نکات برجسته
- •انواع پانل های دیواری پیش ساخته مورد استفاده در ساختمان های پیش ساخته بررسی می شوند.
- •عملکردهای عملکردی، ساختاری، حرارتی و آتش نشانی آنها بررسی و مقایسه شده است.
- •عملکرد ساختاری و پیکربندی PCSP ها بررسی می شود.
- •زمینه های تحقیقاتی کلیدی برای کارهای آینده شناسایی می شوند.
چکیده
ساخت و ساز پیش ساخته (یا پیش ساخته) در سال های اخیر به دلیل مزایای آن از جمله سرعت ساخت، اتلاف کمتر مواد، کاهش تقاضای نیروی کار، ساخت در محیطی با کیفیت کنترل شده و غیره در سراسر جهان رایج شده است. علاوه بر این، تمرکز فعلی بر توسعه ساختمان‌های با انرژی کارآمد و پایدار برای کاهش انتشار کربن است. برای دستیابی به این هدف، پانل های دیواری خارجی پیش ساخته که پوشش ساختمان را تشکیل می دهند، نقش مهمی ایفا می کنند، زیرا محیط داخلی و راحتی حرارتی را حفظ می کنند و مصرف انرژی گرمایش و سرمایش و همچنین ایمنی ساکنان ساختمان ها را کنترل می کنند. بنابراین، پوشش ساختمان های ساخته شده در خارج از محل با مصرف انرژی کارآمد به طور قابل توجهی به دستیابی به اهداف خالص صفر در بخش ساخت و ساز تعیین شده توسط دولت ها کمک می کند. یک پانل دیواری پیش ساخته ایده آل باید سبک وزن، سازگار با محیط زیست، بادوام، مقاوم در برابر آتش و به راحتی قابل نصب باشد. علاوه بر این، باید دارای استحکام بالا ، مقاومت حرارتی و عایق صوتی باشد. این مطالعه با هدف بررسی پرکاربردترین پانل های دیواری پیش ساخته خارجی در صنعت ساختمان سازی انجام شده است. پنج نوع پانل دیواری پیش ساخته، یعنی پانل های چوبی سبک (LTF)، پانل های اسکلت فلزی سبک (LSF)، پانل های عایق سازه ای (SIP)، پانل های چوبی چند لایه (CLT) و پانل های ساندویچ بتنی پیش ساخته (PCSP ). ) که معمولا برای نمای ساختمان های پیش ساخته استفاده می شود از نظر عملکرد، سازه، حرارتی و آتش نشانی بررسی می شود. اجراها، با تمرکز عمیق بر PCSP ها. با بررسی وضعیت تحقیق فعلی و پیشرفت‌های اخیر در مواد، اجزاء و عملکرد ساختاری PCSPها تحت شرایط بارگذاری مختلف، چالش‌های فعلی و کار آینده در مورد طراحی PCSP و کاربردهای آنها در ساخت‌وساز پیش ساخته شناسایی می‌شوند.
کلمات کلیدی
ساختمان پیش ساخته
پانل دیواری پیش ساخته
پاکت ساختمان
ساندویچ پانل بتنی پیش ساخته
پایدار
1 . مقدمه
به دلیل گرم شدن زمین، علاقه فزاینده ای به توسعه زیرساخت های پایدار [ 1 ] وجود دارد که برای صنعت ساخت و ساز چالش برانگیز است. بنابراین، محققان و مهندسان در سطح جهان تلاش های زیادی برای توسعه مصالح ساختمانی سازگار با محیط زیست و شیوه های ساخت و ساز برای برآوردن تقاضای پایداری انجام می دهند. ساخت و ساز پیش ساخته (پیش ساخته)، همچنین به عنوان ساخت و ساز خارج از محل (OSC)، ساخت خارج از محل (OSM)، ساخت خارج از محل (OSF)، یا سیستم ساختمان صنعتی (IBS) شناخته می شود، یک روش مدرن ساخت و ساز (MMC) است. [ 2 ] و به عنوان یکی از روش های قابل اجرا برای برآوردن الزامات پایداری شناخته شده است. ساخت و ساز پیش ساخته چندین مزیت از جمله سهولت ساخت، دوره کوتاه تر ساخت، کاهش نیاز به نیروی کار، کنترل با کیفیت بالا به دلیل پیش ساخته بودن ، و اتلاف کمتر مصالح در مقایسه با روش های سنتی ساخت و ساز در محل را ارائه می دهد [ 3] ، [4] . ] ، [5] ، [6] ، [7] ]. اگرچه فناوری ساخت و ساز ساختمان های پیش ساخته برای بیش از 100 سال وجود داشته است [ 8 ]، در دهه گذشته، بسیاری از کشورها از جمله استرالیا [ 3 ]، سنگاپور [ 9 ]، انگلستان [ 10 ] و چین [ 11 ] از و با توجه به مزایای این روش های ساخت و ساز نسبت به روش های ساخت و ساز سنتی، ساخت ساختمان های جدید با استفاده از فناوری OSF را ترویج کرد.
ساخت و ساز پیش ساخته یک اصطلاح گسترده است و بسته به سطح OSF، می توان آن را به دو دسته پیش ساخته حجمی (VPC) و پیش ساخته غیرحجمی (NVPC) طبقه بندی کرد [ 12] ، [13] ، [14] ، [15] . ] ، [16 ]، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است . در VPC، تمام عناصر یک ماژول، از جمله تیرها، ستون‌ها، پانل‌های کف و دیوار در خارج از محل با تمام پرداخت‌ها، برق‌رسانی و لوله‌کشی مونتاژ می‌شوند تا ماژول‌های سه بعدی کامل را تشکیل دهند [ 16] ، [17] ، [18]. ] ]. سپس ماژول های حجمی برای نصب به محل منتقل می شوند تا ساختار مدولار کامل را تشکیل دهند، همانطور که در شکل 2 (الف) نشان داده شده است. در NVPC، بسته به طرح، پانل‌های دیوار باربر و کف ساخته شده خارج از محل در محل به هم متصل می‌شوند تا ساختار ساختمان (یعنی ساختمان پیش ساخته پانل‌شده) ساخته شود، همانطور که در شکل 2 (ب) نشان داده شده است. از طرف دیگر، تیرها و ستون‌های پیش‌ساخته را می‌توان به همراه پانل‌های نمای کف و غیر باربر برای ساخت یک ساختمان پیش ساخته قاب‌بندی شده، همانطور که در شکل 2 (ج) نشان داده شده است، مونتاژ کرد. ساخت و ساز پیش ساخته هیبریدی (HPC) (همچنین به عنوان ساختار نیمه حجمی نیز شناخته می شود) به ساختمانی اشاره دارد که VPC و NVPC را ترکیب می کند [ 12 ]. NVPC و HPC در مقایسه با VPC، انعطاف‌پذیری و سفارشی‌سازی بیشتر و ساخت سریع‌تری نسبت به روش‌های سنتی ساخت و ساز درجا ارائه می‌کنند [ 12 ]. بنابراین، روش های پیش ساخته هیبریدی برای ساخت بسیاری از ساختمان های پیش ساخته اتخاذ شده است [ 5 ].
شکل 1 . طبقه بندی سازه های پیش ساخته
شکل 2 . (الف) ساختمان پیش ساخته حجمی [ 4 ]، (ب) ساختمان پیش ساخته پانلیزی شده [ 19 ]، (ج) ساختمان پیش ساخته قاب بندی شده [ 19 ].
صنعت ساخت و ساز حدود 35 درصد از تقاضای جهانی انرژی و 38 درصد از انتشار کربن جهانی از تولید و فرآیند انرژی را تشکیل می دهد [ 20 ]. از این رو، با توجه به اهداف توسعه پایدار سازمان ملل متحد (سازمان ملل متحد) (SDG)، شورای جهانی ساختمان سبز (WGBC) برنامه جهانی “پیشبرد خالص صفر” را با هدف کربن زدایی کل بخش تا سال 2050 معرفی کرده است. در همین حال، هدف WGBC برای سال 2030 است. برای ساختن کربن عملیاتی تمام ساختمان های جدید با حداقل 40 درصد کربن کمتر [ 21 ]. بنابراین، با تمرکز بر انتشار خالص کربن صفر، بسیاری از کشورهای توسعه‌یافته الزامات مقاومت حرارتی سخت‌تری را برای پوشش‌های ساختمان به منظور کاهش تقاضای انرژی گرمایشی و سرمایشی ساختمان‌ها معرفی کرده‌اند . با توجه به الزامات پایداری بالاتر در سراسر جهان، توسعه اجزای ساختمان‌ها برای دوام و استحکام ساختاری با استفاده از مواد سازگار با محیط‌زیست [ 1 ]، و همچنین اتخاذ اقدامات بهره‌وری انرژی ضروری است . در هر دو روش ساخت پیش ساخته که در بالا مورد بحث قرار گرفت، پانل های دیواری پیش ساخته عناصر مهمی هستند (جزء فرعی در VPC و جزء در NVPC) بخش قابل توجهی از ساختمان را در قالب نماهای خارجی و دیوارهای جداکننده داخلی تشکیل می دهند [ 22 ] و می توانند بسته به الزامات طراحی و نوع ساخت، باربر یا غیر باربر باشد. در ساختمان ها، سیستم های گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC) تقریباً 38 درصد انرژی را مصرف می کنند [ 23 ]. پانل دیوار خارجی یا نما که پوشش ساختمان را تشکیل می دهد، یکی از اجزای مهم ساختمان در تماس با محیط بیرون است که به اقلیم داخلی کمک می کند و تأثیر قابل توجهی بر بازده حرارتی یا تقاضای انرژی ساختمان دارد. همچنین آسایش و ایمنی سرنشینان [ 12 ]. انواع پانل های دیوار خارجی به طور گسترده در صنعت ساختمان سازی استفاده می شود. با این حال، استفاده از پانل های ساندویچ بتنی پیش ساخته (PCSP) برای پوشش های ساختمانی اخیراً مورد توجه محققان و صنعت قرار گرفته است.
در چند سال اخیر، چندین محقق مزایای حرارتی و ساختاری پانل های ساندویچ بتنی پیش ساخته (PCSP) را در مقالات مروری خود برجسته کرده اند. یو و همکاران [ 11 ] بررسی دقیقی از عملکرد حرارتی PCSPها و اهمیت آنها در کاهش انتشار کربن در صنعت ساخت و ساز ساختمان چین ارائه کرد. عمران و همکاران [ 24 ] یک بررسی جامع از پانل های عایق سازه ای با تمرکز بر PCSP ها و عملکردهای ساختاری، حرارتی و صوتی آنها ارائه کرد . علاوه بر این، مطالعه آنها با پیشنهادهایی برای توسعه PCSP با استفاده از بتن سبک (LWC) و تعداد بیشتری اتصال دهنده برشی برای افزایش عملکرد کامپوزیت به پایان رسید. به طور مشابه، طویل و همکاران. [ 25 ] عملکردهای ساختاری و حرارتی PCSPها را بررسی کرد و تحقیقات بیشتری را در مورد PCSPها پیشنهاد کرد که از LWC و اتصال دهنده های برشی بیشتر برای عملکرد ترکیبی بهتر استفاده می کنند. مقاله مروری دیگری توسط Hegarty و Kinane [ 26 ] اطلاعات دقیقی در مورد رفتار حرارتی و ساختاری PCSP های نازک و سبک وزن مناسب برای روکش یا نما در ساختمان ها ارائه کرد. اما با توجه به وجود انواع پانل های دیواری پیش ساخته در صنعت ساختمان که محاسن و معایب خاص خود را دارند، لازم است عملکرد و کاربرد آن پانل ها بررسی و مقایسه شود و سپس اصلاحات بیشتر در ساخت، طراحی آنها توصیه شود. و نصب که در مطالعات موجود فاقد آن بوده است. همچنین، بررسی PCSPهای مرکب و اتصالات آنها برای کاربردهای باربر سازه ای در ساخت و سازهای پیش ساخته هنوز وجود ندارد.
این مطالعه مروری بر انواع پانل های دیواری پیش ساخته مورد استفاده در ساخت و ساز ساختمان های پیش ساخته (به ویژه در ساخت و ساز پانلی) ارائه می کند. در مرحله اول، پنج نوع مختلف از پانل های دیواری پیش ساخته پرکاربرد، یعنی قاب چوبی سبک (LTF)، قاب فولادی سبک (LSF)، پانل عایق سازه ای (SIP)، الوار متقاطع (CLT)، و ساندویچ بتنی پیش ساخته (PCSP) پانل ها بررسی می شوند. سپس بررسی دقیق PCSPها شامل اجزای آنها، عملکرد سازه تحت انواع بارها (خمشی، فشاری، ضربه ای، انفجار، قفسه بندی و آتش سوزی و غیره) و روش های اتصال ارائه می شود. علاوه بر این، تحقیق در مورد عملکرد حرارتی PCSP ها مورد بحث قرار می گیرد. در نهایت، روش‌های تحلیلی و مدل‌سازی عددی برای طراحی PCSPها بررسی می‌شوند و توصیه‌هایی برای کارهای آینده در چندین حوزه تحقیقاتی کلیدی مرتبط با PCSPهای مرکب برای بهبود پیشنهاد می‌شوند.
Leave A Comment