین مطابق آیین نامه طراحی ساختمان ها در برابر زلزله (استاندارد ۲۸۰۰)، سیستم سازه ای سی اف فاقد قاب فضایی کامل برای باربری قائم است.
همچنین در طراحی سیستم سازه ICF ، دیوارها عضو سازه ای است که در تحمل بارهای قائم و جانبی شرکت می کند.
نکات اجرایی سیستم سازه ICF
اجرای سیستم سازه ICF به اختصار شامل موارد ذیل است که لازم است در هر مرحله نکات مربوطه با دقت لحاظ گردد.
- برش زدن میلگردها و بلوک ها طبق نقشه
- آماده سازی تکیه گاه ها و چارچوب های درب و پنجره ساختمان ICF
- تسطیح، آرماتوربندی و بتن ریزی پی
- نصب صفحات EPC
- آرماتور گذاری در بین صفحات پلی استایرن
- بتن ریزی سازه ICF
میلگردها و بتن مصرفی در سیستم سازه ICF
در طراحی و اجرای سیستم سازه ICF لازم است حمل و انبار نمودن میلگردها و مصالح بتن مطابق مبحث نهم مقررات ملی ساختمان صورت پذیرد. همچنین لازم است برش زدن بلوک ها و میلگردها مطابق نقشه در دستور کار قرار گیرد.
برای نصب پنجره در سازه ای سی اف ، ابتدا لازم است محل نصب مطابق نقشه علامت گذاری گردد تا در زمان مناسب چارچوب ها در محل مورد نظر نصب گردند.
در هنگام بستن بلوک ها با طناب یا تسمه، لازم است محافظ مناسبی در زیر طناب یا تسمه قرار داده شود تا از ایجاد فرو رفتگی در صفحات EPC جلوگیری شود.
همچنین لازم است از نگهداری قالب عایق ماندگار ICF در نزدیکی مواد اشتعال زا و حلال های شیمیایی اجتناب حاصل گردد.
فونداسیون در سیستم سازه ICF
طراحی فونداسیون در سیستم سازه ICF به هر دو شکل نواری و گسترده می تواند صورت پذیرد. اما آنچه که بسیار حائز اهمیت است، تراز بودن کف فونداسیون می باشد چراکه عدم تراز بودن می تواند موجب گردد که صفحات EPC در یک ارتفاع قرار نداشته باشند.
همچنین پس از جایگذاری آرماتورهای فونداسیون در سازه ای سی اف ، لازم است تعدادی آرماتور انتظار در فواصل مشخص و با طول های یکسان جهت اتصال فونداسیون به دیوار تعبیه گردند.
اجرای دیوار ICF
اجرای دیوار ای سی اف ، لازم است از گوشه ها و اتصالات T شکل سازه ، آغاز گردد. همچنین پس از تعیین ابعاد پانل ها لازم است آرماتورهای افقی و قائم بر حسب طراحی انجام گرفته، در بین دو پانل قرار گیرد. البته برای اجرای دیوار طبقات بالاتر لازم است از آرماتورهای انتظار استفاده گردد.
بتن ریزی در سیستم سازه ICF
به منظور عبور لوله های تاسیسات و لوله های هواکش از میان دیوار در سازه های ICF می توان قبل از بتن ریزی به ترتیب لوله های PVC و سیمانی یا سرامیکی را در دیوار تعبیه نمود. البته لازم است اطراف لوله ها با مصالح مناسبی درزگیری شود تا از خروج احتمالی بتن در حین بتن ریزی فونداسیون پیشگیری به عمل آید.
همچنین در سیستم ساختمانی ICF به جهت محدودیت ضخامت مابین صفحات EPC لازم است اندازه قطر لوله خروجی بتن کمتر از ضخامت دیوار در نظر گرفته شود.
ایمنی در برابر آتش سیستم سازه ICF
ایمنی در مقابل آتش در ساختمان ها با دو هدف تامین ایمنی جانی و مالی در دستور کار قرار می گیرد. لذا یکی از الزامات مهم در طراحی سیستم سازه ICF ، ایمنی در برابر آتش می باشد. در راستای رسیدن به این هدف نیز لازم است انتخاب صحیح مصالح و اجزای ساختمان ، طراحی مناسب مسیرهای خروجی ساختمان ، لحاظ سیستم هایی اعلان حریق و تجهیزات کنترل آتش سوزی، در دستور کار قرار گیرد.
اجزای تشکیل دهنده دیوار ICF، قالب ماندگار از جنس پلی استایرن منبسط شده و بتن مسلح می باشد. بتن های رایجی که در این سیستم سازه ای استفاده می شود، قابل اشتعال نبوده و خطری ایجاد نمی کند.
اما بر اساس تحقیقاتی که در مرکز تحقیقات مسکن و شهرسازی بر روی خواص اسفنج های پلی استایرن در برابر آتش ، صورت گرفته است، لازم است بلوک پلی استایرن منبسط شده از نوع کندسوز شده باشد. این نوع از صفحات EPC در مدت کوتاهی پس از قرار گرفتن در معرض شعله ، ذوب شده و بدون شعله ور شدن از منبع دور می شود.
بر روی صفحات EPC لازم است از داخل و خارج ساختمان با پوشش هایی با حداقل ضخامت ۱.۵ سانتی متر اندود گچی ، اندود ماسه سیمان و ...، محافظت شود. البته پوشش خارجی ساختمان لازم است در برابر عوامل جوی نیز مقاوم باشد.
همچنین پیشنهاد می گردد در سازه ای سی اف برای پوشش اندود از رابیتس یا مش فلزی مناسب و مقاوم در برابر خوردگی با فواصل مشخص استفاده شود. به طوری که اتصال پوشش به نحوی باشد که بتواند عملکرد محافظتی خود در دمای بالا را به شکل مناسب انجام دهد.
در هنگام طراحی سیستم سازه ICF مطابق مبحث سوم مقررات ملی ساختمان ایران و آیین نامه محافظت ساختمان ها در برابر آتش شماره ۶۸۶ مرکز تحقیقات راه ، مسکن و شهرسازی، لازم است در محل تقاطع سقف و دیوار، صفحات EPC قطع گردد.
اما به طور کلی مطابق استاندارد ASTM به شماره E119، مقاومت در برابر آتش سوزی سیستم ساختمانی ICF برحسب ضخامت صفحات متفاوت است اما در مواردی این صفحات تا ۲ ساعت نیز در مقابل آتش مقاومت دارد.
نماهای قابل اجرا بر روی سیستم سازه ICF
در سیستم سازه ICF با توجه به نکات ذکر شده، عمده نماهای معمول، قابل اجرا می باشد اما از رایج ترین نماهایی که بر روی سیستم سازه ICF قابل اجرا می باشد، می توان به نماهای خشک یا سنتی ، نماهای سنگی و سرامیکی ، نماهای سیمانی و ... با لحاظ رابیتس کاری و ایجاد اتصالات مکانیکی اشاره نمود.
مزایای طراحی سیستم سازه ICF
طراحی مطلوب یک ساختمان نیازمند در نظر گرفتن الزامات مختلفی است، به طوری که ایمنی و آسایش ساکنین در سطح مطلوبی فراهم گردد. اما از مزایای ساختمان ICF می توان به موارد ذیل اشاره کرد.
· سرعت نصب و اجرا بالا در سیستم ساختمانی ICF
· صرفه جویی در مصرف انرژی ساختمان ICF
· پایداری بیشتر در برابر عوامل جویی سازه ICF
· کاهش وزن ساختمان به سبب وزن کم قالب عایق ماندگار ICF
· امکان اجرای بتن ریزی در هوای گرم (قالب پلی استایرن اجازه تبخیر آب بتن را به مخلوط بتن نمی دهد، لذا نیاز به آبدهی در هنگام بتن ریزی به حداقل مقدار ممکن می رسد.)
· کاهش زمان اجرای سفت کاری سیستم ساختمانی ICF
· حمل و نقل سریع و آسان قالب عایق ماندگار ICF
· کاهش هزینه تجهیزات کارگاه سازه های ICF
· امکان بتن ریزی در شرایط دمایی مختلف ساختمان ICF
· مقاومت مناسب در برابر آتش سوزی سازه های ICF
معایب سیستم سازه ICF
طراحی سیستم سازه ICF علی رغم مزایای بسیاری که دارد، دارای معایبی است که موجب می شود برخی از مشخصات ساختمان با محدودیت مواجه گردد. به طوری که سازه بتن مسلح با قالب عایق ماندگار (ICF) شامل محدودیت های ارتفاعی و محدودیت های ساختمان‌های دیوار باربر بتن مسلح می باشد.
همچنین حداکثر طول دهانه ها در سیستم سازه ICF برابر حداکثر طول دهانه قطعات متعارف بتنی بوده و مابین ۷ تا ۹ متر طراحی می گردد.
در سیستم سازه ICF اجرای سطوح منحنی با شعاع های بسیار کم امکان‌پذیر نیست. همچنین در سازه ICF ، جابجایی درب ها و پنجره ها پس از ساخت با مشکلات بسیاری همراه است.
قیمت طراحی سیستم سازه ICF
قیمت طراحی سیستم سازه ای سی اف برحسب تعداد طبقات و زیربنای ساختمان که بر روی میزان پلی استایرن مصرفی، موثر است، متفاوت می باشد. اما با توجه وزن کم صفحات EPC هزینه حمل و نقل آن قابل توجه نمی باشد.
همانطور که اشاره گردید، در سیستم قالب عایق ماندگار ICF ، دیوارها در داخل قالبی از پانل های مسلح پلی استایرن بتن ریزی می شوند و قالب سقف ها نیز از پلی استایرن مسلح بصورت مجوف ساخته می شوند. به عبارتی فشار هیدرواستاتیک ناشی از بتن توسط صفحات EPS به همراه رابط هایی که دو صفحه را به هم متصل نگه میدارد، تحمل می شود. به طوری که ساختمان در دولایه از پلی استایرن پیچیده می شود که از لحاظ عایق بندی بیشترین بازدهی را دارا می باشد. لذا با توجه به عایق بودن سیستم سازه ICF ، هزینه های آتی ساختمان کاهش می یابد.
