مقاله تحلیلی: طراحی منطبق بر آیین ‌نامه

مجموعه Emory Point در آتلانتا شامل سه ساختمان است: یک ساختمان پنج طبقه با قاب چوبی III-A و از نوع دال-شاهتیر و دو ساختمان چهار طبقه با قاب چوبی V-A و دارای بالکن بتنی پس کشیده نوع I-A.

گزینه‌های روکش آجری در ساختمان‌های میان مرتبه با قاب چوبی

باوجود افزایش توجه به ساختمان‌های بلندتر با قاب چوبی - که بسیاری از آن‌ها دارای پنج طبقه چوبی روی یک پادیوم هستند- توجه به استفاده از روکش آجری در ارتفاع‌های بلندتر نیز افزایش‌یافته است.

برای طراحانی که به روکش آجری به‌عنوان نمای خارجی علاقه‌مند هستند، در برخی از دستورالعمل‌های طراحی استفاده از استادها و تکیه‌گاه‌های فولادی و غیرقابل اشتعال توصیه‌شده است. بااین‌حال، در آیین‌نامه روشی‌هایی برای استفاده از روکش آجری در کل ارتفاع یک سازه چوبی میان مرتبه وجود دارد. این گزینه‌ها شامل روش تجویزی برای استفاده از روکش آجری تا ارتفاع 30 فوت و روش طراحی جایگزین برای استفاده از آن در ارتفاع بیش از 30 فوت است.

در سندی که توسط انجمن صنعت آجر (BIA، مرجع 1) تهیه‌شده، دستورالعمل مستقیمی برای به‌کارگیری روکش آجری ارائه‌شده است. با توضیح این مرجع، یکی از روش‌ها این است که پوشش چوبی با طرح آجر به‌صورت طبقه‌ای در کل ارتفاع بالای فونداسیون بدون هیچ نبشی مهاری یا تکیه‌گاه میانی در قاب چوبی قرار گیرد. روشی دیگر نگه‌داشتن روکش آجری با استفاده از نبشی‌های مهاری است که در فواصل مشخص به قاب چوبی متصل شده‌اند.

هردو روش نیاز به استفاده از بخش 12-2-1، طراحی جایگزین پوشش مصالح بنایی مهارشده در آیین‌نامه ساختمان بنایی (مرجع 2) دارد.

این بخش منتخب از مقاله فنی WoodWorks بر روی این روش‌ها تمرکز دارد. برای مهندسانی که استفاده از پوشش چوبی طرح آجر در ساختمان قاب چوبی را لحاظ می‌کنند، مقاله کامل که در وب‌سایت www.woodworks.org/options-brick-veneer موجود است نیز ملاحظات طراحی را در بردارد.

الزامات طراحی تجویزی

محدودیت‌های ارتفاع در آیین‌نامه مصالح بنایی، استفاده از روکش را تا 30 فوت بیشتر از تکیه‌گاه چوبی مجاز می‌داند که می‌تواند فونداسیون یا محل جایگزین تکیه‌گاه باشد. این اصل بر اساس بخش 12-2-2-3-1-2 است که می‌گوید: "روکش مهارشده با پشت‌بند قاب چوبی در ارتفاع بالاتر از موقعیتی که روکش مهار شده، نباید بیشتر از 30 فوت یا 38 فوت در لچکی باشد."

اما در بخش 12-2-2-3-1 نیز آمده است که وزن روکش باید توسط فونداسیون بتنی یا مصالح بنایی یا برخی دیگر از مصالح ساخت غیرقابل اشتعال تحمل شود. در یک ساختمان قاب چوبی غالباً از یک نبشی فولادی به‌عنوان این تکیه‌گاه اشتعال ناپذیر استفاده می‌شود.

طبق الزامات بخش 12-2-2-3-1-3 آیین‌نامه، زمانی که روکش مهارشده در یک لچکی از 30 یا 38 فوت بیشتر می‌شود، در ارتفاع بالاتر از موقعیتی که روکش مهارشده است، وزن روکش را می‌توان به استادهای فولادی سرد نورد شده در هر طبقه بالاتر از حد ارتفاعی 30 فوت انتقال داد. علت اینکه بیشتر افراد در استفاده از سازه‌های قاب چوبی که روکش آجری دارند، دچار چالش هستند نیز همین بند از آیین‌نامه است.

بااین‌حال بررسی بیشتر بخش 12-2-2-3-1-5 مشخص می‌کند که در این بند استثنایی نیز وارد شده است که به‌طور صریح اجازه می‌دهد که روکش بر روی سازه چوبی و توسط آن نگهداری شود به شرطی که وزن آن کمتر از 40 psf یا کمتر بوده و ارتفاع پشتیبانی شده برابر یا کمتر از 12 فوت باشد.

طبق بخش 12-2-2-3-1-5 روکش خارجی که دارای وزن 40psf یا کمتر و ارتفاع برابر یا کمتر از 12 فوت است را می‌توان بر روی سازه چوبی نصب کرد. باید از یک درز جابجایی قائم به‌منظور جداسازی روکش متکی به سازه از روکش متکی بر فونداسیون استفاده شود. مصالح بنایی باید به نحوی طراحی و ساخته شوند که در تماس مستقیم با چوب نباشند. المان افقی که روکش بنایی را نگهداری می‌کند باید به صورتی طراحی شود که تغییر شکل ناشی از بارهای مرده بعلاوه بار زنده از l/600 یا 0.3 اینچ تجاوز نکند.

الزامات طراحی جایگزین

زمانی که ارتفاع از حد ارتفاعی تجویزی 30 فوت برای روکش آجری در قاب چوبی تجاوز نماید، توصیه می‌شود از بخش 12.2.1 آیین‌نامه مصالح بنایی پیروی شود. این روش مستلزم این است که سیستم تکیه‌گاهی روکش بر اساس اصول مهندسی منطقی باشد. طبق تفسیر آیین‌نامه هیچ تدبیر منطقی در طراحی پوشش چوبی مهارشده که در آیین‌نامه یا استاندارد قیدشده باشد، وجود ندارد.

طبق بخش 12.2.1 طراح اجازه دارد از ابزار تکیه‌گاهی و مهار روکش مصالح بنایی جایگزین استفاده نماید. الزامات بخش 12.2.1 به‌صورت زیر است:

نیروهای اعمال‌شده به روکش طبق اصول مکانیکی از طریق روکش در مهارها و نگه‌دارنده‌ها توزیع می‌شود.
خیز خارج از صفحه در نگه‌دارنده به‌منظور حفظ پایداری پوشش چوبی محدود است.
روکش در معرض هیچ‌یک از مقادیر تنش کششی خمشی بخش 8.2 یا مقادیر مقاومت کششی خمشی اسمی بخش 9.1.9.2 قرار نمی‌گیرد.
روکش باید الزامات عمومی بخش 12.1، الزامات تجویزی بخش 12.2.2.9 و الزامات تجویزی بخش 12.2.2.10 را ارضا نماید.

روکش آجری متعارف

مطابق با بخش 1.6 آیین‌نامه مصالح بنایی، روکش متعارف از مصالح بنایی غیرمسلح مسطح است. اجازه تحمل بار به روکش داده نمی‌شود و تنها وزن خود و بارهای خارج از صفحه را تحمل می‌کند.

طبق بخش 12.2.1 (c) روکش نباید در معرض مقادیر تنش کششی خمشی بخش 8.2 یا بخش 9.1.9.2 قرار بگیرد. برخلاف بخش 12.2.1 (c)، طبق تفسیر آیین‌نامه طراح مختار است تنش‌های روکش را در نظر نگیرد یا اینکه می‌تواند تنش‌های خمشی را به مقادیر ASD، تنش پیش‌بینی‌شده ترک‌خوردگی یا شرایط محدودکننده دیگری، محدود نماید. تنش‌های کششی خمشی و ترک‌خوردگی می‌توانند با کنترل خیز در المان‌های نگه‌دارنده محدود شوند.

طراح باید موارد زیر را نیز به‌عنوان بخشی از طراحی در نظر بگیرد:

تأمین تکیه‌گاه افقی درون صفحه، خارج از صفحه و تکیه‌گاه قائم برای روکش
کنترل تغییر شکل المان‌های نگه‌دارنده
اجازه جابجایی تفاضلی بین روکش و قاب چوبی که شامل جمع شدگی قائم و تغییر مکان نسبی جانبی است.
انتقال بارهای مهاری از طریق اتصالات به نگه‌دارنده‌ها
در نظرگیری نفوذ آب از طریق روکش
در نظرگیری انتقال هوا و بخار از طریق روکش

روکش آجری مسلح

روکش آجری مسلح گزینه‌ای جایگزین برای سیستم روکش خارجی یا نمای ساختمان است. این سیستم از الزامات بخش 1.6 پیروی می‌کند که طبق آن سیستم غیر باربر بوده و تنها وزن خود و بارهای خارج از صفحه را تحمل می‌کند.

روکش آجری سازه‌ای (مرجع 8) تو خالی است که اجازه نصب آرماتور قائم و افقی را می‌دهد؛ بنابراین روکش تبدیل به یک نمای سازه‌ای یا پانل پوششی می‌شود که امکان اجرای دهانه‌ای با بیش از 12 فوت طبق بخش 12.2.2.3.1.5 را می‌دهد. آجر مسلح نیاز به نعل درگاه در بازشوها را از بین برده و امکان ایجاد قرنیز شیب‌دار پنجره و طاق‌های آجری را فراهم می‌کند.

فواید:

بارهای خارج از صفحه توسط پانل‌های بلوک مسلح که بین طبقه‌ها قرار دارد تحمل می‌شوند و این بارها به پشت‌بندها منتقل نمی‌شوند.
بسته‌ای میانی یا مهارها کاهش‌یافته یا حذف می‌شوند.
آرماتور گذاری موجب کاهش ترک‌خوردگی و انبساط بلوک براثر درجه حرارت و رطوبت می‌شود.

مضرات: