ساندویچ پانل پیش ساخته از ورق های فلزی اندود شده استاندارد در کارخانه استفاده می شود ساندویچ پانل پیش ساخته با عایق اورتان، با تزریق پیوسته ساخته می شوند.
ساندویچ پانل پیش ساخته همان طور که قبلا در کاربرد ساندیچ پانل ها اشاره شد، برای ساخت ساندویچ پانل های ساختمانی، ساندویچ پانل پیش ساخته از ورق های فلزی اندود شده ی (coated) استاندارد (که گاهی به تنهایی برای پوشش بناها به کار می روند) در کارخانه استفاده می شود. ساندویچ پانل های با عایق اورتان، به روش تزریق مجزا یا با تزریق پیوسته ساخته می شوند. در صورت استفاده از چسب می توان از مواد عایق دیگر نیز استفاده نمود.
ساندویچ پانل پیش ساخته با تزریق مجزا
در این روش، ورقه های رویی و زیرین، در یک فاصله معین از یکدیگر زیر دستگاه پرس یا فکی قرار می گیرند سپس مواد اورتان با مایع مخصوص مخلوط شده و مخلوط به داخل فاصله ی دو ورق تزریق می شود. مواد شیمیایی با هم واکنش داده و عایق را تشکیل می دهند که در میان پانل، منبسط شده و کاملا آن را پر می کند. پس از گیرش مغزه، پانل آماده شده از دستگاه خارج می شود.
در این روش، پانل ها به صورت پیوسته توسط یک ماشین بزرگ ساخته می شوند. رویه های بیرونی و داخلی از رول های مربوطه باز شده و با نورد غلطکی به شکل پروفیل مورد نظر در می آیند. سپس پیش حرارت دهی شده به طرف خط برهمنهی می روند که مقادیر دقیق مخلوط شیمیایی را روی رویه خارجی قرار داده و بلافاصله پس از آن رویه های داخلی و بیرونی به هم نزدیک شده به طرف ماشین لایه ساز می روند و همزمان ماده شیمیایی منبسط شده و فضای خالی را پر می کند. مغزه در حالی که پانل از میان دستگاه می گذرد می گیرد و در زمان خروج از انتهای خط به طول مورد نظر برش زده می شود.
این روش نیاز به یک ماشین بزرگ دارد ولی اقتصادی ترین روش برای تولید حجم زیادی از ساندویچ پانل است.
در گذشته از مواد شیمیایی منبسط کننده (chemical blowing agents) حاوی کلروفلوروکربن (CFC11) استفاده می شد ولی امروزه در غرب کمتر از این ماده استفاده می شود.
استفاده از چسب
در این روش عایق خودچسب نیست و رویه ی داخلی، ماده عایق و رویه ی خارجی با استفاده از چسب به یکدیگر متصل می شوند. این روش بیشتر برای ساختن پانل های دیوار جهت مصارف آرشیتکتی با رویه های تخت یا دارای پستی و بلندی های ریز مناسب است. پانل ها در این روش تا طول 4 متر قابل تهیه هستند.
اجزای مربوطه به چسب آغشته شده سپس با دقت سرهم بندی می شوند. پروسه ساخت معمولا با قرار دادن پانل ها زیر پرس و یا گذراندن آن ها از میان غلطک تکمیل می شود.
کاربرد ساندویچ پانل پیش ساخته
از قدیمی ترین موارد کاربرد ساندویچ پانل می توان به هواپیماهای Mosquito در دهه 1940 اشاره نمود که در آن تخته سه لایی به عنوان پوسته بکار 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. امروزه ساندویچ پانل، از هواپیما های پیشرفته تا درهای اتاق ها در ساختمان ها کاربرد های متعددی پیدا کرده است.
در اینجا کاربرد ساندویچ پانل در پوشش بنا ها مورد نظر می باشد. در این خصوص، المان های مختلف تشکیل دهنده اینگونه بنا ها را می توان در سه لایه ی متوالی از نظر قرار گیری، به این ترتیب ذکر نمود:
- قاب فولادی اصلی (primary steel frame)، که شامل ستون ها، تیرهای اصلی (rafter) و باد بندها می شود. (مثال نشان داده شده از قاب های دو بعدی (portal frames) تشکیل شده است ولی برای انواع دیگر فریم ها هم، مطالب ارائه شده در اینجا قابل استفاده است)
- فولاد کمکی شامل ریل های جانبی و تیرریزی می شود. این اعضا سه هدف را برآورده می کنند:
- تکیه گاهی برای پوشش خواهند بود.
- انتقال بار وارده بر پوشش به قاب اصلی.
- گیرداری اضافی برای اعضای فولادی اصلی فراهم می کند.
پوشش سقف و دیوار که کارکرد آن برخی یا تمامی موارد زیر خواهد بود:
- جدا سازی فضای داخل و بیرون.
- انتقال بار به فولاد کمکی.
- افزایش گیرداری فولاد کمکی
- عایق بندی گرمایی
- عایق بندی صوتی.
- جلوگیری از گسترش آتش سوزی
- هوابندی ساختمان.
پوشش معمولا شامل اجزای تکمیلی از جمله پنجره ها، نورگیرها، هواکش ها و آبروها (gutters) نیز خواهد بود.
نکته مهمی که باید به آن توجه نمود این است که طراحی بهینه سازه ساختمان همان قدر که به تک تک اجزای فوق بستگی دارد، به اندرکنش آن ها نیز وابسته است. بنابر این، طراحان می بایست برای طرح سازه تمامی اجزا را با هم در نظر گرفته و برای مثال نوع و جزئیات پوشش را همراه با تیر و ستون های اصلی طراحی کنند نه این که نوع پوشش را به انتخاب پیمانکار پوشش قرار دهند. در اینجا به کاربرد ساندویچ پانل در پوشش ساختمان می پردازیم. به لحاظ کاربرد، ساندویچ پانل برحسب این که در سقف یا در دیوار به کار رود، به دو نوع اصلی سقفی و دیواری تقسیم می شود.
ساندویچ پانل های سقفی
ساندویچ پانل سقفی برای بیشتر کاربردهایی که در آن ها سقف سبک ضروری است، مناسب هستند. به این منظور، واضح است که سقف باید شیب دار باشد. البته شیب می تواند بسیار کم باشد (برخی سیستم ها برای شیب 1درجه طراحی شده اند).
پانل های سقفی متناسب با ابعاد ساختمان در کارخانه تهیه می شوند. دو انتها و طرفین هر پانل طوری آماده می شوند که درز های آب بند و مطمئنی را بتوان به آسانی در محل اجرا نمود. پانل ها به فریم بندی زیرین متصل می شوند. این فریم ها معمولا تیرریزی از پروفیل های فولادی است (steel purlins). اتصال با استفاده از پیچ های مته ای خودرو (self‐drilling/self‐tapping) انجام می شود. جزئیات لبه پانل های سقفی معمولا با قطعات کاربردی دیگر همان تولید کننده، مانند پنجره های سقفی، بازشوها و آبروهای کناره، سازگار هستند.
شکل ظاهری و مشخصات فنی پانل سقفی
سیستم های پانل سقفی به دو دسته کلی تقسیم می شوند:
- پانل های پیچ پیدا (through‐fixed) که برجستگی های مقطع آن ها به شکل پله های ذوزنقه ای شکل است و در آن ها ورق بیرونی در کنار و انتهای پانل، طولی اضافی نسبت به ورق زیرین دارد. این پانل ها با روش سنتی همپوشانی کناری و همپوشانی انتهایی برای سقف های دارای شیب 4درجه و بیشتر مناسب اند.
- پانل های پیچ مخفی (concealed‐fixed) که در سقف های با شیب تمام شده کمتر، تا شیب 1درجه نیز می توانند به کار روند، دارای پروفیلی هستند که به گونه ای طراحی شده است که دارای اتصال ناپیدا باشند. درز های جانبی در مقطع این پانل ها در محلی بالاتر از مسیر آبروی مقطع تعبیه می شود (روی تاج های مقطع). لذا این پانل ها همپوشانی کناری به صورت پانل های پیچ پیدا ندارند و بهتر است این پانل ها از تاج شیروانی (ridge) تا پایین شیب شیروانی (eave) یک تکه باشند تا از هم پوشانی انتهایی هم پرهیز شود.
پانل های سقف معمولا شامل یک رویه ی بیرونی (weather sheet) فولادی پیش اندود شده به ضخامت 0.5 تا 0.7 میلی متر یا آلومینیومی به ضخامت 0.7 تا 0.9 میلی متر هستند. رویه ی داخلی (liner sheet) معمولا دارای شکل مجوف ریزتری است و برای تامین دکوراسیون داخلی، سفید رنگ می باشد.
پانل ها برای این که بازه ی مناسبی از عملکرد گرمایی و مقاومت مکانیکی را بدست دهند و الزامات ساختمان ها را تامین کنند، با ضخامت های متنوع ساخته می شوند، که معمولا بین 40 تا 100 میلی متر است. معمولا کمترین ضخامت موجود برای یک محصول طوری انتخاب می شود که عبور دهی گرمایی را به حداکثر مجاز (معمولا U=0.45 W/m2K) محدود کند. عرض پانل، بسته به تولید کننده متفاوت و معمولا بین 900 تا 1200 میلی متر است.
طول پانل ها معمولا به واسطه الزامات حمل و نقل و الزامات دسترسی در سایت محدود می شود نه به واسطه امکانات تولید کننده. طول 14 متر طبیعی محسوب شده و پانل ها یی با طول 30 متر نیز تولید شده اند. باید هنگام نصب این پانل ها از دستور العمل های صحیح جا به جایی در سایت که تولید کننده ارائه می کند استفاده نمود.
وزن پانل ها بسته به جنس و ضخامت رویه های فلزی خارجی و داخلی و ضخامت مغزه عایق متفاوت و معمولا بین 10 تا 15 کیلوگرم بر متر مربع برای رویه های فولادی و 6 تا 10 کیلوگرم برای رویه های آلومینیومی می باشد.
بال انتها
پانل های سقفی در طول های پیش برش شده تدارک می شوند. هنگام برش، رویه داخلی و مغزه عایق در انتهای پانل قدری عقب تر نسبت به رویه خارجی بریده می شوند تا یک بال جهت هم پوشانی یا در صورت لزوم یک آبچکان در پایین شیروانی ایجاد شود. با این کار مقداری از عایق نمایان می شود ولی معمولا، نیاز به تمهید خاصی برای حفاظت از آن در محل آبچکان پایین شیروانی یا در جوی میان دو شیروانی مجاور (valley condition) نیست.
برای ایجاد یک درز آب بند و هوا بند (weather‐tight)، درز هم پوشانی انتهایی پانل ها نیاز به درزگیر و پیچ در محل هم پوشانی دارد.
بال کنار ساندویچ پانل پیش ساخته
روش های پیوستن پانل ها از کنار بستگی به نوع پانل مربوطه دارد (پیچ پیدا یا پیچ مخفی). پانل های پیچ پیدا، یک بال هم پوشانی کناری دارند که باید در محل نشیمن درزگیری شده و با پیچ های خودرو در فواصل حدود 400 میلی متری محکم شوند.
پانل های پیچ مخفی (نام های مختلفی برای این نوع پانل ها به کار رفته است:raised seam _ clip fix _ standing seam _ concealedfixing _ secret fix)
ممکن است هم پوشانی کوچکی داشته یا در کناره پانل ها لب به لب شوند (butt together). سپس درز آن ها با یک کلاهک مجزا پوشانده می شود.
پیچ و پرچ
پانل ها معمولا مته ای و خودرو ((self‐tapping / self‐drilling هستند. این پیچ ها دارای یک واشر هستند که آب بندی دور پیچ روی ورق بیرونی را تضمین می کند و نیز دارای دو مرحله رزوه هستند که یکی در رویه پایینی فرو می رود و یکی رویه بالایی را محکم می کند. پانل ها را می توان در قسمت های برآمده یا در قسمت های فرو رفته پروفیل پیچ کرد. دقت کنید که فستنرها نباید کمتر یا بیش از اندازه محکم شوند تا از ایجاد آب بندی مناسب اطمینان حاصل شود.
جزئیات اجرا ساندویچ پانل پیش ساخته
جزئیاتی که در این بخش نشان داده شده اند، نمونه اتصالات متداول برای پانل های سقفی را نشان می دهند.
البته سیستم های خاص تولید کنندگان ممکن است متفاوت باشد و باید همواره از توصیه های تولید کننده پیروی نمود.
جزئیات تاج سقف
جزئیات پایین شیروانی
جزئیات انتها و ابتدای سقف
عملکرد سازه ای ساندویچ پانل پیش ساخته
عملکرد سازه ای پانل های سقف را دو رویه بالا و پایین و مغزه میانی تعیین می کنند. به طور کلی، مقاومت ترکیبی پانل که معمولا در فواصل 2 متری روی تکیه گاه ها پیچ می شود، بسیار بیش از مقدار لازم برای مقاومت در برابر بارهای برف، باد و بارهای حین اجرا است. در هر پروژه، مهندس سازه مسئول تعیین و اعلام بارها و فواصل لازم تیرریزی ها برای پوشش می باشد. فاصله تیرریزی ها بستگی به توانایی باربری پانل سقف خواهد داشت. بارگذاری باید بر اساس آیین نامه 519 باشد.
باید به محل هایی که احتمال تجمع مضاعف برف (snow drifting) وجود دارد، مانند پشت دیوار ها (parapets) و دره ها و محل هایی که نیروی بالا کشنده باد زیاد است، یعنی تاج شیروانی (ridge)، پایین شیروانی (eaves) و دیوار های مثلثی شکل ابتدا و انتهای شیروانی (verge) توجه داشت. در این نقاط احتمالا استحکام پیچ ها کنترل کننده می باشد.
معمولا جداول بار مجاز ساندویچ پانل توسط تولید کننده ارائه می شود. این جداول باید بر اساس آیین نامه مناسب تهیه شده باشد و بار مجاز پانل سقف برای مقاومت در برابر بار برف، مکش باد، و فشار باد را با در نظر گرفتن تنش ناشی از دماهای داخلی و خارجی نشان دهد. در این جداول معمولا شرایط تک دهانه، دو یا چند دهانه به همراه معیار تغییر مکان مجاز بکار رفته ( deflection criteria ) اعلام می شود.
بار ناشی از دما به ویژه اهمیت دارد زیرا سبب ایجاد انحنای گرمایی در هر دو جهت طولی و عرضی در پانل، مابین نقاط اتصال شده و تنش قابل توجهی در ورق ها (facings) ایجاد می کند. به طور کلی، رنگ های تیره می توانند به دما های بالا تری برسند و اثر اعوجاجی گرما را شدید تر کنند.
تکیه گاه پانل ها
تیرریزی جهت تکیه گاه پانل ها بایستی تخت، ممتد و موازی با صفحه پانل باشد. رواداری جایگذاری فلنج های تیرریزی (اصطلاحا پشت زِدی ها) معمولا طبق استاندارد «BS5950/600 – رواداری فاصله تیرریزی ها» تعیین می شود. خرد شدن پانل ها در نقاط تکیه گاهی بحرانی در نظر گرفته نمی شود زیرا عرض تکیه گاه ها بزرگتر از 50 میلی متر اختیار می شود. جزئیات هم پوشانی انتهای پانل ها ممکن است حتی عرض تکیه گاهی بزرگتری را دیکته کند.
منافذ و بازشوها
سوراخ های تا قطر 200 میلی متر جهت عبور لوله ها یا داکت ها معمولا نیاز به فریم بندی اضافی جهت تکیه گاه ندارد. جاهایی که بازشوهای بزرگتر جهت نور گیرها، هواکش ها (mechanical vents) یا دیگر موارد بزرگ یا سنگین در سقف ها ضروری باشد، تیرریزی اضافی ممکن است ضروری باشد.
روش های آب بندی (sealing/weathering) موثری برای انواع سوراخ ها (penetrations) روی بام های با شیب های مختلف وجود دارند. جزئیات مربوطه توسط سازنده ساندویچ پانل ارائه می شود.
اتصال پانل ها
همواره باید توصیه های سازنده ی ساندویچ پانل جهت روش اتصال رعایت شود. بایستی در جاهایی که مکش موضعی باد وجود دارد، ظرفیت اتصال ها افزایش داده شود.
آتش
پانل های سقف باید از نفوذ آتش از خارج جلوگیری نموده و گسترش شعله روی سطوح را محدود کنند. ساندویچ پانل ها در صورتی که طبقه بندی AA از استاندارد 3 BS476 Part و سطح کلاس O را طبق Building Regulations تامین کنند، الزام فوق را نیز تامین خواهند نمود یعنی به نحو مطلوبی جلوی نفوذ و گسترش آتش را می گیرند. سطح کلاس O به معنی گذراندن آزمایش 6 BS476 Part and 7 است.
ساندویچ پانل های سقفی ممکن است نیاز به حفاظت اضافی در محل پیوستن سقف و دیوار جدا کننده تا 1.5 متر در هر طرف داشته باشند. ورقه ای حفاظت از آتش سوزی در این مکان ها قابل استفاده هستند.
بازشوها
بیشتر سقف ها دارای تعدادی هواکش، دودکش یا واحد های تهویه هستند که سطح هوابندی شده (weatherproof) سقف را قطع می کنند. این سوراخ ها باید با دقت در روند ساخت سقف لحاظ شوند تا از جمع شدن آب (ponding)، تخریب اندود (coating)و نفوذ آب به داخل جلوگیری شود. به این منظور، بسته به نوع پروفیل پانل ها، شیب سقف، شکل، اندازه و مکان بازشو روی سقف، روش های متنوعی بکار می رود. بعضی از روش ها عملکرد پانل ها را تحت الشعاع قرار می دهند. به علاوه، بعضی از این روش ها باید هنگام اجرای سقف انجام شوند و بعد از اجرای سقف قابل اضافه شدن نیستند.
روش متداولی که در تمام شرایط قابل استفاده است، درزگیری GRP در محل است (site‐applied GRP soaker). این روش، زه کشی پیرامون بازشو را تامین نموده، روی هر نوع پروفیل با هر شیب قابل اجرا است، نیاز به بارانگیر پوشاننده تا تاج سقف نداشته، همزمان با اجرا یا پس از ساخت سقف قابل نصب است. MCRMA تعدادی آزمایش هوابندی (weathering test) انجام داده و نتایج این روش رضایت بخش بوده است.
نمونه جزئیات بازشو در سقف
پانل های دیواره ساندویچ پانل پیش ساخته
ساندویچ پانل ها به عنوان دیواره و نمای ساختمان ها بکار می روند. ساندویچ پانل های دیواره را می توان در دو جهت خواب عمودی یا خواب افقی اجرا نمود. پروفیل سطح خارجی می تواند ذوزنقه ای (trapezoidal)، شانه ای (micro‐rib)، شطرنجی (mini‐box) یا صاف باشد.
بسیاری از سیستم ها پیچ مخفی (secret fix design) هستند.
مشخصات پانل های دیواری
در ساندویچ پانل دیواری، ورقه ای خارجی فولادی یا آلومینیومی با ضخامت فلز (substrate thickness) 0.5 تا 0.7 میلی متر هستند.
بسته به شکل پروفیل ورق خارجی، و نوع عایق، ضخامت پانل از 40 تا 100 میلی متر می باشد. حداقل ضخامت پانل معمولا متناظر با عبور دهی گرمایی 0.45 وات بر مترمربع درجه است. هسته های ضخیم تر عملکرد گرمایی بهتری به ارمغان آورده، مقاومت مکانیکی و سختی بیشتری را سبب می شوند.
ساندویچ پانل دیواری در عرض های مختلف تولید می شوند که بازه آن 30 تا 120 سانتی متر است. ساندویچ پانل های با هسته اورتانی تزریق شده، معمولا تا طول 10 متر (گاهی بیش از 10 متر) تولید می شوند. ساندویچ پانل های چسبی معمولا تا طول 4 متر تولید می شوند. شکل 33 تعدادی از انواع پروفیل رویه خارجی ساندویچ پانل های دیواری را نشان می دهد.
انواع متداول پروفیل رویه ساندویچ پانل دیواری
درز جانبی پانل ها
جزئیات درز جانبی ساندویچ پانل های دیواری معمولا به صورت شیار و زبانه است که درزبند های کارخانه ای در آن جایگذاری شده اند.
بنابراین نیازی به درزگیری این درز ها در سایت اجرایی نیست. درزهای جانبی به نوعی طراحی شده اند که درزها نامشخص باشند.
درز اتصال جانبی پانل دیواری
پانل های منحنی و خم
برخی ساندویچ پانل ها را می توان به شکل خمیده یا منحنی تولید نمود. با استفاده از این پانل ها، درزهای لبه مشکلی ایجاد نکرده و ظاهری دقیق در پیرامون پوشش ساختمان حفظ می شود. پانل های پیش شکل داده شده ما را از بارانگیرها (flashes) بی نیاز کرده، و عایق بودن گرمایی لازم را حفظ می کنند.
جزئیات اجرایی
ساندویچ پانل های دیواری به یک فریم بندی کمکی متصل می شوند که از فولاد گرم نورد، فولاد سرد نورد شده، بتن یا چوب ساخته می شود. دو روش برای اتصال پانل ها به فریم کمکی وجود دارد. که شامل روش پیچ عبوری از پانل (direct through) و روش چفتی (panel clips) است که به منظور پوشاندن درزهای اتصال مورداستفاده قرار می گیرد.
بارانگیر (flashing) یا قطعات تزئینی معمولا با پیچ های کمکی (stitching screws) یا پرچ های همرنگ به پانل های دیواری متصل می شوند.
درز های مختلف پانل ها و چینش های مختلف بارانگیرها را برای هر دو سیستم پانل های دیواری خواب افقی و خواب عمودی نشان می دهند.
برای دستیابی به ظاهر و مقاومت بهینه، رعایت رواداری صحیح توصیه شده برای هر نوع ساندویچ پانل، هنگام برپاسازی سازه زیرین مهم است. معمولا رواداری بین فلنج های ریل های مجاور، 1/600 فاصله ریل ها می باشد. این امر خصوصا برای پانل های مسطح (flat panels) حیاتی است زیرا انعکاس نور از سطح پانل ها، هر گونه تغییرات در پانل ها و فریم بندی را بزرگنمایی کرده و مشکلاتی در ظاهر بنا ایجاد می کند. رواداری تختی پانل ها باید بین سازنده و مصرف کننده از ابتدا در پیمان ذکر شود.
عملکرد سازه ای ساندویچ پانل پیش ساخته
پانل های دیواری معمولا تنها در معرض فشار باد و بار مکش باد هستند. با این حال، امکان اعمال بار ضربه ای نیز باید در نظر گرفته شود. در هر پروژه، مهندس سازه مسئول تعریف و مشخص کردن بار های باد و فواصل تکیه گاهی پوشش می باشد. مهندس سازه باید با میزان در معرض بودن ساختمان (building exposure)، ضریب شکل و دیگر پارامترها آشنا بوده، آیین نامه 519 و دیگر اطلاعات تایید شده را جهت تعیین فشارهای موضعی و عمومی باد بکار برد.
