هسته عایق

این لایه از جنس پلی استایرن منبسط شده است که با انبساط دانه‌های پلی استایرن در دستگاه مخصوص ساخته می‌شود. از مهمترین خصوصیات این ماده آن است که هیچگاه تبدیل به محل رشد قارچ نشده و قابل تجزیه نیست و از آنجا که یک هیدروکربن خالص است با آب تجزیه نشده و متورم نمی‌شود.

ضخامت عایق در پانل‌های دیواری و سقفی به ترتیب 6 و 10 سانتی‌متر است. برای انتخاب عرض و ارتفاع پانل‌ها، از مدول 30 سانتی‌متری استفاده می‌شود (عرض‌های 90 و 120 و 150 سانتی‌متر و ارتفاع 270 و 300 سانتی‌متر). یک صفحه با ابعاد 300 ´ 150 سانتی‌متر، به سادگی توسط یک کارگر قابل حمل و نصب است.

هسته عایق به کار رفته در سازه‌های پانلی باید از جنس پلی استایرن قابل انبساط (E.P.S) باشد. هسته عایق از فوم پلی استایرن قابل انبساط تشکیل شده که دارای حداقل چگالی اسمی ³kg/m15 باشد.

مشخصات فیزیکی و مکانیکی پلی استایرن قابل انبساط در جدول زیر ارائه شده است. در این جدول به استانداردهای DIN اشاره شده است که از استانداردهای اروپایی EN نظیر نیز می‌توان استفاده نمود.

پانل

پانل‌ها به دو گروه باربر و غیر باربر تقسیم می‌شوند.

پانل‌های باربر خود به دو گروه پانل‌های دیواری و پانل‌های سقفی طبقه‌بندی می‌شوند. مشخصات هندسی شبکه جوش شده و برشگیرها باید با توجه به نیازهای سازه‌ای و مبانی مشروح تحلیل و طراحی سیستم‌های پانلی محاسبه شود.

پانل‌های سقفی

پانل‌های سقفی به صورت افقی یا شیبدار با شیب کم به عنوان عضو باربر خمشی و دیافگرام افقی عمل می‌نمایند. ضخامت هسته عایق بر حسب عملکرد پانل سقفی و بارهای وارده نباید کمتر از 60 میلی‌متر باشد. بر این مبنا فاصله شبکه‌های جوش شده از یکدیگر حداقل 100 میلی‌متر است.

حمل و نقل، انبارش و نگهداری پانل

1- پانل‌ها باید در محیط‌های دور از تابش مستقیم اشعه خورشید، بارش باران، رطوبت، تغییرات حرارتی شدید و عوامل گزند بار محیطی نگهداری شوند.

2- پانل‌ها باید دور از مواد آتش‌زا یا حرارت مستقیم و مواد حلال مانند هیدروکربن‌ها نگهداری شوند.

3- از بارگذاری یا اقداماتی نظیر راه رفتن بر روی پانل‌ها باید اجتناب شود.

4- نگهداری و انبارش پانل‌ها روی یکدیگر باید به نحوی باشد که جوش شبکه و مفتول‌های آسیب نبینند.

5- نگهداری پانل‌ها باید بر روی سکوهای مناسب انجام گیرد به طوری که در حین بارگیری آسیبی به آنها وارد نشود.

6- در هنگام بارگیری، باراندازی یا حمل و نقل پانل باید اقدامات لازم در عدم ایجاد تابیدگی و خمیدگی پانل به عمل آید.

7- مراحل بارگیری و یا باراندازی پانل باید به آرامی و بدون اعمال ضربه به پانل صورت گیرد.

8- بارگیری و باراندازی پانل‌ها باید با ماشین‌آلات و بالابرهای ویژه با تمهیدات خاص صورت گیرد، به طوری که از اتصال مستقیم چنگک بالابر با پانل جلوگیری شده و عملیات بارگیری یا باراندازی با قلاب‌ها یا ابزارهای ویژه و دور از پانل انجام شود.

طراحی معماری

در طراحی معماری سیستم‌های پانلی رعایت نکات زیر ضروری است:

1- از آنجا که در سیستم‌های پانلی کامل دیوارهای جداکننده نقش باربر سازه‌ای دارند، لازم است هماهنگی کامل بین مهندس معمار و مهندس محاسب ایجاد گردد.

2- پلان ساختمان باید دارای شکل متقارن یا تقریباً متقارن نسبت به محورهای اصلی بنا باشد.

3- در مسیر انتقال نیروی جانبی از سازه پانلی به زمین، انقطاعی وجود نداشته باشد. به عبارت دیگر دیوارهای باربر باید به صورت ممتد تا روی پی امتداد داشته باشند.

4- در هر دیوار پانلی، سطح بازشوها نباید از یک سوم سطح کامل دیوار بیشتر باشد.

5- فاصله بازشوها تا کنارهای دیوار باید حداقل 750 میلی‌متر در نظر گرفته شود.

6- از احداث طره‌های بیشتر از یک متر احتراز شود.

7- از ایجاد بازوهای بزرگ و مجاور یکدیگر در دیافراگرم‌های کف خودداری شود.

8- از قرار دادن اجزای ساختمانی، تأسیسات و یا اشیای سنگین بر روی طره‌ها، عناصر لاغر و دهانه‌های بزرگ پرهیز گردد.

9- از ایجاد اختلاف سطح در کف‌ها خودداری شود.

10- از کاهش یا افزایش مساحت زیربنای طبقات در ارتفاع به طوری که تغییرات قابل ملاحظه‌ای در جرم طبقات ایجاد شود، پرهیز گردد.

11- ارتفاع مجاز هر طبقه بدون کلاف میانی به 4 متر محدود می‌شود. در صورت افزایش ارتفاع از این مقدار لازم است یک کلام میانی در نظر گرفته شود. در هر حال ارتفاع هر طبقه نباید از 6 متر بیشتر شود.

خصوصیات صوتی پانل‌ها

استفاده از سیستم پانل‌های سه بعدی می‌تواند با رعایت تمهیداتی، کاهش مناسب مصرف انرژی و آلود گی صوتی را در مقایسه با جدارهای متعارف به همراه داشته باشد. سیستم‌های پانل سه بعدی به دلیل وجود بتن و لایه پلی استایرن و ترکیب مناسب اجزای سازه، انتقال صدا را به نحو مؤثری کاهش می‌دهد و امکان ایجاد محیطی ارام با تمام مزایای سیستم‌های صدایی مطلوب را فراهم می‌کند. در این سیستم هر چه ضخامت لایه پلی استایرن و ضخامت بتن پاشیده بیشتر شود، صدابندی افزایش می‌یابد.

انواع پانل‌ها از نظر عملکرد سازه‌ای

پانل‌های سه بُعدی که در این سیستم مورد استفاده قرار می‌گیرند، بر حسب نوع اتصال لایه‌های مختلف آن به سه گروسه اصلی تقسیم می‌شوند:

پانل مرکب کامل: در این نوع پانل‌ها لایه‌های بتنی بالا و پایین تحت تأثیر بارهای وارده و در محدوده خطی به صورتی رفتار می‌کنند که میزان تغییر شکل نسبی در آنها یکسان بوده و در واقع مقطع به صورت یکپارچه عمل می‌کند. در این حالت برش بین لایه‌ای ناشی از خمش به صورت کامل از یک لایه به لایه دیگر منتقل می‌شود و پانل به طور کامل به صورت مقطع مرکب عمل می‌کند.

پانل نیمه مرکب: در این نوع پانل، لایه‌های بالا و پایین نسبت به یکدیگر به طور محدود تغییر شکل داشته ولی به طور کامل مستقل نیستند. در واقع برش بین لایه‌ای ناشی از خمش در این حالت به طور کامل از لایه بالا به لایه پایین منتقل نمی‌شود. در این حالت با توجه به درصد انتقال برش بین لایه‌ای میزان درصد عمل مرکب پانل مشخص می‌شود.

پانل غیر مرکب: در این حالت لایه‌ی میانی و برشگیرها نمی‌توانند برش بین لایه‌ای ایجاد شده در خمش را بین لایه‌ها منتقل کنند. در این شرایط هر لایه می‌تواند تغییر شکل مستقل داشته باشد. در این حالت پانل کاملاً غیر مرکب عمل می‌کند.

طراحی سازه‌ای

پانل‌های سه بعدی مورد استفاده در این سیستم گرچه در مرحله تولید، حمل و نصب بسیار سبک هستند ولی پس از پاشیدن بتن، وزن آنها افزایش پیدا می‌کند. هرچند وزن نهایی آنها از دیواره‌های معمولی کمتر است و در صورت اجرای صحیح، یکپارچگی و مقاومت بسیار خوبی در برابر زلزله دارند.

هنگام وقوع زلزله به طور معمول بیشترین صدمات جانی ناشی از ریزش سقف و دیوارهاست، اما در این سیستم به علت پیوستگی اجزای سازه، خطر ریزش به حداقل می‌رسد.

طراحی بر اساس مقاومت خمشی

طراحی پانل‌های سقفی با توجه به رفتار خمشی این قطعات که از بتن مسلح تشکیل شده‌اند، بر اساس مبحث نهم مقرررات ملی ساختمان انجام می‌شود. عملکرد ساختاری صفحات کف، در صورت کافی بودن تعداد مفتول‌های قطری، به صورت ترکیبی کامل و مانند دال خواهد بود. در صورت عدم کفایت مفتول‌های قطری، باید عملکرد مقطع با بهره گیری از تحلیل و محاسبات دقیق مشخص و اصلاح شود. حداقل میلگردهای مصرفی در پانل‌های سقفی مانند سایر قطعات بتنی مطابق مبحث نهم مقررات ملی ساختمان تعیین می‌شود. در صورتی که از تیرهای بتن آرمه برای تقسیم بار در پانل‌های سقفی استفاده شود، باید مطابق ضوابط طراحی و اجرای ساختمان‌های بتن آرمه نسبت به طراحی آن اقدام شود.

طراحی برای مقاومت برشی

در سیستم پانل‌های سه بعدی، ضخامت قسمت بتنی دیوار معادل مجموع ضخامت لایه‌های بتنی دو طرف آن در نظر گرفته می‌شود و مشخصات آن مطابق مبحث نهم مقررات ملی ساختمان محاسبه تعیین می‌شود. مقاومت برشی صفحات سقفی نیز مطابق ضوابط طراحی ساختمان‌های بتن ارمه محاسبه می‌شود و به دلیل عملکرد ضعیف بتن در برش، فقط مقاومت برشی میلگردها در نظر گرفته می‌شود.

طراحی تقویت‌های لازم برای بازشوها

در اطراف بازشوها باید فولاد تقویتی با سطحی معادل میلگردهای قطع شده در هر جهت به صورت فولاد متمرکز در همان جهت قرار داده شود. در هر دیوار، سطح بازشو نباید از یک سوم سطح کامل دیوار بیشتر باشد. فاصله بازشوها تا انتهای دیوار باید حداقل 750 میلی‌متر باشد، در غیر این صورت باید تحلیل دقیق صفحات با منظور نمودن محل واقعی بازشوها انجام شود و طراحی بر اساس نتایج تحلیل به صورت خاص صورت گیرد.

طراحی در برابر زلزله

مقاومت بتن یکی از مهمترین معیارهای طراحی در برابر زلزله در سیستم پانل‌های سه بعدی است. مقاومت مشخصه بتن در این سیستم نباید از 20 مگاپاسکال کمتر باشد. از کلاف‌بندی قائم، در محل برخورد دیوارهای باربر اصلی، برای تأمین شکل‌پذیری لازم و از کلاف‌بندی در بالای دیوارهای باربر اصلی، برای تأمین یکپارچگی و انسجام سقف، استفاده می‌شود. کلاف‌بندی‌های قائم و افقی، باید به نحوی طراحی و اجرا شوند، که یک شبکه کلاف پیوسته فضایی تشکیل شود. در محل اتصال صفحه سقف به دیوار، باید لایه عایق حذف و به جتای آن بتن‌ریزی انجام شود. برای تأمین یکپارچگی و عملکرد جعبه‌ای سازه، باید در محل اتصال صفحات دیواری به یکدیگر و صفحات دیواری به سقف، از میلگردهای اتصال استفاده کرد. تعداد و آرایش این میلگردها باید بر اساس محاسبات سازه و در موارد پیچیده توسط آزمایش تعیین شود.