هدف
هدف این دستورالعمل طراحی و ارائه ضوابط اجرایی نماها تحت اثر بارهای لرزهای، باد، ضربه و سایر عوامل محیطی و ارائه راهکارهای مناسب برای مهار آنها میباشد. ساختمان مورد بحث این دستورالعمل نماهای ساختمانی بوده و الزامات تهیه شده براساس آن ارائه شده است.
محدوده کاربرد
محدوده کاربرد این دستورالعمل نماهای ساختمانی است. این ضوابط در صورتی باعث پایداری نما میشود که سازه ساختمان و دیوارهای پشتیبان نما در صورت وجود، ضوابط سازه ای استاندارد ۲۸۰۰ با توجه به اهمیت ساختمان را تامین نمایند. در غیر این صورت، آسیبهای وارده به قاب سازهای و دیوارهای نگهدارنده نما باعث آسیب دیدن و خرابی نما میگردد. همچنین تغییرمکانها و جابجاییهای نسبی سازه نیز باید در محدوده تامین ضوابط سازه ای استاندارد ۲۸۰۰ باشد. در غیر این صورت رعایت ضوابط این دستورالعمل به تنهایی از وقوع آسیب به نما جلوگیری نمیکند.
ملاحظات کلی
با توجه به ضوابط ارائه شده در این دستورالعمل، لازم است اجزای نما بسته به نیاز، در مقابل بارهای وارده ناشی از فشار و مکش باد و نیروها و جابجاییهای زلزله و بارهای ناشی از ضربه مهار شوند. در طراحی نمای ساختمانها در برابر بارهای وارده سه عامل به شرح زیر باید مورد بررسی و کنترل قرار گیرد:
- اتصال نمای ساختمانها به تکیهگاه باید قادر به تحمل نیروهای وارده به نما ناشی از بار باد، زلزله و اثرات ضربه باشد.
- تکیه گاه نما و اتصال آن به سازه باید توانایی انتقال بار به سازه را داشته باشد.
- نمای ساختمانها باید قادر به تحمل جابه جایی نسبی ۱ و تغییرشکلهای تعریف شده در این دستورالعمل باشد.
قیود مورد نیاز برای مهار نما براساس نوع، اندازه و وزن قطعات آن تعیین میشود. در انتخاب و نصب قیود برای طراحی نما، نکات زیر باید رعایت شود:
- مهار نصب شده برای نما با مهار نصب شده برای سیستمهای دیگر تداخل پیدا نکند.
- در صورت نیاز به سوراخکردن دیوارهای غیرسازهای نگهدارنده نما یا در مواردی که تجهیزات دیگری در مسیر انتقال بار مهار قرار داشته باشند، باید تمهیدات ویژهای در نظر گرفته شود.
- انتهای مهار لرزهای همواره باید به قطعهای متصل باشد که مقاومت کافی در برابر بار طراحی ناشی از بارهای زلزله، باد و ضربه مطابق فصل سوم را داشته باشد.
- قیود مورد استفاده برای مهار لرزهای باید الزامات فنی قطعه نما را نیز برآورده نماید.
- اتصال قطعات از طریق پیچکردن، جوش یا سایر اتصالات باید صورت گیرد و نباید بر روی مقاومت اصطکاکی ناشی از وزن قطعه نما حساب نمود.
- یک مسیر بار ممتد همراه با مقاومت و سختی کافی بین قطعه نما و سازه نگهدارنده باید فراهم آورد. اتصالات اجزای نما باید قابلیت انتقال نیروهای محاسبه شده را داشته باشند.
انواع نما
انواع نما از نظر نحوه اجرا و اتصال
انواع نماهای خارجی متداول شامل دیوار پردهای ،دیوار نما و نمای مهار شده به دیوار میانقابی هستند. که هرکدام میتوانند به صورت مهار شده یا چسبانده شده اجرا شوند. اصطلاح نمای پوششی یک واژه کلی است که به کلیه نماهای دیوار خارجی اطلاق میشود.
دیوار پرده ای (Curtain wall)
دیوار پردهای، دارای قاب سازهای جداگانه است که مستقیماً به آن متصل شده و مجموعه به مانند یک پرده روی سطح خارجی ساختمان را میپوشاند. در یک دیوار پردهای، بارهای ناشی از وزن نما، باد و زلزله مستقیما از دیوار به قاب سازهای منتقل میشود.
به طور معمول حداقل ۵۰ میلیمتر فاصله بین دیوار پرده ای و قاب سازه ای درنظر گرفته میشود. این فاصله برای تطابق بی نظمی های ابعادی غیرقابل پیشبینی در قاب است. نمونه ای از دیوارهای پردهای، دیوار پرده ای شیشه-آلومینیوم است.
دیوارهای پرده ای غیرشفاف شامل پانلهای بتنی پیش ساخته، پانلهای مسلح شده با الیاف شیشه، پانلهای فلزی و نظایر آن است. در دیوارهای پرده ای غیرشفاف ممکن است به منظور فراهم کردن امکان نازک کاری دیوار داخلی، افزودن عایق حرارتی، برقکاری و عبور لوله های تاسیساتی در داخل دیوار، یک دیوار پشتیبان اضافه شود. از آنجا که دیوار پرده ای مستقیماً به قاب سازه ای متصل است، بار باد را به قاب و درنتیجه به تیر و ستون منتقل کرده و لذا در برابر بار باد مقاومت میکند. در این حالت به دیوار پشتیبان (درصورت وجود) هیچ بار بادی وارد نمیشود.
دیوار نما (Veneer wall)
این نوع نما مشابه دیوار پرده ای غیرشفاف است. دیوار نما میتواند در سازه های قابی و سازه های دیوار باربر استفاده شود. در این نوع نما وجود یک دیوار پشتیبان اجباری است. بارهای وارد بر دیوار نما به دیوار پشتیبان منتقل میشود. دیوار پشتیبان بارها را به قاب سازه ای ساختمان منتقل میکند. دیوار نما به دو نوع مهار شده و چسبانده شده تقسیم میشود.
در نمای مهار شده، مهار، نما را به سازه پشتیبان متصل میکند. بنابراین علاوه بر انتقال و تحمل بار ثقلی نما، این مهار باید بارهای باد و زلزله را از نما به دیوار پشتیبان انتقال دهد. دیوار نمای مهار شده، عموماً با یک فضای خالی ۵۰ میلیمتری بین نما و دیوار پشتیبان به صورت یک دیوار زهکش طراحی میشود.
در نمای چسبانده شده، نما به دیوار پشتیبان چسبانده میشود. در این حالت حتماً باید نما با المان مناسب برای تحمل بارهای لرزه ای به دیوار پشتیبان مهار شود و چسباندن تنها به منظور انتقال بارهای ثقلی است. نمای چسبانده شده، دیواری با سطح آببندی شده است. Stucco و EIFS نمونه هایی از دیوار با سطح آببندی شده هستند.
نماهای مهارشده به میانقاب (Infill wall)
نمای خارجی مهار شده به میان قاب (دیوار غیرباربر قرار گرفته در فضای بین تیر و ستون) در فضای خالی بین تیرهـا و ستونها قرار میگیرد و در این حالت قاب سازه ای در معرض دید قرار دارد. نمـای مهـار شـده بـه میـانقـاب، تنهـا در سازه های قابی استفاده میشود و به دو صورت مهار شده و چسبانده شده طراحی میشود. در سازه هایی که چنین سیستم نمایی دارند، به دلیل پائین بـودن مقـادیر مقاومـت حرارتـی قـاب سـازهای بتنـی یـا فولادی، مشکل عایق بندی حرارتی وجود داشته و انتقال حرارت از طریق تیر و ستون انجام میشود. با توجه بـه اینکـه در دیوار پرده ای و دیوار نما، قاب سازهای ساختمان پوشانده میشود، میتوان کارایی حرارتی بـالاتری بدسـت آورد. از لحـاظ لرزه ای جزییات و دیتایلهای این نوع نما ساده تر از سایر انواع نما میباشد.
انواع نماهای متداول از نظر مصالح
نماها بر اساس مصالح به کار رفته در آنها به انواع زیر تقسیم میشوند:
نمای سنگی
سنگ جسم جامد طبیعی است که از ترکیب یک یا چند نوع کانی تشکیل شده است. سنگهای ساختمانی طبیعی به دلیل زیبایی ظاهری و هزینه نگهداری پایین، یکی از رایجترین مصالح ساختمانی مورد استفاده در نمای ساختمانها به شمار میروند.
غالباً از سنگ گرانیت، سنگ آهک، تراورتن، ماسه سنگ، سنگ لوح، ماربل و کوارتزیت برای نماسازی استفاده میشود. سنگهای نما از نظر کیفیت کلی باید سالم، بادوام و خوش ظاهر بوده و در هنگام انتخاب باید به دوام و پایداری در برابر عوامل جوی، تغییرات ابعادی، مقاومت فشاری، تخلخل، پایداری در برابر نمکهای محلول و بخارات شیمیایی که احتمال میرود سنگ در معرض آن قرار گیرد توجه شود. در صورت اجرای صحیح و اصولی، سنگها از دوام بالایی برخوردار میباشند. انتخاب سنگ مناسب، مشخص نمودن روش استخراج و ساخت، طراحی شیوه اتصال و نصب صحیح تمام اجزا سبب افزایش مزایای استفاده از سنگ میگردد.
وزن سنگ در مقایسه با سایر انواع نما بیشتر است که باعث میشود نیروی زلزله بیشتری به آن وارد شود و این مسأله در صورت مهار نامناسب باعث جدا شدن سنگ از سطح نما و سقوط آن تحت اثر نیروی زلزله میشود.
سنگهای مصنوعی در مقایسه با سنگ طبیعی وزن کمتری داشته و از ترکیب مجدد سنگهای طبیعی با مواد افزودنی دیگر به دست میآیند. موادی که برای خط تولید سنگهای مصنوعی به کار میروند طوری انتخاب میشوند که برای نما نیز قابل استفاده باشد. سنگهای مصنوعی از ترکیب سیمان یا رزین، رسها، آگرگاتهای سنگهای ضایعاتی و خاکهای سبک وزن ساخته میشوند. رنگدانه ها یا اکسید آهن، رنگ مورد نظر را به این سنگها میدهد. ترکیبی که از این راه به دست میآید در قالبهایی ریخته میشود که دارای نقش و نگارهای سنگهای طبیعی بوده و به این سنگها جلوهای طبیعی میدهد.
نمای آجری
آجر یکی از قدیمیترین مصالح ساختمانی شناخته شده میباشد. آجر سنگی است مصنوعی که در سه نوع رسی، ماسه آهکی و بتنی ساخته میشود. نوع رسی آجر از پختن خشت (گل شکل داده شده) و نوع ماسه آهکی آن از عمل آوردن خشت ماسه آهکی (که از فشردن مخلوط همگن ماسه سیلیسی و آهک در قالب ساخته میشود) با بخار تحت فشار زیاد بدست میآید. آجرهای بتنی همانند بلوکهای سیمانی تهیه میشوند.
آجر در شکلهای گوناگون تولید شده و در نماسازی نیز مورد استفاده قرار میگیرد. نماهای آجری به علت دوام زیاد، تطبیق پذیری، صرفه اقتصادی، مقاومت در برابر آتش و ظاهر زیبا مورد توجه اند. علاوه بر این نماهای آجر نیاز کمی به نگهداری و تعمیر دارند و برای ساختمانهایی با ارتفاعهای مختلف قابل استفاده اند.
آجرهایی که برای نماچینی به کار میروند در رنگهای زرد کم رنگ که به آن آجر سفید میگویند و زرد پررنگ که به آن آجر بهی میگویند و همچنین آجر قرمز رنگ روشن یا قرمز رنگ سیر موجود است. ارتفاع آجرهایی که در نما کار میشوند ممکن است ۴،۳ یا ۵ سانتیمتر باشد ولی دو بعد دیگر این آجرها هم مانند سایر آجرهای فشاری یا ماشینی ۱۰×۲۰ میباشد. البته در سالیان اخیر آجرهای نما با عرض کم نیز به عنوان آجر نمای نازک (آجر پلاک) متداول شده است.
نمای سیمانی
نمای سیمانی از متداولترین نماها برای ساختمانهای بلندمرتبه به حساب میآید. سه نوع نمای متداول پایه سیمانی عبارتند از:
الف – نمای آستر سیمانی (Stucco): اندود سیمان پرتلند میتواند هم برای سطوح داخلی و هم برای سطوح خارجی مورد استفاده قرار گیرد. غالب کاربرد اندود سیمان پرتلند به عنوان آستر نهایی دیوار خارجی میباشد. اندود سیمان پرتلند خارجی به نام استاکو نامیده میشود.
ب – نمای تخته سیمانی الیافی: صفحه های سیمانی الیافی صفحه های پیش ساخته ای هستند که دارای مواد چسباننده از نوع سیمانی یا کلسیم سیلیکات سنتزی میباشند و در آنها از الیاف برای تقویت خصوصیات کششی و خمشی استفاده میشود. الیاف میتوانند به صورت پراکنده تصادفی یا شبکه ای منظم در ماتریس سیمانی به کار گرفته شوند. ظاهر این صفحه ها میتواند خودرنگ (رنگواقعی سیمان)، رنگدار شده (به رنگ و فام دلخواه) و بافتدار (به طرح دلخواه) باشد.
ج – نمای بتنی پیش ساخته: پانلهای بتنی پیش ساخته برای تمامی شرایط آب و هوایی مناسب و قابل اجرا میباشند ولی بیشتر در شرایط آب و هوایی سخت مورد استفاده قرار میگیرند چرا که استفاده از مصالح بنایی یا بتن درجا در آب و هوایی که خطر یخزدگی وجود دارد به دلیل سرعت پایین عمل آوری سیمان پرتلند مشکل ساز است. استفاده از پانلهای پیش ساخته باعث حذف نیاز به نصب داربست و افرایش امنیت کارگران میشود. همچنین با توجه به اینکه این پانلها در محلهای سر بسته و بدون اینکه شرایط آب و هوایی بر روند ساخت آنها تاثیری داشته باشد تولید میشوند دارای کیفیت بالا هستند.
پانلهای بتنی پیش ساخته بطور کلی بیشتر در ساختمانهایی چون بیمارستانها با ارتفاع متوسط تا بلند، آپارتمانها، هتلها، پارکینگها و ساختمانهای تجاری به کار میروند.
نمای سرامیک
با توجه به قیمت بالای سنگ و باری که سنگ به ساختمان تحمیل میکند، در برخی کشورها استفاده از سرامیک به عنوان نمای ساختمان رواج قابل ملاحظهای پیدا کرده است. نمای سرامیک در مقایسه با سنگ، وزن کمتری دارد. نماهای سرامیکی به دو دسته تقسیم میشوند:
الف: نمای سرامیکی مهار شده یا خشک شامل نمای سرامیکی پرسلان و نمای سرامیک تهویه شونده (terra cott)
ب: نمای سرامیکی چسبانده شده
نمای کامپوزیت فلزی
کامپوزیتها از ترکیب دو یا چند ماده جداگانه تشکیل شده اند که ماده حاصل نسبت به هر کدام از اجزاء تشکیل دهنده استحکام و دوام بیشتری دارد. خواص کامپوزیت در مجموع از هرکدام از اجزاء تشکیل دهنده آن بهتر است و اجزاء مختلف، کارایی یکدیگر را بهبود میبخشند و این یکی از مزیتهای کامپوزیت محسوب میشود. از متداولترین نماهای کامپوزیت میتوان به نمای کامپوزیت آلومینیومی، پانلهای فلزی عایق بندی شده و نمای کامپوزیت پلییورتان اشاره کرد.
ورقهای کامپوزیت آلومینیوم متشکل از دولایه آلومینیوم به ضخامت ۳ تا ۰/۵ میلیمتر در اطراف و یک هسته از جنس پلاستیک یا یک ماده معدنی پرکننده ضدحریق (نظیر مواد پلیاتیلنی) به ضخامت ۳ الی ۵میلیمتر میباشند. لایه خارجی عمدتاً دارای یک پوشش آستر رزین اپوکسی و یک لایه PVDF میباشد. سطح ورق کامپوزیت با یک لایه فیلم محافظت میشود. از جمله مزایای این پانل میتوان به سبکی وزن، تنوع رنگ و شکلپذیری اشاره کرد.
از جمله بزرگترین مشکلات این نوع نما، از یک سو ورود محصولات بی کیفیت و فقدان دانش فنی کافی درخصوص کنترل کیفیت این نوع پانل برای نما و اجرای نامناسب توسط برخی افراد غیرمتخصص است. چسبیدن ذرات گرد و غبار بر سطح نمای ساختمانها و تغییر رنگ از جمله مشکلات این نوع نما است. تمیز کردن نما مستلزم ایجاد داربست یا پیشبینی بالابرهای مخصوص جهت شستشو است.
نمای اتیکس
اتیکس (سیستمهای عایق حرارتی خارجی) یک سیستم نمای خارجی است که از سه جز اصلی زیر تشکیل شده است:
- عایق: رایجترین مواد برای عایق، فوم پلیاستایرن منبسط شده و پشم معدنی تختهای است. البته استفاده از عایق های دیگر نیز امکانپذیر است.
- مسلح کننده: به منظور مسلح کردن تخته های عایق یک لایه اندود به همراه مش مسلح کننده عمدتاً از الیاف شیشه به منظور جلوگیری از ایجاد ترک استفاده میشود.
- پوشش نهایی: برای پوشش نهایی، انواع اندود، چوب، سرامیک، آجر لعابدار، فلز و موادی از این قبیل میتواند به کار رود.
به جز اجزای اصلی فوق الذکر، اجزای فرعی شامل مهارها، درزگیرها، محافظت کننده های گوشه و … نیز در این نما به کار میرود. سه روش متداول مهار تخته های عایق به مصالح بنایی شامل استفاده از چسب، میخ پرچ و مهار مکانیکی (ریلی) است.
نمای EIFS
نمای عایق حرارتی بیرونی و نازک کاری EIFS شامل یک لایه فوم عایق پلی استایرن، مش تسلیح از جنس الیاف شیشه، یک لایه پوشش پایه پلیمری و لایه پوشش نهایی پایه پلیمری میباشد. مش تسلیح در داخل لایه پوشش پایه قرار میگیرد.
از آنجاییکه نمای نهایی این نما بسیار شبیه نمای استاکو (stucco) میباشد از آن به استاکوی مرکب تعبیر میشود تا از استاکو معمولی که با پایه سیمان پرتلند است قابل تشخیص باشد. آنچه در شناخت این نما مهم است اینکه این نما متشکل از مصالح مرکب شیمیایی متعدد میباشد. در این نما سازگاری بین لایه های مختلف، درزبندها، درزپوشها و ادوات اتصال باید وجود داشته باشد. این نما به دو دسته تقسیم بندی میشود:
- EIFS پایه پلیمری (PB) که EIFS با پوشش نرم نامیده میشود.
- EIFS پلیمر اصلاح شده (PM) که EIFS با پوشش سخت نامیده میشود.
نمای شیشه ای
استفاده از شیشه یا پلاستیک و هر نوع ماده شفاف یا نیمه شفاف در مقابل عبور نور در نمای خارجی ساختمان، نمای شیشه ای گفته میشود. این نوع نما امروزه به دلایل مختلفی از جمله سبکی و زیبایی در ساختمانهای زیادی از جمله ساختمانهای بلند در دنیا به کار میرود. اینگونه نماها علاوه بر زیبایی امکان استفاده حداکثر از روشنایی روز را فراهم مینمایند. همچنین استفاده از انواع مختلف شیشه با قابلیتهای مختلف سبب گسترش امکان استفاده از آنها در صنعت ساختمان شده است. انواع شیشه های مورد استفاده در صنعت ساختمان را میتوان بر اساس اجزا ترکیبی، روش ساخت و ویژگی های آن تقسیم بندی نمود.
تمامی شیشه هایی که در ساختمان به کار میروند باید از ترکیب موادی ساخته شوند که ثبات ویژگیهای شیشه در طول زمان را تضمین نمایند. به عبارتی باید نسبت به تابش خورشید مقاوم باشند یعنی تابش خورشید سبب خرابی آنها نشود و خواص طیفی آنها در مقابل اشعه های تابشی مستقیم و غیر مستقیم تغییر نکند. همچنین در مقابل عوامل جوی پایدار باشند.
نمای چوبی
ساختمانهای با مصالح طبیعی دارای پتانسیلهای زیادی برای گسترش میباشند. نمای چوبی به سادگی با سایر مصالح ترکیب میشود و امکان ساخت نماهای متنوع را فراهم میآورد. البته باید به میزان ذخایر منابع چوبی و جایگزینی آنها توجه داشت. چوبهای نرم برای اغلب ساختمانها به عنوان نمای خارجی استفاده میشوند. البته به کمک روشهای نگهداری پیشرفته نمونه های کم دوام تر نیز میتوانند برای کاربردهای نمای خارجی مورد استفاده قرار گیرند. عملیات حرارتی (نظیر ترمو چوب) و فرایندهای اصلاح چوب (نظیر Accoya) توانسته است قابلیت دوام محدوده وسیعی از نرم چوبها را بدون اصلاح در روشهای نگهداری افزایش دهد. استفاده از سخت چوبها نیز به غیر از گونه های خاصی از آنها در حال افزایش است. سخت چوبها عموماً محکمتر و پایدارتر از نرم چوبها هستند. از نماهای چوبی اغلب در ساختمانهای با ارتفاع کم تا متوسط استفاده میشود چون در ساختمانهایی با این ارتفاع مراقبت از نما آسانتر انجام میشود.
نمای سبز
توسعه شهرنشینی در سالهای اخیر منجر به توجه بیشتر به ایجاد فضای سبز در فضاهای شهری به عنوان یک رویکرد پایدار برای بهبود اکولوژی و تغییرات آب و هوایی در محیط زیست، شده است. دیوارها و نماهای سبز یکی از راه حلهایی است که به همراه سقفهای سبز برای افزایش مساحت فضای سبز شهرها اندیشیده شده است. دیوار سبز دیواری است که یا به طور خودایستا است یا بخشی از یک ساختمان است که به طور کامل یا بخشی از آن از گیاه پوشیده شده است. از فواید آن میتوان به استفاده مجدد از آب، بهبود کیفیت هوا و کاربرد به عنوان مانع صوتی اشاره کرد. دیوارهای سبز معمولا به دو شکل نمای سبز و دیوار زنده اجرا میشوند.
نشریه شماره ۷۱۴ – دستورالعمل طراحی سازهای و الزامات و ضوابط عملکردی و اجرایی نمای خارجی ساختمانها