ICF DESIGN HANDBOOK
گروه طراحی شرکت مه میل سازه
پیشرو در صنعت ساختمان سازی
فهرست مطالب
ICF چیست؟
- سیستم سازه ای براساس دیوار باربر بتن مسلح که دو لایه قالب پلی استایرن انبساطی در دوطرف دیوار قرار گرفته و فضای داخل آن با بتن مسلح پر می شود
- از ICFدر ابتدا به عنوان دیواره فونداسیون که برای نگهداری چاله پر شده استفاده می شد.
- با مرور زمان محدودیت ها برداشته شد و از ICFدر طبقات بالاتر استفاده شد.
- در ابتدا از ICF فقط در ساختمان های ۱ یا ۲ طبقه استفاده می شده است اما در حال حاضر بیش از ۲۰ ساختمان ۱۰ تا ۲۵ طبقه با ICF ساخته شده است.
- در ایران حداکثر ارتفاع مجاز در این سیستم (بدون ستون) بنابر آیین نامه و استاندارد ۲۸۰۰، ۱۶ طبقه یا ۵۰ متر می باشد.
- با توجه به تنها تفاوت کلی ICF به سایر روش های اجرایی دیوار برشی که استفاده از دولایه عایق پلی استایرن می باشد، کاربرد این ساختمان در کلیه کاربرد ها اعم از تجاری، مسکونی و اداری امکان پذیر است.
اجزای ICF:
۱-دیوار باربر بتنی متشکل از بتن و میلگرد که نقش سازه ای دارند.
۲-قالب ماندگار پلی استایرن که فاقد نقش سازه ای می باشد.
مقایسه کلی سیستم ICF با سازه بتن آرمه سنتی، فولادی و بنایی
مقایسه کلی سیستم ICF با سازه بتن آرمه سنتی، فولادی و بنایی
مزایا و خصوصیات سیستم ICF:
- یکپارچگی و عدم وجود نقاط نقاط تمرکز تنش
- مقاومت
- سرعت اجرا
- عمل آوری مناسب بتن
- امکان ساخت در شرایط آب و هوایی نا مناسب
- عایق حرارتی و R-value بالا
- عدم گسترش آتش سوزی
- عایق صدا
- ممانعت در برابر رشد قارچ ها، نفوذ حشرات موذی و میکرو اورگانیسم ها
- نیاز کمتر به مصالح و تجهیزات همچنین پیمانکار جزء
- سهولت نصب تاسیسات
- سازگاری با مصالح دیگر و نازک کاری آسان
- تشویق و حمایت مراجع فنی و دارای آیین نامه طراحی
- توجیه اقتصادی
- سازگار با محیط زیست و قابلیت بازیافت
- پدافند غیر عامل
- انعطاف پذیر در طرح های مختلف معماری
- امکان استفاده در انواع کاربری ها مثل استخر
معایب:
- عدم امکان جابه جایی دیوار ها و بازشوها پس از ساخت
- برخی محدودیت های طراحی از قبیل محدودیت برای کنسول کردن دیوار
- تعداد طبقات محدود (۱۶ طبقه یا ۵۰ متر در ایران)
- ضخامت نسبتا زیاد دیوارها که باعث کاهش فضای داخلی به خصوص در زمین های
- کوچک میشود
- بالا بودن نسبی رطوبت فضای داخلی در ماه های اول بهره برداری به دلیل عمل
- آمدن بتن
- وزن زیاد سازه
طراحی:
در این بخش و بخش های بعدی نکات اساسی در مورد طراحی سازه های ای سی اف گفته میشود اولین قدم بررسی نقشه معماری است جهت دیوار گذاری که در بخش های بعدی بیشتر با آن اشنا می شویم
دیوار گذاری ومدول اولیه:
- مهم ترین بخش طراحی است اگر این بخش به صورت مناسب انجام شود روند طراحی آسان میشود
- نکته مهم این است که دیوار گذاری بهتر است به صورت متقارن انجام شود و دیوار ها به صورت مناسب پخش شوند
- طراحی معماری این سازه ها توسط معمار باید بر اساس دیوار باربر طراحی گردد به صورتی که بتوان تیرچه گذاری کرد البته این سازه در ترکیب با ستون های با ابعاد بسیار کوچک وتیر هایی که بین دیوار ها میافتد انعطاف بسیار بیشتری نسبت به سیستم سنتی دارد
- نکته : بهتر است تیرچه ها بر روی دیوار ها باربر قرار بگیرند تا اینک بر روی تیر بیافتند این موضوع باعث بهینه شدن کار میشود
حداقل طول دیوار ها:
- بحث حداقل طول دیوار در کنار پنجره، در ها و به صورت کلی بارشوها موضوعیت پیدا میکند که باید موارد زیر در آن رعایت شود حداقل طول دیوار ها باید نصف ارتفاع طبقه باشد که این مقدار معمولا ۱.۵ متر میشود
- در صورتی که نمیتوانید این مقدار را تامین کنید میتوانید به جای دیوار آن بخش ستون استفاده کنید و با
- کم و زیاد کردن ابعاد پنجره یا جابجایی آن در یک سمت پنجره این مقدار را تامین و در طرف دیگر ستون
- استفاده کنید و یا حتی از اتصال تیر به تیر میتوانید استفاده کنید و درگاه پنجره را بسازید
- نعل در گاه بازشوها : در این بخش شما دو حالت میتوانید کار کنید در حالت اول که تصویر سمت راست است دیوار را دیوار همبسته فرض میکنید و بازشو را درون دیوار در میاورید در اینجا حداقل طول دیوار کاهش می یابد و به حداقل نصف ارتفاع بازشو که کمتر از طبقه است کاهش می یابد و از تیر و قالب های نعل درگاهی برای همبسته سازی استفاده میکنید
- در حالت دوم که در تصویر سمت چپ میبینید استفاده از دیوار های جدا از هم است و این دیوار ها فقط با یک تیر برای باربری ثقلی به هم متصل میشوند که این تیر باید داخل دیوار مهار شود در این حالت حداقل طول مقدار گفته شده در اسلاید قبل است
اتصال تیر به دیوار:
- تیر ها باید با دیتیل زیر در دیوار ها مهار شود عرض تیر ها باید ۲۵ باشد ولی عمق آن متغیر است
- عمده تیر های مورد استفاده تیر ۲۵*۳۰ است ولی در طره ها و یا تیر هایی که از دو چشمه بار میگیرند و ارماتور های بالایی دارند و یا دهانه بلند است و خیز جواب نمیدهد از تیر ۲۵*۴۰ و یا ۲۵*۴۵ استفاده میکنیم
- اتصال تیر ها باید در عمده مواقع به محور قوی دیوار باشد و اتصال به محور ضعیف دیوار نداشته باشیم
اتصال به محور ضعیف دیوار:
- همانطور که گفته شد اتصال به محور ضعیف دیوار نباید باشد ولی در مواردی ممکن است محبور شویم که این اتصال را انجام دهیم که راه حل های آن را با توجه به شرایط تیر باید انتخاب کرد
- . اگر تیر باربر باشد —— جایگذاری ستون در محل اتصال تیربه دیوار
- .تیر باربر ولی با با طول کمتر از ۱/۸ متر است ———طراحی به صورت طره و مفصلی کردن تیر
- .تیر غیر باربر——-تیرچه دوبل ، اتصال مفصلی
- توجه مهم: در موارد بالا حتما باید اتصال تیر به تیر نیز ایجاد کرد که در شکل روبرو میبینید
محاسبه ضریب c:
- ضریب زلزله این سازه با توجه به اینامه ۲۸۰۰ محاسبه میشود که از نوع دیوار باربر برشی ویژه محسوب میشود و ارتفاع مجاز این سازه برای طراحی ۵۰ متر در نظر گرفته شده است
- این سازه معمولا چون به شدت سخت است پریود پایینی دارد و معمولا سازه یک طبقه تا چند طبقه یک ضریب زلزله یکسان به ما میدهد
دیوار ۱۵ و ۲۰ سانتیمتری:
- در این سازه از دو نوع دیوار ۱۵ و ۲۰ استفاده میشود که در عمده موارد دیوار ۱۵ است ولی در مواردی محبور به استفاده دیوار ۲۰ سانتی متری دو لایه میشویم که به شرح زیر است :
- . در مواردی که دیوار با خاک تماس داشته باشد
- .در سازه های سه طبقه و بالاتر در جایی که برش دیوار تک لایه جواب نمیدهد
- .مواردی که تنش دیوار ها بالا است
ضرایب ترک خوردگی ، ترکیبات بار:
- با توجه به مبحث ۹ جدید ضرایب ترک خوردگی دیوار تیر و ستون ها همگی میتواند ۰/۵ در نظر گرفته شود
- ترکیبات بار : در این سازه از ترکیبات بار سازه معمولی بتن با دیوار برشی استفاده میکنیم و تفاوتی و جود ندارد و حتما باید قانون ۱۰۰-۳۰ اعمال شود
کنترل دیوار تک لایه :
- در سازه های زیر سه طبقه بدون کنترل خاصی دیوار ها را ۱۵ سانتی و تک لایه در نظر میگیریم ولی در سازه های سه طبقه و بالاتر باید برش گزارش شده از ایتبس با برش گفته شده توسط اینامه مقایسه شود و اگر برش زیاد باشد باید از دبوار دو لایه و به تبع آن ضخامت ۲۰ استفاده شود
کنترل پیچش:
- کنترل پیچش : کنترل پیچش در این سازه با متقارن کردن دیوار گذاری و حذف قسمتی از دیوار ها و یا اضافه کردن آن ها و یا ۲۰ سانتی کردن دیوار ها رفع میشود اگر از همان ابتدا کار متقارن مدول شود به این مشکل نمیخوریم
کنترل دریفت:
کنترل دریفت : این سازه به علت سختی بالا به مشکل دریفت نمیخورد و نیاز به کنترل ندارد
کنترل تنش :
- برای کنترل تنش مانند سازه های معمولی باید در ایتبس از ترکیبات بار پوش گرفته شود و S22 خوانده شود و در همه دیوار ها باید مقدار آن از ۰.۲f’c * کمتر باشد ولی در مواردی این مقدار بیشتر میشود که به شرح زیر است :
- زیاد شدن تنش بر اثر کمبود دیوار :
- تنش به صورت گسترده زیاد است و برای حل آن باید از دیوار ۲۰ سانتی و اضافه کردن دیوار کمک گرفت و تنش را پخش کرده و به زیر مقدار گفته شده آورد.
- تنش زیاد بر اثر اتصال تیر به دیوار : این تنش به صورت نقطه ای اثر میکذارد که اگر تیری که این مشکل را آورده به محور قوی خورده باشد باید عمق تیر را زیاد کرد و ۱متر تیر را به داخل دیوار انتقال داد .
- ولی اگر بر اثر برخورد تیر به محور ضعیف باشد باید با مفصلی کردن و طره ای کردن تیر واتصال تیر به تیر مشکل را حل کرد ولی اگر حل نشد و اوضاع بحرانی بود با یک ستون میتوان مشکل را حل کرد
کار با نرم افزار :
- مدل کردن و طراحی این سازه در نرم افزار همانند سازه های معمولی است و نکته خاصی ندارد به جز نکاتی که گفته شد .
- همچین انواع سقف ها و دیوار ها را میتوان برای این سازه استفاده کرد.
طراحی پی :
- طراحی پی این سازه نیز مانند سازه های مرسوم دیگر است و نکته قابل توجه این است که پی این سازه نیز به کنترل پانج ندارد و به مشکل پانچ نمیخورد
- عرض و عمق پی کاملا بستکی به دیوار گذاری دارد به گونه ای که هر چه طول دیوار بیشتر باشد عرض پی کمتر
گرفتن خروجی و نقشه ها :
- برای گرفتن خروجی و نقشه ها باید مقدار ratio ارماتور دیوار که ایتبس گزارش میدهد را بخوانیم و نوع طراحی دیوار باید روی گزینه دیزاین باشد تا ریشو به ما داده شود
- برای مثال اگر گزارش ایتبس ۰/۰۰۲۵ باشد مقدار ازماتور میشود ارماتور ۱۲ با فاصله ۳۰ که مقدار مینیمم است
- همچنین باید دتایل دیوار های ویژه به صورت کامل رعایت شود
- برای بقیه بخش ها مثل تیر و ستون و پی مانند سازه معمولی نقشه ها گرفته میشود
اتصال دیوار به دیوار و دیوار به سقف:
- برای اتصال دیوار به دیوار و یا جای دادن ستون در دیوار و سقف به دیوار ها دتایل های خاصی وجود دارند که در تصویر زیر میبیند و باید تمامی آن ها در جزییات نقشه آورده شود و یا میتوانید این نقشه هارا از شرکت مه میل سازه دریافت نمیایید
- انواع سقف ها همانطور که در قبل گفته شد از جمله تیرچه بلوک کرومیت ایتل دک کوبیاکس و دال بر روی این سازه قابل اجرا هستند
اتصال دیوار به دیوار و دیوار به سقف:
دتایل دیوار ویژه:
اجرای ICF:
- اجرای ای سی اف معمولا به علت نداشتن قالب بندی بسیار آسان است و در طول ۳ الی ۴ روز می توان یک طبقه را بتن ریزی کرد
- بتن ریزی سقف را میتوان با دیوار ها همزمان انجام داد
- همچین از جک های شافول کرد میتوان جهت شاقول کردن دیوار ها استفاده کرد
- معمولا کمرکش های دیوار ها هر ۳۰ سانتی متر چپ و راست دیوار گذاشته میشود تا برش کامل انتقال پیدا کند
- نکته مثبت این است که از ۵سانتی متر یونولیت خارجی دیوار میتوان جهت پر کردن درز انقطاع استفاده کرد با این کار از درز انقطاع به صورت بهینه استفاده کردیم
هزینه ها:
هزینه های سازه ای سی اف معمولا هزینه یونولیت مصرفی و اجرای آن است که یونولیت آن کمی گران است ولی اجرای آن کمتر هزینه میبرد و ارماتور مصرفی آن معمولا کمتر است البته این مورد بسیار بستگی به دیوار گذاری و معماری دارد که هر چه دیوار بیشتر باشد ارماتور مصرفی کمتر میشود
سازه دیگر هزینه وال پست و دیوار چینی ندارد که به بهینه شدن هزینه ها کمک میکند
در مجموع هزینه ها نسبت به سازه بتنی ممکن است ۵درصد بیشتر و یا کمتر شود ولی مزایایی همچون عایق بودن سرعت اجرای بالا و کم شدن هزینه های گرمایش و سرمایش را در طول استفاده از این سازه را دارد
همچین چون سازه صنعتی حساب میشود وام های مخصوصی برایش در نظر گرفته شده است که به این سازه ها میدهند
منابع:
Eb212-structural design of icf walls in residential construction
مبحث سوم مقررات ملی ساختمان «حفاظت ساختمان ها در برابر حریق»
مبحث ششم مقررات ملی ساختمان «بارهای وارده بر ساختمان»
مبحث نهم مقررات ملی ساختمان «طرح و اجرای ساختمان های بتن آرمه»
مبحث نوزدهم مقررات ملی ساختمان «صرفه جویی در مصرف انرژی»
آیین نامه طراحی ساختمان ها بر اساس زلزله- استاندارد ۲۸۰۰
نشریه ض-۵۷۵: راهنمای طراحی و اجرای سیستم ساختمانی دیوار باربر بتنی
ACI 318-14
ICFMA Design Guide for Multi-Storey
ICFMA ProjectProfile Mid-Rise EdgewaterPlace
سلام، خسته نباشید.
ممنون از سایت بسیار خوبتون. من به صورت تصادفی با آن آشنا شدم. اطلاعات بسیار مفید و تازه‌ای برای گروه مهندسی ما داشت.
این فایل پی‌دی‌اف و تصاویر و اطلاعاتی که گذاشتید بسیار کاربردی و مفید بودند. فقط تصاویر قسمت دتایل دیوار و سقف و دتایل پی و… بسیار بی‌کیفیت هستند که متاسفانه نتوانستیم دقیقاً همه اطلاعات آن را بررسی نماییم. برخی از قسمت‌های تصاویر بسیار بی‌کیفیت و ناخوانا هستند. لطفاً یا تصاویر با کیفیت‌تری روی سایت بارگذاری نمایید یا در صورت امکان؛ تصاویر و یا فایل اتوکد همین دتایلی که روی سایت قرار دادید را به آدرس ایمیل ما ارسال کنید.
با تشکر، گروه مهندسی آوش سازه، خرم‌آباد.