كاربرد ساندويچ پانل در پوشش بناها (قسمت اول)

از قدیمی ترین موارد کاربرد ساندویچ پانل می توان به هواپیمای Mosquito در دهه ۱۹۴۰ اشاره نمود که در آن تخته سه لایی (plywood) به عنوان پوسته به کار رفته و چوب بالسا نقش هسته را در ساخت بدنه هواپیما داشته است. هنوز هم بسیاری از اجزای هواپیما ساختاری مشابه ولی از جنس آلومینیوم دارند. امروز ساندویچ پانل، از هواپیماهای پیشرفته تا درهای اتاقها در ساختمانها کاربردهای متعددی پیدا کرده است.

در اينجا كاربرد ساندويچ پانل در پوشش بناها مورد نظر ميباشد. در اين خصوص، المانهاي مختلف تشكيل دهنده اينگونه بناها را ميتوان در سه لايه ي متوالي از نظر قرار گيري، به اين ترتيب ذكر نمود:

۱ -قاب فولادي اصلي (primary steel frame)، كه شامل ستونها، تيرهاي اصلي (rafter) و بادبندها ميشود.

۲ -فولاد كمكي شامل ريلهاي جانبي و تيرريزي. اين اعضا سه هدف را برآورده ميكنند:

a .تكيه گاهي براي پوشش خواهند بود

b .انتقال بار وارده بر پوشش به قاب اصلي

c .گيرداري اضافي براي اعضاي فولادي اصلي فراهم ميكند

۳ -پوشش سقف و ديوار كه كاركرد آن برخي يا تمامي موارد زير خواهد بود:

a .جداسازي فضاي داخل و بيرون

b .انتقال بار به فولاد كمكي

c .افزايش گيرداري فولاد كمكي

d .عايقبندي گرمايي

e .عايقبندي صوتي

f .جلوگيري از گسترش آتشسوزي

g .هوابندي ساختمان

پوشش معمولا شامل اجزاي تكميلي از جمله پنجره ها، نورگيرها، هواكشها و آبروها (gutters) نيز خواهد بود. نكته مهمي كه بايد به آن توجه نمود اين است كه طراحي بهينه سازه ساختمان همان قدر كه به تك تك اجزاي فوق بستگي دارد، به اندركنش آنها نيز وابسته است. بنابراين، طراحان ميبايست براي طرح سازه تمامي اجزا را باهم در نظر گرفته و براي مثال نوع و جزئيات پوشش را همراه با تير و ستونهاي اصلي طراحي كنند نه اين كه نوع پوشش را به انتخاب پيمانكار پوشش قرار دهند. در اينجا به كاربرد ساندويچ پانل در پوشش ساختمان ميپردازيم. به لحاظ كاربرد، ساندويچ پانل برحسب اين كه در سقف يا در ديوار به كار رود، به دو نوع اصلي سقفي و ديواري تقسيم ميشود.

-پانلهاي سقف

ساندويچ پانلهاي سقفي براي بيشتر كاربردهايي كه در آنها سقف سبك ضروري است، مناسب هستند. بدين منظور، واضح است كه سقف بايد شيب دار باشد. البته شيب ميتواند بسيار كم باشد (برخي سيستمها براي شيب ۱ درجه طراحي شده اند). پانلهاي سقفي متناسب با ابعاد ساختمان در كارخانه تهيه ميشوند. دو انتها و طرفين هر پانل طوري آماده ميشوند كه درزهاي آب بند و مطمئني را بتوان به آساني در محل اجرا نمود. پانلها به فريم بندي زيرين متصل ميشوند. اين فريمها معمولا تيرريزي از پروفيلهاي فولادي است (purlins steel) .اتصال با استفاده از پيچهاي متهاي خودرو (self-drilling/selft-tapping) انجام ميشود. جزئيات لبه پانلهاي سقفي معمولا با قطعات كاربردي ديگر همان توليد كننده، مانند پنجره هاي سقفي، بازشوها و آبروهاي كناره، سازگار هستند.

-شكل ظاهري و مشخصات فني

سيستمهاي پانل سقفي به دو دسته كلي تقسيم ميشوند:

۱ .پانلهاي پيچ پيدا (fixed‐through) كه برجستگيهاي مقطع آنها به شكل پله هاي ذوزنقه اي شكل است و در آنها ورق بيروني در كنار و انتهاي پانل، طولي اضافي نسبت به ورق زيرين دارد. اين پانلها با روش معمول همپوشاني كناري و همپوشاني انتهايي براي سقفهاي داراي شيب ۴ درجه و بيشتر مناسبند.

۲ .پانلهاي پيچ مخفي (fixed‐concealed) كه در سقفهاي با شيب تمام شده كمتر، تا شيب ۱ درجه نيز ميتوانند به كار روند، داراي پروفيلي هستند كه به گونهاي طراحي شده است كه داراي اتصال ناپيدا باشند. درزهاي جانبي در مقطع اين پانلها در محلي بالاتر از مسير آبروي مقطع تعبيه ميشود (روي تاجهاي مقطع). لذا اين پانلها همپوشاني كناري به صورت پانلهاي پيچ پيدا ندارند وبهتر است اين پانلها از تاج شيرواني (ridge) تا پايين شيب شيرواني ( eave ) يك تكه باشند تا از همپوشاني انتهايي هم پرهيز شود.

پانلهاي سقف معمولا شامل يك رويه ي بيروني (weather sheet) فولادي پيش اندود شده به ضخامت ۰٫۵ تا ۰٫۷ ميليمتر يا آلومينيومي به ضخامت ۰٫۷ تا ۰٫۹ ميليمتر هستند. رويه ي داخلي (Liner sheet) معمولا داراي شكل مجوف ريزتري است و براي تامين دكوراسيون داخلي، سفيد رنگ ميباشد. پانلها براي اين كه بازدهي مناسبي از عملكرد گرمايي و مقاومت مكانيكي را بدست دهند و الزامات ساختمان ها را تامين كنند، با ضخامتهاي متنوع ساخته ميشوند، كه معمولا بين ۴۰ تا ۱۰۰ ميليمتر است. عرض پانل، بسته به توليدكننده متفاوت و معمولا بين ۹۰۰ تا ۱۲۰۰ ميليمتر است.

-بال انتها (end laps)

پانلهاي سقفي در طولهاي پيش برش شده تدارك ميشوند. هنگام برش، رويه داخلي و مغزه عايق در انتهاي پانل قدري عقبتر نسبت به رويه خارجي بريده ميشوند تا يك بال جهت همپوشاني يا در صورت لزوم يك آبچكان در پايين شيرواني ايجاد شود. با اين كار مقداري از عايق نمايان ميشود ولي معمولا، نياز به تمهيد خاصي براي حفاظت از آن در محل آبچكان پايين شيرواني يا در جوي ميان دو شيرواني مجاور (Valley condition) نیست.

برش خاص انتهاي پانل سقف جهت ايجاد آبچكان و آبرو در لبه پايين شيرواني

براي ايجاد يك درز آببند و هوا بند (weather-tight)، درز همپوشاني انتهايي پانلها نياز به درزگير و پيچ در محل همپوشاني دارد. توجه داشته باشيد كه سقفهاي با شيب كمتر از ۴ درجه در صورت امكان بايد اصولا يك تكه و بدون گام انتهايي اجرا شوند.

روشهاي پيوستن پانلها از كنار بستگي به نوع پانل مربوطه دارد (پيچ پيدا يا پيچ مخفي). پانلهاي پيچ پيدا، يك بال هم پوشاني كناري دارند كه بايد در محل نشيمن درزگيري شده و با پيچهاي خودرو در فواصل حدود ۴۰۰ ميليمتري محكم شوند.

پانلهاي پيچ مخفي (نامهاي مختلفي براي اين نوع پانلها به كار رفته است: (raised seam/clip fix/standing seam/concealed fixing/secret fixing)  ممكن است همپوشاني كوچكي داشته يا در كناره پانلها لب به لب شوند(butt together) سپس درز آنها با يك كلاهك مجزا پوشانده ميشود.

فستنرها (پيچ و پرچ)

فستنرهاي عبوري از پانلها معمولا مته اي و خودرو (self‐tapping / self‐drilling) هستند. اين پيچها داراي يك واشر هستند كه آب بندي دور پيچ  روي ورق بيروني را تضمين مي كند و نيز داراي دو مرحله رزوه هستند كه يكي در رويه پاييني فرو مي رود و يكي رويه بالايي را محكم مي كند. پانلها را مي توان در قسمتهاي برآمده يا در قسمتهاي فرورفته پروفيل پيچ كرد. دقت كنيد كه فستنرها نبايد كمتر يا بيش از اندازه محكم شوند تا از ايجاد آب بندي مناسب اطمينان حاصل شود.

عملکرد سازه ای

عملكرد سازه اي پانلهاي سقف را دو رويه بالا و پايين و مغزه مياني تعيين مي كنند. به طور كلي، مقاومت تركيبي پانل كه معمولا در فواصل ۲ متري روي تكيه گاه ها پيچ مي شود، بسيار بيش از مقدار لازم براي مقاومت در برابر بارهاي برف، باد و بارهاي حين اجرا است. در هر پروژه، مهندس سازه مسوول تعيين و اعلام بارها و فواصل لازم تيرريزيها براي پوشش مي باشد.

بايد به محلهايي كه احتمال تجمع مضاعف برف (snow drifting) وجود دارد، مانند پشت ديوارها (parapets) و دره ها، و محلهايي كه نيروي بالا كشنده باد زياد است، يعني تاج شيرواني (ridge)، پايين شيرواني (eaves) و ديوارهاي مثلثي شكل ابتدا و انتهاي شيرواني (verge ) توجه داشت. در اين نقاط احتمالا استحكام پيچها كنترل كننده مي باشد.

-كاربرد ساندويچ پانل در پوشش بناها (قسمت دوم)