نیاز به ساخت سالیانه بیش از یک میلیون واحد مسکونی در کشور و اهمیت روز افزون مدیریت انرژی، صنعتی سازی ساخت مسکن را دو چندان نموده است، همچنین با توجه به طرحهای دولت جهت ساخت مسکن، نیاز به ساخت سریع و ارزان و مقاوم در برابر زلزله، احساس می شود. به این ترتیب مشخص است که استفاده از سیستم های سنتی در امر ساخت و ساز جوابگوی نیاز جامعه نبوده و استفاده از فناوری های نوین در این بخش اجتناب ناپذیر می باشد، به شکلی که با حمایت وزارت صنعت، معدن و تجارت زنجیره ساخت مسکن صنعتی در کشور تکمیل شده و صنعتی سازی ساختمان به حدود ۲۰% ارتقا یافته است.

یکی ازروش های متداول ساختمان سازی استفاده از سیستم باربر دیوار و سقف بتنی است که سرعت، کیفیت و بهای تمام شده این روش در گرو انتخاب، طراحی و مدیریت سیستم قالب بندی می باشد. سیستم قالب های عایق ماندگار (ICF) ازجمله روش های اجرای دیوار باربرمی باشد که در سیستم اجرای ساختمان بتن آرمه با قالب های پلی استایرن (پلاستوفوم) صورت می پذیرد و دیگر نیازی به استفاده ازقالب های جانبی فلزی نیست.

قالب های عایق ماندگار شامل دو پانل از جنس پلی استایرن (پلاستوفوم) با ابعاد ۲۰*۴۵*۱۲۰ می باشد که با اتصالات پلاستیکی از جنس پلی پروپیلن به هم متصل شده و پس از نصب آرماتور در فضای بین دو پانل، بتن ریزی می گردد. این قالب ها پس از بتن ریزی به عنوان جزیی از دیوار محسوب شده و نقش عایق صوتی و حرارتی را ایفا می کنند. دراین روش کل سازه به شکل دیوار برشی اجرا شده و حتی الامکان نیازی به ستون نیست و بسیار مناسب و به صرفه جهت اجرای سازه های ذیل می باشد:

• ساختمان های طبقاتی با کاربری مسکونی، اداری، تجاری و بیمارستان ها.
• ساختمان های صنعتی و سوله ها.
• مخازن ذخیره آب و گرانول ها.
• حوضچه های صنعتی و استخرها.
• دیوارهای پیرامونی سایت.
• دیوارهای حائل و سازه های زیرزمینی.

مقایسه پارامترهای سازه ای سیستم آی سی اف

رفتار لرزه ای:

به طور کلی این سیستم توانایی بسیار خوبی را در مقابله با زلزله و طوفان از خود نشان داده به طوریکه در زلزله های گذشته از معدود ساختمان های به جا مانده پس از زلزله بوده اند. عناصر باربر اصلی در ساختمان با سیستم  ICF دیوارهای باربر (دیوار برشی) و دال های تخت نسبتا نازک هستند.

از دلایل عملکرد مناسب این سیستم در برابر زلزله می توان به یکپارچگی مناسب دیوار و سقف اشاره کرد. البته این یکپارچگی اتصال سقف به دیوار توسط میلگردهای خم شده و بتن درجا ICF در سیستم مذکور به دو نحو متفاوت تامین می شود. در سیستم ICF اتصال سقف به دیوار توسط میلگردهای خم شده و بتن های درجا به نحوی صورت می گیرد که یک اتصال گیردار برای انتقال بارهای ثقلی و یک اتصال برش پذیر برای انتقال بارهای درون صفحه های ناشی از زلزله به وجود آید.

یکی از عوامل مهم برای بهبود عملکرد لرزهای سازه توجه به سبکی آن است. سیستم ICF در مقایسه با سیستم های متداول بتنی و فولادی اندکی سبکتر می باشد. با این که مصرف بتن در اجرای سازه های دیگر بیشتر از سیستم ICF است اما به دلیل کاربرد بیشتر میلگرد و آهن آلات در سیستم ICF، به نظر می آید رفتار لرزه ای بهتری را از این منظر از خود بروز می دهد.

مشاهده زلزله های گذشته حاکی از آن است که هرچه تعداد اعضای سازه های مشارکت کننده در باربری (نامعینی) بیشتر باشد، عملکرد لرزه ای آن مناسبتر است. به طور کلی تامین درجه نامعینی مورد نیاز به وسیله خطوط دیوار یا قاب در هریک از جهت های اصلی صورت می پذیرد. در سیستم مذکور با توجه به تعداد زیاد  خطوط دیوار در هر دو جهت نامعینی مورد انتظار تامین خواهد شد.

عدم محدویت معماری:

به دلیل حذف ستون ها و یا کاهش ستون ها، محدودیت طراحی معماری از بین رفته است و با توجه به نبود ستون در سیستمICF ، تامین پارکینگ یکی از مزیت های مهم در این سازه می باشد.

تعداد طبقات:

حداکثر تعداد طبقات ICF بستگی به نوع رابط ها دارد. این رابط ها معمولا پلیمری هستند و در بعضی سیستم ها نیز از رابط های فولادی با پوشش گالوانیزه استفاده می شود.

ارتفاع مجاز ساختمان در کلیه پهنه های لزره خیزی ایران، مطابق استاندارد۲۸۰۰ ایران، حداکثرتا ۱۵طبقه بلامانع است. در کشورهای مختلف اروپایی ومناطق غیرلرزه خیز جهت ساخت سازه های از۲  تا۲۵ طبقه از سیستم ICF استفاده می شود. البته از منظر اقتصادی تعداد طبقات بهینه در روش ICF بین ۸ تا ۱۰ طبقه است.

مقاومت در برابر آتش:

برای بررسی مقاومت ICF در برابر آتش سوزی باید مقاومت بتن و عایق پلی استایرن مورد استفاده بررسی شود.

مقاومت بتن در مقابل حریق:

انواع بتن های معمولی مورد استفاده در این سیستم، غیر قابل اشتعال و در نتیجه بی خطر هستند. بتن مقادیر زیادی رطوبت در حال تعادل با محیط دارد و در مجاورت آتش با از دست دادن رطوبت و واکنش های دهیدراسیون که همراه با جذب حرارت قابل توجهی است، انتقال حرارت را به داخل بدنه بتنی به تاخیر می اندازد. این موضوع به علت مقدار بالای گرمای نهان تبخیر و نیز صرف گرما برای واکنش های دهیدراسیون است که به طور قابل توجهی رفتار بتن در برابر آتش را بهبود می بخشد.

مقاومت اسفنج پلی استایرن:

پلی استایرن به کاربرده شده در ICF باید مطابق استانداردهای معتبر از نوع خودخاموش شو یا کندسوز شده باشد. این نوع پلی استایرن در مدت کوتاهی پس از قرار گرفتن در معرض شعله جمع می شود و بدون شعله ور شدن از منبع دور می شود. به دلیل جمع شدگی عایق پس از قرار گرفتن در معرض آتش (دماهای نزدیک به ۱۰۰ درجه)، پوشش گچ دچار ریزش می شود و در نتیجه پلی استایرن مستقیما در معرض آتش قرار می گیرد، به همین دلیل برای اتصال پوشش گچ به عایق باید از توری رابیتس یا مش فلزی استفاده شود. در صورت رعایت این نکات ساختمان های با سیستم ICF مقاومت بسیار خوبی را در برابر آتش از خود نشان می دهند.

بررسی عملکرد حرارتی:

بتن و خصوصا بتن مسلح بیشترین میزان انتقال حرارت را در بین مصالح مورد استفاده در ساختمان سازی دارد. به دلیل استفاده از دو لایه عایق حرارتی پلی استایرن که هرکدام به طور معمول ضخامتی در حدود ۵ سانتیمتر دارند مشکل چندانی از این بابت ندارد. همچنین به دلیل درزبندی و هوابندی مناسب دیوار مقدار نفوذ هوا و تبادل حرارتی ناشی از آن نیز قابل اغماض است. در این سیستم دمای سطح داخلی جدار به دلیل وجود لایه ی داخلی عایق حرارتی یکنواخت است و پل های حرارتی قابل توجهی در این سیستم وجود ندارد.

بررسی عملکرد صدابندی ( آکوستیکی):

هر چه ضخامت لایه بتنی دیوار بیشتر شود صدابندی افزایش می یابد. به طور کلی جدارهایی که شاخص کاهش صدای وزن یافته آنها از ۵۰ دسی بل بیشتر است برای دیوارهای خارجی و دیوارهای بین واحدهای مستقل در ساختمان های مسکونی قابل قبول است. از آنجایی که در این سیستم معمولا دیوار بتنی ۱۵ سانتی متر اجرا می شود این خواسته تأمین خواهد شد. البته لازم به ذکر است که در سیستم ICF دو لایه پلی استایرن ۵ سانتی متری هم داریم که عملکرد آکوستیکی آن را به نحو قابل توجهی بهبود می بخشد، به طوری که به این سیستم “مسکوت” گفته می شود.

در مورد این سیستم باید صدابندی سقف ها را هم مورد توجه قرار دهیم. در این سیستم که از دال بتنی استفاده می شود، کاهش صدای هوابرد جوابگوی انتظارات تعیین شده می باشد. ولیدر مورد صدابندی کوبه ای به تنهایی جوابگو نیست و لازم است با یک لایه ارتجاعی در کف تکمیل شود این لایه ارتجاعی معمولا با موکت یا فرش تامین می شود با توجه به مطالب گفته شده مشخص سیستم ICF عملکرد آکوستیکی بسیار بهتری نسبت به سیستم های دیگر دارد.

مقایسه نکات اجرایی

بتن ریزی:

۱)     به دلیل استفاده از قالبهای حرارتی بتن ریزی در شرایط دمایی متنوع و اغلب فصول در سال امکانپذیر است.

۲)     هنگام بتن ریزی از ارتفاع بیشتر از ۲ متر در این سیستم، چنانچه تمهیدات خاصی اعمال نشود کیفیت بتن دچار مشکل می شود، زیرا به سبب بتن ریزی از ارتفاع زیاد و برخورد بتن با آرماتورها جداشدگی به وجود می آید. این در حالی است که در صورت رعایت تمام الزامات آیین نامه ای به دلیل کشویی بودن قالب های مورد استفاده و امکان بالا و پایین بردن آنها این مشکل وجود ندارد.

زمان:

سیستم ICF در پروژه های تک سازی سرعت اجرای قابل قبولی نسبت به سایر فناوری های موجود دارد و در پروژه های انبوه سازی به دلیل سرعت بالای اجرای عملیات نصب دیوار و سقف و تعداد دیوارهای پلی استایرن، بسیار سریعتر از سیستم های دیگر می باشد. هم اکنون با استفاده از این روش انبوه سازان با برنامه ریزی مناسب می توانند یک طبقه را در دو روز اجرا نمایند.

لازم به ذکر است در این سیستم موازی کردن اقدامات در قسمت های مختلف یک پروژه و ایجاد همپوشانی های لازم بین فعالیت های مختلف اجرایی به سهولت و بدون بالا بردن هزینه های پروژه امکان پذیر است.

هزینه:

۱)     در سیستم ICF عدم نیاز به ماشین آلات و ابزار گران قیمت، هزینه های پروژه را کاهش می دهد. در حالی که در سیستم های دیگر با توجه به سنگین بودن قطعات قالب دیوار و سقف مورد استفاده، وجود جرثقیل و دیگر امکانات نصب الزامی است.

۲)     سیستم ICF به علت سبک بودن قالب ها قابلیت حمل در شعاع زیاد را دارد. علاوه بر آن به دلیل قابلیت ضربه پذیری قابل توجه آن ها، در حمل و نقل دچار آسیب جدی نمی شود. در صورت مونتاژ قالب در محل پروژه، قالب حجم کمتری را اشغال می کنند و به سادگی و با هزینه کمتری حمل می شوند.

درادامه چند نمونه دیگر از مباحث اجرایی سازه ها مقایسه می شود:

·        ازنقاط ضعف سیستم سنتی و نوین دیگر، عدم امکان جوابگویی به انتظارات عملکردی پارکینگهاست. در عمل لازم است برای پارکینگ فضایی مجزا در نظر گرفته شود. اما در سیستم  ICFامکان ایجاد پارکینگ در خود ساختمان وجود دارد. البته باید در طراحی آن ضوابط لازم در نظر گرفته شود تا از نظر مقاومتی در برابر زلزله سازه را دچار مشکل نکند.

·        در سیستم های سنتی و نوین دیگر، تاسیسات در صورت بروز مشکل در اکثر موارد لازم خواهد بود مدار جایگزینی به صورت روکار اجرا شود در صورتی که در سیستم ICF عبور لوله های تاسیساتی با سوراخ کردن اسفنج پلی استایرن امکانپذیر است.

·        در سیستم های سنتی و نوین دیگر، امکان تغییر ابعاد قطعات منتفی است. در نتیجه در صورت وجود اشتباه در ساخت قطعه تخریب و اجرای مجدد بخش های مورد نظر با دشواری و پیچیدگی های متعدد همراه است. در صورتی که در سیستم  ICF صورت اشتباه در ساخت قطعه در محل ساخت امکان برش قطعات وجود دارد

نتیجه گیری:

1. سیستم ICF به دلیل یکپارچگی اتصالات دیوار و سقف، رفتار لرزه ای خوبی را از خود نشان میدهند اما در مقایسه با دیگر سازه ها، به دلیل استفاده از میلگرد کمتر، سبکتر بوده و در نتیجه رفتار لرزه ای بهتری دارد.
2. سیستم ICF در صورت رعایت نکات اجرایی،این سیستم مقاومت خوبی در برابر آتش دارد.
3. دو لایه پلی استایرن در این سیستم سبب می شود که این سیستم عملکرد حرارتی و آکوستیکی بهتری را نسبت به سیستم های دیگر از خود نشان دهد.
4. به دلیل نصب سریعتر قالب ها نسبت به سازه های دیگر ،سرعت اجرایی بالاتری دارد و برای انبوه سازی مناسبتر است.
5. به دلیل استفاده کمتر از میلگرد از نظر مصالح مورد استفاده و عدم استفاده از ماشین آلات و تجهیزات سنگین هزینه کمتری نسبت به سیستم های سازه ای دیگر دارد.