کوبیاکس چیست؟
پیشینه کوبیاکس
مطالعات در زمینه سبک سازی و حذف بتن ناکارآمد از سال ۱۹۸۵ در دانشگاه های آلمان و مجموعه شرکت های گروه فناوری های کوبیاکس درسال ۱۹۹۷ با همراهی مهندسین و متخصص هایی از سوئیس و دیگر کشورهای اتحادیه اروپا پایه ریزی و تآسیس شده است و اکنون تبدیل به یک مجموعه متخصص در مورد اسلب های تخت سبک با بتن مسلح شده است.
این دانش از سال ۱۳۸۷ به صورت انحصاری در ایران و تعدادی از کشورهای منطقه در اختیار کوبیاکس ایران قرار گرفته است.
مفهوم کوبیاکس:
تکنولوژی کوبیاکس از یکی از مدرنترین روش های کاهش وزن سازه با حفظ عملکرد سازه ای آن میباشد که مفتخر به دریافت تائیدیه فنی از موسسه فنی دولتی تکنیک ساختمان آلمان (DIBT) و تائیدیه از مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن وزارت مسکن و شهرسازی بوده و برنده جایزه بهره وری منابع آلمان و منتخب اول تکنولوژی سبز سال ۲۰۱۰ سوییس است.
اصول کلی این سیستم ایجاد یک دال تخت از طریق بتن ریزی درجا همراه با حفرات دائمی در دو جهت میباشد.
هدف از استفاده از این حفرات (قطعات کروی و تخت) حذف بتن غیر ضروری می باشد. در واقع عملکرد سیستم دال کوبیاکس بدین ترتیب است که با شکل گیری غشای بتنی مستحکم در قسمت فوقانی و تحتانی دال به همراه شبکه تیرچه های داخلی (ناشی از قراردهی گوی های توخالی در سرتاسر فضای میانی دال بتنی در امتداد دو محور متعامد) بار مرده غیر سازه ای حذف و خاصیت باربری دو محوره ارتقاء می یابد و لذا می توان ظرفیت باربری بالاتری را برای این دال متصور شد.
دال کوبیاکس می تواند وزن یک متر مربع دال را تا ۳۰% نسبت به دال تخت با ضخامت مشابه کاهش دهند. در نتیجه این امر، ظرفیت خمشی این نوع دال افزایش قابل ملاحظهای نسبت به دال تخت هم وزن خود مییابد.با توجه به نیازهای طرح، سیستم سقف کوبیاکس میتواند به صورت پیشساخته، نیمه پیشساخته و یا درجا اجرا گردد. همچنین این سیستم به راحتی قابل ترکیب با دیگر سیستمها نظیر سیستمهای پیش تنیده میباشد.
در این سیستم تیر در معنای مصطلح قابل حذف می باشد که در این صورت باربری جانبی توسط دیوارهای برشی تأمین میگردد. کوبیاکس در اکثر مواقع به عنوان سیستم دال ستون به همراه دیوارهای برشی استفاده میشود. در این حالت ضمن صرفه جویی در مصرف بتن و فولاد، سطحی صاف و بدون آویز تیر در سازه ایجاد میشود.
مقایسه وزن، ضخامت و دهانه دال کوبیاکس و دال توپر در شرایط یکسان
اجزای این سیستم عبارتند از:
- مدول قفسه ای (گوی های پلاستیکی به همراه خرپای فولادی)
- دال بتن آرمه
انواع کیج ماژول
دلایل انتخاب و ورود این تکنولوژی توسط کوبیاکس ایران به کشور
دلایل انتخاب و ورود تکنولوژی کوبیاکس توسط کوبیاکس ایران به کشور عبارتند از:
- صنعتی سازی
- عدم نیاز به سرمایه گذاری زیاد برای احداث کارخانجات مواد اولیه
- عدم نیاز به نیروی کار خیلی متخصص و امکان استفاده از نیروهای موجود
- امکان احداث کارخانجات تولیدی در اقصی نقاط کشور
- عدم وابستگی به خارج از کشور
- سازگاری با مباحث و مقررات ملی ساختمانی کشور
- اقتصادی بودن تکنولوژی و امکان رقابت با سیستم های رایج
- انعطاف پذیری سیستم در ارتباط با مسآله معماری و سازه ای
- تکنولوژی دوستدار محیط زیست
قابلیت های دیگر کوبیاکس
کوبیاکس قابلیت انطباق با هر گونه معماری را دارا است. نحوه چیدمان گوی های توخالی، اندازه و شکل دال بتنی بر اساس مقتضیات پروژه تعیین می گردند. کوبیاکس را می توان همراه با تکنیک های ساختمانی از قبیل پس کشیدگی و یا سازه های مرکب در دهانه بلندتر از ۱۸ متر مورد استفاده قرار داد.
اجرای تاسیسات الکترونیکی و مکانیکی مشابه روش های سنتی و با قابلیت اجرا در ضخامت دال همانند تصاویر زیر می باشد.
علاوه بر روش اجرای درجا، قابلیت اجرا به روش نیمه پیش ساخته نیز وجود دارد.
اجزای تشکیل دهنده دال کوبیاکس
دال کوبیاکس سیستمی است که در واقع از چند ماده مختلف شامل بتن، فولاد، کیج ماژول و هوا تشکیل شده است. می توان اجزا تشکیل دهنده آن را در سه بخش معرفی نمود:
- کیج ماژول های کوبیاکس: این عناصر شامل قفسه های نگهدارنده (Cage) و قطعات پلاستیکی به شکل کروی و یا تخت می باشند. هر کیج ماژول شامل ۵ تا ۷ عدد گوی کوبیاکس می شود که حدوداً ۵ کیلوگرم وزن دارد و به راحتی توسط نیروی انسانی قابل حمل است.
- قفسه های نگهدارنده: وظیفه کیج ها نگهداری گوی های کوبیاکس در موقعیت مورد نظر آنها هنگام بتن ریزی سقف می باشد. اگر چه نتایج تحلیلی آزمایشات بیانگر این است که آرماتورهای قائم قفسههای کوبیاکس، ظرفیت برشی قابل توجهی دارند اما در جهت اطمینان در طراحی سقف از این ظرفیت صرفنظر میگردد. همچنین وجود کیج ها باعث ثابت نگه داشتن و سهولت حمل و نقل گویها شده و در نتیجه سرعت اجرای سقف را به طور قابل ملاحظه ای افزایش می دهد. طول این قفسه ها حدود ۲٫۵ متر میباشد البته در بعضی موارد با توجه به اندازه گویها ممکن است این طول کوچکتر باشد.
- گوی های کوبیاکس: این قطعات در دو شکل کلی می باشند. نوع اول گوی های تخت و یا لهیده (Slim-Line) می باشند که ارتفاعی بین ۱۰۰ تا ۲۶۰ میلیمتر دارند. استفاده از این قطعات در نهایت منجر به ایجاد دال با ضخامت ۲۰۰ تا ۴۰۰ میلیمتر میشود. نوع دوم که گوی های کروی (Eco-Line) نام دارند ضخامتی بین ۳۱۵ تا ۴۵۰ میلیمتر داشته و در دالهای با ضخامت۴۵۰ تا ۶۰۰ میلیمتر استفاده میشوند.
- فولاد: فولاد مورد استفاده در دال کوبیاکس، به جز مفتول های بکار رفته در قفسه های کوبیاکس، در واقع همان آرماتوهای اصلی دال می باشند که در دو جهت عمود بر هم در لایه های بالایی و پایینی دال قرار می گیرند. تعداد و قطر این آرماتورها تابع طول دهانه، بارگذاری و ضخامت دال می باشند. میزان مصرف میلگرد در دال کوبیاکس به واسطه کاهش وزن آن، در مقایسه با دال توپر حدود ۱۰% کمتر می باشد.
- بتن: بتن مورد استفاده در دالهای کوبیاکس از نوع بتن معمولی بوده و هیچ تفاوتی با بتن های مورد استفاده در سایر اجزای سازه ای ندارد. همچنین استفاده از افزودنی های بتن و مواد روان کننده در این نوع دالها الزامی نیست.
مزایای فنی و اقتصادی کوبیاکس
این سیستم در مقایسه با سایرسقف ها دارای مزایای متعددی می باشد که می توان آن ها را به شش قسمت عمده فنی، اجرایی، اقتصادی، ایمنی، زیست محیطی و بهره برداری تقسیم نمود.
دیدگاه فنی
مزایایی که در بحث طراحی سازه ها توسط دال کوبیاکس می توان بر شمرد عبارتند از:
۱) باربری دومحوره، تضمین کننده تمام مزایای دال بتنی توپر:
با شکل گیری دو لایه بتنی مستحکم در قسمت فوقانی و تحتانی دال بهمراه با نواحی بین گوی ها به عنوان برش گیر و ارتباط دهنده دو صفحه بالا و پائین در سراسر دال، این دال دارای باربری بسیار مناسبی می باشد.
سقف دال کوبیاکس از نظر استحکام برای بارهای آویز نقطه ای میتواند تا بیش از یک تن وزن را تحمل کند؛ زیرا در این نوع سقف، حداقل حدود ۶ سانتیمتر بتن در هریک از لایه های فوقانی و تحتانی دال وجود دارد.
۲) افزایش طول دهانه ها، کاهش تعداد ستونها و عدم وجود کتیبه در ستون ها:
این مزیت قابلیت های گسترده تری را در اختیار طرح معماری قرار داده و امکان استفاده مناسب تری از فضا را فراهم می کند.
این قابلیت به ویژه در ساختمان های با کاربری پارکینگ طبقاتی، تجاری، اداری، سالن جلسات و آمفی تئاتر… بیشتر نمود پیدا می کند.
۳) امکان حذف تمامی تیرهای میانی و پیرامونی
با کمک دال کوبیاکس میتوان دهانه های بلند (بدون محدودیت مطابق تائیدیه فنی مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی) را بدون تیر و بصورت دال تخت اجرا کرد که درنتیجه حجم مصالح مصرفی و هزینه قالببندی کاهش یافته و اجرای عملیات آرماتوربندی نیز تسهیل می یابد.
کاهش ارتفاع تمام شده ساختمان، داشتن سقف هایی با سطوح بسیار صاف و بدون نیاز به سقف کاذب و امکان تعبیه بازشوهای بزرگ و نا منظم از دیگر مزایای حذف تیر می باشد.
۴) کاهش بار مرده و وزن کلی سازه و افزایش مقاومت سازه در مقابل زلزله:
کاهش بار مرده اسکلت موجب به کارگیری ستون های کمتر و لاغرتر، کاهش بار وارد به شالوده و در نهایت کاهش ارتفاع گودبرداری و حجم فونداسیون در مقایسه با دال توپر می گردد.
همچنین کاهش بار مرده اسکلت موجب کاهش نیروی زلزله و برش پایه و در نتیجه موجب افزایش مقاومت ساختمان در برابر زلزله می گردد. ضمن آنکه کاهش بار مرده موجب تعدیل تغییر شکل دال می گردد.
۵) سهولت در تغییر کاربری و ستون گذاری به صورت نامنظم و امکان تعبیه کنسول های بلند
برخلاف سازه های بتنی معمولی که ستون گذاری معمولاً از آکس بندی منظم پیروی می کند، در این سیستم امکان ستون گذاری به صورت نامنظم وجود دارد که در طرح های معماری حائز اهمیت است. نقشه های معماری با دهانه های بلند و دال تخت، انعطاف پذیری در تغییر کاربری های آتی پروژه را میسر می سازد.
۶) ارتفاع کمتر کف تا کف طبقات وکاهش ارتفاع تمام شده ساختمان
بدلیل کاهش ضخامت دال ها و امکان حذف تیرها، ارتفاع کف تا کف طبقات و درنتیجه ارتفاع تمام شده ساختمان را می توان کاهش داد. این بدان معنی است که در یک ارتفاع مشخص می توان از تعداد طبقات بیشتری استفاده کرد. این مزیت خصوصا در ساختمان های بلند مرتبه که براساس قوانین موجود، محدودیت ارتفاع دارند حایز اهمیت خاصی است. این امر همچنین باعث کاهش مصالح مصرفی در ستون ها، دیوار و تیغه بندی ها، نما و تاسیسات و … بواسطه کاهش طول آنها می شود.
دیدگاه اجرایی
۱) سهولت اجرای تاسیسات به جهت عدم وجود اویز تیر در زیر سقف ها
۲) امکان حذف سقف کاذب
۳)نصب ساده و بسیار آسان کیج های کوبیاکس به دلیل سهولت اجرای این نوع سقف نیازی به نیروی کار متخصص و ابزار خاصی نمی باشد.
کوبیاکس را می توان همراه با سایر سیستم های ساختمانی از قبیل پس کشیدگی و یا سازه های مرکب در دهانه بلندتر از ۱۸ متر نیز مورد استفاده قرار داد.
دیدگاه اقتصادی
۱) صرفه جویی درمصرف مصالح در کلیه اعضای سازه ای
- از آنجاییکه وزن سقف ها سهم عمده ای در وزن کل سازه دارند، کاهش وزن دال باعث صرفه جویی در بتن و فولاد مصرفی در کل اعضای سازه خواهد شد.
۲) کاهش هزینه های اجرایی
- حذف تیرها موجب کاهش حجم عملیات قالب بندی و آرماتوربندی شده که در نتیجه آن هزینه های اجرایی کاهش و سرعت اجرا افزایش قابل توجهی خواهند یافت.
- به دلیل سبک تر بودن این دال (تا ۳۰ درصد نسبت به یک دال توپر) به شمع های کمتری جهت اجرای قالب بندی نیاز است.
۳) کاهش هزینه تجهیزات و نیروی انسانی بدلیل نصب آسان و سرعت اجرای بالا
دیدگاه ایمنی
۱) ایمنی در برابر آتش
۲) ایمنی در برابر زلزله به علت کاهش وزن کلی سازه
دیدگاه زیست محیطی
کاهش حدود ۲۵ درصدی مصالح از جمله بتن مصرفی، موجب ارتقاء جایگاه زیست محیطی سازه می شود به نحوی که :
۱) کاهش مصرف مصالح از قبیل سیمان، شن و ماسه، آب و میلگرد (هر ۱ kg پلاستیک جایگزین ۱۰۰ kg بتن می شود)
۲) کاهش مصرف انرژی (در تولید، حمل و نقل و اجرا)
۳) کاهش انتشار گازهای آلوده حاصل از تولید و حمل ونقل، به خصوص گاز CO2، در حدود ۵۰ %
۴) عدم وجود ضایعات ( به علت قابل بازیافت بودن پلاستیک مصرفی در گوی ها).
بهره برداری
۱) کاهش ضریب انتقال حرارت دال در مقایسه با دالی با مقدار مصالح بتن مصرفی مشابه.
۲) کاهش ضریب انتقال صوت در مقایسه با دالی با مقدار مصالح بتن مصرفی مشابه.
۳) کاهش لرزش ناشی از بارهای بهره برداری در مقایسه با دالی با مقدار مصالح بتن مصرفی مشابه؛ بدلیل افزایش فرکانس طبیعی دال کوبیاکس
جدول برآورد کوبیاکس
– برآوردجدول فنی براساس شرایط خاک نرمال،جانمایی و میزان مناسب دیوارهای برشی درپلان و بدون احتساب دیوار حائل تهیه شده است.این برآورد براساس فرضیات مذکور وبادقت حدود نوددرصد قابل استنداد میباشد.
– این مبلغ بصورت عام اشاره شده و بدیهی است بنا به متراژ و موقعیت کار متغیر خواهد بود.
– با عنایت به آنکه بر اساس استانداردهای مقررات ملی ساختمان ایران می بایست دیوار برشی جهت کنترل نیروی زلزله در ساختمان های گروه دال تخت تعبیه گردد، لذا مقادیر مصالح فوق با فرض کفایت دیوار برشی و جانمائی مناسب آن در هر دو جهت طولی و عرضی ساختمان برآورد گردیده است.
– جدول فوق با فرض ساختمان های روی سطح زمین تهیه گردیده و چنانچه در ساختمانی بدلیل حضور طبقات منفی نیاز به دیوار حایل بتنی باشد، هزینه آن می بایست جداگانه محاسبه گردد.
– میزان میلگرد مصرفی بر مبنای کیلوگرم بر متر مربع زیربنا و بتن مصرفی متر مکعب بر متر مربع زیربنا می باشد.
سیستم کوبیاکس از گروه سیستمهای دال ستونی می باشد. به نحوی که دال تخت بتنی بدون نیاز به تیر مستقیماً بر روی ستونها و دیوارهای برشی استقرار می یابد.
نحوه محاسبه هزینه تمام شده اجرائی ساختمان بر اساس سیستم کوبیاکس
هزینه تمام شده ساختمان در بخش اجرای سازه (شامل فونداسیون، ستون، دیوار برشی و سقف) عبارت است از مجموع هزینه های زیر در متر مربع زیربنا:
۱. میلگرد مصرفی: میزان مقادیر میلگرد مصرفی بسته به نوع کاربری، تعداد طبقات، فواصل ستونها از جدول پیوست قابل استخراج می باشد.
۲. بتن مصرفی: میزان بتن مصرفی بسته به نوع کاربری، تعداد طبقات و فواصل ستونها از جدول پیوست قابل استخراج می باشد.
۳. خدمات و پشتیبانی کوبیاکس: هزینه خدمات و پشتیبانی کوبیاکس شامل دو بخش به شرح زیر می باشد:
- خدمات مهندسی شامل طراحی، محاسبات و تولید نقشه های سازه بر اساس سیستم کوبیاکس، آموزش گروه مجری سقف، حق امتیاز استفاده از تکنولوژی در پروژه و نظارت بر مراحل اجرای سقف.
- تولید و تحویل کیج ماژولهای مورد نیاز پروژه
۴. دستمزد و اجراء: کارفرما لازم است که برای اجرا سازه پیمانکار مورد تائید خود را انتخاب نماید. بدیهی است حق الزحمه پیمانکار بر اساس شرایط منطقه و قیمت های متداول روز تعیین می شود.
مراحل اجرایی
