مروری بر پیش ساخته سازی
خانه‌های پیش‌ساخته که در انگلیسی به آنها Prefabricated home میگویند، ساختمانهایی هستند که قطعات آنها در خارج از سایت ساخته میشوند(معمولا در ابعاد استاندارد که به آسانی قابل نصب باشند)و در محل سایت نصب میگردند. بعضی از خانه‌های پیش‌ساخته جدید در طراحی خود از سبکهای پست‌مدرنیسم و فیوچریسم الهام گرفته اند. همچنین اصطلاح خانه های پیش ساخته ممکن است مورد اشاره باشد به خانه های قابل حمل که بر روی چرخ قرار دارند. قطعات آن در کارخانه ساخته میشود سپس به محل حمل و نصب میگردد.
در ایالات متحده بین سالهای ۱۹۰۲ تا ۱۹۱۰ شرکنهای متعددی آغاز به فروش قطعات ساختمانهای پیش‌ساخته کردند. در بریتانیا بین سالهای ۱۹۴۵ تا ۱۹۴۹ بیش از ۱۵۶۰۰۰ خانه پیش‌ساخته تولید شد. در آلمان تا سال ۱۹۴۸ بیش از ۵۰۰۰ خانه پیش‌ساخته برای اعضای ارتش آمریکا ساخته شد.
در انگلستان کلمه پیش‌ساخته تداعی‌گر نوعی خاص از خانه‌های پیش‌ساخته است که پس از پایان جنگ دوم جهانی در تعداد زیاد در این کشور ساخته شد که به طور موقت جایگین خانه‌های تخریب شده در طول جنگ بودند. با وجود آنکه این خانه‌ها در ابتدای امر برای اسکان موقت در نظر گرفته شده بودند،اما بسیاری از ساکنان برای سالها و حتی دهه‌ها پس از پایان جنگ در آنها باقی ماندند. هنوز هم در قرن ۲۱ تعدادی از این خانه‌ها پابرجاست. در سال ۲۰۱۱ بی بی سی گزارشی تهیه کرده بود مبنی بر آنکه بزرگترین محله پیش‌ساخته در انگلستان واقع در جنوب شرق لندن در حال ویرانی‌ست. اما یکی از جالب ترین ساختمانهای پیش ساخته ای که تا کنون ساخته شده بیمارستانی بود که توسط ارتش بریتانیا در طول جنگ "کریمه" به سال 1855 ساخته شد.در این ساختمان نوآوری هایی در سیستم تهویه،فاضلاب و توالتها صورت گرفته بود. در دوران مدرن برای اولین بار تولید ساختمانهای پیش ساخته برای ساخت یک مجموعه آپارتمانی در لیورپول صورت گرفت.مبتکر این طرح معمار شهرساز " جان الکساندر برودی" بود.جالب آنجاست که وی ابتکاراتی هم درزمینه ورزش فوتبال داشت. این سبک آپارتمان سازی در انگلستان مورد استقبال قرار نگرفت اما راه خود را به کشور های اروپای شرقی گشود.
تولید خانه های پیش ساخته به طورانبوه در ایالات متحده در دوران gold Rush صورت گرفت.دوره ای که برای آبادانی کالیفرنیا دست به ساخت و ساز انبوه زدند. این خانه ها در سال 1908 به صورت پستی در آمریکا به فروش می رسیدند. در آمریکا تولید خانه‌های پیش ساخته در مقایسه با خانه‌های معمولی به نیروی کار کمتری نیاز دارد که در نتیجه قیمت نهایی محصول را رقابتی تر میکند. شرکتهای تولید و فروش خانه‌های پیش‌ساخته در آمریکا محصولاتشان را به نام خانه‌های قابل حمل یا خانه‌های همراه به فروش میرسانند. در آمریکا خانه های قابل حمل یا موبایل،مطابق کد های ساختمان وزارت اسکان و توسعه شهری HUD ساخته میشوند.این اصطلاح،اصطلاحی صنفی مخصوص ایالات متحده است در حالی که خانه های مدولار مطابق با استاندارد IBC (کد بین المللی ساختمان) ساخته میشوند.
احتمالا اولین آگهی ساختمان پیش ساخته کلبه قابل حمل "منینگ" بود.یک نجارلندنی با نام اچ منینگ اجزای یک خانه چوبی را ساخت که توسط مهاجران انگلیسی که به استرالیا مهاجرت میکردند حمل و بعدا در محل نصب میشدند. تبلیغات فروش این خانه ها در سال 1837 منتشر شد و هنوز هم تعدادی از این خانه ها در جنوب استرالیا پابرجاست.
اوج واردات خانه های پیش ساخته در استرالیا سال 1853 بود زمانی که چندصد خانه از انگلستان وارد استرالیا شد. پس از آن شرکتهایی در لیورپول،بوستون و حتی سنگاپور دست به تولید چنین خانه هایی زدند. در باربادوس بردگان آزادی که حق مالکیت زمین را نداشتند استقبال خوبی ازاین نوع خانه ها کردند.درآن زمان قانون استرالیا جابجایی خانه های پیش ساخته را در زمره قوانین مربوط به جابجایی احشام درنظر گرفته بود.
امروزه در مقایسه با اروپا تعداد بسیار کمی ار این خانه‌ها در استرالیا-آسیا وجود دارند. با توجه به آنکه نرخ رشد جمعیت در استرالیا پایین است در بخش مسکن سهم خانه های پیش‌ساخته در بازار در مقایسه با خانه‌های معمولی مقدار بسیار کمی‌ست.
خانه های پیش ساخته گرده بینه ای(Log House):
سیستم ساختمانی Log House (ساختمانهای چوبی گرده بینه ای) از دیرباز مورد توجه ساکنان مناطق سرد سیر و جنگلی نظیر مردمان شمال اروپا و روسیه بوده است شایان ذکر است سابقه این سیستم ها به ساختمان محدود نمی شود و این سیستم به دلیل مقاومت و استحکام بالا در پل سازی هم مورد استفاده قرار می گرفته . این نوع ساختمانهای چوبی بعلت استحکام مناسب،سبکی سازه،صرفه اقتصادی و نظایر آن در بسیاری از کشورهای جهان مورد توجه و استقبال قرار گرفته است . در سالهای اخیر با توجه به ارزش بالای انرژی ومقاومت بالای این سازه ها در برابر زلزله و عوامل محیطی استفاده از آن در کشورهایی نظیر سوئیس،اتریش،آلمان،جمهوری چک،فرانسه،کشورهای اسکاندیناوی،آمریکای شمالی، روسیه ،استرالیا،چین،ترکیه،آمریکا،کانادا،ژاپن و ایتالیا روند رو به رشدی داشته است.
طراحی این نوع سازه ها بر اساس ILBA Log Building Standards (International Log Builder’s Association) همچنین در سال 2007 سازمان ICC اقدام به انتشار آیین نامه طراحی ساختمانهایLog House نموده است.
سازمان ANSI با انتشار آیین نامه ICC-400 این سیستم ساختمانی را تایید نموده . همچنین این ساختمان ها مورد تاییداتحاديه اروپا طبق استاندارد های مندرج در Eu- Log Standards 2002 می باشند.
عملکرد این سیستم سازه ای در نیروهای جانبی همانند زلزله:
تجربه ثابت کرده مقاومت این نوع ساختمانهای چوبی در برابر زلزله بسیار بهتر از سایر سازه‌هاست به همین دلیل استفاده از این سازه ها در مناطق زلزله خیز از نظر عملکردی و منطقی بسیار موفقیت آمیز است.
این نوع ساختمانهای چوبی با توجه به سیستم سازه ای در 2 الی 5/2 طبقه و تا ارتفاع 12-10 متر قابل ساخت است.
ضریب رفتار برای این نوع سیستم سازه ای بین 2.7 الی 5.5 میباشد ، چرا که پارامترهای مختلفی از جمله به قطر گرده بینه ، نوع وسایل اتصال ، نوع چوب به کار رفته و حتی نوع پلان ساختمان در آن موثر می باشند به همین دلیل و با تو جه به تفاوت های پروژه های مختلف این ضریب را از جداول موجود برداشت میکنند
.
نیروی آپ لیفت ناشی از زلزله و یا باد توسط مکانیزم های زیر تحمل می شود:
وزن خود سازه، اصطحکاک موجود بین اعضای چوبی، پین های چوبی و بولتهای درونی که به فونداسیون متصل می باشند نیروهای جانبی را مهار میکنند.
بدلیل وزن کم سازه و در نتیجه کوچک بودن نیروهای جانبی در اکثر موارد نیازی به طراحی خاص برای دیوارها نمی باشد. بحرانی ترین بخش سیستم سازه ای سقف می باشدکه برای طراحی این تیرها ابتدا آنها را مانند یک تیر دو سر مفصل مدل کرده و سپس بارهای ناشی از وزن و باد و ... را به آن اعمال می نمایند.
با توجه به اینکه نیروی زلزله بیشترین اثر خود را در تراز پی ساختمان (روی پی) اعمال می کند ممکن است نیاز باشد که پایین ترین رشته گرده بینه (رج اول )، توسط وسایل اتصالی مانند بولتهای فلزی به فونداسیون دوخته میشود تا مقاومت کافی برای حمل نیروهای جانبی در آن ایجاد شود.
بولتهای درونی:
خطرناک ترین نیروها در ساختمانهای گرده بینه ای نیرو آپ لیفت می باشد چراکه این نیرو می تواند باعث کاهش و یا حتی حذف نیروی نرمال و در نتیجه کاهش و حذف نیروی اصطکاک بین گرده بینه ها شود که در نهایت آسیب بسیاری به سازه وارد می کند. برای جلوگیری از این اتفاق گرده بینه ها بوسیله بولتهای درونی که تا 1000 پوند پیش تنیده شده اند به هم دوخته می شوند و در نهایت این بولتهای درونی کل سیستم سازه را یک پارچه نموده و آن را به فنداسیون متصل می نمایند. با این روش میتوان تا حد زیادی از این پدیده جلوگیری نمود.
بولتهای درونی می توانند در صورت لغزش گرده بینه ها (در اثر نیروی جانبی) تا حدی مقاومت جانبی سازه را تامین کنند . هرچه سوراخ بولت کوچکتر باشد کنترل لغزش آنها بهتر می شود ولی در اجرا کار را کمی مشکل می کند.
بولتها باید به گونه ای طراحی شوند که جلوی نشست ساختمان در اثر همکشیدگی چوب را نگیرند و همچنین به گونه ای اجرا شوند که ابتدا یا انتهای آنها برای سفت کردن مهره در دسترس باشد
در این نوع سازه‌ها انواع مختلفی از اتصالات اجرا می شود که یکی از متداولترین آنها بصورت زیر است:
خانه‌های پیش‌ساخته که در انگلیسی به آنها Prefabricated home میگویند، ساختمانهایی هستند که قطعات آنها در خارج از سایت ساخته میشوند(معمولا در ابعاد استاندارد که به آسانی قابل نصب باشند)و در محل سایت نصب میگردند. بعضی از خانه‌های پیش‌ساخته جدید در طراحی خود از سبکهای پست‌مدرنیسم و فیوچریسم الهام گرفته اند. همچنین اصطلاح خانه های پیش ساخته ممکن است مورد اشاره باشد به خانه های قابل حمل که بر روی چرخ قرار دارند. قطعات آن در کارخانه ساخته میشود سپس به محل حمل و نصب میگردد.
در ایالات متحده بین سالهای ۱۹۰۲ تا ۱۹۱۰ شرکنهای متعددی آغاز به فروش قطعات ساختمانهای پیش‌ساخته کردند. در بریتانیا بین سالهای ۱۹۴۵ تا ۱۹۴۹ بیش از ۱۵۶۰۰۰ خانه پیش‌ساخته تولید شد. در آلمان تا سال ۱۹۴۸ بیش از ۵۰۰۰ خانه پیش‌ساخته برای اعضای ارتش آمریکا ساخته شد.
در انگلستان کلمه پیش‌ساخته تداعی‌گر نوعی خاص از خانه‌های پیش‌ساخته است که پس از پایان جنگ دوم جهانی در تعداد زیاد در این کشور ساخته شد که به طور موقت جایگین خانه‌های تخریب شده در طول جنگ بودند. با وجود آنکه این خانه‌ها در ابتدای امر برای اسکان موقت در نظر گرفته شده بودند،اما بسیاری از ساکنان برای سالها و حتی دهه‌ها پس از پایان جنگ در آنها باقی ماندند. هنوز هم در قرن ۲۱ تعدادی از این خانه‌ها پابرجاست. در سال ۲۰۱۱ بی بی سی گزارشی تهیه کرده بود مبنی بر آنکه بزرگترین محله پیش‌ساخته در انگلستان واقع در جنوب شرق لندن در حال ویرانی‌ست. اما یکی از جالب ترین ساختمانهای پیش ساخته ای که تا کنون ساخته شده بیمارستانی بود که توسط ارتش بریتانیا در طول جنگ "کریمه" به سال 1855 ساخته شد.در این ساختمان نوآوری هایی در سیستم تهویه،فاضلاب و توالتها صورت گرفته بود. در دوران مدرن برای اولین بار تولید ساختمانهای پیش ساخته برای ساخت یک مجموعه آپارتمانی در لیورپول صورت گرفت.مبتکر این طرح معمار شهرساز " جان الکساندر برودی" بود.جالب آنجاست که وی ابتکاراتی هم درزمینه ورزش فوتبال داشت. این سبک آپارتمان سازی در انگلستان مورد استقبال قرار نگرفت اما راه خود را به کشور های اروپای شرقی گشود.
تولید خانه های پیش ساخته به طورانبوه در ایالات متحده در دوران gold Rush صورت گرفت.دوره ای که برای آبادانی کالیفرنیا دست به ساخت و ساز انبوه زدند. این خانه ها در سال 1908 به صورت پستی در آمریکا به فروش می رسیدند. در آمریکا تولید خانه‌های پیش ساخته در مقایسه با خانه‌های معمولی به نیروی کار کمتری نیاز دارد که در نتیجه قیمت نهایی محصول را رقابتی تر میکند. شرکتهای تولید و فروش خانه‌های پیش‌ساخته در آمریکا محصولاتشان را به نام خانه‌های قابل حمل یا خانه‌های همراه به فروش میرسانند. در آمریکا خانه های قابل حمل یا موبایل،مطابق کد های ساختمان وزارت اسکان و توسعه شهری HUD ساخته میشوند.این اصطلاح،اصطلاحی صنفی مخصوص ایالات متحده است در حالی که خانه های مدولار مطابق با استاندارد IBC (کد بین المللی ساختمان) ساخته میشوند.
احتمالا اولین آگهی ساختمان پیش ساخته کلبه قابل حمل "منینگ" بود.یک نجارلندنی با نام اچ منینگ اجزای یک خانه چوبی را ساخت که توسط مهاجران انگلیسی که به استرالیا مهاجرت میکردند حمل و بعدا در محل نصب میشدند. تبلیغات فروش این خانه ها در سال 1837 منتشر شد و هنوز هم تعدادی از این خانه ها در جنوب استرالیا پابرجاست.
اوج واردات خانه های پیش ساخته در استرالیا سال 1853 بود زمانی که چندصد خانه از انگلستان وارد استرالیا شد. پس از آن شرکتهایی در لیورپول،بوستون و حتی سنگاپور دست به تولید چنین خانه هایی زدند. در باربادوس بردگان آزادی که حق مالکیت زمین را نداشتند استقبال خوبی ازاین نوع خانه ها کردند.درآن زمان قانون استرالیا جابجایی خانه های پیش ساخته را در زمره قوانین مربوط به جابجایی احشام درنظر گرفته بود.
امروزه در مقایسه با اروپا تعداد بسیار کمی ار این خانه‌ها در استرالیا-آسیا وجود دارند. با توجه به آنکه نرخ رشد جمعیت در استرالیا پایین است در بخش مسکن سهم خانه های پیش‌ساخته در بازار در مقایسه با خانه‌های معمولی مقدار بسیار کمی‌ست.
خانه های پیش ساخته گرده بینه ای(Log House):
سیستم ساختمانی Log House (ساختمانهای چوبی گرده بینه ای) از دیرباز مورد توجه ساکنان مناطق سرد سیر و جنگلی نظیر مردمان شمال اروپا و روسیه بوده است شایان ذکر است سابقه این سیستم ها به ساختمان محدود نمی شود و این سیستم به دلیل مقاومت و استحکام بالا در پل سازی هم مورد استفاده قرار می گرفته . این نوع ساختمانهای چوبی بعلت استحکام مناسب،سبکی سازه،صرفه اقتصادی و نظایر آن در بسیاری از کشورهای جهان مورد توجه و استقبال قرار گرفته است . در سالهای اخیر با توجه به ارزش بالای انرژی ومقاومت بالای این سازه ها در برابر زلزله و عوامل محیطی استفاده از آن در کشورهایی نظیر سوئیس،اتریش،آلمان،جمهوری چک،فرانسه،کشورهای اسکاندیناوی،آمریکای شمالی، روسیه ،استرالیا،چین،ترکیه،آمریکا،کانادا،ژاپن و ایتالیا روند رو به رشدی داشته است.
طراحی این نوع سازه ها بر اساس ILBA Log Building Standards (International Log Builder’s Association) همچنین در سال 2007 سازمان ICC اقدام به انتشار آیین نامه طراحی ساختمانهایLog House نموده است.
سازمان ANSI با انتشار آیین نامه ICC-400 این سیستم ساختمانی را تایید نموده . همچنین این ساختمان ها مورد تاییداتحاديه اروپا طبق استاندارد های مندرج در Eu- Log Standards 2002 می باشند.
عملکرد این سیستم سازه ای در نیروهای جانبی همانند زلزله:
تجربه ثابت کرده مقاومت این نوع ساختمانهای چوبی در برابر زلزله بسیار بهتر از سایر سازه‌هاست به همین دلیل استفاده از این سازه ها در مناطق زلزله خیز از نظر عملکردی و منطقی بسیار موفقیت آمیز است.
این نوع ساختمانهای چوبی با توجه به سیستم سازه ای در 2 الی 5/2 طبقه و تا ارتفاع 12-10 متر قابل ساخت است.
ضریب رفتار برای این نوع سیستم سازه ای بین 2.7 الی 5.5 میباشد ، چرا که پارامترهای مختلفی از جمله به قطر گرده بینه ، نوع وسایل اتصال ، نوع چوب به کار رفته و حتی نوع پلان ساختمان در آن موثر می باشند به همین دلیل و با تو جه به تفاوت های پروژه های مختلف این ضریب را از جداول موجود برداشت میکنند
.
نیروی آپ لیفت ناشی از زلزله و یا باد توسط مکانیزم های زیر تحمل می شود:
وزن خود سازه، اصطحکاک موجود بین اعضای چوبی، پین های چوبی و بولتهای درونی که به فونداسیون متصل می باشند نیروهای جانبی را مهار میکنند.
بدلیل وزن کم سازه و در نتیجه کوچک بودن نیروهای جانبی در اکثر موارد نیازی به طراحی خاص برای دیوارها نمی باشد. بحرانی ترین بخش سیستم سازه ای سقف می باشدکه برای طراحی این تیرها ابتدا آنها را مانند یک تیر دو سر مفصل مدل کرده و سپس بارهای ناشی از وزن و باد و ... را به آن اعمال می نمایند.
با توجه به اینکه نیروی زلزله بیشترین اثر خود را در تراز پی ساختمان (روی پی) اعمال می کند ممکن است نیاز باشد که پایین ترین رشته گرده بینه (رج اول )، توسط وسایل اتصالی مانند بولتهای فلزی به فونداسیون دوخته میشود تا مقاومت کافی برای حمل نیروهای جانبی در آن ایجاد شود.
بولتهای درونی:
خطرناک ترین نیروها در ساختمانهای گرده بینه ای نیرو آپ لیفت می باشد چراکه این نیرو می تواند باعث کاهش و یا حتی حذف نیروی نرمال و در نتیجه کاهش و حذف نیروی اصطکاک بین گرده بینه ها شود که در نهایت آسیب بسیاری به سازه وارد می کند. برای جلوگیری از این اتفاق گرده بینه ها بوسیله بولتهای درونی که تا 1000 پوند پیش تنیده شده اند به هم دوخته می شوند و در نهایت این بولتهای درونی کل سیستم سازه را یک پارچه نموده و آن را به فنداسیون متصل می نمایند. با این روش میتوان تا حد زیادی از این پدیده جلوگیری نمود.
بولتهای درونی می توانند در صورت لغزش گرده بینه ها (در اثر نیروی جانبی) تا حدی مقاومت جانبی سازه را تامین کنند . هرچه سوراخ بولت کوچکتر باشد کنترل لغزش آنها بهتر می شود ولی در اجرا کار را کمی مشکل می کند.
بولتها باید به گونه ای طراحی شوند که جلوی نشست ساختمان در اثر همکشیدگی چوب را نگیرند و همچنین به گونه ای اجرا شوند که ابتدا یا انتهای آنها برای سفت کردن مهره در دسترس باشد
در این نوع سازه‌ها انواع مختلفی از اتصالات اجرا می شود که یکی از متداولترین آنها بصورت زیر است: