روش‌هاي مقاوم سازي ديوارهاي غيرسازه‌اي مطابق نشريه ۷۲۹

روش‌های مقاوم سازی دیوارهای غیرسازه‌ای مطابق نشریه ۷۲۹

برچسب‌ها: روش‌های مقاوم سازی دیوارهای غیرسازه‌ای مطابق نشریه ۷۲۹

ضرورت مهندسي مقاوم‌سازي ديوارهاي غيرسازه‌اي در صنعت ساختمان

در زمين‌لرزه‌هاي گذشته، تجربه ثابت كرده است كه بخش عمده‌اي از خسارات مالي و جاني ناشي از تخريب عناصر غيرسازه‌اي مانند ديوارهاي واسط، تيغه‌هاي جداكننده و نماها بوده است. ديوارهاي غيرسازه‌اي اگرچه باربري ثقلي مستقيم ساختمان را بر عهده ندارند، اما به دليل جرم قابل توجه و بازخورد ديناميكي در برابر شتاب زلزله، مستعد آسيب‌هاي شديد فروريزش خارج از صفحه و ترك‌خوردگي‌هاي قطري درون صفحه هستند. از همين رو، مقاوم سازي ديوارهاي غيرسازه‌اي به يكي از اصلي‌ترين اولويت‌هاي مهندسان عمران، طراحان و ناظران سازه تبديل شده است.

عدم اتصال صحيح ديوارهاي پيراموني و داخلي به قاب‌هاي اصلي ساختمان (اعم از بتني يا فولادي) موجب مي‌شود كه با اعمال نيروهاي جانبي، رفتاري ترد و شكننده از خود بروز دهند. اين عملكرد نامناسب نه تنها مسيرهاي خروج اضطراري را مسدود مي‌سازد، بلكه شانس بازسازي سريع سازه پس از وقوع سانحه را نيز به شدت كاهش مي‌دهد. در همين راستا، تدوين دستورالعمل‌هاي يكپارچه و دقيق اجرايي به عنوان يك الزام ملي احساس مي‌شد.

نقش و جايگاه نشريه ۷۲۹ سازمان مديريت و برنامه‌ريزي

نشريه شماره ۷۲۹ با عنوان «راهنماي طراحي و اجراي ديوارهاي غيرسازه‌اي»، به عنوان مرجع جامع مهندسي در كشور، به بررسي دقيق ضوابط، استانداردها و روش‌هاي تسليح ديوارهاي بنايي غيرسازه‌اي پرداخته است. اين نشريه با تحليل رفتارهاي لرزه‌اي ديوار، راهكارهاي نوآورانه‌اي را براي كنترل جابه‌جايي نسبي (Drift) و مهار نيروهاي خارج از صفحه ارائه‌ داده است.

بر اساس مفاد نشريه ۷۲۹، ديوارهاي غيرسازه‌اي نبايد در سختي جانبي سازه مشاركت ناخواسته داشته باشند. به بيان ديگر، ديوار بايد از قاب اصلي جداسازي لرزه‌اي شده و در عين حال در برابر ضريب شتاب زلزله، پايداري و انسجام يكپارچه خود را حفظ كند. اجراي دقيق راهكارهاي اين نشريه، ضمن كاهش چشمگير هزينه‌هاي بازسازي پس از حادثه، سطح ايمني جاني ساكنان را به حداكثر ممكن مي‌رساند.

به كارگيري سامانه‌هاي مدرن مهار ديوار، از جمله تكنولوژي وال‌مش كه منطبق بر اصول مطرح شده در نشريه ۷۲۹ و پيوست ششم استاندارد ۲۸۰ deal مي‌باشد، پاسخي هوشمندانه به چالش‌هاي اجرايي و سازه‌اي ديوارهاي سنتي است. در فصل‌هاي آتي اين مقاله، روش‌ها، ضوابط و جزئيات اجرايي مطابق با اين نشريه معتبر به طور كامل مورد واكاوي قرار مي‌گيرد.

اصول فني و پارامترهاي طراحي لرزه‌اي ديوارها

نشريه ۷۲۹ سازمان مديريت، ضوابط سخت‌گيرانه و مفصلي را براي تسليح و مهار ديوارهاي غيرسازه‌اي مشخص كرده است. بر اساس اين دستورالعمل، هر ديوار غيرسازه‌اي بايد توانايي تحمل دو نوع نيروي عمده را داشته باشد: نيروهاي درون‌صفحه (In-Plane) كه ناشي از جابه‌جايي جانبي طبقات است و نيروهاي خارج‌از‌صفحه (Out-of-Plane) كه ناشي از شتاب مستقيم وارد بر جرم ديوار مي‌باشد.

بر طبق ضوابط فني، زماني كه نسبت طول به ضخامت يا ارتفاع به ضخامت ديوار از مقادير مجاز مشخص‌شده در استاندارد تجاور كند، ديوار بايد به كمك اجزاي تسليح‌كننده پايدار شود. نشريه ۷۲۹ صراحتاً بيان مي‌دارد كه سيستم تسليح بايد شكل‌پذيري مناسبي را براي ديوار فراهم كند تا بدون دچار شدن به شكست ترد، انرژي جنبشي ناشي از زلزله را جذب و مستهلك سازد.

جداسازي لرزه‌اي و كنترل درز انقطاع

يكي از مهم‌ترين الزامات نشريه ۷۲۹، لزوم جداسازي ديوار از ستون‌ها و سقف مي‌باشد. اين جداسازي كه معمولاً با ايجاد يك فاصله حداقل ۱٪ ارتفاع ديوار يا مطابق با جابه‌جايي نسبي طرح انجام مي‌شود، مانع از انتقال لنگر و نيروهاي فشاري قاب به تيغه مي‌گردد. فاصله ايجاد شده بايد با موادي تراكم‌پذير و انعطاف‌پذير مانند پشم سنگ يا پلي‌استايرن (يونوليت) پر شود.

در جدول زير، مقايسه‌اي جامع ميان الزامات فني روش‌هاي سنتي و روش‌هاي مدرن مبتني بر نشريه ۷۲۹ و پيوست ۶ ارائه شده است:

اعمال اين مفاهيم نشان مي‌دهد كه اتكاي صرف به روش‌هاي قديمي و سنگين فلزي نه تنها پاسخگوي نيازهاي مدرن مهندسي نيست، بلكه مي‌تواند خطرات جانبي ناشي از ايجاد پل‌هاي حرارتي و افزايش وزن سازه را به دنبال داشته باشد.

بررسي ساختار وال‌پست‌هاي فلزي سنتي

در دهه‌هاي اخير، روش متداول براي مهار ديوارهاي غيرسازه‌اي، استفاده از وادارهاي عمودي و افقي فلزي (معروف به وال‌پست) به همراه نبشي‌كشي اطراف ديوار بوده است. در اين روش، مقاطع فولادي نظير ناوداني يا قوطي با استفاده از پليت‌ها و رول‌بولت به سقف و كف مهار شده و بلوك‌هاي بنايي در ميان اين كادربندي چيده مي‌شدند.

اگرچه اين سيستم در زمان خود گامي به جلو براي جلوگيري از سقوط ديوارهاي يكپارچه محسوب مي‌شد، اما با پيشرفت علم مهندسي زلزله و تحليل رفتارهاي واقعي سازه‌ها، آسيب‌پذيري‌ها و نقاط ضعف عديده‌اي در اين روش نمايان گرديد. اجراي سنتي وال‌پست‌ها اغلب با خطاهاي انساني متعددي در كارگاه‌هاي ساختماني همراه است.

چالش‌ها و معايب فني روش‌هاي قديمي

بررسي‌هاي ميداني پس از زلزله‌هاي اخير نشان داده است كه روش‌هاي سنتي با مشكلات فني و اجرايي زير مواجه هستند:

• تمركز تنش در نقاط اتصال: جوشكاري‌هاي ناايمن و اتصال صلب ناوداني‌ها به سقف و ستون، باعث انتقال مستقيم نيروهاي قاب به ديوار و شكست ترد در نقاط جوش مي‌شود.
• وزن بالا و بار مرده اضافي: مصرف حجم بالاي فولاد، وزن مرده كل ساختمان را افزايش داده و در نتيجه نيروي زلزله وارد بر سازه را تشديد مي‌كند.
• سرعت اجراي پايين و هزينه بالا: فرآيندهاي طولاني برش‌كاري، جوشكاري، سوراخ‌كاري تيرها و ستون‌ها براي نصب انكربولت، سرعت پروژه را به شدت كاهش داده و هزينه‌هاي دستمزد را بالا مي‌برد.
• ايجاد پل حرارتي و صوتي: حضور پروفيل‌هاي فلزي در ميان ديوارها، عايق‌بندي حرارتي و صوتي ساختمان را مختل كرده و موجب اتلاف انرژي مي‌شود.
• تداخل با تاسيسات: وادارهاي فلزي مجزا اغلب مسير عبور لوله‌ها و كانال‌هاي تاسيساتي را مسدود كرده و نياز به تخريب‌هاي مجدد ايجاد مي‌كنند.

مجموعه اين محدوديت‌ها سبب شد كه مراكز پژوهشي ساختماني به سمت معرفي فناوري‌هاي نوين نظير تسليح با كامپوزيت‌هاي شبكه‌اي (FRCM) حركت كنند كه در نشريه ۷۲۹ نيز به شكل ويژه‌اي مورد توجه قرار گرفته است.

فناوري وال‌مش چيست؟

فناوري وال‌مش (Wallmesh) يكي از مدرن‌ترين و كارآمدترين روش‌ها براي تسليح و مقاوم‌سازي ديوارهاي غيرسازه‌اي است كه بر پايه سيستم كامپوزيتي سيماني/گچي تقويت‌شده با الياف (FRCM/TRM) عمل مي‌كند. در اين روش، به جاي استفاده از وادارها و پروفيل‌هاي سنگين فولادي، از شبكه‌اي از الياف فايبرگلاس به همراه پلاستارهاي ويژه مهندسي‌شده استفاده مي‌شود.

طراحي اين سيستم به گونه‌اي است كه تمام سطح يا نوارهايي از ديوار با مش فايبرگلاس پوشانده شده و توسط يك لايه پلاستر پايه سيماني يا پايه گچي تسليح مي‌گردد. اين تركيب يكپارچه، يك ماتريس كامپوزيتي با مقاومت كششي و خمشي فوق‌العاده ايجاد مي‌كند كه لنگرهاي خارج از صفحه ناشي از زلزله را به خوبي مهار مي‌نمايد. براي آشنايي بيشتر با جزئيات اين تكنولوژي مي‌توانيد به سامانه وال مش نوين مراجعه فرماييد.

منطبق بودن وال‌مش با اصول نشريه ۷۲۹ و پيوست ۶ استاندارد ۲۸۰۰

نشريه ۷۲۹ و پيوست ۶ استاندارد ۲۸۰۰ صراحتاً استفاده از تسليح شبكه‌اي (Mesh-reinforced plaster) را به عنوان جايگزين رسمي وال‌پست‌هاي فلزي سنتي تاييد كرده‌اند. دلايل انطباق كامل اين روش با ضوابط معتبر عبارتند از:

• حذف وادارهاي فلزي: در اكثر ديوارهاي متعارف نيازي به اجراي وادارهاي عمودي فلزي وجود ندارد، زيرا شبكه فايبرگلاس مقاومت كششي لازم را صلب مي‌كند.
• توزيع سراسري نيرو: تنش‌هاي وارده به جاي چند نقطه محدود، در كل سطح ديوار پخش شده و از ترك‌خوردگي موضعي جلوگيري مي‌شود.
• تسهيل در جداسازي لرزه‌اي: ديوار به راحتي با يونوليت يا پشم سنگ از قاب جدا شده و هيچ اتصال صلبي به تيرها و ستون‌ها نخواهد داشت.

استفاده از سيستم وال‌مش نوين، تحولي بنيادين در راستاي سبكسازي سازه، افزايش سرعت ساخت و ارتقاي جدي سطح ايمني لرزه‌اي پروژه‌هاي ساختماني كشور ايجاد نموده است.

معرفي اجزاي اصلي سامانه وال‌مش

سيستم وال‌مش يك راهكار كامپوزيتي چندجزئي است كه عملكرد صحيح آن وابستگي مستقيم به كيفيت و هماهنگي عناصر تشكيل‌دهنده آن دارد. اجزاي اصلي تشكيل‌دهنده اين سامانه پيشرفته عبارتند از:

۱. توري فايبرگلاس (مش فايبرگلاس)

مهم‌ترين عنصر كششي در اين سيستم، مش‌هاي فايبرگلاس با چشمه‌ها (گرماژ) و ابعاد مشخص هستند. اين مش‌ها بايد داراي مقاومت كششي بالا و ضريب الاستيسيته مناسب باشند. شركت نوين وال‌مش با بهره‌گيري از تكنولوژي روز، انواع مش زير را عرضه مي‌كند:

• مش فايبرگلاس E-Glass نوين وال‌مش: مناسب براي محيط‌هاي با ميزان قليايي كنترل‌شده و كاربردهاي عمومي.
• مش فايبرگلاس C-Glass نوين وال‌مش: داراي مقاومت مناسب در برابر شرايط محيطي مختلف.
• مش فايبرگلاس Zr-Glass نوين وال‌مش (مقاوم به باز): حاوي درصد مشخصي از دي‌اكسيد زيركونيوم (ZrO2) كه مقاومت فوق‌العاده‌اي در برابر محيط‌هاي بسيار قليايي (مانند پلاستر سيماني) دارد.

جهت انتخاب و تامين تجهيزات استاندارد، مي‌توانيد مقادير دقيق مش فايبرگلاس نوين وال‌مش را بر اساس محاسبات مهندسي پروژه خود تعيين كنيد.

۲. پلاستارهاي ويژه مهندسي (پايه سيماني و پايه گچي)

پلاستر نقش ماتريس درگيركننده الياف فايبرگلاس را ايفا مي‌كند و وظيفه انتقال چسبندگي و تنش ميان بلوك‌ها و توري را دارد:

• پلاستر پايه سيماني نوين: براي ديوارهاي بيروني، ديوارهاي تحت رطوبت و ملات‌هاي ماسه سيمان.
• پلاستر پايه گچي نوين وال‌مش: مخصوص ديوارهاي داخلي كه مستقيماً روي نازك‌كاري گچي قرار مي‌گيرند و نياز به ملات سيماني ندارند.

۳. قطعات جانبي و اتصالات مهاركننده

شامل نبشي‌ها يا ناوداني‌هاي منقطع پي‌وي‌سي يا فلزي جهت مهار لبه‌هاي ديوار، چسب‌هاي پايه اپوكسي يا پليمري براي تثبيت موقت توري، و نبشي‌هاي مهار سقف جهت جلوگيري از حركت خارج از صفحه در لبه بالايي ديوار مي‌باشد.

راهنماي كارگاهي و مراحل اجرايي تسليح ديوار

اجراي صحيح سيستم وال‌مش طبق استانداردها و توصيه نشريه ۷۲۹ مستلزم رعايت دقيق ترتيب مراحل كارگاهي است. در ادامه مراحل گام به گام اجراي اين روش شرح داده مي‌شود:

مراحل پنج‌گانه نصب و تسليح وال‌مش

1. ديوارچيني و جداسازي لرزه‌اي: در گام نخست، ديوارچيني با بلوك‌هاي سبك يا سنگين انجام مي‌شود. در اتصال ديوار به ستون‌ها و زير سقف، درز انقطاع با ضخامت ۲ تا ۳ سانتي‌متر ايجاد شده و با پشم سنگ يا يونوليت پر مي‌گردد.
2. پاشش/اجراي لايه اول پلاستر: يك لايه زيرين از پلاستر (پايه سيماني يا گچي نوين) به ضخامت تقريبي ۳ الي ۵ ميلي‌متر روي سطح بلوك‌ها كشيده مي‌شود.
3. قرار دادن و جاي‌گذاري مش فايبرگلاس: نوارهاي مش فايبرگلاس در فواصل و ابعاد محاسبه‌شده مهندسي، روي پلاستر تازه خوابانده شده و با كاردك كاملاً مهار مي‌شوند تا درون ملات مدفون گردند.
4. اجراي لايه دوم پلاستر: لايه دوم پلاستر روي مش كشيده مي‌شود به طوري كه شبكه فايبرگلاس كاملاً پوشانده شده و هيچ اليافي در سطح نمايان نباشد.
5. نصب نبشي‌هاي منقطع لبه‌اي: در صورت لزوم جهت مهار لبه‌هاي بالايي و جانبي، نبشي‌هاي منقطع پي‌وي‌سي يا فلزي با رول‌بولت مهار مي‌شوند.

جدول زير چك‌ليست كنترل كيفيت مراحل اجراي وال‌مش را نشان مي‌دهد:

تحليل فني و مالي انتخاب سيستم وال‌مش

يكي از دغدغه‌هاي اصلي كارفرمايان و مهندسان مشاور، مديريت هزينه‌هاي ساخت در عين حفظ ايمني كامل سازه است. مقايسه مستقيم روش نوين وال‌مش با سيستم‌هاي سنتي وال‌پست فلزي، نشان‌دهنده مزيت‌هاي بي‌بديل اين فناوري جديد است.

در روش‌هاي سنتي، خريد فولاد و مقاطع سنگين، هزينه‌هاي بالايي براي تامين آهن‌آلات، الكترود جوشكاري، چسب‌هاي كاشت ميلگرد و رول‌بولت‌هاي گران‌قيمت ايجاد مي‌كند. علاوه بر اين، دستمزد تيم‌هاي جوشكاري و نصب وادارهاي سنگين، سهم قابل توجهي از بودجه پروژه را به خود اختصاص مي‌دهد.

كاهش هزينه‌ها و افزايش سرعت اجرا

در مقابل، بهره‌گيري از خدمات مقاوم سازي ديوارهاي غيرسازه‌اي به روش وال‌مش، نتايج اقتصادي چشمگيري به همراه دارد:

• كاهش ۳۰ تا ۵۰ درصدي هزينه‌هاي مستقيم: حذف مقاطع فولادي گران‌قيمت و كاهش حجم آهن‌آلات مصرفي.
• افزايش ۳ برابري سرعت اجرا: به دليل سادگي فرآيند پلاستركشي و عدم نياز به تخصصي بودن تيم اجرايي، سرعت پيشرفت فيزيكي تيغه‌چيني افزايش مي‌يابد.
• كاهش هزينه‌هاي حمل و نقل: مش فايبرگلاس و پلاستارهاي آماده داراي حجم و وزن پاييني هستند و هزينه حمل كارگاهي را كاهش مي‌دهند.
• صرفه‌جويي در نازك‌كاري: به دليل تسطيح كامل ديوار پس از پلاستركشي، ميزان گچ مصرفي در مرحله نازك‌كاري به شكل ملموسي كاهش مي‌يابد.

تلفيق عملكرد عالي لرزه‌اي با صرفه اقتصادي بالا، وال‌مش را به انتخاب اول پروژه‌هاي بزرگ مسكوني، تجاري و بيمارستاني در كشور تبديل كرده است.

تامين ايمني جاني و پايداري لرزه‌اي ساختمان

목표 اصلي دستورالعمل‌ها و نشريات ملي از جمله نشريه ۷۲۹، «حفظ حيات ساكنان» و «قابليت بهره‌برداري بلافاصله پس از زلزله» است. ديوارهاي تسليح‌شده با سيستم وال‌مش به دليل ماهيت منسجم و انعطاف‌پذيري بالا، رفتار بسيار مطلوبي در برابر تكانه‌هاي شديد نشان مي‌دهند.

شبكه مش فايبرگلاس مدفون در پلاستر، به عنوان يك لايه كششي قوي عمل كرده و از فروپاشي ناگهاني و آواري بلوك‌ها جلوگيري مي‌كند. حتي در صورتي كه بلوك‌هاي بنايي بر اثر شدت زلزله دچار ترك‌خوردگي شديد شوند، توري فايبرگلاس تكه‌هاي خردشده را متصل به هم نگه داشته و مانع از پرتاب آن‌ها به داخل فضاهاي زندگي يا معابر عمومي مي‌گردد.

نتيجه‌گيري و جمع‌بندي مهندسي

اجراي مقاوم‌سازي ديوارهاي غيرسازه‌اي بر اساس ضوابط نشريه ۷۲۹ ديگر يك گزينه انتخابي نيست، بلكه الزام قانوني و اخلاقي ساخت‌وساز مدرن است. سيستم وال‌مش نوين، با رفع تمام نواقص وال‌پست‌هاي سنتي و تطابق كامل با استانداردهاي ملي و بين‌المللي، راهكاري مطمئن، سريع و اقتصادي را در اختيار صنعت ساختمان قرار داده است.

مهندسان طراح و ناظر با استفاده از توري‌هاي فايبرگلاس استاندارد نظير E-Glass و Zr-Glass نوين وال‌مش و همراهي پلاستارهاي تخصصي پايه سيماني يا گچي، مي‌توانند با خيالي آسوده ايمني لرزه‌اي ديوارهاي غيرسازه‌اي پروژه‌هاي خود را تضمين نمايند.