چگونه ایستا جدار به کاهش هزینه های ساخت کمک می کند؟

مقدمه :

در پروژه های ساختمانی ، هزینه نهایی ساخت نه تنها از حجم مصالح . بلکه از زمان اجرا، نیروی انسانی، تعمیرات آتی و بازسازی پس از رخداد های طبیعی ( مثل زمین لرزه ) ، اندازه فونداسیون و هزینه های نگهداری پس از بهره برداری اثر مستقیم دارد. انتخاب سیستم باربر جانبی مناسب ، یکی از عوامل و تصمیمات کلیدی طراحی در بهینه شدن هزینه کلی پروژه است. مفاهیمی چون دیوار برشی ( Shear Wall ) دیوارهای پیش ساخته ایستا و جدار ایستا در ادبیات سازه اهمیت زیادی دارند.

تعریف کوتاه و دسته بندی :

1. دیوار برشی  ( Shear Wall ) : المانی سازه ای که بار جانبی ( زلزله یا باد ) را جذب و به فونداسیون منتقل می کند. و سختی جانبی سازه را افزایش می دهد.
2. دیوار پیش ساخته خود ایستا : پانل های بتنی یا سیمانی تولید کارخانه های که در محل نصب می شوند ، می توانند نقش معماری و یا سازه ای داشته باشند.

چطور هزینه ها کاهش می یابند؟

1- کاهش مستقیم در مصرف مصالح اسکلت :

قرار دادن دیوارهای برشی به صورت هدفمند در پلان ، نیاز به مهار بند یا افزایش مقاطع تیر و ستون را کاهش می دهد. لذا مصرف فولاد و بتن قاب ها کم می شود.این صرفه جویی در پروژ های متوسط تا بلند مرتبه قابل توجه است.

2- سرعت اجرا، کاهش هزینه نیروی انسانی و هزینه های کارگاهی :

دیواره های پیش ساخته به سرعت نصب می شوند. زمان قالب یندی ، بتن ریزی و عمل آوری در کارگاه به طور چشمگیری حذف شده. و هزینه نیروی کار و هزینه های موقت کارگاه کاهش می یابد. درعمل این مورد باعث کاهش هزینه های مالی ( مثلا تسهیلات ) و کاهش زمان تحویل پروژه می شود.

3- بهینه سازی حجم فونداسیون :

وقتی نیروی جانبی به شکل موثرتری از طریق دیوارها به پی منتقل می شود ، می توان ابعاد پی را بهینه تر طراحی کرد.این موضوع در پروژه هایی که بارهای متمرکز جانبی زیادی است. موجب کاهش حجم بتن و آرماتور پی می شود.

4- کاهش هزینه های نازک کاری و نما :

بسیاری از پانل های پیش ساخته دارای سطح نهایی مناسب یا امکان اجرای نما در کارخانه اند. بنابراین هزینه های سنگ کاری ، گچ کاری وصرف زمان تکمیل نما در محل کاهش می یابد.

5- کاهش هزینه های چرخه عمرو ریسک زلزله :

دیوار برشی سختی و جذب انرژی سازه را افزایش می دهد. نتیجتا آسیب اجزای غیر سازه ای ، تاسیسات و نما در زلزله کاهش می یابد هزینه های تعمیر پس از زلزله پایین می آید.

6- کاهش ضایعات و کیفیت یکنواخت تولید :

تولید کارخانه ای به کنترل دقیق تر مصالح منجر شده و اتلاف بتن ، آرماتور و مصالح نازک کاری را کاهش می دهد. این صرفه جویی هم هزینه مستقیم و هم هزینه پسماند را کم می کند.

شواهد پژوهشی و ارقام تقریبی :

• مطالعه نشان داده است که استفاده از میان قاب های پانلی باعث کاهش طول موثر دیوار برشی شده. و در نتیجه مقاطع تیر و ستون و مقدار آرماتور کاهش می یابد. این نتیجه مخصوصا در ساختمان های کم طبقه ( 5-3 طبقه ) چشمگیر است.
• محدوده قیمت تقریبی دیوار پیش ساخته بتنی حدود 1750000 تا 580000 تومان به ازای هر متر مربع. بسته به نوع ، ضخامت و میزان آرماتور. که این مقادیر به عنوان مرجع خام جهت مقایسه اقتصادی پروژه قابل استفاده است.

نکات طراحی ، محدودیت ها ، موارد احتیاط و نکات اجرایی که از هزینه زدایی جلوگیری می کنند :

نکات طراحی ، محدودیت ها ، موارد احتیاط و نکات اجرایی که از هزینه زدایی جلوگیری می کنند :

1- جانمایی و چیدمان مناسب دیوار برشی :

محل دقیق دیوار ها در پلان باید به گونه ای انتخاب شود. که نیرو ها به شکل متوازن منتقل شوند. و پیچش ( Torsion ) به حداقل برسد.

2- محدودیت های معماری و بازشوها :

دیوار برشی ممکن است آزادی پلان را محدود کند. این می تواند نیاز به طراحی های پیچیده تر معماری و افزایش هزینه های نازک کاری را ایجاد کند.

3- بهینه سازی ابعاد و ضخامت دیوار برشی :

استفاده از روش های عددی ، الگوریتم های بهینه سازی و یا نرم افزار های طراحی بهینه می تواند. ضخامت و ابعاد دیوار را کاهش داده و هزینه را کم کند.

4- اتصالات دیوار به فونداسیون و به سقف یا کف :

اتصالات باید به گونه ای طراحی شوند که انتقال نیرو ها بدون ضعف انجام شود. و ترک یا جدایش رخ ندهد.

5- کنترل تغییر مکان جانبی :

با وجود اینکه دیوار برشی سختی جانبی را افزایش می دهد. باید مطمئن شد که دریفت مجاز آیین نامه ( مثلا آیین نامه 2800 در ایران ) رعایت شود.

6- ملاحظات اجرایی تولید وهزینه حمل و نصب پانل های بزرگ :

• ابعاد قطعات پیش ساخته نباید خیلی بزرگ باشدکه حمل و نصب دشوار شود.
• کیفیت تولید و کنترل کارخانه ای باید بالا باشد تا در نصب و پس از اجرا مسئله ای ایجاد نشود.
• هزینه حمل و نصب قطعات بزرگ ممکن است بخشی از صرفه جویی اولیه را خنثی کند.
• شرایط دسترسی به سایت پروژه ( مسیر ها ، عرض معابر و موانع ) باید بررسی شود.
• در برخی سایت ها هزینه حمل و جرثقیل بزرگ ممکن است صرفه جویی کارخانه ای را کم کند.

7- ملاحظات مقاومتی و لرزه ای :

• عملکرد رفتار پس کمانش ( برای دیوار برشی فولادی ).
• الزامات مقاومت در برابر آتش.
• کنترل شکست برشی و خمش.

8- مطابقت با مقررات محلی و استاندارد ها :

باید بررسی شود که آیین نامه های ملی و الزامات طراحی لرزه ای ، کاربرد این سیستم را بپذیرد. وجزئیات طراحی آن مجاز باشد.

9- کنترل کیفیت کارخانه ای لازم است :

کیفیت پایین پانل ها یا اتصالات نامناسب می تواند منجر به هزینه های تعمیر پس از نصب شود.

جمع بندی :

سیستم << جدار ایستا >> اعم از دیوار برشی بتنی، دیوار برشی فولادی، سیستم ترکیبی قاب + میانقاب یا دیوار پیش ساخته خود ایستا یک گزینه قدرتمند برای کاهش هزینه کل ساخت است. این کاهش هرینه در چند محور رخ می دهد:

1. کاستن مصرف مصالح سازه ای ( فولاد و بتن ) در قاب های جانبی.
2. کاهش زمان اجرا و هزینه نیروی انسانی ، قالب بندی و داربست.
3. بهینه سازی فونداسیون و پی سازی.
4. کاهش هزینه نما و نازک کاری.
5. کاهش ضایعات مصالح.
6. کاهش هزینه تعمیر و نگهداری پس از رویدادهای لرزه ای.

با این حال، رسیدن به این مزایا مستلزم طراحی دقیق، انتخاب مناسب ابعاد، کنترل کیفیت تولید و توجه به جزئیات اجرایی است. در پروژه‌هایی با طول مناسب، ارتفاع متوسط و نیاز به سرعت اجرا، سیستم‌های جدار ایستا می‌توانند بازده اقتصادی بسیار خوبی داشته باشند.اگر هدف کاهش کل هزینه چرخه عمر پروژه ( مصالح ، اجرا ، تعمیرات پس از زلزله و زمان تحویل ) باشد. استفاده هوشمندانه در جدار ایستا شامل دیوار برشی ، میانقاب های پانلی و دیوارهای پیش ساخته خود ایستا می تواند گزینه اقتصادی و فنی بسیار مناسبی باشد. کلید موفقیت در هماهنگی پلان معماری ، طراحی دقیق اتصالات  وکنترل کیفیت تولید یا نصب است.