ساختمان پیش‌ساخته با اسکلت فلزی؛ از ساخت در کارخانه تا نصب در کارگاه

ساختمان پیش‌ساخته فلزی یعنی بخش بزرگی از کار اسکلت به‌جای کارگاه در کارخانه انجام شود و در محل پروژه فقط سوار شود. در این مقاله می‌گوییم پیش‌ساختگی چند شیوه دارد، تیرآهن و قوطی و ورق کجای آن قرار می‌گیرند، کار از کارخانه تا کارگاه چه مراحلی دارد و چه محدودیت‌هایی را باید از ابتدا در نظر گرفت.

پیش‌ساختگی در اسکلت فلزی یعنی چه؟

مؤسسهٔ فولاد استرالیا (ASI) ساخت مدولار را به‌طور کلی هر شیوه‌ای می‌داند که در آن قطعه‌ها یا مدول‌ها بیرون از کارگاه ساخته و سپس در محل به سازهٔ نهایی تبدیل می‌شوند. فولاد برای این کار تازه نیست: در یک دورهٔ آموزشی منتشرشده در مجلهٔ Building، فولاد «نخستین مصالح قاب‌بندی خارج از کارگاه» نامیده شده و آمده است که بیشترِ ارزش افزودهٔ کار اسکلت در کارخانه ایجاد می‌شود؛ در برخی موارد تا ۹۰ درصد.

در اسکلت فلزی معمولی هم تیرآهن و ستون معمولاً در کارگاه ساخت قطعه بریده و سوراخ می‌شوند. تفاوت پیش‌ساختگی این است که کار بیشتری به کارخانه منتقل می‌شود: از قطعهٔ تکی به پانل کف، و از پانل به یک حجم کامل.

چهار شیوهٔ رایج

مرکز پژوهش ساخت خارج از کارگاه دانشگاه نیوبرانزویک (OCRC) پیش‌ساختگی را در چهار گروه دسته‌بندی می‌کند:

مؤسسهٔ سازه‌های فولادی آمریکا (AISC) یک رویکرد دیگر را هم نام می‌برد: «مجموعهٔ قطعات» (kit-of-parts)، یعنی طراحی به‌گونه‌ای که هرچه بیشتر اجزا یکسان و قابل جایگزینی با هم باشند. به گفتهٔ AISC، در پانل‌سازی می‌توان کف یک دهانهٔ کامل را، همراه با عرشهٔ آن، در کارخانه یا روی زمین کارگاه ساخت و یک‌جا نصب کرد.

تیرآهن، قوطی و ورق کجای کارند؟

مقاطع یک ساختمان پیش‌ساختهٔ فلزی همان مقاطع آشنای اسکلت فلزی‌اند؛ آنچه عوض می‌شود جای ساخت و میزان یکسان‌سازی است. راهنمای SCI P430 (مؤسسهٔ سازه‌های فولادی بریتانیا SCI و BCSA، ۲۰۲۰) چند نکته را برجسته می‌کند:

• ستون‌های یک‌طبقه و یکسان. این راهنما می‌گوید رویکرد پیش‌ساخت با مقاطع فولادی استانداردِ یک‌طبقه و اتصالات ساده آسان‌تر می‌شود، و خبر انتشار آن در مجلهٔ NSC اضافه می‌کند که ستون‌های یک‌طبقه از اعضای بلندتر راحت‌تر جابه‌جا می‌شوند.
• اتصالات استاندارد. طبق همین راهنما، اتصال تیر با ورق جان (fin plate) رایج است و جزئیات آن را می‌توان از جدول‌های اتصال استاندارد برداشت.
• پوشش ضدحریق در کارخانه. P430 می‌گوید ستون‌ها معمولاً با پوشش متورم‌شونده (intumescent) در کارخانه محافظت می‌شوند؛ دورهٔ آموزشی Building هم می‌گوید اجرای این پوشش در کارخانه خطر تأخیر برای کارهای بعدی را کم می‌کند.

در کاتالوگ آهن آسا، تیرآهن IPE طبق EN 10365 در شاخهٔ ۱۲ متری ثبت شده (برای نمونه IPE 200 با وزن اسمی ۲۲٫۴ کیلوگرم بر متر)، قوطی مربع SHS طبق EN 10219-2 در شاخهٔ ۶ متری، و ورق ضخیم (پلیت) S235JR برای ورق‌های اتصال و صفحه‌ستون در ضخامت ۸ تا ۶۰ میلی‌متر با تلرانس ابعادی EN 10029. اینکه ستون قوطی باشد یا تیرآهن، تصمیم طراح است؛ مقایسهٔ اجرایی آن را در مقالهٔ ستون قوطی یا تیرآهن دوبل آورده‌ایم.

پیش‌ساختگی با سازهٔ فولادی سبک هم ممکن است که با پروفیل‌های سردنورد نازک ساخته می‌شود و منطق دیگری دارد؛ آن را در مقالهٔ سازهٔ فولادی سبک (LSF) توضیح داده‌ایم.

از کارخانه تا کارگاه؛ مراحل کار

1. طراحی و جزئیات اتصال. طبق دورهٔ آموزشی Building، پیمانکار فولاد جزئیات همهٔ اتصالات را بر اساس نیروهایی که مهندس مشاور تعیین کرده تهیه می‌کند.
2. تأمین مصالح و ساخت. فولاد به‌صورت مقاطع نوردشده از کارخانهٔ نورد یا انبار تأمین و در کارخانه بریده، سوراخ، جوش و رنگ می‌شود. همین منبع زمان معمول از طراحی تا ساخت و تحویل را «ممکن است ۱۰ هفتهٔ کاری» ذکر می‌کند.
3. تغییرات پیش از ارسال. به گفتهٔ همان منبع، تغییر نقشه‌ها بهتر است در کارخانه و پیش از رسیدن فولاد به کارگاه انجام شود.
4. حمل. راهنمای P430 تصریح می‌کند اندازهٔ پانلی که می‌توان نصب کرد با محدودیت‌های حمل‌ونقل محدود می‌شود و به‌عنوان نمونه وزن یک پانل کف ۱۲ در ۲٫۴ متری را حدود ۹٫۵ تن ذکر می‌کند.
5. نصب. همان راهنما می‌گوید اندازه و نوع پانل به ظرفیت جرثقیل کارگاه هم وابسته است. در کارگاه، قطعه‌ها و پانل‌ها با جرثقیل بلند و در جای خود به هم متصل می‌شوند.

مزایا؛ آنچه منابع می‌گویند

• کیفیت و دقت. P430 می‌گوید ساخت پانل‌های کف در کارخانه امکان رسیدن به تلرانس دقیق را می‌دهد، و دورهٔ آموزشی Building ساخت در کارخانه را عملاً «درست از بار اول» توصیف می‌کند.
• ایمنی. طبق همان دوره، کار در کارخانه ذاتاً ایمن‌تر از شرایط معمول کارگاه است و کار در ارتفاع و تعداد افراد در کارگاه کمتر می‌شود.
• کمتر وابسته به هوا. برنامهٔ ساخت، به گفتهٔ همان منبع، کمتر تحت تأثیر هوای نامساعد قرار می‌گیرد، و همسایه‌ها سروصدا و گردوغبار کمتری تحمل می‌کنند.
• سرعت. راهنمای مشتریان SCI (P431)، به نقل NSC، کیفیت بالاتر، ساخت سریع‌تر و کاهش خطرهای ایمنی را از مزایای ساخت خارج از کارگاه می‌داند.

محدودیت‌ها و نکته‌هایی که باید از اول دانست

• تصمیم‌ها زودتر گرفته می‌شوند. چون ساخت پیش از رسیدن به کارگاه انجام می‌شود، ابعاد، محل بازشوها و جزئیات اتصال باید زودتر نهایی شوند؛ تغییر پس از ساخت گران‌تر از تغییر روی نقشه است.
• حمل و جرثقیل اندازه را تعیین می‌کنند. عرض و طول پانل یا مدول، مسیر دسترسی به کارگاه و ظرفیت جرثقیل باید در طراحی دیده شود.
• سیستم‌های اختصاصی. به گفتهٔ ASI، شکل‌های گوناگونی از سیستم‌های مدولار در بازار هست که شماری از آن‌ها اختصاصی (متعلق به یک شرکت) هستند، معمولاً در جزئیات اتصال مدول‌ها به هم؛ پس هماهنگی طراح، سازنده و نصاب از ابتدا اهمیت دارد.
• مقررات همچنان حاکم است. ساختمان پیش‌ساخته هم باید طرح و اجرای مطابق مقررات ملی ساختمان داشته باشد؛ پیش‌ساختگی فقط روش ساخت را تغییر می‌دهد، نه الزام‌های سازه‌ای و ایمنی را.

نکته‌های تأمین آهن‌آلات برای پروژهٔ پیش‌ساخته

1. فهرست مقاطع را از نقشهٔ ساخت بگیرید. با نوع مقطع، سایز، گرید و طول؛ وزن را با وزن اسمی هر متر از کاتالوگ برآورد کنید، چون فروش بر اساس وزن واقعی است.
2. طول شاخه را با طول قطعه‌ها بسنجید. شاخهٔ ۱۲ متری تیرآهن و ۶ متری قوطی در برنامهٔ برش کارخانه تعیین می‌کند چقدر پرت می‌ماند.
3. گواهی آنالیز بخواهید. کارخانهٔ سازنده برای کنترل کیفیت به گرید و مشخصات واقعی هر محموله نیاز دارد.
4. نگهداری پیش از ساخت را جدی بگیرید. مصالحی که پیش از ساخت مدتی در انبار یا محوطه می‌ماند باید از زنگ‌زدگی محافظت شود؛ راهکارها را در مقالهٔ نگهداری آهن‌آلات در کارگاه آورده‌ایم.

جمع‌بندی

ساختمان پیش‌ساخته فلزی با همان تیرآهن، قوطی و ورق ساخته می‌شود؛ تفاوت در این است که برش، جوش، پوشش و گاهی کل یک پانل یا مدول حجمی در کارخانه آماده می‌شود. منابع تخصصی کیفیت، دقت، ایمنی و سرعت را از مزایای آن می‌دانند و محدودیت‌های اصلی‌اش را حمل، جرثقیل و لزوم تصمیم‌گیری زودهنگام. اگر برای پروژهٔ پیش‌ساخته به تیرآهن، قوطی یا ورق نیاز دارید، فهرست مقاطع را از صفحهٔ تماس برای ما بفرستید تا استعلام آن را آماده کنیم.