روش‌های مقاوم سازی دیوارهای غیرسازه‌ای مطابق نشریه ۷۲۹

ضرورت مهندسی مقاوم‌سازی دیوارهای غیرسازه‌ای در صنعت ساختمان

در زمین‌لرزه‌های گذشته، تجربه ثابت کرده است که بخش عمده‌ای از خسارات مالی و جانی ناشی از تخریب عناصر غیرسازه‌ای مانند دیوارهای واسط، تیغه‌های جداکننده و نماها بوده است. دیوارهای غیرسازه‌ای اگرچه باربری ثقلی مستقیم ساختمان را بر عهده ندارند، اما به دلیل جرم قابل توجه و بازخورد دینامیکی در برابر شتاب زلزله، مستعد آسیب‌های شدید فروریزش خارج از صفحه و ترک‌خوردگی‌های قطری درون صفحه هستند. از همین رو، مقاوم سازی دیوارهای غیرسازه‌ای به یکی از اصلی‌ترین اولویت‌های مهندسان عمران، طراحان و ناظران سازه تبدیل شده است.

عدم اتصال صحیح دیوارهای پیرامونی و داخلی به قاب‌های اصلی ساختمان (اعم از بتنی یا فولادی) موجب می‌شود که با اعمال نیروهای جانبی، رفتاری ترد و شکننده از خود بروز دهند. این عملکرد نامناسب نه تنها مسیرهای خروج اضطراری را مسدود می‌سازد، بلکه شانس بازسازی سریع سازه پس از وقوع سانحه را نیز به شدت کاهش می‌دهد. در همین راستا، تدوین دستورالعمل‌های یکپارچه و دقیق اجرایی به عنوان یک الزام ملی احساس می‌شد.

نقش و جایگاه نشریه ۷۲۹ سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی

نشریه شماره ۷۲۹ با عنوان «راهنمای طراحی و اجرای دیوارهای غیرسازه‌ای»، به عنوان مرجع جامع مهندسی در کشور، به بررسی دقیق ضوابط، استانداردها و روش‌های تسلیح دیوارهای بنایی غیرسازه‌ای پرداخته است. این نشریه با تحلیل رفتارهای لرزه‌ای دیوار، راهکارهای نوآورانه‌ای را برای کنترل جابه‌جایی نسبی (Drift) و مهار نیروهای خارج از صفحه ارائه‌ داده است.

بر اساس مفاد نشریه ۷۲۹، دیوارهای غیرسازه‌ای نباید در سختی جانبی سازه مشارکت ناخواسته داشته باشند. به بیان دیگر، دیوار باید از قاب اصلی جداسازی لرزه‌ای شده و در عین حال در برابر ضریب شتاب زلزله، پایداری و انسجام یکپارچه خود را حفظ کند. اجرای دقیق راهکارهای این نشریه، ضمن کاهش چشمگیر هزینه‌های بازسازی پس از حادثه، سطح ایمنی جانی ساکنان را به حداکثر ممکن می‌رساند.

به کارگیری سامانه‌های مدرن مهار دیوار، از جمله تکنولوژی وال‌مش که منطبق بر اصول مطرح شده در نشریه ۷۲۹ و پیوست ششم استاندارد ۲۸۰ deal می‌باشد، پاسخی هوشمندانه به چالش‌های اجرایی و سازه‌ای دیوارهای سنتی است. در فصل‌های آتی این مقاله، روش‌ها، ضوابط و جزئیات اجرایی مطابق با این نشریه معتبر به طور کامل مورد واکاوی قرار می‌گیرد.

اصول فنی و پارامترهای طراحی لرزه‌ای دیوارها

نشریه ۷۲۹ سازمان مدیریت، ضوابط سخت‌گیرانه و مفصلی را برای تسلیح و مهار دیوارهای غیرسازه‌ای مشخص کرده است. بر اساس این دستورالعمل، هر دیوار غیرسازه‌ای باید توانایی تحمل دو نوع نیروی عمده را داشته باشد: نیروهای درون‌صفحه (In-Plane) که ناشی از جابه‌جایی جانبی طبقات است و نیروهای خارج‌از‌صفحه (Out-of-Plane) که ناشی از شتاب مستقیم وارد بر جرم دیوار می‌باشد.

بر طبق ضوابط فنی، زمانی که نسبت طول به ضخامت یا ارتفاع به ضخامت دیوار از مقادیر مجاز مشخص‌شده در استاندارد تجاور کند، دیوار باید به کمک اجزای تسلیح‌کننده پایدار شود. نشریه ۷۲۹ صراحتاً بیان می‌دارد که سیستم تسلیح باید شکل‌پذیری مناسبی را برای دیوار فراهم کند تا بدون دچار شدن به شکست ترد، انرژی جنبشی ناشی از زلزله را جذب و مستهلک سازد.

جداسازی لرزه‌ای و کنترل درز انقطاع

یکی از مهم‌ترین الزامات نشریه ۷۲۹، لزوم جداسازی دیوار از ستون‌ها و سقف می‌باشد. این جداسازی که معمولاً با ایجاد یک فاصله حداقل ۱٪ ارتفاع دیوار یا مطابق با جابه‌جایی نسبی طرح انجام می‌شود، مانع از انتقال لنگر و نیروهای فشاری قاب به تیغه می‌گردد. فاصله ایجاد شده باید با موادی تراکم‌پذیر و انعطاف‌پذیر مانند پشم سنگ یا پلی‌استایرن (یونولیت) پر شود.

در جدول زیر، مقایسه‌ای جامع میان الزامات فنی روش‌های سنتی و روش‌های مدرن مبتنی بر نشریه ۷۲۹ و پیوست ۶ ارائه شده است:

اعمال این مفاهیم نشان می‌دهد که اتکای صرف به روش‌های قدیمی و سنگین فلزی نه تنها پاسخگوی نیازهای مدرن مهندسی نیست، بلکه می‌تواند خطرات جانبی ناشی از ایجاد پل‌های حرارتی و افزایش وزن سازه را به دنبال داشته باشد.

بررسی ساختار وال‌پست‌های فلزی سنتی

در دهه‌های اخیر، روش متداول برای مهار دیوارهای غیرسازه‌ای، استفاده از وادارهای عمودی و افقی فلزی (معروف به وال‌پست) به همراه نبشی‌کشی اطراف دیوار بوده است. در این روش، مقاطع فولادی نظیر ناودانی یا قوطی با استفاده از پلیت‌ها و رول‌بولت به سقف و کف مهار شده و بلوک‌های بنایی در میان این کادربندی چیده می‌شدند.

اگرچه این سیستم در زمان خود گامی به جلو برای جلوگیری از سقوط دیوارهای یکپارچه محسوب می‌شد، اما با پیشرفت علم مهندسی زلزله و تحلیل رفتارهای واقعی سازه‌ها، آسیب‌پذیری‌ها و نقاط ضعف عدیده‌ای در این روش نمایان گردید. اجرای سنتی وال‌پست‌ها اغلب با خطاهای انسانی متعددی در کارگاه‌های ساختمانی همراه است.

چالش‌ها و معایب فنی روش‌های قدیمی

بررسی‌های میدانی پس از زلزله‌های اخیر نشان داده است که روش‌های سنتی با مشکلات فنی و اجرایی زیر مواجه هستند:

• تمرکز تنش در نقاط اتصال: جوشکاری‌های ناایمن و اتصال صلب ناودانی‌ها به سقف و ستون، باعث انتقال مستقیم نیروهای قاب به دیوار و شکست ترد در نقاط جوش می‌شود.
• وزن بالا و بار مرده اضافی: مصرف حجم بالای فولاد، وزن مرده کل ساختمان را افزایش داده و در نتیجه نیروی زلزله وارد بر سازه را تشدید می‌کند.
• سرعت اجرای پایین و هزینه بالا: فرآیندهای طولانی برش‌کاری، جوشکاری، سوراخ‌کاری تیرها و ستون‌ها برای نصب انکربولت، سرعت پروژه را به شدت کاهش داده و هزینه‌های دستمزد را بالا می‌برد.
• ایجاد پل حرارتی و صوتی: حضور پروفیل‌های فلزی در میان دیوارها، عایق‌بندی حرارتی و صوتی ساختمان را مختل کرده و موجب اتلاف انرژی می‌شود.
• تداخل با تاسیسات: وادارهای فلزی مجزا اغلب مسیر عبور لوله‌ها و کانال‌های تاسیساتی را مسدود کرده و نیاز به تخریب‌های مجدد ایجاد می‌کنند.

مجموعه این محدودیت‌ها سبب شد که مراکز پژوهشی ساختمانی به سمت معرفی فناوری‌های نوین نظیر تسلیح با کامپوزیت‌های شبکه‌ای (FRCM) حرکت کنند که در نشریه ۷۲۹ نیز به شکل ویژه‌ای مورد توجه قرار گرفته است.

فناوری وال‌مش چیست؟

فناوری وال‌مش (Wallmesh) یکی از مدرن‌ترین و کارآمدترین روش‌ها برای تسلیح و مقاوم‌سازی دیوارهای غیرسازه‌ای است که بر پایه سیستم کامپوزیتی سیمانی/گچی تقویت‌شده با الیاف (FRCM/TRM) عمل می‌کند. در این روش، به جای استفاده از وادارها و پروفیل‌های سنگین فولادی، از شبکه‌ای از الیاف فایبرگلاس به همراه پلاستارهای ویژه مهندسی‌شده استفاده می‌شود.

طراحی این سیستم به گونه‌ای است که تمام سطح یا نوارهایی از دیوار با مش فایبرگلاس پوشانده شده و توسط یک لایه پلاستر پایه سیمانی یا پایه گچی تسلیح می‌گردد. این ترکیب یکپارچه، یک ماتریس کامپوزیتی با مقاومت کششی و خمشی فوق‌العاده ایجاد می‌کند که لنگرهای خارج از صفحه ناشی از زلزله را به خوبی مهار می‌نماید. برای آشنایی بیشتر با جزئیات این تکنولوژی می‌توانید به سامانه وال مش نوین مراجعه فرمایید.

منطبق بودن وال‌مش با اصول نشریه ۷۲۹ و پیوست ۶ استاندارد ۲۸۰۰

نشریه ۷۲۹ و پیوست ۶ استاندارد ۲۸۰۰ صراحتاً استفاده از تسلیح شبکه‌ای (Mesh-reinforced plaster) را به عنوان جایگزین رسمی وال‌پست‌های فلزی سنتی تایید کرده‌اند. دلایل انطباق کامل این روش با ضوابط معتبر عبارتند از:

• حذف وادارهای فلزی: در اکثر دیوارهای متعارف نیازی به اجرای وادارهای عمودی فلزی وجود ندارد، زیرا شبکه فایبرگلاس مقاومت کششی لازم را صلب می‌کند.
• توزیع سراسری نیرو: تنش‌های وارده به جای چند نقطه محدود، در کل سطح دیوار پخش شده و از ترک‌خوردگی موضعی جلوگیری می‌شود.
• تسهیل در جداسازی لرزه‌ای: دیوار به راحتی با یونولیت یا پشم سنگ از قاب جدا شده و هیچ اتصال صلبی به تیرها و ستون‌ها نخواهد داشت.

استفاده از سیستم وال‌مش نوین، تحولی بنیادین در راستای سبکسازی سازه، افزایش سرعت ساخت و ارتقای جدی سطح ایمنی لرزه‌ای پروژه‌های ساختمانی کشور ایجاد نموده است.

معرفی اجزای اصلی سامانه وال‌مش

سیستم وال‌مش یک راهکار کامپوزیتی چندجزئی است که عملکرد صحیح آن وابستگی مستقیم به کیفیت و هماهنگی عناصر تشکیل‌دهنده آن دارد. اجزای اصلی تشکیل‌دهنده این سامانه پیشرفته عبارتند از:

۱. توری فایبرگلاس (مش فایبرگلاس)

مهم‌ترین عنصر کششی در این سیستم، مش‌های فایبرگلاس با چشمه‌ها (گرماژ) و ابعاد مشخص هستند. این مش‌ها باید دارای مقاومت کششی بالا و ضریب الاستیسیته مناسب باشند. شرکت نوین وال‌مش با بهره‌گیری از تکنولوژی روز، انواع مش زیر را عرضه می‌کند:

• مش فایبرگلاس E-Glass نوین وال‌مش: مناسب برای محیط‌های با میزان قلیایی کنترل‌شده و کاربردهای عمومی.
• مش فایبرگلاس C-Glass نوین وال‌مش: دارای مقاومت مناسب در برابر شرایط محیطی مختلف.
• مش فایبرگلاس Zr-Glass نوین وال‌مش (مقاوم به باز): حاوی درصد مشخصی از دی‌اکسید زیرکونیوم (ZrO2) که مقاومت فوق‌العاده‌ای در برابر محیط‌های بسیار قلیایی (مانند پلاستر سیمانی) دارد.

جهت انتخاب و تامین تجهیزات استاندارد، می‌توانید مقادیر دقیق مش فایبرگلاس نوین وال‌مش را بر اساس محاسبات مهندسی پروژه خود تعیین کنید.

۲. پلاستارهای ویژه مهندسی (پایه سیمانی و پایه گچی)

پلاستر نقش ماتریس درگیرکننده الیاف فایبرگلاس را ایفا می‌کند و وظیفه انتقال چسبندگی و تنش میان بلوک‌ها و توری را دارد:

• پلاستر پایه سیمانی نوین: برای دیوارهای بیرونی، دیوارهای تحت رطوبت و ملات‌های ماسه سیمان.
• پلاستر پایه گچی نوین وال‌مش: مخصوص دیوارهای داخلی که مستقیماً روی نازک‌کاری گچی قرار می‌گیرند و نیاز به ملات سیمانی ندارند.

۳. قطعات جانبی و اتصالات مهارکننده

شامل نبشی‌ها یا ناودانی‌های منقطع پی‌وی‌سی یا فلزی جهت مهار لبه‌های دیوار، چسب‌های پایه اپوکسی یا پلیمری برای تثبیت موقت توری، و نبشی‌های مهار سقف جهت جلوگیری از حرکت خارج از صفحه در لبه بالایی دیوار می‌باشد.

راهنمای کارگاهی و مراحل اجرایی تسلیح دیوار

اجرای صحیح سیستم وال‌مش طبق استانداردها و توصیه نشریه ۷۲۹ مستلزم رعایت دقیق ترتیب مراحل کارگاهی است. در ادامه مراحل گام به گام اجرای این روش شرح داده می‌شود:

مراحل پنج‌گانه نصب و تسلیح وال‌مش

1. دیوارچینی و جداسازی لرزه‌ای: در گام نخست، دیوارچینی با بلوک‌های سبک یا سنگین انجام می‌شود. در اتصال دیوار به ستون‌ها و زیر سقف، درز انقطاع با ضخامت ۲ تا ۳ سانتی‌متر ایجاد شده و با پشم سنگ یا یونولیت پر می‌گردد.
2. پاشش/اجرای لایه اول پلاستر: یک لایه زیرین از پلاستر (پایه سیمانی یا گچی نوین) به ضخامت تقریبی ۳ الی ۵ میلی‌متر روی سطح بلوک‌ها کشیده می‌شود.
3. قرار دادن و جای‌گذاری مش فایبرگلاس: نوارهای مش فایبرگلاس در فواصل و ابعاد محاسبه‌شده مهندسی، روی پلاستر تازه خوابانده شده و با کاردک کاملاً مهار می‌شوند تا درون ملات مدفون گردند.
4. اجرای لایه دوم پلاستر: لایه دوم پلاستر روی مش کشیده می‌شود به طوری که شبکه فایبرگلاس کاملاً پوشانده شده و هیچ الیافی در سطح نمایان نباشد.
5. نصب نبشی‌های منقطع لبه‌ای: در صورت لزوم جهت مهار لبه‌های بالایی و جانبی، نبشی‌های منقطع پی‌وی‌سی یا فلزی با رول‌بولت مهار می‌شوند.

جدول زیر چک‌لیست کنترل کیفیت مراحل اجرای وال‌مش را نشان می‌دهد:

تحلیل فنی و مالی انتخاب سیستم وال‌مش

یکی از دغدغه‌های اصلی کارفرمایان و مهندسان مشاور، مدیریت هزینه‌های ساخت در عین حفظ ایمنی کامل سازه است. مقایسه مستقیم روش نوین وال‌مش با سیستم‌های سنتی وال‌پست فلزی، نشان‌دهنده مزیت‌های بی‌بدیل این فناوری جدید است.

در روش‌های سنتی، خرید فولاد و مقاطع سنگین، هزینه‌های بالایی برای تامین آهن‌آلات، الکترود جوشکاری، چسب‌های کاشت میلگرد و رول‌بولت‌های گران‌قیمت ایجاد می‌کند. علاوه بر این، دستمزد تیم‌های جوشکاری و نصب وادارهای سنگین، سهم قابل توجهی از بودجه پروژه را به خود اختصاص می‌دهد.

کاهش هزینه‌ها و افزایش سرعت اجرا

در مقابل، بهره‌گیری از خدمات مقاوم سازی دیوارهای غیرسازه‌ای به روش وال‌مش، نتایج اقتصادی چشمگیری به همراه دارد:

• کاهش ۳۰ تا ۵۰ درصدی هزینه‌های مستقیم: حذف مقاطع فولادی گران‌قیمت و کاهش حجم آهن‌آلات مصرفی.
• افزایش ۳ برابری سرعت اجرا: به دلیل سادگی فرآیند پلاسترکشی و عدم نیاز به تخصصی بودن تیم اجرایی، سرعت پیشرفت فیزیکی تیغه‌چینی افزایش می‌یابد.
• کاهش هزینه‌های حمل و نقل: مش فایبرگلاس و پلاستارهای آماده دارای حجم و وزن پایینی هستند و هزینه حمل کارگاهی را کاهش می‌دهند.
• صرفه‌جویی در نازک‌کاری: به دلیل تسطیح کامل دیوار پس از پلاسترکشی، میزان گچ مصرفی در مرحله نازک‌کاری به شکل ملموسی کاهش می‌یابد.

تلفیق عملکرد عالی لرزه‌ای با صرفه اقتصادی بالا، وال‌مش را به انتخاب اول پروژه‌های بزرگ مسکونی، تجاری و بیمارستانی در کشور تبدیل کرده است.

تامین ایمنی جانی و پایداری لرزه‌ای ساختمان

목표 اصلی دستورالعمل‌ها و نشریات ملی از جمله نشریه ۷۲۹، «حفظ حیات ساکنان» و «قابلیت بهره‌برداری بلافاصله پس از زلزله» است. دیوارهای تسلیح‌شده با سیستم وال‌مش به دلیل ماهیت منسجم و انعطاف‌پذیری بالا، رفتار بسیار مطلوبی در برابر تکانه‌های شدید نشان می‌دهند.

شبکه مش فایبرگلاس مدفون در پلاستر، به عنوان یک لایه کششی قوی عمل کرده و از فروپاشی ناگهانی و آواری بلوک‌ها جلوگیری می‌کند. حتی در صورتی که بلوک‌های بنایی بر اثر شدت زلزله دچار ترک‌خوردگی شدید شوند، توری فایبرگلاس تکه‌های خردشده را متصل به هم نگه داشته و مانع از پرتاب آن‌ها به داخل فضاهای زندگی یا معابر عمومی می‌گردد.

نتیجه‌گیری و جمع‌بندی مهندسی

اجرای مقاوم‌سازی دیوارهای غیرسازه‌ای بر اساس ضوابط نشریه ۷۲۹ دیگر یک گزینه انتخابی نیست، بلکه الزام قانونی و اخلاقی ساخت‌وساز مدرن است. سیستم وال‌مش نوین، با رفع تمام نواقص وال‌پست‌های سنتی و تطابق کامل با استانداردهای ملی و بین‌المللی، راهکاری مطمئن، سریع و اقتصادی را در اختیار صنعت ساختمان قرار داده است.

مهندسان طراح و ناظر با استفاده از توری‌های فایبرگلاس استاندارد نظیر E-Glass و Zr-Glass نوین وال‌مش و همراهی پلاستارهای تخصصی پایه سیمانی یا گچی، می‌توانند با خیالی آسوده ایمنی لرزه‌ای دیوارهای غیرسازه‌ای پروژه‌های خود را تضمین نمایند.

نشریه شماره ۷۲۹ سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور و پیوست ششم استاندارد ۲۸۰۰ ایران