طراحی نما ساختمان/پانل های سنگی

طراحی نما

درزهاي بین قطعات یا پانل هاي سنگی

درزهاي بین سنگ ها باید متناسب با موارد زیر باشد:

• رواداري هاي ابعادي سنگ
• رواداري هاي اجرایی
• تغییرات ابعادي در سنگ به دلیل عواملی چون تغییرات دما، کرنش و رطوبت
• جابجایی هاي سازه اي نظیر تغییر طول ستون، تغییرمکان هاي جانبی سازه و پیچش و خیز تیر پیشانی
• تأثیرات بلندمدت ناشی از خزش یا جاري شدن پلاستیک
• مهارها
• درزگیرها و میله پشتیبان براي نسبت ابعادي صحیح درزگیر

سازگاري درزهاي افقی با تغییرات ابعادي بیشتر از درزهاي قائم است.

جلوگیري از حرکت سنگ نما ممکن است منجر به ایجاد تنش هاي زیاده از حد در نهایت، شکست گردد. تعبیه درزهاي نرم و باز سازهاي میتواند مانع از چنین شکست هایی گردد.

یک درز نرم، درزي است که مانع از انتقال بار از سنگ مجاور در عرض درز میگردد، عرض درز در صورتی که هر سنگ به صورت جداگانه مهار شده باشد و بسته به درزگیر مورد استفاده، معمولاً میتواند 2 تا 4 برابر جابجایی پیش بینی شده باشد.

به عنوان مثال، براي جاب جایی پیش بینی شده 4.8 میلیمتر،عرض درز باید  9.5 میلی متر تا 19.1 میلی متر باشد. در برخی از طرح ها، سنگ ها طوري روي هم قرار می گیرند که بارهاي ثقلی را منتقل کنند. در صورت استفاده از دیوارهاي غیرمهندسی، اگر این سنگ هاي روي هم قرار گرفته در ارتفاع بیشتر از 9.14 متر از سطح تراز زمین مجاور نصب شده باشند، باید از ارتفاع مازاد بر 14/9 متر، در فواصل قائم حداکثر 66/3 متري، تکیه گاه هاي افقی براي آنها پیش بینی شده باشد.

به منظور حفظ عملکرد غیرمقید یک درز نرم، ویژگی هاي درزگیر باید در نظر گرفته شود.

در مرحله گیرش، باید دقت شود که از ورود احتمالی مصالح سخت به داخل درزهاي باز جلوگیري شود. تمرکز تنش حاصله در نقاط گیردار میتواند منجر به خرد شدن سنگ یا شکست احتمالی مهار یا هر دو شود.

سازه پشتیبان

سازه پشتیبان، سازهاي است که توسط آن، بارهاي وارده به سنگ و مهارها به سازه ساختمان انتقال داده میشود. این پشتبند میتواند سازه ساختمان، دیوار بنایی، سیستم استاد فلزي یا مجموعه اي پیش ساخته باشد.

سیستم پشتبند از هر نوع که انتخاب شود، آگاهی از ویژگی هاي آن سازه، پیش شرط لازم طراحی یک سیستم سنگ نما میباشد. طراحی پشتبند باید به گونه اي باشد که بارهاي ثقلی، باد، زلزله، پنجره، سکوي نگهداري (سکوي تعمیر)، ملزومات حمل و نقل و نصب و ابزارهاي اتصال سنگ در آن در نظر گرفته شده باشد.

قرارگیري سنگ روي پشت بند بنایی

پشت بند بنایی در صورتی مناسب در نظر گرفته میشود که:

• دیوار پشتبند همانند سایر اجزاي ساختمان مانند فونداسیون، دیوار حائل یا دیوار برشی در طراحی ساختمان در نظر گرفته شده باشد.
• ابعاد یا الگوهاي سنگ به گونهاي باشد که تنها یک دیوار بنایی عملاً میتواند به عنوان یک دیوار پشتبند مورد استفاده قرار گیرد و نیاز به دیوار یا سازه اضافه براي اتصال نما نباشد.

همان گونه که در قسمت هاي قبل نیز ذکر شد دو روش کلی براي نصب سنگ بر روي پشتبند بنایی وجود دارد:

روش سنگ چسبانده شده (روش تر) و روش سنگ مهار شده (روش خشک)

در روش تر با ملات، مامی درزهاي سنگ با ملات پر میشوند. مهارهاي تسمه اي فلزي و میله اي براي اتصال کل یا بخش هایی از سنگ به پشت بند استفاده میشوند.

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 بست هاي مکانیکی مناسب به دیوار محکم میشود. 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 نبشی هاي کمکی در طبقات تحمل میشود. 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 فضاي خالی بین سطح پشتی سنگ و دیوار پشتبند به پشتبند متصل میگردد.

درز سنگها با مصالح غیرصلب نظیر درزبند یا مواد درزگیر پر میشود. بهدلیل وجود فضاي خالی بین پشت سنگ و دیوار پشتبند، باید مهارها طوري طراحی شوند که بار باد و زلزله را تحمل کنند.  این سیستم براي سنگهاي نماي متشکل از سنگ هاي داراي شکل هاي غیرمنظم، کوچک یا سنگ هاي لاشه عملی نمی باشد.

بارثقلی توسط فونداسیون یا نبشی هاي کمکی در تراز سقف ها تحمل میشود. هنگامی که بار ثقلی توسط نبشی کمکی حمل میشود، هر کدام از سنگ ها توسط مهارهاي تسمه اي یا میخی به صورت جانبی مقید میشوند. مهارهاي تسمه اي زمانی مناسب هستند که سنگ ها روي هم قرار گیرند این مهارها باید با انعطاف پذیري کافی طراحی گردند تا بتوانند جابجایی هاي نسبی سازه را تحمل نمایند، نظیر آنچه که ممکن است بین سنگ و دیوار پشتبند بنایی رخ دهد.

راه هاي گوناگونی براي اتصال مهار به دیوار پشت بند وجود دارد. میتوان از پیچ هاي انبساطی در واحدهاي بنایی توپر استفاده کرد. براي بلوك هاي بتنی توخالی که به عنوان دیوار پشت بند به کار می روند، از پیچ هاي میان گذر با واشر انتهایی که آن دو را به هم متصل ساخته و در امتداد هم قرار میدهد، استفاده میشود.

مهارها نیز میتوانند به یک سازه واسط نظیر نبشی، قوطی و یا ناودانی که به یک دیوار پشتبند (که براي انتقال بار طراحی شده است) متصل شده است یا در درون آن تعبیه شده است، پیچ شوند.

دیوارهاي پشتبند بتنی و بنایی مسلح

دیوارهاي پشت بند با بتن درجا، در جهت هاي قائم و افقی دچار انبساط و انقباض میگردند. میزان تغییرات ابعادي به عواملی همچون رطوبت و دماي محیط، جرم، رطوبت نسبی، نسبت هاي آرماتور، نسبت هاي سیمان به سنگدانه و ارتفاع ساختمان بستگی دارد. بیشترین مقدار تغییرات ابعادي در اثر انقباض، در 18 ماه اول پس از بتنریزي در محل، اتفاق میافتد.

دیوارهاي بلوك بتنی مسلح در جهت هاي قائم و افقی دچار انبساط و انقباض میگردند. آرماتورها باید انقباض را به طور یکسان توزیع کنند. تغییرات ابعادي معمولاً در اولین ماهی که بلوك ها چیده می شوند، اتفاق میافتد.

دیوارهاي آجري که با ملات استاندارد اجرا میشوند، معمولاً داراي ثبات ابعادي اولیه هستند. هرچند، آجرها، در معرض خطر انبساط غیر قابل برگشت ناشی از یخزدگی و رطوبت و نیز انبساط حرارتی برگشت پذیر می باشند.

دیوارهاي 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 شدن هاي متوالی ادامه یابد. در صورت وجود قیدي در برابر این انبساط ها، رویه دیوار ممکن است دچار تغییرشکل جانبی گردد.

سیستم هاي قاب فلزي

دو نوع قاب به عنوان سیستم قاب فلزي براي اتصال نما مرسوم است. نوع اول از اعضاي منفرد که به سازه متصل میشوند، تشکیل شده است که معمولاً به آن استاد  می گویند و دیگري یک مجموعه پیش ساخته با ابعاد بزرگ است که به سازه متصل میگردد که به آن خرپا میگویند.

هر دو سیستم میتوانند از مقاطع سازهاي نوردشده استاندارد یا مقاطع فولادي گالوانیزه سنگین با نورد سرد یا مقاطع پیش ساخته آلومینیومی براي انطباق با مهار و اتصالات سازهاي ساختمان ساخته شوند.

دیوار پشتیبان بتنی پیش ساخته

استفاده از سیستم هاي دیوار پشتیبان بتنی پیش ساخته سبب تسریع در ساخت نما و به تبع آن اجراي سریعتر مراحل بعدي و در نهایت موجب بهره برداري زودتر میشود.

نماي پردهاي سنگی پیش ساخته

به جاي نصب سنگ ها به صورت جداگانه بر روي دیوار پشتیبان، میتوان سنگ ها را به قاب خرپایی فولادي متصل کرد. مجموعه سنگ و قاب، پانلی را تشکیل میدهد که توسط جرثقیل تا موقعیت نصب بلند شده و به سازه ساختمان متصل میشود. عموما فاصله بین دو ستون با یک پانل پوشانده میشود و پانل روي ستونها تکیه میکند.

سیستم پانلی براي استفاده در موقعیت هایی که هزینه هاي نیروي کار بالا باشد و یا شرایط آب و هوایی نامطلوب باشد یا کارگاه ساختمانی براي ایجاد داربست نامناسب باشد، به کار میرود.

نماي سنگی نازك

شکل دیگري از نماي سنگی پانلی، به صورت لایه نازکی از سنگ به ضخامت 5/6 میلیمتر (یک چهارم اینچ) است که به پشت لانه زنبوري آلومینیومی چسبانده شده است.

پانل ها به صورت لانه زنبوري از جنس آلومینیوم بوده که داراي لایه سیمان اپوکسی بر روي دو طرف پانل سنگی به ضخامت 19 میلیمتر است. ترکیب لانه زنبوري- سنگ- لانه زنبوري از وسط برش داده میشود و تبدیل به دو پانل مشابه میگردد.

پس از برش پانل، وجه سنگی در هر پانل در صورت نیاز پرداخت می شود. پشت بند لانه زنبوري به ضخامت 19 میلیمتر بوده که همراه با لایه نازك سنگ، پانلی به ضخامت 25 میلیمتر را تشکیل میدهد.

عملیات استاندارد روي هر لبه نمایان پانل به صورت یک لبه برگشته کوچک است.  وقتی لبه برگشته بزرگتري مورد نیاز باشد از نبشی آلومینیومی که با سیمان پشت بند به لانه زنبوري آلومینیومی چسبانده میشود استفاده میشود ابعاد استاندارد پانل 120×240 سانتیمتر مربع است. ابعاد دیگر نیز با حداکثر اندازه 300×150 سانتی متر مربع نیز متداول است.

سبکی وزن پانل ها نصب آنها را راحت تر میکند. وزن پانل  ترکیبی سنگ پشت بند لانه زنبوري حدود  17 kg/m² است که تقریبا معادل وزن شیشه به ضخامت 5/6 میلیمتر است. مقاومت خمشی پانل سنگ لانه زنبوري به دلیل پشت بند لانه زنبوري و لایه اپوکسی مسلح شده با الیاف که به آن چسبانده شده نسبتا زیاد است.

این ترکیب شکل پذیري بالایی براي انعطاف در برابر بارهاي جانبی دارد. سبکی وزن پانل، شکل پذیري و مقاومت خمشی بالا، آن را براي بکارگیري در مناطق لرزه خیز ایده آل میسازد.

مهار پانل هاي مرکب سنگ لانه زنبوري

روش معمول به کار رفته براي مهار پانل ها به استاد فولادي یا دیگر انواع دیوار پشتیبان به صورت دو ناودانی در هم قفل شده است. یکی از این ناودانی ها در کارخانه به پشت پانل نصب می شود و دیگري به دیوار پشت بند در کارگاه حین کار نصب می شود.

پانلهاي دیواري پردهاي سنگ-لانه زنبوري پیش ساخته

پانل هاي سنگ- لانه زنبوري میتوانند به صورت پیش ساخته باشند که از ستون تا ستون ادامه یافته و به سازه ساختمان نصب میشوند.

نفوذپذیري آب

بدون درنظر گرفتن ملاحظات مربوط به جلوگیري از نفوذ آب به پشت سنگ نما از طریق طراحی درزها یا درزگیرها در نماي مهار شده، باید به این نکته توجه داشت که نشت آب ممکن است در طول عمر بنا اتفاق بیفتد.

لذا باید جهت جلوگیري از محبوس شدن آب و خرابی هاي 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 براي چند طبقه اجرا شود. پیشنهاد میشود که یک عدد براي حداکثر دو طبقه یا 7.6 متر اجرا شود. آبچکان ها در درزپوش باید تقریباً با فاصله افقی 40 تا 60 سانتی متر نسبت به هم قرار گیرند. اغلب، آبچکان ها در محل تقاطع درزها در جایی که با مهارها تداخل نداشته باشند و در جایی که حفره هاي آبچکان بتوانند توسط مواد درزگیر، محافظت شوند، قرار میگیرند.

هواي موجود در فاصله بین پشت سنگ نما و سازه پشتبند باید تهویه گردد تا بخار ایجاد شده توسط لوله هاي تعبیه شده خارج گردد. ابعاد و تعداد لوله ها باید توسط مهندس طراح تعیین شود.

آبچکان و لوله تهویه باید داراي ابعاد بیرونی سازگار با پهناي درز باشد. طناب یا فتیله نیز میتوانند نقش آبچکان را داشته باشد.

لوله تهویه بخار باید به صورت عمودي 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 میشود، 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 بعدي درنظر گرفته شود تا فضاي خالی دیوار خارجی را از فضاي داخل جدا کند.

در نظر نگرفتن بخاربند موثر باعث ایجاد میعان روي سطح داخلی سنگ میشود و ممکن است در داخل شکاف ها و سوراخ ها حبس شده و باعث ایجاد خرابی هاي ناشی از چرخه یخزدن- آب شدن (که در محل هاي مهار، یکپارچگی سنگ را مختل میکند) شود. همچنین، میعان بواسطه جریان سیال در سطح زیر درزگیر سبب خرابی درزگیرها و خوردگی فولاد میشود. حتی اگر هیچگونه خرابی سازهاي رخ ندهد، میعان محبوس می تواند به رویه سنگ منتقل شده و باعث ایجاد لکه شود.

درزگیري درزها عامل اصلی جلوگیري 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 داراي ویژگی هاي بخصوصی از جمله چسبندگی، پیوستگی ، کشیدگی، طول عمر، مدول و رنگ می باشند.

درزگیرهاي روغنی و غیرپوسته اي به دلیل دلیل احتمال لکه دار کردن سنگ یا خودشان، نباید مورد استفاده قرار گیرند. معمولاً چسبندگی درزگیري که مناسب باشد براي سنگ مشکلی ایجاد نمیکند. اما، چسبندگی به سطوح مجاور ممکن است با مشکلاتی همراه باشد.

توصیه هاي تولیدکننده درمورد الزامات اندود کردن سطح این مصالح باید درنظر گرفته شود. در این مورد، توصیه اکید میشود که یک قطعه سنگ نماي آزمایشی حداقل یک ماه و ترجیحاً سه ماه یا بیشتر، قبل از استفاده از آن درزگیر، به عنوان گامی براي تایید عملکرد آن، اجرا گردد.