سازه پشتیبان
سازه پشتیبان، سازه ای است که توسط آن، بارهای وارده به سنگ و مهارها به سازه ساختمان انتقال داده می شود. این پشتبند میتواند سازه ساختمان، دیوار بنایی، سیستم استاد فلزی یا مجموعه ای پیش ساخته باشد. سیستم پشتبند از هر نوع که انتخاب شود، آگاهی از ویژگی های آن سازه، پیش شرط لازم طراحی یک سیستم سنگ نما میباشد. طراحی پشتبند باید به گونه ای باشد که بارهای ثقلی، باد، زلزله، پنجره، سکوی نگهداری (سکوی تعمیر)، ملزومات حمل و نقل و نصب و ابزارهای اتصال سنگ در آن در نظر گرفته شده باشد.
قرارگیری سنگ روی پشت بند بنایی
پشت بند بنایی در صورتی مناسب در نظر گرفته میشود که:
- دیوار پشتبند همانند سایر اجزای ساختمان مانند فونداسیون، دیوار حائل یا دیوار برشی در طراحی ساختمان در نظر گرفته شده باشد.
- ابعاد یا الگوهای سنگ به گونه ای باشد که تنها یک دیوار بنایی عملاً میتواند به عنوان یک دیوار پشتبند مورد استفاده قرار گیرد و نیاز به دیوار یا سازه اضافه برای اتصال نما نباشد.
همانگونه که در قسمتهای قبل نیز ذکر شد دو روش کلی برای نصب سنگ بر روی پشتبند بنایی وجود دارد:
روش سنگ چسبانده شده (روش تر) و روش سنگ مهار شده (روش خشک)
در روش تر با ملات، درزهای سنگ با ملات پر می شوند. مهارهای تسمه‌ای فلزی و میله‌ای برای اتصال کل یا بخش‌هایی از سنگ به پشت بند استفاده می شوند. یک سر مهار در داخل سوراخ یا شکافی که با مواد درزگیر یا ملات پر شده است، قرار میگیرد و سر دیگر آن به کمک بستهای مکانیکی مناسب به دیوار محکم می شود.
بار ثقلی سنگ از طریق چسبندگی ملات به دیوار پشتیبان و یا به صورت مستقیم از طریق فونداسیون (وقتی سنگ در پایین ترین طبقه نصب میشود) یا نبشی‌های کمکی در طبقات تحمل می شود. مهار باید قابلیت انتقال بار باد یا زلزله را به پشتبند داشته باشد.
در روش مهار شده (روش خشک)، سنگ به کمک مهارها با ایجاد یک فضای خالی بین سطح پشتی سنگ و دیوار پشتبند به پشتبند متصل میگردد. درز سنگها با مصالح غیرصلب نظیر درزبند یا مواد درزگیر پر میشود. به دلیل وجود فضای خالی بین پشت سنگ و دیوار پشتبند، باید مهارها طوری طراحی شوند که بار باد و زلزله را تحمل کنند. این سیستم برای سنگهای نمای متشکل از سنگهای دارای شکل‌های غیرمنظم، کوچک یا سنگهای لاشه عملی نمی‌باشد.
بارثقلی توسط فونداسیون یا نبشی‌های کمکی در تراز سقف‌ها تحمل می شود. هنگامی که بار ثقلی توسط نبشی کمکی حمل می شود، هر کدام از سنگها توسط مهارهای تسمه‌ای یا میخی به صورت جانبی مقید می شوند. مهارهای تسمه‌ای زمانی مناسب هستند که سنگها روی هم قرار گیرند این مهارها باید با انعطافپذیری کافی طراحی گردند تا بتوانند جابجایی‌های نسبی سازه را تحمل نمایند، نظیر آنچه که ممکن است بین سنگ و دیوار پشتبند بنایی رخ دهد.
راه‌های گوناگونی برای اتصال مهار به دیوار پشت بند وجود دارد. میتوان از پیچ‌های انبساطی در واحدهای بنایی توپر استفاده کرد. برای بلوك‌های بتنی توخالی که به عنوان دیوار پشت بند به کار می‌روند، از پیچ‌های میان گذر با واشر انتهایی که آن دو را به هم متصل ساخته و در امتداد هم قرار می دهد، استفاده می شود. مهارها نیز میتوانند به یک سازه واسط نظیر نبشی، قوطی و یا ناودانی که به یک دیوار پشتبند (که برای انتقال بار طراحی شده است) متصل شده است یا در درون آن تعبیه شده است، پیچ شوند.
دیوارهای پشتبند بتنی و بنایی مسلح
دیوارهای پشت بند با بتن درجا، در جهت های قائم و افقی دچار انبساط و انقباض می گردند. میزان تغییرات ابعادی به عواملی همچون رطوبت و دمای محیط، جرم، رطوبت نسبی، نسبتهای آرماتور، نسبتهای سیمان به سنگدانه و ارتفاع ساختمان بستگی دارد. بیشترین مقدار تغییرات ابعادی در اثر انقباض، در 18 ماه اول پس از بتنریزی در محل، اتفاق میافتد.
دیوارهای بلوك بتنی مسلح در جهت‌های قائم و افقی دچار انبساط و انقباض میگردند. آرماتورها باید انقباض را به طور یکسان توزیع کنند. تغییرات ابعادی معمولاً در اولین ماهی که بلوك‌ها چیده میشوند، اتفاق میافتد.
دیوارهای آجری که با ملات استاندارد اجرا میشوند، معمولاً دارای ثبات ابعادی اولیه هستند. هرچند، آجرها، در معرض خطر انبساط غیر قابل برگشت ناشی از یخزدگی و رطوبت و نیز انبساط حرارتی برگشت پذیر میباشند.
دیوارهای پشت بند بلوك سفالی هنگام خیس شدن در خطر انبساط و هنگام خشک شدن در خطر انقباض قرار میگیرند. انبساط ممکن است در اثر خیس شدن‌های متوالی ادامه یابد. در صورت وجود قیدی در برابر این انبساط‌ها، رویه دیوار ممکن است دچار تغییرشکل جانبی گردد.
سیستم‌های قاب فلزی
دو نوع قاب به عنوان سیستم قاب فلزی برای اتصال نما مرسوم است. نوع اول از اعضای منفرد که به سازه متصل می شوند، تشکیل شده است که معمولاً به آن استاد می‌گویند و دیگری یک مجموعه پیش ساخته با ابعاد بزرگ است که به سازه متصل میگردد که به آن خرپا می گویند. هر دو سیستم می توانند از مقاطع سازهای نوردشده استاندارد یا مقاطع فولادی گالوانیزه سنگین با نورد سرد یا مقاطع پیش ساخته آلومینیومی برای انطباق با مهار و اتصالات سازهای ساختمان ساخته شوند.
دیوار پشتیبان بتنی پیش ساخته
استفاده از سیستم‌های دیوار پشتیبان بتنی پیش ساخته سبب تسریع در ساخت نما و به تبع آن اجرای سریعتر مراحل بعدی و در نهایت موجب بهره برداری زودتر می شود.
نمای پردهای سنگی پیش ساخته
به جای نصب سنگها به صورت جداگانه بر روی دیوار پشتیبان، می توان سنگها را به قاب خرپایی فولادی متصل کرد. مجموعه سنگ و قاب، پانلی را تشکیل می دهد که توسط جرثقیل تا موقعیت نصب بلند شده و به سازه ساختمان متصل می شود.
عموما فاصله بین دو ستون با یک پانل پوشانده می شود و پانل روی ستونها تکیه میکند. سیستم پانلی برای استفاده در موقعیت‌هایی که هزینه‌های نیروی کار بالا باشد و یا شرایط آب و هوایی نامطلوب باشد یا کارگاه ساختمانی برای ایجاد داربست نامناسب باشد، به کار می رود.
نمای سنگی نازك
شکل دیگری از نمای سنگی پانلی، به صورت لایه نازکی از سنگ به ضخامت 5/6 میلیمتر (یک چهارم اینچ) است که به پشت لانه زنبوری آلومینیومی چسبانده شده است. پانل‌ها به صورت لانه زنبوری از جنس آلومینیوم بوده که دارای لایه سیمان اپوکسی بر روی دو طرف پانل سنگی به ضخامت 19 میلیمتر است. ترکیب لانه زنبوری- سنگ- لانه زنبوری از وسط برش داده می شود و تبدیل به دو پانل مشابه می گردد.
پس از برش پانل، وجه سنگی در هر پانل در صورت نیاز پرداخت میشود. پشت بند لانه زنبوری به ضخامت 19 میلیمتر بوده که همراه با لایه نازك سنگ، پانلی به ضخامت 25 میلیمتر را تشکیل میدهد.
عملیات استاندارد روی هر لبه نمایان پانل به صورت یک لبه برگشته کوچک است. وقتی لبه برگشته بزرگتری مورد نیاز باشد از نبشی آلومینیومی که با سیمان پشت بند به لانه زنبوری آلومینیومی چسبانده میشود استفاده می شود ابعاد استاندارد پانل 120×240 سانتیمتر مربع است. ابعاد دیگر نیز با حداکثر اندازه 300×150 سانتی متر مربع نیز متداول است.
سبکی وزن پانل‌ها نصب آنها را راحت تر میکند. وزن پانل ترکیبی سنگ پشت بند لانه زنبوری حدود 17 kg/m2 است که تقریبا معادل وزن شیشه به ضخامت 5/6 میلیمتر است. مقاومت خمشی پانل سنگ لانه زنبوری به دلیل پشت بند لانه زنبوری و لایه اپوکسی مسلح شده با الیاف که به آن چسبانده شده نسبتاً زیاد است.
این ترکیب شکل پذیری بالایی برای انعطاف در برابر بارهای جانبی دارد. سبکی وزن پانل، شکل پذیری و مقاومت خمشی بالا، آن را برای بکارگیری در مناطق لرزه خیز ایده آل میسازد.
مهار پانل های مرکب سنگ لانه زنبوری
روش معمول به کار رفته برای مهار پانل‌ها به استاد فولادی یا دیگر انواع دیوار پشتیبان به صورت دو ناودانی در هم قفل شده است. یکی از این ناودانی‌ها در کارخانه به پشت پانل نصب میشود و دیگری به دیوار پشت بند در کارگاه حین کار نصب میشود.
پانل های دیواری پردهای سنگ-لانه زنبوری پیش ساخته
پانلهای سنگ- لانه زنبوری می توانند به صورت پیش ساخته باشند که از ستون تا ستون ادامه یافته و به سازه ساختمان نصب میشوند.
نفوذپذیری آب
بدون درنظر گرفتن ملاحظات مربوط به جلوگیری از نفوذ آب به پشت سنگ نما از طریق طراحی درزها یا درزگیرها در نمای مهار شده، باید به این نکته توجه داشت که نشت آب ممکن است در طول عمر بنا اتفاق بیفتد. لذا باید جهت جلوگیری از محبوس شدن آب و خرابی‌های متعاقب آن در داخل ساختمان ملاحظاتی در نظر گرفته شود. این امر به کمک استفاده از درزپوش و آبچکان قابل انجام است.
در صورتی که تجهیزات حفاظت در برابر آتش تداخلی ایجاد نکند، باید نصب درزپوش و آبچکان در هر طبقه یا یک عدد برای چند طبقه اجرا شود. پیشنهاد میشود که یک عدد برای حداکثر دو طبقه یا 7.6 متر اجرا شود. آبچکان‌ها در درزپوش باید تقریباً با فاصله افقی 40 تا 60 سانتی متر نسبت به هم قرار گیرند. اغلب، آبچکان‌ها در محل تقاطع درزها در جایی که با مهارها تداخل نداشته باشند و در جایی که حفره‌های آبچکان بتوانند توسط مواد درزگیر، محافظت شوند، قرار می گیرند.
هوای موجود در فاصله بین پشت سنگ نما و سازه پشتبند باید تهویه گردد تا بخار ایجاد شده توسط لوله‌های تعبیه شده خارج گردد. ابعاد و تعداد لوله‌ها باید توسط مهندس طراح تعیین شود.
آبچکان و لوله تهویه باید دارای ابعاد بیرونی سازگار با پهنای درز باشد. طناب یا فتیله نیز میتوانند نقش آبچکان را داشته باشد.
لوله تهویه بخار باید به صورت عمودی در پشت سنگ تا ارتفاعی قرار گیرد که از ورود کج باران به داخل فاصله هوایی ممانعت نماید.
بیشتر بخار آبی که در پشت سنگ نما ایجاد می شود، ناشی از رطوبت موجود در داخل ساختمان است. بخاربند مناسب باید به عنوان بخشی از سیستم پشتبند دیوار خارجی از دال کف تا دال یا سازه بالایی آن و از پنجره تا پنجره بعدی درنظر گرفته شود تا فضای خالی دیوار خارجی را از فضای داخل جدا کند.
در نظر نگرفتن بخاربند موثر باعث ایجاد میعان روی سطح داخلی سنگ می شود و ممکن است در داخل شکاف‌ها و سوراخ‌ها حبس شده و باعث ایجاد خرابی‌های ناشی از چرخه یخزدن- آب شدن (که در محل های مهار، یکپارچگی سنگ را مختل میکند) شود.
همچنین، میعان بواسطه جریان سیال در سطح زیر درزگیر سبب خرابی درزگیرها و خوردگی فولاد می شود. حتی اگر هیچگونه خرابی سازهای رخ ندهد، میعان محبوس میتواند به رویه سنگ منتقل شده و باعث ایجاد لکه شود.
درزگیری درزها عامل اصلی جلوگیری از نفوذ آب میباشد اما نمیتواند به عنوان یک بخاربند ضد آب درنظر گرفته شود. درزگیر باید با دقت انتخاب و مشخص شود. انواع مختلفی موجود میباشد که هر کدام دارای ویژگی‌های بخصوصی از جمله چسبندگی، پیوستگی، کشیدگی، طول عمر، مدول و رنگ میباشند.
درزگیرهای روغنی و غیرپوسته‌ای به دلیل دلیل احتمال لکه دار کردن سنگ یا خودشان، نباید مورد استفاده قرار گیرند. معمولاً چسبندگی درزگیری که مناسب باشد برای سنگ مشکلی ایجاد نمیکند. اما، چسبندگی به سطوح مجاور ممکن است با مشکلاتی همراه باشد. توصیه‌های تولیدکننده درمورد الزامات اندود کردن سطح این مصالح باید درنظر گرفته شود.
در این مورد، توصیه اکید میشود که یک قطعه سنگ نمای آزمایشی حداقل یک ماه و ترجیحاً سه ماه یا بیشتر، قبل از استفاده از آن درزگیر، به عنوان گامی برای تایید عملکرد آن، اجرا گردد.
رواداری ها
برخی از رواداری‌های معمول در نصب به شرح زیر است:
اختلاف نسبت به سطح شاقولی دیوارها، نبش سنگها، گوشه‌های خارجی، درزها و سایر خطوط آشکار نباید در هیچ طبقه‌ای (یا حداکثر در 6 متر ) بیشتر از 6 میلی متر باشد .
اختلاف تراز نسبت به تراز مشخص شده در نقشه‌ها برای درزهای افقی و سایر خطوط آشکار نباید در حداکثر 6 متر بیشتر از 6 میلیمتر و برای 12 متر نباید بیش از 20 میلیمتر باشد .
اختلاف در خطوط مستقیم ساختمان نسبت به محل مشخص شده در نقشه‌ها و بخش مربوطه روکار دیوار نباید در هیچ دهانه‌ای یا در حداکثر 6 متر بیشتر از 12 میلیمتر یا در هر 12 متر نباید بیش از 20 میلیمتر باشد
اختلاف در سطح وجوه قطعات مجاور یکدیگر (غیرهم تراز بودن) نباید از یک چهارم پهنای درز بین قطعات بیشتر از 1.5 میلیمتر تجاوز کند مگر اینکه پرداخت پانل ناصاف باشد یا اندازه پانل بیش از 8/1 متر مربع باشد.
مصالح ساخت
فلزات
فلزات مورد استفاده برای مهار یا اجزای سیستم مهاری بر اساس استفاده آنها انتخاب میشوند:
نوع فلز مورد استفاده در صورتی که در تماس با سنگ باشد، باید از فولاد ضدزنگ AISI تیپ 304 یا 316 یا برنز یا آلومینیوم که بعد از ساخت با پوشش رنگ اپوکسی یا پوششی مشابه پوشیده میشوند باشد.
برای سنگ گرانیت میتوان از روکش فلزات نورد شده یا آلومینیوم آندکاری شده استفاده نمود. در مواردی که پروژه در معرض کلرایدها است (شامل مناطقی که در معرض بخار نمک‌های ضدیخ معابر میباشند و مناطقی که در محدوده 5 تا 10 مایلی از آب شور هستند) توصیه میشود که براساس نیازها و محدودیت‌های کاربردهای خاص از فولاد ضدزنگ تیپ 316 استفاده شود.
برای بست‌ها از سیم‌های مسی، برنجی یا فولاد ضدزنگ استفاده شود. اجزای فولادی ضدزنگ با ضخامت کمتر از 6 میلی متر نباید جوش داده شوند. در صورت نیاز به جوش در آن اجزا، باید از انواع کم کربن آلیاژ مربوطه استفاده گردد (مثلاً در مواردی که تیپ 304 مجاز است از تیپ 314L و در مواردی که تیپ 316 مجاز میباشد از تیپ 316L استفاده شود).
بستهای سیمی خارجی که همراه با قسمت‌هایی از ملات سیمان استفاده میشوند، باید از فولاد ضدزنگ شکل پذیر باشد و از به کار بردن مس و آلومینیوم با ملات به دلیل عدم سازگاری آنها با آن، خودداری شود. در موارد استفاده داخلی، فولاد ضدزنگ، مس، برنج و آلومینیوم را میتوان با گچ قالب گیری به کار برد. البته باید به این نکته توجه داشت که ملات باعث تیره شدن یا لکه دار شدن سنگ قبل از استفاده از بستهای سیمی در محل‌های مهار نگردد.
فلزی که در تماس مستقیم با سنگ نمی‌باشد و در معرض هوا قرار میگیرد باید از فولاد ضدزنگ، فولاد گالوانیزه، فولاد با پوشش حاوی روی یا با پوشش اپوکسی یا آلومینیوم باشد.
پیج و مهره باید از فولاد ضدزنگ باشد.
درزگیرها
درزگیرهایی که در مجاورت با سنگ قرار میگیرند، باید دارای قابلیت کافی جهت تأمین ویژگی‌های موردنیاز باشند. این ویژگی‌ها عبارتند از مقاومت گسیختگی و پوسته شدن، کشسانی، قابلیت فشردگی، مقاومت فرورفتگی، مقاومت در برابر آلوده شدن و تغییررنگ و سازگاری با دیگر درزگیرهایی که ممکن است در تماس با آنها قرار گیرند.
پیشنهادات سازنده در مورد محدوده دمایی در شرایط استفاده، شرایط بستر و نیاز به بتونه باید رعایت گردد.
امکان نشت برخی درزگیرها بر روی سنگ وجود دارد. در این مورد، پیشنهاد میشود آزمایش‌های مناسب انجام شوند.
روان کننده هایی که در بعضی از درزگیرها مورد استفاده قرار می گیرند می توانند موجب ایجاد لکه در سنگ گردند و در اینگونه موارد باید تولیدکننده درزگیر یا یک مرجع معتبر مناسب بودن آنها را برای استفاده‌های موردنظر تایید کند.
بیشتر درزگیرها نیازمند یک پوشش اولیه ( آستر ) هستند.
مصالح ملات
ملات استفاده شده برای ثابت کردن مهارها در محل، در نماها باید شامل یک بخش سیمان معمولی یا زودسخت شونده و یک بخش ماسه باشد. ملات باید به حالت خمیر نسبتاً خشک بوده و به خوبی در داخل سوراخ اطراف مهار کوبیده شود و باید برای اینکه کاملاً بگیرد تا 48 ساعت نباید تحت تنش قرار گیرد.
جایی که مهارها با رزین در پنل‌های سنگی محکم شوند، نوع رزین انتخاب شده باید با مهارهای فلزی سازگاری داشته باشد و با فرمول شیمیایی مخصوص برای استفاده در سنگ باشد. همۀ رزین‌ها باید با دارای گواهینامۀ درجه بندی آتش (free-rating certificate) مناسب باشند. جایی که نصب سنگ با مهار سیمی فولاد ضدزنگ همراه باشد، مهار باید در سوراخ دریل شده با حداقل زاویۀ 10° نسبت به افق، قرار داده شود.
سیمان پرتلند، سیمان بنایی و آهک استفاده شده در تهیه ملات آهک و سیمان باید بدون لک شدگی باشد.
دوغاب غیرانقباضی نباید مورد استفاده قرار گیرد.
مواد افزودنی میتواند روی مقاومت و چسبندگی ملات‌ها تأثیر بگذارد و باید در استفاده از آنها مراقب بود.
کلرید کلسیم و افزودنی‌های دارای کلسیم کلرید نباید به ملات‌ها افزوده شوند.
آب باید آب لوله کشی یا سایر منابع قابل شرب باشد. اگر آب لوله کشی در دسترس نبود، آب باید تمیز و عاری از املاح محلول و غیر محلول به مقداری که تأثیرات مضر روی ملات، سنگ یا فلزات بگذارد باشد و موجب لطمه به دوام ساخت و ساز شود، نشود.
درزپوش ها
انتخاب ورقه فلزی برای هوازدگی و درزپوش‌ها باید با در نظر گرفتن شرایط استفاده و در معرض بودن و رفتار شیمیایی در تماس با سایر مصالح، انجام گیرد. آلومینیوم و روی و آلیاژهای آنها، در هنگام تماس مستقیم با سایر فلزات و در حضور رطوبت میتوانند دچار خوردگی دوفلزی شوند و از تماس مستقیم آنها با سایر فلزات مورد استفاده در نما، مخصوصاً مس و آلیاژهای مس باید اجتناب شود.
در جاهایی که چنین تماس‌هایی غیرقابل اجتناب میباشد، ضروری است که پیشگیری‌های لازم برای ایزولاسیون فلزات غیرمشابه از خوردگی گالوانیکی صورت گیرد.
رواناب حاصل از آب باران که از روی درز پوش‌های مسی یا آلیاژهای مسی عبور میکند نباید در تماس با درزپوش‌ها یا اجزای ساخته شده از آلومینیوم و روی یا آلیاژهای آنها قرار گیرد، مگر اینکه قبل از این با یک اندود قیری یا سایر مصالح مناسب مورد محافظت قرار گیرند.
مصالح غیرفلزی نیز می توانند به عنوان درزپوش مورد استفاده قرار گیرند، ولی طول عمر آنها به مقدار زیادی به مقدار در معرض مستقیم آب و هوا بودن، بستگی دارد
بعضی مصالح، مانند الیاف معدنی مسلح قیری، نیاز به گرما برای نرم کردن و شکل دادن دارند در حالی مصالح دیگر، مانند پلیاتیلن یا قیر پلیاتیلن به وسیلۀ چسب‌های مخصوص در وضعیت خود قرار میگیرند. در انتخاب هر مصالحی برای درزبندها باید این نکات را در مرحلۀ طراحی و روش‌های ساخت بنا در نظر داشت.
مصالح درزپوش باید به گونه‌ای انتخاب شوند که جابجایی و رواداری‌های لازم را تأمین نماید. درزپوش‌های موجود دارای، مقاطع مختلفی هستند که متداول ترین آنها عبارتند از انواع لوله‌ای، دالبری . برخی از این مصالح ممکن است به داخل سنگ نشت کنند و باعث ایجاد لک گردند.
پیشنهادات سازنده باید مدنظر قرار گیرد. در صورت عدم اطمینان کافی نسبت به اطلاعات سازنده درباره عدم نشت مصالح به داخل سنگ، راه حل منطقی انجام آزمایش است. درزبندهای روزن رانی شده معمولاً نئوپرن یا وینیل هستند.
درزبندهای اسفنجی عموماً پلییورتان، پلیاتیلن یا بوتیل اسفنجی میباشند
