طراحی و اجرای نمای سنگی

الزامات طراحی و اجرای نمای سنگی

بخش هاي مختلف سیستم نمای سنگی

سیستم نمای سنگی، داراي پنج بخش اصلی مرتبط با هم است که در هنگام طراحی سیستم پوشش باید مد نظر قرار گیرد

• قطعات یا پانل هاي سنگی که پوشش نما هستند
• مهار، که پوشش نما را به پشتبند متصل میکند
• قاب هاي فرعی، که زمانیکه مهار مستقیماً به ساختمان متصل نیست، به صورت واسط، نما را به سازه ساختمان متصل میکند.
• درزهاي بین قطعات یا پانل هاي سنگی
• دیوار پشتیبان یا سازه اصلی ساختمان (بسته به نوع سیستم نما) که بارهاي وارده به سنگ توسط مهارها یا چسباننده ها به آن انتقال داده می شود.

قطعات یا پانل هاي سنگی (پوشش نما)

ویژگی ها و مشخصات فنی کلی و حدود قابل پذیرش سنگ نما

براي نماسازي ساختمان ها باید از سنگ هایی استفاده کرد که مشخصات زیر را داشته باشند:

از نظر بافت و ظاهر سالم بوده و پوسیدگی نداشته باشد. همچنین بادوام و عاري از هوازدگی و رگه هاي سست مارنی، میکایی، الیوین، پیریت، ترکیبات سولفاتی و سولفیدي و سایر موادي که در اثر عوامل جوي و هوازدگی تخریب میشوند باشد.

سنگ نما باید فاقد شیار، ترك، درزهاي باز، حفره یا دیگر نقصهایی که احتمال دارد به انسجام ساختاري آن در زمینه استفاده موردنظر آسیب وارد کند، باشد. همچنین سطوح و خطوط مرئی سنگ نباید لبپریدگی داشته باشد.

در مقابل عوامل جوي نظیر باران، تابش خورشید، گازهاي موجود در هوا، بخار آب و وزش باد مقاوم باشد.

سنگ لوح مورد استفاده براي بخشهاي بیرونی در محیط با جو اسیدي یا در نواحی صنعتی که در آن آلودگی شدید هوا وجود  دارد باید عاري از نوارهاي کربندار باشد. سنگ لوح باید به گونه اي انتخاب شود که داراي ظاهري طبیعی باشد.

سطوح نمای سنگ باید یکنواخت بوده و به بهترین وجه کلنگی، تیشه اي، چکشی یا صیقلی شود به نحوي که رگه ها و نقش طبیعی آن به خوبی مشخص باشد.

سنگ باید متراکم و داراي ساخت و بافت یکنواخت بوده و از بلورهاي ریز تشکیل شده باشد و درجه خلوص آن حتی المقدور زیاد باشد

حداکثر قدرت مکش آب برابر 8 %وزن سنگ باشد

در برابر یخزدگی و هوازدگی مقاومت کافی داشته باشد

آب درون آن نشت نکند به عبارت دیگر در آب از هم پاشیده نشده و با آن ترکیب نشود

داراي سختی بیش از 3 باشد.

در مورد سنگ هاي نما ضریب انبساط حرارتی کانی هاي مختلف سنگ وهمچنین ملات پشت آن باید نزدیک باشد تا از خرد شدن سنگ و جدا شدن آن ازملات جلوگیري به عمل آید. میزان رنگ پریدگی سنگ هاي تزئینی نماي خارجی ساختمان در اثر آفتاب وهوازدگی نیزاز اهمیت ویژهاي برخوردار است که باید موردتوجه قرارگیرد.

حداقل ضخامت سنگهاي نماي ریشه دار 150 میلیمتر و سنگ پلاك نماي چسبانده شده 20 میلیمتر است.

حداقل ضخامت مجاز سنگ نمای مهار شده بر اساس بند 4-3 -3 محاسبه میشود.

حداقل عرض و ارتفاع سنگ بادبر در نما به ترتیب باید 200 و 150 میلیمتر و حداکثر بار سنگ 40 میلیمتر باشد.

در مورد سنگ بادبر سرتراش و بادکوب هاي باید حداقل ارتفاع هر سنگ 180 میلیمتر، حداقل تراش سطوح زیري و بالایی سنگ 150 میلیمتر و سطوح جانبی آن 80 میلیمتر و حداکثر بار آن 15 میلیمتر باشد.

در مورد سنگهاي تمام تراش باید کلیه سطوح سنگ با قلم تراشیده و تیشهداري شود به نحويکه مسطح و بدون اعوجاج بوده و حداکثر بار آن 2 میلیمتر باشد.

ارتفاع سنگ ریشه دار در نما نباید از عرض و ریشه آن بیشتر باشد.

جذب آب، میزان حل شدن در آب، تخلخل، پایداري در برابر هوازدگی و مواد شیمیایی باید با استانداردهاي مربوطه تطابق داشته باشد.

بافت و رنگ مطلوب، در دامنه تغییرات مجاز از طریق کنترل و مقایسه نمونه هایی که معرف کل مصالح تولیدي براي پروژه میباشد باید تایید شود. نمونه هاي معرف با بررسی تعدادي کافی از نمونه ها، قبل از تولید، که نشانگر گستره کاملی از تغییرات در رنگ و بافت سنگ مشخصی میباشد، انتخاب میشود.

سنگ هاي ساختمانی نما باید با الزامات فیزیکی جدول 4-1 مطابقت داشته باشند.

حداقل ضخامت سنگ مهار شده

ضخامت مورد نیاز سنگ براي پروژه هاي مختلف نماي سنگی از طریق محاسبات سازهاي یا آزمایشات عملکردي به خصوص مقاومت خمشی و بار گسیختگی در مهار تعیین میشود. همچنین ضروري است که هم مقاومت خمشی قطعه در بین نقاط مهاربندي و هم بار گسیختگی در نقاط مهاربندي در نظر گرفته شود.

حداقل ضخامت قطعات سنگی میتواند بر اساس نوع سنگ و مشخصات آن، ابعاد قطعه سنگی، بارهاي وارد شده، محل قرارگیري و جهت آن روي ساختمان، رویارویی با شرایط جوي و عمر خدمت مورد انتظار، نوع مهار و سیستم مهاربندي و ترتیب قرارگیري، ملاحظات مربوط به حمل و نقل و سهولت کار با آن و مشخصات معماري نظیر نوع پرداخت تغییر کند.

حداقل ضخامت سنگ نما بر اساس بار باد وارده

حداقل ضخامت نماي سنگی مهار شده ( نماي خشک) براي تحمل بار باد در جداول 4-2 تا 4-4 آمده است. در این 2 جداول بار باد با حداکثر نیروي فشاري یا مکش کمتر از 90 ( kg/m²)  بار باد کم (محیطهاي بسته نظیر طبقات پایین ساختمان در نواحی شهري یا شهرهاي بار باد کم) ، بار بین 90 تا 135  (kg/m²) بار باد متوسط (نواحی باز نظیر طبقات بالاي ساختمان هاي بلند و شهرهاي با باد متوسط ) و بار بین 135 تا 180 (kg/m²)   بار باد زیاد (نواحی باز ساحلی و شهرهاي با باد شدید) در نظر گرفته شده است.

انواع مهارهاي نمای سنگی

در سیستم دیوار نما، نمای سنگی به دیوار پشتیبان مهار میشود. شیوه مهار دیوار نما به دیوار پشتیبان به دو طریق، به شرح زیر است:

الف) نماهاي چسبانده شده: نماهایی هستند که در آن از چسب یا ملات به همراه وسایل اتصال براي اتصال سنگ نما به دیوار پشتیبان استفاده میشود. وسایل اتصال به عنوان مهار نگهدارنده بوده و نقش باربري ندارند. در این حالت نقش ماده چسباننده، تنها مهار بار ثقلی بوده و به منظور تحمل بار جانبی باید مهار مناسب مکانیکی به کار برده شود.

ب) نماهاي مهارشده: نماهایی هستند که در آن از اجزاي باربر یا سازه پشتبند براي اتصال سنگ نما به دیوار پشتیبان استفاده میشود و بار ثقلی و جانبی توسط مهار تحمل می شود. نوع مهار، شکل قرارگیري و تعداد آنها بستگی به عوامل زیر دارد:

• سنگ مورد استفاده
• ضخامت و سطح رویۀ قطعات سنگ
• جنس دیوار پشتیبان مانند بتن درجا، آجرکاري، بلوك کاري
• بارهاي وارد شده به هر مهار مانند بار مرده، بار سیکلی یا ترکیبی از هر دو

انواع مهار در نماهاي چسبانده شده

مهارهاي پیش ساخته

میخ پرچ هاي صاف، مفتول هاي سیمی (مهارهایی از نوع فنرهاي سیمی پیش ساخته)، پیچ ها یا میله هاي حدیده شده به عنوان مهارهاي اتصال دهنده سنگ نما به پانل هاي بتنی پیش ساخته استفاده میشوند. مهار در صفحه افقی یا قائم میتواند بارهاي ثقلی و جانبی را تحمل کند. توجه شود که پس از کارگذاري میل مهار ملات پشت سنگ اجرا میشود.

میتوان از چسب هاي سازگار با سنگ همراه با این مهارها استفاده نمود. هرچند اتکا به چسب، براي نگهداري سنگ به تنهایی مجاز نیست . در این حالت نیز ملات پشت سنگ در آخرین مرحله اجرا می شود.

تعداد پیچ ها به کمک انجام تحلیل و آزمایش تعیین می شود.

پیچ ها، سنگ نما را در سیستم پشتبند بتنی، مهار میکنند. زاویه پیچ ها نسبت به سنگ معمولاً 45 درجه میباشد. زاویه آنها درون بتن پیش ساخته به گونه اي است که در داخل یک قطعه سنگی با الگوي خلاف هم قرار میگیرند. سوراخ هاي در نظر گرفته شده براي پیچ ها باید با مته هاي هسته الماسه مته کاري شود.

پیچ باید به عمق حداقل دو سوم ضخامت سنگ در داخل آن فرو رود. انتهاي سوراخ پیچ نباید فاصله اي کمتر از 10 میلیمتر با رویه سنگ داشته باشد. بخش مدفون شده پیچ در داخل پشت بند بتنی پیش ساخته نباید کمتر از 65 میلیمتر باشد.

در نما، طول تمام پیچ ها باید حداکثر تا مجاورت شبکه میلگردهاي بتن مسلح باشند.

تعداد مهارها باید حداقل دو عدد به ازاي هر قطعه سنگ نما باشد. میتوان از آزمایش مهار به روش آزمایش ASTM C1354  یا تحلیل خمشی قطعه سنگی براي تعیین تعداد مهارهاي موردنیاز استفاده کرد.

مق فرورفتگی مناسب پیچ مهار در پشت سنگ 20 میلیمتر است. دو سوراخ مقابل هم در پشت سنگ با زاویه 45 درجه نسبت به صفحه پشتی سنگ باید ایجاد شود.

این سوراخ ها بسته به نوع آرایش سیم مفتولی متصل کننده دو مهار به هم، با زاویه اي به سمت همدیگر یا مخالف هم، ایجاد میگردند. پایه هاي مهارها در داخل سوراخ ها قرار میگیرد و شکل سیم مفتولی متصل کننده مهارها و خود مهارها باعث میشود که پایه ها درگیر بمانند. حداقل فاصله توصیه شده بین سطح زیرین سوراخ مهار و سطح روي سنگ، 10 میلیمتر میباشد.

پانل پیش ساخته باید نسبت به قطعه سنگ نما سختتر باشد تا تحت شرایط بارگذاري یکسان تغییرشکل کمتري بدهد. باید یک جداکننده بین سنگ نما و پشتبند پیشساخته در نظر گرفته شود. به عنوان مثال استفاده از ورق پلیاتیلن براي عدم انتقال رطوبت توصیه میشود.

هنگامی که قطعه سنگ در موقعیت نهایی خود نصب میشود، مهارها باید نسبت به پشت سنگ داراي زاویه بین 30 تا 45 درجه باشند بدون آنکه به سمت پایین قرار گیرند.

مهارهاي مجزا در داخل یک قطعه باید در جهت هاي مخالف هم قرار گیرند تا سنگ نما را به دیوار پشتبند پیش ساخته قفل کنند. در صورت امکان، جهت مهارها باید عمود بر بار ثقلی قرار گیرد. هنگام مهار سنگ هاي زیرطاق ها باید دقت زیادي شود تا اطمینان حاصل شود که همه مهارها درگیر شده اند و بارهاي قائم و جانبی را به خوبی تحمل می نمایند.

مهارهاي سیمی

مهارهاي سیمی به کار رفته روي قطعات سنگ قائم تنها به منظور تحمل بارهاي جانبی در نظر گرفته میشوند. وزن قطعات سنگی قائم باید توسط لبه، نشیمن، شکاف، سایبان یا لقمه پشتیبان بصورت جدا از گیره ها تحمل شود.

مهارهاي سیمی همراه با ملات با پایه سیمان پرتلند میتوانند جهت اتصال سنگ نما به دیوار پشتبند بتنی درجا یا پشتبند مصالح بنایی در سطوح خارجی استفاده شوند.

برخی سنگ ها به علت ملات یا اندود دچار لکه میشوند. سازگاري این ملاتها و اندودها، بستها و مصالح سنگی قبل از نصب باید مورد بررسی قرار گیرد تا مانع از ایجاد لک گردد. همچنین، بررسی گردد که آیا مهارهاي سیمی میتوانند براي کاربرد موردنظر استفاده گردند یا خیر.

مهارهاي سیمی میتوانند به لبه هاي قطعات سنگ نما قلاب گردند یا در درون شیارهاي متقاطع ایجادشده در کنار یا پشت سنگ یا هردو پیچیده شوند. حلقه کردن بست هاي سیمی درون سوراخهاي متقاطع پشت سنگ این امکان را فراهم میکند که مهارها پنهان بمانند.

مهارهاي سیمی باید یا به صورت قلاب در دیوار پشتیبان مهار شوند یا به صورت مکانیکی در درون پشتبند بسته شوند تا در نتیجه بتوان به عملکرد بصورت بست کششی اعتماد نمود. به منظور انتقال نیروي فشاري لازم است مابین سنگ و دیوار پشتیبان با ملات یا اندود پر شود.

سوراخهاي مهارها نیز باید با اپوکسی یا ملات با پایه سیمان پرتلند پر شود. میتوان از اندود در کاربري هاي داخلی براي محکم نگه داشتن سیم در داخل سنگ استفاده نمود. سنگ و مهارهاي سیمی قبل از گیرش محل هاي ملات یا اندود باید تنظیم شود.

تعداد سیم ها باید حداقل 2 و حداکثر 4 عدد براي هر قطعه سنگ نما باشد. حداقل قطر توصیه شده براي سیم در نما در سطوح خارجی، 4 میلی متر و درنماي داخلی، 2 میلیمتر است.

مهارهاي سطحی براي نماهاي موجود فاقد مهار

مهارهاي سطحی اساساً از نوع پیچی بوده و کاربرد اصلی آنها به عنوان تقویت کننده براي سنگ هایی است که مهار آنها آسیب دیده یا نماهاي اجرا شده که در کل فاقد مهار بوده اند. در این حالت یک فرورفتگی روي سطح سنگ ایجاد می شود که روي فرورفتگی با یک صفحه تزئینی به صورت نمایان در رویه خارجی سنگ، پوشانده میشود. داخل فرورفتگی یک پیچ تعبیه میشود که سنگ نما را به دیوار پشتبند متصل میکند. پیچ باید به صورت بازشونده باشد که اتصال مناسب با دیوار پشتبند برقرار سازد.

انواع مهار در نماهاي مهار شده

لقمه هاي پشتیبان( روش نصب مستقیم )

در این روش هر یک از سنگ هاي نما جهت تحمل بارهاي ثقلی و جانبی به صورت مستقیم به دیوار پشتیبان متصل میشود.

بار ثقلی هر یک از قطعات سنگ نما به وسیله دو تکیه گاه به دیوار پشتبند منتقل میشود که این تکیه گاه ها شامل لقمه هاي پشتیبان میباشند. لقمه هاي پشتیبان که نقش آنها، انتقال بار از سنگ به مهار میباشد شامل قطعاتی از سنگ یا فلز هستند که در هنگام ساخت سنگ هاي نما به وسیله اتصال مکانیکی ضد زنگ آغشته به چسب به پشت سنگ متصل میشوند.

ماده چسبنده، تنها به منظور تسهیل اتصال لقمه هاي پشتیبان به سنگ استفاده میشود. اتصال مکانیکی باید شامل دو یا تعداد بیشتري بست فولادي ضدزنگ به ازاي هر لقمه باشد که انتهاي آن یا تمام طول آن با زاویه 30 یا 45 درجه یکی رو به بالا و یکی رو به پایین از پشت لقمه پشتیبان تا داخل سنگ ادامه مییابند .

مهره این بست ها پس از گیرش چسب لقمه پشتیبان، محکم میشود. لقمه هاي پشتیبان می توانند داراي یک برش شیاري باشند تا شکافی تشکیل دهند که به بست هاي نبشی J شکل که به دیوار پشتیبان بلوك سیمانی و یا بتنی مهار شده اند، متصل شوند یا میتوان آنها را به صورت مربعی برش داد .

بست هاي مکانیکی تعبیه شده در سنگ باید به اندازه طولهاي محاسبه شده، از قبل برش داده شده باشند، به صورتی که هنگامیکه به طور کامل داخل سوراخ هاي تعبیه شده جاي میگیرند، انتهاي آنها در سطح لقمه پشتیبان قابل رویت باشد.

این موضوع، این امکان را براي نصبکننده فراهم میکند که معلوم شود آیا بست ها در محل موردنظر قرار گرفته اند و به طور کامل داخل سوراخها فرو رفته اند یا خیر.

در ساخت و نصب نماهاي سنگی، بستهاي دوخت به پشت، جهت تحمل بارهاي جانبی به کار میروند و شامل بستهاي دم دو تکه  هستند که قسمت انتهایی آنها (بست ها) در داخل شیار ایجاد شده در قطعه سنگ مهار می شود.

بست هاي دم دو تکه میتوانند به صورت مستقیم به دیوار پشتیبان متصل شوند و یا آنها را میتوان به نبشی تکیه گاهی که به دیوار پشتیبان متصل است مهار نمود متصل کردن بستها به نبشی تکیه گاهی باعث افزایش قابلیت تنظیم آنها در محل می شود.

شیار موجود در قطعات سنگی نما باید قبل از نصب بست ها به صورت کامل با درزگیر زود سخت شونده پر شوند . نفوذ ناقص درزگیر ممکن است منجر به نفوذ آب باران به داخل شیار شود و در اثر چرخه هاي یخزدن باعث آسیب به قطعه سنگ نما شود.

تعداد بستها بر پایه مقاومت بست و نیز میزان نیروي جانبی وارده تعیین میشود. به طور کلی حداقل چهار بست براي قطعات بزرگتر از m² 1 باید پیش بینی شود و در صورت افزایش مساحت قطعه به اتصالات بیشتري نیاز است.

بست هاي ورق خمیده به عنوان جایگزین قطعات لقمه سنگی

معمولاً در اجراي نمای سنگی از بست هاي ورقه فولادي ضد زنگ خمیده به عنوان جایگزین قطعات لقمه سنگی استفاده میشود.

در شرایطی که از این نوع بست استفاده شود به دلیل وزن کمتر، وزن قطعات سنگ کاهش یافته و باعث کاهش بار مرده میشود. بست هاي فولادي نیز مانند قطعات لقمه سنگی به وسیله پیچ و چسب به قطعات سنگ متصل می شوند.

ترکیب بست هاي مهاري بار ثقلی و بار جانبی در یک بست

تکیه گاه بار ثقلی و بست هاي دوخت به پشت (جهت انتقال بار جانبی) در نماهای سنگی را میتوان ترکیب کرد و فقط از یک بست که هر دو وظیفه انتقال بار ثقلی و بار جانبی را بر عهده دارد استفاده نمود. این بست ها از دو قطعه فولاد ضد زنگ ساخته میشوند که شامل یک ورق فولادي خمیده و یک ورق فولادي صاف می باشد.

استفاده از یک نوع بست، نصب قطعات نما را به طور قابل ملاحظه اي ساده خواهد کرد. در مواقعی که استفاده از درزپوش مورد نیاز است تکیه گاه هاي بار ثقلی و مهارهاي بار جانبی باید به صورت جداگانه به کار روند.

در مواقعی که درزگیر مورد نیاز است تکیه گاه هاي بار ثقلی و مهارهاي بار جانبی به صورت جداگانه به کار میروند در مواقعی که از فوم هاي سخت بین نما و دیوار پشتیبان به عنوان عایق استفاده میشود. عایق باید در اطراف بست هاي بار ثقلی و بار جانبی بریده شوند و باید در این موارد از بست هاي قوي تري استفاده نمود یا بستها را مهاربندي و تقویت کرد.

روش نصب قطعات سنگ نما به وسیله قطعات ناودانی شکل عمودي

با استفاده از ناودانی هاي تکیه گاهی عمودي پیوسته روند نصب قطعات سنگ نما به شکل قابل ملاحظه اي ساده میشود. سازندگان تکیه گاه هاي ناودانی شکل از لوازم متنوعی جهت اتصال ناودانی به دیوار پشتیبان استفاده میکنند.

ناودانی هاي تکیه گاهی در فواصل یک چهارم قطعات سنگ نما به دیوار پشتیبان متصل میشوند و از طبقهاي به طبقه ي دیگر ادامه پیدا میکنند و در تراز هر طبقه به وسیله بست به تیر لبه سقف متصل میشوند.

در هنگامی که دیوار پشتیبان، دیوار بلوك سیمانی باشد ناودانی هاي تکیه گاهی به صورت مستقیم به دیوار متصل میشوند ولی در صورت استفاده از دیوارهاي شامل استادهاي فولادي، باید از ورقه اي فولادي گالوانیزه پیوسته که در فواصل مناسب به دیوار متصل میشوند جهت اتصال ناودانی هاي تکیه گاهی استفاده نمود.