مقررات بین المللی در آب بندی سازه های زیرزمینی (بخش اول)

مقررات بین المللی در آب بندی سازه های زیرزمینی

فهرست بخش اول

1-1-آیین نامه های  بین الملل آب بندی سازه های زیرزمینی
2-1-مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان – زهکشی و آب بندی
3-1-سازه های زیرزمینی ساختمان و تونل
1-2آب بندهای غشائی در هر سه حالت
2-2-جزئیات آب بندی سر شمع ها
3-2-انواع آب بندهای تیپ A
4-2-استفاده از ژئوممبران ^HDPE در مخازن ذخیره آب کشاورزی

1–1-مقدمه 

امروزه آیین نامه های متعددی در خصوص آب بندی و زهکشی سازه های زیر زمینی بر اساس شرایط هیدروژئولوژیک منطقه ای کشورهای مختلف ارائه گردیده است که از جمله آنها می توان به آیین نامه ^BS8102 کشور انگلستان ،^5UFC3-220-O ایالت متحده آمریکا و فصل پنجم ^ZTV-ING آلمان اشاره کرد .

1-1-آیین نامه های آب بندی سازه های زیرزمینی

زهکشی و آب بندی یکی از مهم ترین قسمت های طراحی سازه های زیر زمینی بوده که متاسفانه در کشور ما با آن برخورد بسیار سهل انگارانه ای گردیده است . به گونه ای که با مراجعه به مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان با عنوان پی و پی سازی تنها به یک کلیت اشاره گردیده است:

1-2-مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان – زهکشی و آب بندی

این در حالی است که در آیین نامه های معتبر دنیا صدها صفحه به این موضوع اختصاص داده شده و کلیه جزئیات اجرایی آن نیز مورد بحث قرار گرفته است. لذا دراین نوشتار برآنیم تا با ارائه اطلاعات از متون  آیین نامه های معتبر جهانی و تجربیات بدست آمده در سالهای اخیر مسیر صحیح را مشخص نماییم.

2–1– هدف  

در این نوشتار بر آنیم تا با ارئه اطلاعات از متون آیین نامه های معتبرجهانی ترکیب آن با تجربیات بدست آمده در سالهای اخیر و همچنین شرایط هیدرو ژئولوژیکی منطقه ای کشورمان به یک جمع بندی و ارائه راهکارهای کارآمد درخصوص  طراحی و اجرای زهکشی و آببندی سازه های زیر زمینی بپردازیم.
تنوع زیادی در سازه های زیر زمینی وجود دارد لذا سازه های هدف این مطالعه فضاهای پائین تر از سطح زمین در ساختمان ها می باشد .

1-3-سازه های زیرزمینی ساختمان و تونل

3-1-کلیات

در قسمت اول این مطالعات به تشریح روشها، مبانی و معرفی روشهای مختلف ایزولاسیون و زهکشی سازه های زیر زمینی و پس از آن به چگونگی ارائه طرح خواهیم پرداخت در پایان نیز مقایسه بین روشهای مختلف و نتیجه گیری آن ارائه میگردد .

2- مبانی تحقیق

1–2– معرفی انواع روشهای ایزولاسیون سازه های زیر زمینی  

در آب بندی سازه های زیر زمینی عوامل بسیار زیادی تاثیرگذارند ولی قبل از هر چیز باید روشهای جلوگیری از نفوذ و نشت آب به داخل سازه معرفی گردند. این روش ها در آیین نامه  ⁸¹⁰²–BS در سه حالت کلی مورد بررسی قرار میگیرند که  شامل تیپ بندی ^B ، ^A و ^C  می باشند. این آیین نامه تیپ ^A را با عنوان    ^BarrierProtection  که همان ایجاد لایه مانع نفوذ سیالات است و تیپ B را  Structurally  integral که شامل سازه های آب بند میگردد و تیپ ^C را ^{Drained Protection} یا محافظت به روش زهشکی است معرفی میکند.

1–1–2– ایجاد لایه مانع نفوذ سیال به داخل سازه( Barrier protection )
سازه هایی که با این روش آب بندی میشوند معمولا از جنس بتن و یا سازه های بنایی هستند و در سه حالت داخل  ^(Internal) ، میان لایه^(Sandwiched) و یا خارجی مورد استفاده قرار میگیرد. شکل زیر مقاطعی از این روش را نمایش میدهد .

1-2-آب بندهای غشائی در هر سه حالت

1-1-1-2  کلیات

کلیاتی که باید در طراحی ایزولاسیون با بهره گیری از این روش مد نظر قرار گیرد شامل:

الف( مشخصات بستر مورد استفاده
ب( حرکت ها و نشست های متقارن و نامتقارن بستر که می تواند باعث تخریب  کلی سیستم ایزولاسیون به این روش گردد
ج( میزان سازگاری عایق با حرکت های پی سازه
د( رفتار شناسی عایق براساس نوع بکارگیری
ه( نیاز به بکارگیری داخلی ،میان لایه ای و یا خارجی
ی( تاثیرات زیست محیطی

2-1-1-2  ترک ها و تغییر شکل های سازه

یکی از نکات مهمی که در آب بندی به این روش باید به آن توجه شود ترک های ناشی از تنش فشاری خاک و آب پیرامون پیسازه بوده که تاثیر بسیار زیادی روی سیستمهای ایزولاسیون علی الخصوص غشاء های نفوذ ناپذیر چسبنده دارد. قبل از استفاده از تیپ  ^A آببندی باید در نظر داشت که آیا غشاء مورد استفاده کرنش پذیری لازم را پس از بوجود آمدن ترک دارد یا خیر . به عنوان مثال پوشش های پایه سیمانی کریستالی شونده قابلیت پر کردن و پوشش دادن ترک هایی تا ماکزیمم بعد 3/1 میلیمتر را دارا می باشند پس در صورت پیش بینی ترک های بزرگتر در سطح دیواره های حائل بتنی قابلیت استفاده ندارند. لازم به ذکر است در صورت وجود هرگونه شبهه و یا احتمال بوجود آمدن ترک های غیر قابل پیش بینی ناشی از تغییرات ناگهانی شرایط ژئولوژیکی باید از روش های پشتیبان تزریقی (^{Backup injection}) بهره گرفت .

3-1-1-2  پیوستگی در تیپ A آب بندی

عایق های آب بند تیپ ^A باید دارای پیوستگی در پیرامون سازه باشند لذا باید در نظر داشت در این سیستمها نمیتوان از چند عایق با جنس های متفاوت و یا حتی با مشخصات فنی متفاوت استفاده کرد. همچنین آئین نامه ها تاکید دارند که تا حد امکان از ایجاد بازشوها )لوله های خروجی کف شوی ها،  کابل های ارت و …( امتناع گردد و در صورت وجود این بازشوها جهت آب بندی آن باید از جزئیات و طراحی های خاص جداگانه ای استفاده کرد .

در سازه هایی که از شمع های بتنی متصل به فونداسیون استفاده گردیده نیز جهت آببندی باید از دیتایلهای خاص که توسط تولید کنندگان این مصالح ارائه می گردد مورد استفاده قرار گیرد.

2-2-جزئیات آب بندی سر شمع ها

4–1–1–2– انواع آببندی های تیپ A 

همانگونه که قبل هم گفته شد عایقهای آب بند تیپ ^A در 3 حالت داخلی، میان لایهای و خارجی مورد استفاده قرار میگیرند. جدول زیر انواع این عایق ها را به تفکیک جنس مورد استفاده در آنها نمایش می دهد که نصب و اجرای آنها نیز در آیین نامه های مربوطه تشریح گردیده است:

2-3-انواع آب بندهای تیپ^A

الف : آب بندی های غشائی چسبنده/ غیر چسبنده(Bonded sheet membranes)  

این آب بندها به دو دسته کلی ژئوممبران ها و آب بندهای غشائی پایه قیری تقسیم میشوند که البته قیر تشکیل دهنده نوع دوم از نوع فرآوری شده و مقاوم در برابر حل شدن در آب میباشد:
ژئوممبران غشائی پلیمری که به صورت رول های با ضخامت متنوع از 3/1 تا 5 میلیمتر به بازار عرضه میگردد .
ژئوممبران ها به لحاظ مشخصات پلیمر تشکیل دهنده آن و مشخصات فیزیکی عملکرد متفاوتی دارند. پلیمر های تشکیل دهنده ژئوممبران ها به چهار دسته کلی تقسیم می شوند:

1. پلی اتیلن (PE) : به طور کلی سهم ژئوممبران پلی اتیلنی نسبت به سایر پلیمر بسیار بیشتر است با این وجود بسیاری از آیین نامهها همچون ^NHBC انگلستان استفاده از آنها را در گودهای ساختمانی ممنوع اعلام کرده است. ژئوممبران های پلی اتیلنی در سه نوع عمده با چگالی زیاد ^HDPE ، با چگالی کم ^LDPE و با چگالی خیلی کم V^LDPE تولید میگردند. که هرچه چگالی پلی اتیلن کاهش می یابد شاخص سختی ژئوممبران نیز کاهش می یابد و در اصطلاح ژئوممبران نرم تر میشود. ژئوممبران های ^HDPE و ^LDPE عمدتا در استخرهای کشاورزی مورد استفاده قرار میگیرند به این ترتیب که ژئوممبرانهای  LDPE در استخر های کشاورزی که گوشه های تیز بیشتری دارند و یا اختلاف دمای شب و روز زیادی دارند مورد استفاده قرار گرفته و ژئوممبران ^HDPE در استخر های با زاویه های کندتر مصرف میشوند .

4-2  استفاده از ژئوممبران ^HDPE در مخازن ذخیره آب کشاورزی

ژئوممبران های ^VLDPE که عمدتا با نام های تجاری  ^{Tunnel liner}  شناخته میشوند در آب بندی تونلها استفاده میشوند .علت عدم استفاده از ژئوممبران های پلی اتیلنی در پروژه های ساختمانی ضریب انبساط حرارتی بسیار زیاد این نوع پلیمر می باشد به شکلی که اگر درهنگام بتن ریزی دما از زمان نصب بالاتر باشد مقدار زیادی چین و چروک روی ژئوممبران در اثر افزایش طول انبساطی مشهود خواهد بود. این چروک ها تحت اثر وزن بتن دچار جمع شدگی شده که پس از اتمام بتن ریزی و با کاهش دما دچار تنش بسیار زیادی خواهند شد .

5-2-چین و چروک انبساطی در اثر تغییرات دما روی ژئوممبران ^HDPE

2- پی وی سی(PVC): پی وی سی که مخفف پلی ونیل کراید می باشد مناسب ترین ژئوممبران جهت استفاده در گودهای ساختمانی می باشد. شاخص نرمی (^flexibility) بسیار مناسب، مشخصات فنی و مقاومت در برابر سوراخ شدگی این پلیمر باعث شده بیشترین مقدار مصرف را در سازه های زیر زمینی داشته باشد. ورق های ژئوممبران ^PVC معمولا در رول های با عرض 2 متر)جهت سهولت نصب در سطوح قائم( تولید گردیده و مطابق آیین نامه ها ضخامت حداقل معادل 2 میلیمتر جهت استفاده در آب بندی پی سازه ها مورد نیاز می باشد.

6-2 استفاده از ژئوممبران ^PVC در پی سازه ها

3- پلی پروپپلین (PP): این نوع از ژئوممبران ها هم به لحاظ مشخصات فنی و هم به لحاظ شاخص نرمی جهت استفاده در سازه های زیر زمینی بسیار مناسب است ولی به دلیل قیمت بسیار زیاد آنها معمولا در پروژه های خاص مورد استفاده قرار میگیرند .

4- ای پی دی ام (EPDM): واژه  EPDM مخفف Ethylene propylene diene monomer   بوده که عمده مصرف آن در کفی کفشها، واشرها، و لاستیک اتومبیل می باشد. مقاومت کم نظیر این پلیمر در برابر  سایش باعث شده این نوع ژئوممبران ها نیز در پروژه های خاص مورد استفاده قرار گیرند .

آببندهای غشائی پایه قیری نیز معمولا با یک لایه ژئو تکستایل نبافته به عنوان نگهدارنده به صورت سرد به پروژه ها حمل و پس از گرم شدن به صورت چسبنده مورد استفاده قرار میگیرد .

ملاحظات طراحی :

• در پی سازه های پیچیده قابلیت استفاده ندارند .پی سازه هایی که شامل شمع ، شکستگیهای متعدد و…
• ضخامت و کیفیت این مصالح در طرح ارائه شده از اهمیت زیادی برخوردار است .
• این مصالح نیاز به بستر سازی خوبی دارند .
• درهنگام اجرای این مصالح سطح باید عاری از هرگونه روان آب باشد .

خدمات دیگر شرکت فناوران سداب= مقررات بین المللی در آب بندی سازه های زیرزمینی (بخش دوم)