چرا نمای کامپوزیت در مقابل زلزله مقاوم است

با توجه به اهمیت طراحی مقاوم سازه ها در برابر زلزله در ایران و دیدگاه متخصیصین و مسئولین امر ساخت و ساز در جهت کاهش وزن سازه ها اهمیت استفاده از مصالح با تکنولوژی بالا و سبک وزن در ساختمان به طور واضح تری قابل مشاهده می باشد

سبک سازی ساختمان در مرمت و بازسازی ساختمانهای موجود نقش مهمتری را ایفا می نماید چرا که به علت سن بالا و دیدگاههای قدیمی طراحی دارای سازه های ضعیف تری هستند .

به کارگیری نمای کامپوزیت و سبک وزن در ساختمانها منجر به داشتن نما و ساختمان سبک تری خواهد شد که به میزان قابل توجهی در کاهش نیروهای ناشی از زمین لرزه موثر می باشد .

در نمای ساختمانهای بلند مرتبه از چه متریالی باید استفاده شود . سبک سازی ، عایق حرارتی ، عایق صوتی ، تنوع در شکل پذیری ، ابعاد دلخواه ، زیرسازی سبک مقاوم در طول زمان ، مقاوم و ایمن در برابر زلزله  ، تاثیرگذاری در سبک سازی اسکلت اصلی ساختمان .

نمای کامپوزیت  می تواند خواسته های فوق را برآورده کند :

ورق کامپوزیت Alcopanelتشکیل شده از دو لایه آلومینیوم به ضخامت ۵/۰ میلیمتر محصول Alcan آلمان که بهترین در دنیا میباشد .

استفاده از ۷۵% رنگ Kynear500 از کمپانی PPG آمریکا .

تکنولوژی برتر روز دنیا در تولید و دهها برتری دیگر نسبت به نمای کامپوزیت در دنیا .

ورق آلومینیوم کامپوزیت چیست

نمای کامپوزیت : ورق آلومینیوم در ضخامت های مختلف 0.1 mm - 0.5 mm وپلی اتیلن مرکزی 5mm-2mm با توجه به موارد استفادهمختلف موجود می باشد. همچنین ورق آلومینیوم تقریباً به هر رنگی قابل ساخت می شود و تنوع رنگ آن بدون محدودیت می باشد.وزن کم (3/5-5/5 kg/sqm) و انعطاف زیاد ورق کامپوزیت آلومینیوم یکی از ساده ترین مصالح ساختمانی برای اجراء در نما می باشد. عملیات برش، خمش، سوراخ کردن با ساده ترین و کم هزینه ترین وسایل قابل انجام می باشد. در ساختمان های بلند و برج ها که جابجایی مصالح ساختمان یکی از معظلات ساخت می باشد بسیار استقبال می شود.

نمای کامپوزیت مقاوم نسبت به تغییرات آب و هوایی محیطی: (رطوبت، حرارت، اشعه خورشید:) یکی از برجسته ترین خصوصیات ورق های کامپوزیت مقاومت در مقابل شرایط محیطی می باشد، در کشورهای گرمسیر و مرطوب ورق کامپوزیت آلومینیوم بی رقیب می باشد، بدلیل وجود پلی اتیلن فشرده در مرکز دو لایه آلومینیوم، ورق کامپوزیت بهترین عایق حرارتی می باشد که باعث صرفه جویی در اتلاف انرژی در ساختمان می شود، همچنین به دلیل سطح بسیار صاف و صیقلی برای آلومینیوم، اشعه نور خورشید را باز تابانیده  و کمترین حرارت را از اشعه خورشید جذب می نماید. همچنین ورق آلومینیوم از مقاوم ترین فلزات در مقابل رطوبت می باشد و زنگ نمی زند و تغییر رنگ آن در مقابل سایر مصالح ساختمانی نما کمتر است.

تاریخچه کامپوزیت

نمای کامپوزیت : قدیمی ترین مثال از کامپوزیت ها مربوط به افزودن کاه به گل جهت تقویت گل و ساخت آجری مقاوم جهت استفاده در بناها بوده است . قدمت این کار به ۴۰۰۰ سال قبل از میلاد مسیح باز می گردد . در این مورد کاه نقش تقویت کننده و گل نقش زمینه یا ماتریس را دارد . ارگ بم که شاهکار معماری ایرانیان بوده است . نمونه بارزی از استفاده از تکنولوژی کامپوزیت ها در قرون گذشته بوده است . مثال دیگر تقویت بتن توسط میله های فولادی می باشد . که قدمت آن به سال ۱۸۰۰ میلادی باز می گردد . در بتن مسلح یا تقویت شده میله های فلزی استحکام کششی لازم را در بتن ایجاد می نمایند چرا که بتن یک ماده ترد می باشد و مقاومت اندکی در برابر بارهای کششی دارد . بدین ترتیب بتون وظیفه تحمل بارهای فشاری و میله های فولادی وظیفه تحمل بارهای کششی را بر عهده دارند .

تاریخچه مواد پلیمری تقویت شده با الیاف به سالهای ۱۹۴۰ در صنایع دفاعی و به خصوص کاربردهای هوا – فضا بر می گردد، برای مثال در سال ۱۹۴۵ بیش از ۷ میلیون پوند الیاف شیشه به طور خاص برای صنایع نظامی ، مورد استفاده قرار گرفته است که در ادامه با توجه به مزایای آنها ، به صنایع عمومی نیز راه یافته اند . نمای کامپوزیت

تعریف کامپوزیت یا ماده مرکب:

ترکیب دو یا چند ماده با یکدیگر به طوری که به صورت شیمیائی مجزا و غیر محلول در یکدیگر باشند و بازده و خواص سازه ای این ترکیب نسبت به هریک از اجزاء تشکیل دهنده آن به تنهایی ، در موقعیت برتری قرار بگیرد را کامپوزیت می نماند . به عبارت دیگر کامپوزیت به دسته ای از مواد اطلاق می شود که آمیزه ای از مواد مختلف و متفاوت در فرم و ترکیب باشند و اجزاء تشکیل دهنده آنها هویت خود را حفظ کرده ، در یکدیگر حل نشده و با هم ممزوج نمی شوند . با توجه به این امر کامپوزیت از آلیاژ فلزی متفاوت می باشد . بنابراین کامپوزیت ترکیبی است از حداقل دو ماده مجزا با فصل مشترک مشخص بین هر جزء تشکیل دهنده .

در مهندسی مواد این اصطلاح معمولاً به موادی اتلاق می‌شود که از یک فاز زمینه (ماتریکس) و یک تقویت کننده (پرکننده) تشکیل شده باشند.

تعریف انجمن متالورژی امریکا (ASM Handbook Vol,Composites, ASM International, 2001):

به ترکیب ماکروسکوپی دو یا چند مادهٔ مجزا که سطح مشترک مشخصی بین آنها وجود داشته باشد، کامپوزیت گفته می‌شود.

نمای کامپوزیت از دو قسمت اصلی ماتریکس و تقویت کننده تشکیل شده‌است. ماتریکس با احاطه کردن تقویت کننده آن را در محل نسبی خودش نگه می‌دارد. تقویت کننده موجب بهبود خواص مکانیکی ساختار میگردد. به طور کلی تقویت کننده میتواند به صورت فیبرهای کوتاه و یا بلند و پیوسته باشد.

الیافهای تقویت کننده ، تحمل کننده اصلی بارها می باشند و زمینه (ماتریس) فراهم سازی بستر مناسب جهت انتقال باز از الیافی به الیاف دیگر را بر عهده دارد .

دسته‌بندی کامپوزیت‌ها از دیدگاه زیستی:

کامپوزیت‌های طبیعی. مانند استخوان، ماهیچه، چوب و …

کامپوزیت‌های مصنوعی(مهندسی)

دسته‌بندی کامپوزیت‌های مهندسی از لحاظ فاز زمینه ماتریس :

کامپوزیت ها بر اساس نوع زمینه ای که تقویت کننده را احاطه نموده است و آنها را به هم اتصال می دهد به سه گروه عمده بر اساس یک طبقه بندی بین المللی واحد تقسیم می شوند که عبارتند از :

CMC : کامپوزیت‌های با زمینهٔ سرامیکی Ceramic Matrix Composites

PMC : کامپوزیت‌های با زمینهٔ پلیمریPolymer Matrix

MMC : کامپوزیت‌های با زمینهٔ فلزی Mettal Matrix Composites

نمای کامپوزیت پایه پلیمری ( PMC ) :

کامپوزیتهای پایه پلیمری مهم ترین دسته از کامپوزیت ها می باشند طیف وسیعی از صنایع ، از صنایع رده بالا مثل تولید قطعات هواپیما گرفته تا صنایع رده پایین مثل تولید سینک ظرفشویی و …. از کامپوزیتهای پایه پلیمری تولید می شوند و درحال حاضر ۵۹ درصد بازار کامپوزیت ها را به خود اختصاص داده اند و به همین دلیل بزرگترین زیر مجموعه مواد مرکب محسوب می گردند .

اطلاعاتی در مورد نمای کامپوزیت

از زمانی که زیبایی ظاهری و آرامش، آسایش، ایمنی و صرفه جویی در مصرف انرژی برای ساختمان ها مد نظر قرار گرفت، ایجاد نماهایی با مصالح و شیوه های اجرایی متفاوت و متنوع به صورتی جدی تر در دستور کار مالکان و سازندگان لحاظ شده است؛ البته از این نظر ایرانیان دارای سابقه ای طولانی و دیرینه در امر نماسازی برای ساختمان ها هستند و در طول تاریخ از گچ بری و آهک بری گرفته تا انواع کاشی و آجر و نمای کامپوزیت برای نماسازی استفاده کرده اند. نتیجه و حاصل کار هنرمندانه و در عین حال فنی و اصولی معماران و بناها و سازندگان ایرانی را می توان در بناهای تاریخی مثل مساجد جامع بسیاری از شهرها از جمله شیراز، تبریز، اصفهان و بسیاری از عمارت ها، بقعه ها و مقبره ها و بسیاری دیگر از بناهای قدیمی و تاریخی در جای جای کشور، به عینه مشاهده کرد.

دانستن اینکه مقوله نما برای ساختمان ها چه هدف یا اهدافی را دنبال می کند و چه عواملی در نوع و شیوه اجرایی این بخش از ساختمان موثرند، لازم و ضروری است، اما نکته ای که در اینجا و قبل از پرداختن به بحث اهداف و انواع نماها باید به آن اشاره شود این است که هر نوع نمایی با هر نوع مصالح ساختمانی و با هر هزینه ای که ساخته شود، باید به طور کاملا صحیح و اصولی نگهداری شده و در صورت آسیب دیدگی نما، برای اجتناب از صدمات جدی تر و در نهایت تخریب کلی نما و ساختمان و نیز به منظور حفظ و احیای منظره و جلوه ساختمان، باید قسمت های آسیب دیده کاملا مرمت و تعمیر شوند.

دلایل واهداف اصلی نماسازی  نمای کامپوزیت

زیبا و دلپذیرشدن جلوه ظاهری و بیرونی ساختمان و در نهایت دورنما و منظره (View) مناسب و قابل قبول شهر یا محلی که ساختمان در آن واقع شده است.

ـ کاهش اتلاف انرژی در تمام فصول سال، چراکه نما در ساختمان نقش یک عایق حرارتی و برودتی را بازی می کند که هم از هدرروی انرژی تولیدی سیستم های گرمایشی و سرمایشی ساختمان ممانعت می کند و هم می تواند بر حسب جنس، رنگ و میزان سطحی که دارد، باعث دفع و انعکاس گرما در فصل تابستان خصوصا در مناطق گرمسیری شود و عکس همین عملکرد را در فصل زمستان برای جذب انرژی خورشیدی و گرم شدن ساختمان ها درمناطق سردسیری ایفا کند.

ـ نمای ساختمان به عنوان عایق صوتی ایده آل و مناسب: کاملا واضح و روشن است که نمای ساختمان نقش بسیار مهمی در کاهش ورود میزان آلودگی های صوتی و صداهای آزاردهنده محیط بیرون به فضای داخلی ساختمان های اداری و مسکونی و...دارد که این مسئله در ابر شهرهای با آلودگی های بالای صوتی بیشتر نمود پیدا می کند. در ساخت و سازهای عصر حاضر، این عایق کاری صوتی با استفاده از نماهای شیشه ای و با به کارگیری شیشه های چند لایه که مابین آنها با گازهایی مثل آرگون پرشده یا خلأ است، به نتایج بهتری (هم بهره گیری از نور بیرون برای تامین روشنایی داخل ساختمان و هم ممانعت از ورود صداهای ناهنجار به داخل) به بازده بالاتری رسیده است. نماهای با جنس سنگ، بتن و آجر نیز عایق های خوبی از نظر صوتی هستند.ـ کمک به افزایش دوام و پایداری ساختمان ها در برابر شرایط نامساعد جوی و محیطی (زلزله، باد، باران اسیدی و رطوبت های خورنده، یخبندان، گازهای اسیدی موجود در هوای آلوده شهرهای بزرگ، پرتوهای مضر خورشید مثل اشعه ماورای بنفش، گرد و خاک ها و دوده های حاوی مواد شیمیایی)و در نتیجه افزایش عمر مفید ساختمان. نمای کامپوزیت

مشخصه های فنی نمای کامپوزیت

عایق بودن نمای کامپوزیت نسبت به سرما و گرما: مصالح مختلف ساختمانی ضریب انتقال حرارت و ظرفیت گرمایی ویژه مختلفی دارند و در نتیجه عملکرد حرارتی متفاوتی خواهند داشت. یک سیستم نمای موفق، نمایی است که زیبایی و بهره‌وری انرژی را باهم داشته باشد. داشتن نمایی که عملکرد حرارتی خوبی داشته باشد مستقیماً مصرف انرژی را تحت تأثیر قرار می‌دهد لذا در نمای ساختمان، استفاده از مصالحی که ضریب انتقال حرارتی کمتری دارند، باید مورد توجه قرار گیرد.

عایق بودن نمای کامپوزیت نسبت به صوت: نمای ساختمان می‌تواند به عنوان یک عایق صوتی ایده‌ال و مناسب عمل کند. توجه به این ویژگی به خصوص برای ساختمان‌هایی که در شهرهای بزرگ صنعتی و تجاری و یا در کنار مسیر گذراصلی واقع شده‌اند از اهمیت ویژه‌ای برخوردار می‌باشد.

مقاومت در برابر زلزله

مقاومت در برابر ضربه

مقاومت در برابر یخ‌زدگی

مقاومت در برابر آتش‌سوزی

مقاومت در برابر جداشدن و افتادن از نما

انعطاف‌پذیر بودن در اجرای نما: مصالحی که بتوان آنها را در نماهای با اشکال هندسی متنوع ( نماهای مدرن) بکار برد.

سبک بودن

قابل اجرا نمای کامپوزیت بودن در ساختمان‌های مرتفع

 نما به عنوان رابط: نمای ساختمان باید به شکلی طراحی شود که علی‌رغم حفاظت محیط داخل از بیرون، ارتباط فضای بیرون را با محیط داخل ساختمان به خوبی برقرار کند. مثلاً امکان تابش نور به داخل و یا امکان استفاده از چشم‌انداز بیرون وجود داشته باشد.

 نمای هر ساختمان به عنوان عنصری از نمای مجموعه شهری: ما در فضای شهری با یک ساختمان روبه‌رو نیستیم، در واقع هر ساختمان جزئی از فضای شهری محسوب می‌شود که نمای آن بر فضاهای عمومی تأثیرگذار است و زیبایی آن منوط به هماهنگی با سایر عناصر آن مکان است.

 زیبایی نما: زیبایی جزء جدایی‌ناپذیر هر نما می‌باشد. همچنین زیبایی و چگونگی نما معرف هنر و کیفیت کار مهندس معمار و طراح ساختمان نیز می‌باشد.

 نمای ساختمان و شرایط محیطی: نمای هر واحد مسکونی بسته به شرایط محیطی از جمله آب و هوا، باد و طوفان، زلزله و میزان آلاینده‌های هوا در مناطق مختلف، متفاوت می‌باشند. مصالحی که در نماهای شهرهای بزرگ و صنعتی که آلایندگی بالایی دارند، به کار می‌روند در مقایسه با مصالح کاربردی برای نمای شهرهای کوچک که هوای پاک دارند متفاوت است. همچنین نمای ساختمان در مناطق سردسیر به لحاظ میزان مقاومت در برابر یخ‌زدگی یا عایق بودن نسبت به سرما و گرما با نمای قابل کاربرد در مناطق گرمسیر متفاوت می‌باشد.

 قیمت تمام شده نما: یکی از شاخصه‌های بسیار مهم در انتخاب نما، قیمت تمام شده آن است. هرچه قیمت نما افزایش یابد، قدرت خرید کاهش یافته و دایره مصرف‌کنندگان آن نما محدودتر خواهد شد.

 سرعت اجرای نما نمای کامپوزیت : با توجه به اینکه طولانی شدن در بهره‌برداری از هر پروژه ساختمانی می‌تواند عامل افزایش هزینه‌ها و افت ارزش پول شود، لذا سرعت در اجرای نما بسیار مؤثر خواهد بود.