تعامل سیستم های تحمل بار سازه و بارنما در ساختمان های بلند
دسامبر 23, 2020
پرسش های متداول در صنعت نما( بخش دوم )
دسامبر 23, 2020
تحقیقی درخصوص خطاهای دیده شده در سیستم‌های نمای شیشه‌ای در درازمدت و بررسی دلایل آنها
از زمان رونق معماری در ساختمان‌ها از اوایل قرن بیستم، مصالح ساختمانی نیز با تحول‌های فراوانی روبه رو بوده‌اند. در این بین جداکننده‌های فضاهای بیرونی از فضاهای داخلی (دیوارهای پیرامونی بنا‌ها) به‌خصوص در ساختمان‌های بلند از پیشرفت زیادی برخوردار بوده‌اند. دیوارهای آجری و بلوک‌های سیمانی به‌مرور جای خود را با مصالح سبک، ظریف، مقاوم و با طراحی‌های دینامیکی و استاتیکی، عوض نموده است. از‌جمله این مصالح نما از ترکیب شیشه و آلومینیوم می‌باشد که امروزه در بیشتر بنا‌های در حال ساخت از این مصالح در احجام زیاد استفاده می‌گردد.
پوسته خارجی بنا‌ها از لحاظ کیفیت و کمیت باید از دوام طولانی همراه با عمر بنا برخوردار باشند. لیکن مطابق جدول شماره ١ عواملی باعث کاهش عمر مفید اینگونه بنا‌ها می‌باشد که با شناخت درست این ایرادات و رفع آنها کیفیت و طول عمر بیشتری در نماهای شیشه‌ای را شاهد خواهیم.
|
تاثیرات |
عوامل موثر |
مثال |
|
اثرات مکانیکی |
جاذبه زمین – مقاومت پیچشی - انرژی جنبشی - لرزش و صوت |
باد، برف و باران -یخ زدگی – انبساط و انقباض - ضربه و لرزش‌های ناشی از ترافیک سنگین |
|
اثرات الکترومغناطیسی |
تشعشعات - الکتریسیته - مغناطیس |
آفتاب و یا اشعه‌های حاصل از تابش آفتاب (UV) - پرتوهای رادیواکتیو - رعدوبرق - فضاهای مغناطیسی |
|
اثرات حرارتی |
تغییرات دمایی شدید |
درگرما و سرما - حرارت - آتش سوزی |
|
اثرات شیمیایی |
آب و حلال‌ها - اکسیدشدن -اسیدها-مواد قلیایی - نمک مواد شیمیایی |
رطوبت هوا -آب‌های سطحی - موادشوینده شیمیایی - سفیدکننده ها -مدفوع پرندگان - نیترات - فسفات - کلراید روغن‌ها - جرم گرفتگی ( شوره ) |
|
اثرات بیولوژیکی |
گیاهان – میکروب‌ها - حیوانات |
باکتری ها - قارچ ها - ریشه های گیاهان - حیوانات جونده – کرم‌ها - پرندگان |
کیفیت نماهای شیشه‌ای فقط تاثیر بر روی بهره‌برداران نداشته، بلکه تاثیر مهمی نیز برروی کیفیت کلی و عمر بنا خواهد داشت. بنابراین در سیستم‌های نمای شیشه‌ای عواملی که تاثیرات نا‌مطلوبی بر کاربری درازمدت این نوع سیستم‌ها دارند باید شناسایی شده و نسبت به رفع آنها و یا به حداقل رسانیدن آنها اقدام گردد.
دراین مطالعه و تحقیق عومل موثر مطرح‌شده از مرحله طراحی این سیستم‌ها تا اجرای آنها و حتی پس از بهره‌برداری مورد بررسی قرار‌گرفته است.
البته کارایی سیستم‌های نمای شیشه‌ای در ابتدا توسط مراجع ذی صلاح تست و کنترل می‌گردد. ولی این بدین معنی نیست که این تست‌ها در شرایط زمانی و مکانی پروژه و بهره‌برداری نامناسب و عدم نظارت متناوب نیز در درازمدت نیز قابل استناد باشند.
لذا به این دلیل برای تولیدکننده‌ها و مجریان این نوع سیستم‌ها دانستن عوامل موثری که در طول زمان تاثیرات منفی در کاربری سیستم خواهند داشت بسیار مهم است.
دراین تحقیق نماهای اجرا شده مابین سال‌های ١٩٩٦ تا ٢٠١٢ در ٢٩ ساختمان که توسط شرکت‌های مختلف اجرا شده است به‌عنوان نمونه آماری مورد بررسی قرار‌گرفته‌اند.
نتایج بدست آمده براساس عوامل تاثیرگذار، دلایل عوامل تاثیرگذار و کارایی نما‌ها دسته‌بندی شده‌اند. این نتایج براساس عواملی از‌جمله نفوذ آب، نفوذ هوا و تغییرات استاتیکی اسکلت اینگونه نما‌ها صورت گرفته است. البته بایستی توجه نمود که این مطالعه آماری در بازه زمانی محدود و در منطقه جغرافیایی محدود انجام شده است.
نحوه مطالعه نحوه انجام این مطالعه براساس آنالیز عوامل موثر و استاندارد‌های پایه‌ای سیستم نماهای شیشه‌ای است - نماهای شیشه‌ای ٢٩ ساختمان در شهر استانبول کشور ترکیه مورد بررسی دقیق قرار‌گرفته‌اند، نام این ساختمان‌ها بیان نشده ولی نوع نما – سال ساخت و نحوه نگهداری بنا در حین بهره‌برداری در سال‌های بعد از اجرا مورد بررسی بوده است. فاکتور‌های مهم موثر در نماهای شیشه‌ای بر روی این ساختمان‌ها مورد‌توجه قرار‌گرفته و نتایج این مطالعات مشخص گردیده است.
١-تقسیم‌بندی ایرادات براساس فاکتور‌های مختلف
ایرادات قابل مشاهده در نماهای شیشه‌ای براساس طراحی سیستم- تولید پروفیل- مونتاژ و نصب سیستم و نگهداری در حال بهره‌برداری از نمای شیشه‌ای تقسیم‌بندی می‌شوند، در این بین در بررسی این موارد فاکتور کنترل و نظارت در هنگام تولید پروفیل، مونتاژ، نصب و نگهداری از نمای شیشه‌ای در حال بهره‌برداری نیز بسیار با اهمیت می‌باشد. همچنین عوامل محیطی محل اجرای نماهای شیشه‌ای نیز می‌بایست در بررسی‌ها لحاظ گردد.
١-١- خطاهای ناشی از طراحی نمای شیشه‌ای
این بخش نیز به دو قسمت طراحی سیستم نما براساس مبانی از منظر معماری و طراحی براساس مبانی از منظر محاسبات استاتیکی (مهندسی) قابل تقسیم می‌باشد. در قسمت مربوط به ایرادات طراحی (معماری) می‌توان به فرم نمای شیشه‌ای، طراحی جزئیات و اتصالات نما به بنای اصلی- طراحی جزئیات نمای شیشه‌ای و عدم هم پوشانی موارد فوق با سازه اصلی اشاره نمود.
در قسمت مربوط به ایرادات محاسبات استاتیکی (مهندسی) می‌توان به نحوه محاسبه و انتخاب المان‌های اصلی و باربر سازه نما و نحوه انتقال صحیح بارهای وارده، نحوه امکان حرکت صحیح و مناسب سازه نما می‌توان اشاره نمود.
در این خصوص بررسی و محاسبه صحیح سازه اصلی نما براساس نیرو‌های وارده و اعمال ضرایب احتیاطی براساس موقعیت جغرافیایی و محیطی بنا نیز بسیار قابل توجه است.
١-٢-خطاهای ناشی از تولید پروفیل و قطعات و اتصالات سیستم‌های نمای شیشه‌ای
پروفیل‌ها قطعا باید براساس استاندارد‌های رایج و توصیه شده تولید شوند و می‌بایست نظارت بسیار دقیقی در این خصوص انجام شود. دقت در تدارکات تهیه پروفیل‌ها (تامین بیلت‌های آلومینیومی) در این بین بسیار مهم می‌باشد. تولید محصول در شرایط استاندارد و نحوه صحیح جابه جایی و محل نگهداری محصول نیز از فاکتور‌های قابل توجه می‌باشد. همچنین در هنگام تولید شیشه‌های دوجداره در کارخانه تولید شیشه دو جداره –عدم رعایت استاندارد‌های این صنعت از‌جمله چسب مناسب، و نحوه انجام پروسه دوجداره نمودن شیشه یکی از نمونه‌های بسیار بارز در به وجود آمدن ایرادات منتهی به سازه اصلی و کلیت نمای شیشه‌ای است.
١-٣- خطاهای ناشی از اجرای نماهای شیشه‌ای
روش اجرای نماهای شیشه‌ای اهمیت بسیار بالایی در کارایی مراحل قبل دارد. هرچند طراحی درست – محاسبات مهندسی صحیح و پروفیل و قطعات و اتصالات متناسب فراهم گردند، ولی عدم دقت و مهارت کافی در اجرا و مونتاژ موارد فوق، کارایی مراحل قبلی را کم‌اثر خواهد نمود.
مونتاژ و اجرای ناصحیح صدمات غیرقابل جبرانی را بعضا در اینگونه سازه‌ها ایجاد می‌نماید. عدم اجرای درز‌های انقباض و انبساط متناسب با طراحی سازه نیز از‌جمله خطاهای رایج در اینگونه سازه‌ها می‌باشند.
استفاده از نیرو‌های ماهر و حرفه‌ای در بدست آمدن نتایج مطلوب در درازمدت از اهمیت خاصی برخوردار است. در اجرای نماهای شیشه‌ای با سیستم استیک که مونتاژ قطعات و اتصالات در محل پروژه انجام می‌شوند، در صورت عدم استفاده از گروه اجرایی و نظارتی ماهر ممکن است در درازمدت ایراداتی به وجود آید.
١-٤- خطاهای ناشی از عدم نگهداری نمای شیشه‌ای در حین بهره‌برداری
عدم نگهداری صحیح از نمای شیشه‌ای اجرا شده در حین بهره‌برداری، در درازمدت می‌تواند باعث به وجود آمدن خطا‌هایی گردد. به‌عنوان مثال: باز ماندن بازشو‌های نمای شیشه‌ای به مدت طولانی و مداوم باعث از رگلاژ خارج شدن لولا‌ها و در نتیجه نفوذ آب‌و‌هوا خواهد شد.
برای افزایش عمر و بهره‌وری بدون ایراد از نماهای شیشه‌ای می‌بایست سیستم رسیدگی به نما هم زمان با اتمام نصب وارد عمل گردد. این مراقبت می‌بایست توسط افراد ذی صلاح و ماهر در امر نگهداری نما انجام شود، و با انجام بازرسی‌های دوره‌ای مداوم نسبت به رفع ایرادات به وجود آمده اقدام گردد.
البته در حین انجام بازرسی و رفع ایرادات احتمالی موجود باید دقت نمود منجر به ایجاد ایرادات جدید نگردیم.
همانگونه که ذکر گردید بازرسی یکی از فاکتور‌های مهم می‌باشد. بازرسی و نظارت از زمان طراحی سیستم شروع و تا پس از بهره‌برداری ادامه پیدا می‌کند.
١-۵- خطاهای ناشی از نقاط اتصالات سازه نما با سازه اصلی بنا
نحوه اتصال سازه نما با سازه اصلی بنا براساس نوع سیستم اجرایی – نوع سازه اصلی بنا و بررسی رفتار سازه‌ای بنا بسیار مهم است و در صورت عدم همپوشانی موارد فوق ایراداتی را در درازمدت و پس از بهره‌برداری شاهد خواهیم بود. نحوه اتصال سازه‌های باربر نمای شیشه‌ای به سازه اصلی بنا و اتصالات افقی که نقش نگهداری شیشه و آببندی و هوابندی را نیز بعهده دارند در این قسمت بسیار مهم می‌باشند. در این تحقیق خطاهای حاصل از ترکیب سه‌گانه شامل: اتصالات اصلی سازه نما - آببندی - محاسبات صحیح سازه باربر دیده شده است.
همچنین خطا‌هایی در درازمدت می‌تواند بد‌لیل ضعف‌های اجرایی در تولید شیشه دوجداره – انبساط و انقباض‌های حرارتی سازه– شکست شیشه‌ها بد‌لایل سازه‌ای و باد‌های با سرعت بالا – به وجود بیایند. واشر‌های آببندی و هوابندی نیز در درازمدت و در عمر مفید و طولانی نماهای شیشه‌ای نقش موثر دارند.
١-٦خطاهای ناشی از عوامل محیطی
وجود رطوبت بالای محیط از اینگونه عوامل می‌باشند، همچنین حرارت بالای محیط به‌عنوان مثال: تابش نور خورشید و حرارت ناشی از این تابش و یا سرمای شدید و یخزدگی نمای شیشه‌ای در درازمدت تاثیرات بسیار عمیقی بر نما دارند. البته تاثیرات Uv (اشعه‌های مضر) نورخورشید نیز به تغییر رنگ پروفیل‌ها و بوجود آمدن ایراداتی در واشر‌ها منجر می‌گردد. همچنین زلزله خیزی منطقه و لرزش‌هایی متناوب در طی سالیان طولانی نیز از عوامل قابل توجه هستند.
٢- مطالعه اثرات موارد فوق برروی بنا‌های نمونه (بررسی شده) در این تحقیق
این بررسی بر روی ٢٩ ساختمان که مابین سال‌های ٢٠١٢-١٩٩٢ بهره‌برداری شده‌اند انجام شده است. این ٢٩ ساختمان به ترتیب زیر هستند: ١٢ ساختمان اداری –۵ هتل – ٤ مرکز تجاری –٣ برج مسکونی – ٢ ساختمان آموزشی و ٣ ساختمان مرکز هنری از این ٢٩ ساختمان نمای٨ ساختمان به‌صورت یونیتایز و ١۵ ساختمان به‌صورت استیک و ٢ ساختمان تولید در کارگاه اجرا گردیده و در ٤ ساختمان سیستم اسکای لایت اجرا شده است. در تمامی این ساختمان‌ها – تاریخ‌های بهره‌برداری و نگهداری از بنا در ادوار مختلف تثبیت شده است و نتایج به‌دست آمده در این خصوص بسیار حائز اهمیت می‌باشند. تعمیم نتایج به‌دست آمده و رفع ایرادات احتمالی در این خصوص برای تمامی تولید کننده‌ها و مجری‌ها و استفاده کننده‌ها از این ساختمان‌ها قابل اتکاء می‌باشد.
توضیحات کلی درخصوص این مطالعه
همانگونه که توضیح داده شد این مطالعه علاوه بر بررسی موارد مطروحه فوق از سه جهت مهم و حائز اهمیتمی باشد. همراه با این درجه‌بندی، در سیستم‌های نماهای شیشه مختلف (یونیتایز – استیک) هم مقایسه‌هایی صورت گرفته است و نتایج حاصل از ایرادات و خطاهای ناشی از هرکدام مطرح‌شده است. ٢-١-در بررسی عوامل چندگانه (طراحی – تولید – اجرا – بهره‌برداری نگهداری و نظارت مداوم) نتایج حاصله بشرح زیر می‌باشد.
2-3- نتایج خطاهای ناشی از اجرا
87 درصد خطاها مربوط به اجرای سازه نما و 13درصد مربوط به سازه اصلی می باشد. البته خطاهای ناشی از سازه اصلی تاثیر بسیاری بر روی خطاهای اجرایی دارند. به عنوان مثال: محاسبات ضعیف لرزه ای ساختمان تاثیر مستقیم بر محاسبات لرزه ای نمای شیشه ای دارد هرچند محاسبات مربوط به نمای شیشه ای دقیق و کامل باشند.
2-4- نتایج خطاهای ناشی از نقاط اتصالات سازه نما با سازه اصلی بنا و آب بندی 
2-6- درصد بروز خطا در سیستم‌های مورد بررسی 
نتیجه‌گیری:
در بررسی ساختمان‌ها و درجه‌بندی سیستم‌های اجرایی آنها خطاهای حاصل از زمان اجرا و عمر نما‌ها به‌صورت زیر می‌باشد (این موارد در ٢٩ ساختمان انتخابی در تحقیق بررسی شده است) نفوذ هوا – شکست شیشه – نفوذ آب- خرابی یراق آلات- خطاهای ناشی از اجرای سازه آلومینیومی – خرابی بازشو‌ها – خطاهای ناشی از خمیدگی و یا پیچش المان‌های افقی و یا عمودی سازه آلومینیومی از‌جمله موارد بارز بوده است.
٣٢ درصد موارد بررسی شده تاثیرات خطاهای قابل مشاهده در سازه نما بوده‌اند.
١٨ درصد موارد بررسی شده تاثیرات خطاهای ناشی از نفوذ آب‌و‌هوا بوده‌اند.
١٨ درصد موارد بررسی شده تاثیرات خطاهای ناشی از استفاده ناصحیح از محصول بوده‌اند.
١٦ درصد موارد بررسی شده تاثیرات خطاهای ناشی از باز و بسته شدن مداوم بازشو‌ها بوده‌اند.
٧ درصد موارد بررسی شده تاثیرات خطاهای ناشی از سازه آلومینیومی بوده‌اند.
۵ درصد موارد بررسی شده تاثیرات خطاهای ناشی از پیچش و خمیدگی بوده‌اند.
٢ درصد موارد بررسی شده تاثیرات خطاهای ناشی از بار باد بوده‌اند.
٢ درصد موارد بررسی شده تاثیرات خطاهای ناشی از حفاظت و نگهداری بوده‌اند.
آنچه قابل توجه در این تحقیق می‌باشد بیشترین خطاهای دیده شده مربوط به نفوذ هوا و آب و مجموعه عوامل تاثیرگذار در سازه نگهدارنده نمای شیشه‌ای می‌باشند. درنما‌های شیشه‌ای که دارای بازشو‌ها هستند خطاهای قابل توجه مشاهده شده است و همچنین خطاهای موجود درسیستم اجرایی استیک از سیستم اجرایی یونیتایز بیشتر می‌باشد. البته تابش مستقیم آفتاب و بار ناشی از فشار باد به بیشترین خطاها دراین نوع سازه‌ها منجر می‌شوند. تابش آفتاب شدید مستقیم به نما باعث خطا‌هایی در سیستم واشربندی سازه و شکست شیشه‌ها می‌باشدو وزش باد‌های شدید و مداوم باعث خطا‌هایی در سازه اصلی (آلومینیومی) نمای شیشه‌ای می‌گردد. آنچه مسلم است توجه به نتایج مذکور موجب استفاده مطلوب و طولانی مدت از این نوع نما‌ها در بنا‌ها خواهد بود. و البته مهمترین موضوع نگهداری و نظارت متناوب این نوع نما‌ها پس از بهره‌برداری است.
منابع: ١- pROF. DR. ASLihantavil- ٢٠١٦
٢- pROF. DR. OGvzcemcelik - ٢٠١٦
٣- eliftuGbayalaz- ٢٠١٦
٤- (نماهای شیشه‌ای ٢٠١٢) -تکنولوژی ساختمان-وزارت علوم ترکیه
