سازه های چادری و کابلی

ای‌تی‌اف‌ای (ETFE)، نوعی سازه غشایی و بالشتک‌های پرشده از هوایی است که از 2 تا 5 لایه پلیمر 2 ترکیبی اتیلن، به نام تترا فلورواتیلین تشکیل شده‌اند. ورق ETFE که از طریق فرآیند اکستروژن (دمیدن مذاب پلیمری درون قالبی به شکل دلخواه با فشار زیاد)، به شکل

فیلم‌های نازکی درآمده، توسط یک قاب آلومینیومی نگه داشته می‌شود که به اسکلت ساختمان متصل است. این سازه غشایی مشبک سبک و شفاف، تنها تنش کششی را تحمل می‌کند و وزن پوسته خارجی و سیستم باربر سازه را به حداقل ممکن می‌رساند.
بالشتک‌ها با فشارکمی، تقریبا 222Pa باد می‌شوند که به ورق ETFE مقاومت سازه‌ای بخشیده و سقف را به میزان بالایی عایق می‌کند.

 سازه فلزی و پوشش ETFE سقف باغ ایرانی ایران مال بزرگترین پروژه ی ETFE اجرا شده در کشور | طراح و مجری : شرکت سازه های پارچه ای دیبا 

 مزایای  ای‌تی‌اف‌ای

بار مرده‌ی بسیار کم

عبور نور و امواج UV زیاد

مقاومت شیمیایی بالا در برابر اسید و باز

سایه اندازی فعال

عایق حرارتی فوق العاده

تسهیل کننده‌ی تهویه‌ی طبیعی

دوستدار محیط زیست و بازدهی انرژی بالا

قابلیت پوشش دهانه‌های بزرگ در شکلهای مختلف

تهویه‌ی خودکار در هنگام آتش سوزی

دوام فوق العاده

عدم تاثیر پذیری از آلودگی جوی

طول عمر بیش از 30 سال

رنگ،  شفافیت و کنترل نور خورشید

به علت قابلیت بالای عبور نور سقف‏های ETFE، وضوح رنگ‏ها در زیر این سقف بسیار مطلوب است به گونه‏ای که در طیف امواج مرئی، انگار همواره رنگ‏ها در زیر نور روز مشاهده می‏شوند. از ورق‏های رنگی نیز می‏توان استفاده کرد . ورق ETFE در محدوده‏یی نور مرئی (nm 780-380) بسیار شفاف است به طوریکه %97-94 از کل نور را عبور می­دهد . میزان انتقال امواج فرابنفش (nm380-320) نیز بسیار خوب است (%88-83). شایان ذکر است که ورق ETFE  قابلیت بالایی در جذب امواج مادون قرمز دارد که این ویژگی به کاهش مصرف انرژی در ساختمان کمک خواهد کرد.

با وجود این‏که ورق ETFE اولیه، بسیار شفاف است، به چندین روش می‏توان شفافیت و عبور نور آن را به دلخواه تغییر داد. ورق‏های ETFE می‏ تواند با پوشش ‏های مختلفی به منظور تغییر میزان شفافیت، چاپ شود هم‏چنین می‏توان طرح‏ های مختلفی بر روی آن چاپ کرد تا میزان جذب نور با حفظ شفافیت کاهش یابد و یا اینکه ورق‏ها با رنگ سفید چاپ شوند تا شفافیت آن تغییر کند. میزان شفافیت با اضافه کردن لایه‏ های دیگر به سیستم قابل تغییر است. با تغییر جزی فشار در لایه‏ های مختلف بالشتک‏ ها می‏ توان ویژگی سایه ‏اندازی و انعکاس متفاوت ایجاد کرد تا در لایه‏ های  میانی تصاویر مات به وجود آورد که متناوبا با یکدیگر هم‌پوشانی دارند.

ابعاد پانل و بالشتک ها

توان بارگذاری محدود ورق‏ها  به این معنی است که حداکثر دهانه قابل باد شدن ، بسته به هندسه قطعات  و سقف در حدود m 5/4 برای قطعات طولی و 5/7 متر برای قطعات مدور  یا مربعی است . دهانه‏ های بزرگ تر معمولاً باید توسط کابل‏ ها و یا شبکه‏ های کابلی تقویت شود. در سازه‏ هایی که به صورت مکانیکی پیش ‏تنیده می‏شوند- برخلاف سازه‏ های بادی چند لایه، که توسط اختلاف فشار هوا پیش‏تنیده می‌شوند- قطعات کوچک‏تر تک لایه‌ی پوسته، به سمت لبه‏ ها کشیده شده و متصل می‌شوند (پیش‏تنیدگی توسط کشش ایجاد می‏گردد). به علت توان تحمل نیروی محدود در ورقه ‏ها در مقایسه با سازه‏ های غشایی پارچه‌ای، کاربری آن‏ها به سازه ‏های کوچک و یا برای  فضاهای بزرگ، به سازه‏ای با تکیه‏ گاه‏ های فراوان (حداکثر با فاصله های 5/1 متر) محدود شده است.

برپایی و مونتاژ

پوشش‏‌های نازک برای این ‏که بتوانند بارهای خارجی را  بدون تغییر شکل (تا شدن) تحمل کنند (بار را در جهات مختلف بر روی سطح پراکنده کنند) باید پیش‏تنیده شوند. دو روش ساخت در این جا بیان می‌شوند:

پیش‏تنیدگی بادی یا سازه‏های پشتیبان

سازه‏‌های پیش‏تنیده‌ی مکانیکی

در سازه‏‌های پیش‏تنیده بادی، باد شدن، فشاری اضافی در فضای خالی ایجاد می‏کند که ورق را به صورت بالشتک درآورده و آن را پیش تنیده و پایدار می‌کند. فشار لازم برای پایدار کردن، بسته به نیروی سطح (KN/m21-2/0) معمولاً حدود Pa 1000- 200 است.

تولیدکنندگان همیشه خود ورق‏ها را نصب می‏کنند و یا برنصب آن نظارت می‏کنند. نصب قطعات، نیازمند ابزارهای ویژه ‏ای است تا بالشتک‏ ها و لبه ‏ی آن‏ها (که به شکل نوار است) به درستی در زبانه‏ ی قاب نگه‏دارنده‏ ی خود که به سازه متصل است، جای گیرند. هر تولید کننده از قطعات و اتصالات لبه خاصی- متشکل از اجزای مختلف-استفاده می‏ کند که شامل پروفیل ‏های آلومینیوم است. قطعات مجزا به هم پیچ می‌شوند تا بالشتک و لبه ‏های آن نلغزد و از قاب خارج نشود. به این روش اتصالات مناسبی ایجاد می‌شود.

ساخت و فرآوری

فرآیند ساخت و پردازش ETFE به عنوان یک پوسته ‏ی معماری می ‏تواند به 4 مرحله اساسی تولید تقسیم شود:بسپارش (پلیمرازاسیون) - دانه‏سازی (گرانولاسیون)  - فرم‏دهی (Extrusion) - آماده سازی

بسپارش به معنی قرار دادن مولکول‏های کوچک (مونومرها) کنر هم و ساخت یک مولکول بزرگ است. پلیمر تنها از یک نوع مونومر ساخته شده است و مونومرهای متفاوت پلیمرترکیبی (Copolymer) تولید می‏کنند . پلیمر ETFE از حدود %25 مونومر اتیلن (Ethylene) و %75 تترا فلورواتیلن (Tetra-Fluoroethylene) تشکیل شده است . پس از مرحله­ی بسپارش، ETFE  که به شکل پودر است حرارت داده می‏شود (دمای ذوب حدود C 285-265) تا به شکل گرانول (پلیمر دانه دانه) درآید.  سپس گرانول پلیمر اکسترود (عبورمذاب پلیمری با فشار درون قالبی به شکل دلخواه) یا ورقه می­شود تا یک مصالح نیمه نهایی ( Semi-Finished ) که ورق نورد شده است، به دست آید. دراین مرحله بسته ابزار اکستروژن، ورق‏های مورد استفاده در قطعات بادی و مسطح تفکیک داده می­شوند. درحال حاضر، ورق‏های مسطح که از طریق فرآیند اکستروژن با شکاف عریض با چگالی gr/Cm3 75/ تولید می‏شوند، به دلیل کیفیت بالا، در صنعت ساختمان به کار می­روند. ورق‏ها درحال حاضر با ضخامت حداکثر μm 250 و عرض رول (Roll ) m 55/1 ساخت می‏شوند.

هم ‏اکنون، شرکت‏ های کمی قادرند مصالح نورد شده را به منظور ساخت پوسته ‏های معماری خمیده با مشخصات ویژه از پیش جوش دهند و با بیان دیگر از پیش آماده کنند. در جوش،‏ اتصال موضعی سطوح و اتصال لبه‏ ها به یکدیگر متفاوت است. اتصالات لبه‏ ها معمولاً شامل نوار لبه ‏ی بالشتک ‏هایی از جنس ورق ETFE است. این نوار لبه معمولا از جنس PVC انعطاف پذیر و یا سیم گرد  EPDM (ethylene propylene diene monomer (M-class) rubber) و یا گاهی یک میله­ ی آلومینیومی گرد است، قطعات ورق در نقاط اتصال روی یکدیگر قرار گرفته و جوش حرارتی داده می­شوند . از این طریق درزی شفاف به عرض حدود mm10 ایجاد می­شود که بالطبع از مصالح اولیه ضخیم‏تر است اما تنها از فاصله ­ی نزدیک قابل دیدن است.

بـاد کردن

انرژی مصرفی توسط تلمبه‏ها بسیار ناچیز است، زیرا دمنده‏ها فقط فشار ایجاد کرده و نیاز به ایجاد جریان هوا ندارند. یک سقف یا یک دیواره  عموماً توسط یک یا چندین تلمبه تقویت می­شود که هر واحد فشار مورد نیاز برای حدود m2 1000 از سقف را تأمین می­کند. یک تلمبه، از دو دمنده‏ی ایرودینامیک پشتی که از موتورهای الکتریکی برای تأمین نیرو استفاده می­کنند تشکیل شده است. یک تلمبه در حدود %50 زمان برای یک سقف متوسط درحال کارکردن است و برق مصرفی آن معادل برق لازم برای یک لامپ است.

نگـهداری

برخلاف سازه های پارچه ای، ورق ETFE یک ماده‏ی اکسترود شده است، بدین معنی که سطح آن بسیار صاف است. نتیجه‏ی این صافی به همراه ویژگی ضد چسبندگی ETFE، عدم جذب گرد و غبار و هرگونه آلودگی مانند فضله­ی پرندگان توسط سطح است و هر بار بارندگی سطح را می‏شوید.  سطح خارجی سقف‏ های ورق ETFE هیچ گاه نیاز به تمیز کردن ندارند و سطح داخلی هر 5 تا10 سال، بسته به میزان آلودگی در فضای داخلی ، تمیز می­شود، در نتیجه دسترسی به سقف (که ساخت آن هزینه‏بر است) نیاز نیست و در زمان تمیز کردن می‏ توان از طناب که راه حلی اقتصادی است، استفاده کرد.

علی رغم اینکه ورق‏‌های ETFE بسیار محکم هستند با این حال ممکن است آسیب ببینند. آسیب‏های جزئی وارده، درجا قابل تعمیر هستند. قطعه بدون نیاز به دسترسی داخلی، به راحتی از بیرون قابل تعویض است. هرگونه آسیب بزرگ می‏تواند به طور موقت تعمیر شده و در زمانی مناسب و قطعات آسیب دیده تعویض شوند.

ویژگی‌های زیست محیطی

مصرف انرژی در فرآیند تولید ورق‏های ETFE بسیار پایین است و سازه‏ی کامل آن وزنی در حدود 50 تا 90 درصد کمتر از سازه‏های مشابه ساخته شده با مصالح دیگر دارد. با ویژگی‏های قابل قیاس وزن با ویژگی‏های قابل قیاس است البته سیستم سازه‏ای به محافظت بیشتری برای نگه‏ داشتن پوشش نیاز دارد. بخشی از سازه از مصالح بازیافتی ساخته می­شود و در پایان عمرهر پروژه، کل سیستم می تواند برای بازیافت به محل ساخت برگردانده شده تا بازیافت گردد. طول عمر زیاد و هزینه‏های کم ساخت و تعمیر و نگهداری ، ETFE را به راهکاری مناسب در معماری پایدار تبدیل می­کند.

معمار سازه می­تواند راه‏حل‏هایی سبز و پایدار برای استفاده‏ی هوشمند از نور روز و چرخه‏ی حرارتی بکار گیرد تا ویژگی‏های فضا و عملکرد ساختمان را تغییر دهد. این قابلیت‏ها و امکانات ورق ETFE را یک گروه منحصر به فرد می­سازد.

رطوبت گیرها 

تلمبه ‏های باد می‏توانند به راحتی به رطوبت‏ گیرهایی برای جذب رطوبت هوایی که به داخل بالشتک ‏ها دمیده می­شوند، مجهز شوند. تعبیه ‏ی این رطوبت ‏گیرها برای محیط ‏های با رطوبت بالا توصیه می­شود.

جای پیچ ‏ها در قاب نگه‏دارنده به گونه‏ ای در نظر گرفته می‌شود که پیچ‏ ها نتوانند وارد ورق ‏ها شوند یا به آن‏ها آسیب بزنند. به جای قاب نگه‏دارنده‏ی صاف با انعطاف‏پذیری کم می‌توان از بالشتک‏ های حلقوی کابلی یا چند ضلعی و یا خمیده ‏ی مسطح استفاده کرد.

آتش

ورق ETFE قابلیت احتراق پایینی دارد و خود خاموش ‏شونده است. بالشتک ‏ها در مواقع آتش سوزی به طور خودکار آتش را تخلیه می­کنند چرا که توده هوای داغ باعث جمع شدن و دور شدن ورق ETFE از منبع حرارت شده به آتش اجازه می­شود بیرون برود. از آن جا که میزان مصالح موجود در سقف ناچیز است در زمان آتش ‏سوزی چکه ‏های مذاب ورق پایین نمی ریزد.

آکوستیک

یک سقف ورق ه‏ای از نظر عایق ‏بندی صوتی نسبتاً گذرا است، به این معنی که ورق به عنوان یک جاذب صوت برای اتاق عمل می­کند و درک اصوات در محیط داخلی را افزایش می­ دهد.

عایق حرارتی

ضریب U یک بالشتک استاندارد سه لایه، معادل m2K w/96/1 است که این میزان از 3 لایه شیشه - هنگامی که به صورت افقی استفاده شود- بسیار بیشتر است (تولید کنندگان شیشه ارقام را برای شیشه عمودی ارائه می­دهند که ارقام را به میزان قابل توجهی افزایش می­دهد). ویژگی‏های عایق‏بندی بالشتک‏ها، می­تواند با اضافه کردن لایه‏هایی، که خود روکش دارند، بهبود یابد.

دوام

ورق ETFE از امواج UV، آلودگی‏های زیست‏محیطی و شرایط جوی تأثیر نمی‏پذیرد. این ماده چه در آزمایشگاه و چه در محیط بیرون مورد آزمایش قرارگرفته است و هیچ فرسایش و یا کاهش مقاومتی مشاهده نشده است . ETFE درطول زمان شکننده نمی‏شود و رنگ خود را از دست نمی‏دهد. پیش بینی می­شود که این ماده عمری بیش از 40 سال داشته باشد.

سازه

ETFE به وسیله‏ی سازه‌ای از قاب‏های فولادی بنا می‏‌شود و به هیچ سازه پشتیبانی نیاز نیست. برای دستیابی به دهانه های وسیع‏تر می‏توان  غشا را  با اضافه کردن کابل‏ هایی تقویت کرد .

عایق آب، هوا و بخار آب

ماده‏ ی بالشتک‏ ها به تنهایی ( ورق‏های فلوروپلیمر ) به عنوان عایق آب، هوا و بخار آب، عمل می ‏کند.

 منبع: معرفی ETFE - سازه های پارچه ای دیبا