نمای کرتین‌وال چیست و چطور مهندسی میشود؟

بررسی اجمالی سیستم کرتین وال

نمای کرتین وال curtainwall یکی از انواع نماهای شیشه ای ساختمان با سیستم پوشش با سازه خود ایستا است. به این معنا که وزن بالای شیشه، بر روی سازه کرتین وال یا همان لامل ها و شاسی کشی های مربوطه سنگینی می کند و هیچ بار مرده ای حاصل از وزن شیشه ها و بار انرژی های حاصل از باد ، طوفان و… که متوجه پوسته خارجی (نما) می باشد، متوجه خود ساختمان نخواهد بود. به اصطلاح سیستم نمای لامل یک سازه مجزا محسوب می شود. در واقع نمای کرتین وال بهترین نمای شیشه ای ساختمان به لحاظ مسائل سازه در ارتفاع محسوب می شود. این نوع نما معمولا از مصالح سبُک به ویژه ترکیب آلومینیوم و شیشه ساخته می شود. در ادامه بیشتر با این سیستم اشنا خواهیم شد.

نمای کرتین وال

سفارش محصولات و خدمات ایستاوین در زمینه مهندسی نما

سیستم نمای شیشه ای (کرتین وال)

Curtain wall system

مراحل اجرای پروژه کرتین وال

  1. مشاوره و بررسی طرح پروژه

  2. انجام محاسبات سازه ای

  3. انتخاب روش اجرا

  4. سفارش متریال

  5. اجرای زیر سازی

  6. اجرای کرتین وال

  7. نصب شیشه

  8. عایق بندی و تحویل

پروژه کرتین وال

سخنرانی مهندس احمد سلطانی در زمینه کرتین وال و نماهای شیشه ای

(این سخنرانی در سمینار مهندسی نما با محوریت کرتین وال که به همت شرکت ایستاوین وبرگزار شد ایراد شده است)

فهرست مطالب

 

سیستم کرتین وال به چند دسته تقسیم میشود؟

کرتین وال ها به دو دسته  تقسیم میشوند: Unitized و Stick

تقسیم بندی کرتین وال

 

سیستم یونیتایز

کرتین وال های یونیتایز به صورت یونیت‌یونیت شده اند.

در حال حاضر استفاده آنها بسیار کم است اما روز به روز افزایش پیدا میکند. در ایران که مسئله زلزله بسیار حائز اهمیت است سیستم یونیتایز امتیاز بالایی دارد.

کرتین وال یونیتایزد

در کارخانه هر قابی با ابزار دقیق و کنترل کیفیت کامل تولید, حمل و به راحتی نصب میشود. سرعت نصب بالا و رفتار سازه ای خیلی خوب و فرایند پیش تولید که به صورت مهندسی بدون ذره ای خطا در اندازه شیشه و پروفیل انجام میشود. احتیاج به یک تیم و کار مهندسی نما در سطوح بالا دارد که خوشبختانه این امکان تا اندازه ای در ایران وجود دارد.

یونیتایزیونیتایز

عکس نمونه ی در حال نصب سیستم یونیتایز

عکس زیر نمونه ی در حال نصب سیستم یونیتایز است. مشاهده میکنید که نما روی براکت هایی که بر پوترها قرار دارند نصب میشوند که به نوعی “هنگ” هستند. اجازه لرزه را بیشتر میدهند که در هنگام زلزله بسیار مفید است. سیستم یونیتاز میتواند تلفیقی باشد از مصالح مختلف و Cladding یا پوشش نما. در واقع ما فقط در مورد شیشه صحبت نمیکنیم, با وجود آنکه به عنوان کرتین وال یا شیشه ای آنرا میشناسیم اما میتوان ترکیبات دیگری را هم در آن استفاده کرد.

سیستم یونیتایزدسیستم یونیتایزد

ساختمان های بسیار مهم و حساسی با سیستم یونیتایز در دنیا میشناسیم: مثلا در لندن عمدتا  به صورت یونیتایز ساخته میشوند.

کرتین وال یونیتایز

کرتین وال یونیتایز

 

سیستم استیک Stick

سیستم کرتین وال استیک (Stick) را میتوان تحت عنوان کار در جا  ترجمه کرد که به دو دو بخش اصلی فیس کَپ (Face Cap) و فول فریم لِس (Full frameLess) تقسیم میشود.

کرتین وال استیکنقشه جئیات کرتین وال یونیتایز

سیستم استیک فیس کپ (Face Cap)

فیس کپ که بیشتر مورد استفاده قرار میگیرد سیستمی است که در آن از قطعات عمودی یا “مولین (mullion)” و قطعات افقی یا “ترنزوم (Transom)” استفاده میشود. اجزاء این سیستم را فیس کپ Face Cap مینامیم. در فیس کپ ها قطعات نگهدارنده جام های شیشه از بیرون مشخص اند. درپوش و یا نگه دارنده را به عنوان کپ (Cap) میشناسیم اما اجزاء دیگر آن مانند لامل ها که اجزائ باربر هستند؛ در کرتین وال ها, خصوصا در استیک Stick استفاده میشوند و به صورت عمودی و افقی قرار میگیرند.

سیستم کرتین وال استیک

اصطلاحا به آنچه که از داخل به صورت کیوبیک است و باربری اصلی را انجام میدهد لامل گفته میشود و بقیه اجزاء مثل کَپ را در عکس ها مشاهده می‌نمایید.

 

انواع کپ (Cap)

کپ میتواند شکل های مختلفی داشته باشد: مثلا شکل آب چکان یا سایه بان که تلفیق این دو نیز امکان پذیر می‌باشد.

سیستم کرتین وال استیک

 

سیستم هایی که مقاطع ترکیب شده با مقاطع مخصوص نما هستند

گاهی بازشو هایی داریم که پنجره درون کرتین وال قرار میگیرد. در این بازشو ها مشکل اینجاست که یک قاب, درون یک قاب دیگر میبینیم که از نظر معماری ممکن است جالب نباشد اما از نظر کارایی تفاوت زیادی نخواهد داشت و میتواند مانند یک پنجره ی عادی به داخل Turn  یا Tilt & Turn شود و به صورت دو جهته و یا هر نوع پنجره ای که میتواند با کرتین وال ها ترکیب شود مورد استفاده قرار گیرد.

سیستم کرتین وال استیک

اجزاء مختلف کرتین وال فیس کپ را در عکس مشاهده مینمایید:

اجزای مختلف کرتین وال را یکی یکی مشاهده میکنید.

نحوه نصب فیس کپ به این صورت است که ابتدا بار ایجاد شده در سقف و کف به تیر ها انتقال داده میشود و از تیر ها به ستون ها و از ستون ها به پی و سپس به زمین منتقل میشود . لامل های عمودی بار اصلی را به دوش میکشند. بار ابتدا در شیشه ها ایجاد میشود و سپس به سازه های افقی (ترنزوم یا لامل افقی) که به جای تیر ها هستند انتقال میابد و سپس به لامل های عمودی میرسد.

اشتباهی که میتواند رخ بدهد این است که لامل های عمودی را به صورت منقطع و لامل های افقی را پیوسته تنظیم کنیم.

 

سیستم استیک فول فریم لس (Full Frame-less)

فول فریم لس ها به دو بخش یو چنل (U-Channel) و فریم لس (Framless) تقسیم میشوند.

در فول فریم لس ها ما از بیرون فقط شیشه را میبینیم. مزیتش این است که اگر مهندس معمار بخواهد سطحی با نمای کاملا شیشه ای داشته باشد و از بیرون تقسیمات قابل تشخیص نباشند, این امکان توسط سیستم فول فریم لس فراهم میشود.

کرتین وال فول فریم لس یو چنل

U-Channel

اسم سیستم یو چنل به خاطر قطعه ی اسپیسر (Spacer) آن که U شکل است و در بالای آن قرار دارد انتخاب شده است. شیشه ی ما توسط این اسپیسر خاص تبدیل به یک کانال U شکل میشود. سازه ی لامل مانند سازه ی سیستم فیس کپ است؛ اما ساختار شیشه تفاوت خیلی بارزی دارد. همچنین از نظر هزینه و نوع چسب هایی که در شیشه به کار برده میشود و از نظر نوع اسپیسر متفاوت میباشند زیرا شیشه از بیرون نگهداری نمیشود, نگهداری شیشه به این صورت است که 50 درصد بار شیشه که شیشه ی داخلی است به صورت مکانیکی توسط یک بست گرفته میشود و شیشه ی بیرونی توسط چسبی که به این اسپیسر میچسبد نگهداری میشود. اینجا نیاز به یک چسب مخصوص وجود دارد زیرا استفاده از چسب های معمولی خطرات غیر قابل جبرانی دارد. برای مثال بعضی افراد کم تجربه و کم دانش با استفاده از چسب پلی سولفاید و بوتیل که به شیشه های معمولی دوجداره زده میشوند باعث ایجاد فاجعه میشوند. این چسب ها زیر نور آفتاب تجذیه میشوند و قسمت جلویی جدا شده و به سمت خیابان سقوط میکند. برای این قسمت میتوانیم از چسب های گس گت و لاستیک ها و چسب درز بندی پلی اورتان (Weather sealing) و پرکننده استفاده کنیم که مخصوص این کار هستند و تکنیک های خاصی نیز دارند. در این سیستم ما یک نمای یکپارچه شیشه ای مشاهده میکنیم.

نقشه جزئیات کرتین وال فول فریم لس یو چنل

فریم لس (Frame-less)

بعضی اوقات حتی توسط مهندسین به قاب آلومینیومی که روی زیرسازی آهنی قرار میگیرد فریم لس میگویند, اما این یک غلط مصطلح است. آن نوعی پنجره است که در نما استفاده میشود و جزء کرتین وال ها نیست. ما برای آنکه این دو جابجا نشوند به این نوع کرتین وال را “فول فریم لس” مینامیم. در واقع منظورمان همان فریم لس است.

در فول فریم لس ها شیشه ها پله شده اند. یعنی مانند شیشه ی عادی که دو قسمت شیشه ای همباد یا همرو میباشند نیست و قسمتی از شیشه پله (Step)  شده تا ما بتوانیم نمای کاملا شیشه ای را مشاهده کنیم.

کرتین وال فول فریم لس یو چنل

عکس جزئیات اجرایی فول فریم لس (Full Frameless)

در بحث مهندسی نما تمام این جزئیات باید اجرایی شوند و همه اینها با جزئیات طراحی و نقشه کشی میشوند.

عکس جزئیات فول فریملس

 

سیستم ترکیبی نیم لامل Semi Unitized

کرتین وال های ترکیبی Semi Unitized (نیم لامل) که شبه یونیتایز هستند.

کرتین وال سمی یونیتایز

جزئیات را در عکس زیر مشاهده میکنید. در واقع به سیستم Semi-Unitized اصطلاحا دو نیم لامل میگویند. در اینجا لامل کاملا جدا است و باربری توسط دو قطعه انجام میشود و قطعه های بعدی در موقع نصب متصل میشوند. مزیتش این است که تا اندازه ای فریم ها قاب ها را از نظر سازه ای از هم جدا میکنند و بار منتقل نمیشود. رفتار سازه ای میتواند متفاوت باشد بنا بر این شبیه به سیستم یونیتایز میتواند عمل کند پس آنرا شبه یونیتایز مینامیم.

جزئیات نقشه کرتین وال سمی یونیتایز

 

سیستم اسکای لایت (Skylight)

Skylight ها سازه های سقفی هستند, به این معنی که شیشه در سقف استفاده میشود.

این نمونه ها در حال مرسوم و پر طرفدار شدن هستند زیرا آسمان قابل رؤیت است و همچنین نور بسیار وسیعی انتقال میدهد اما از نظر سازه ای و کارکرد خیلی مسائل بیشتر و بزرگتری به همراه دارد و دقت عمل بسیار بیشتری در این زمینه نیاز است.

کرتین وال اسکای لایت

جزئیات را در این عکس میبینید, به این دلیل که شیشه را در سطح افق گستره کرده ایم میزان باری که شیشه متحمل میشود متفاوت است. در نمایی که به صورت عمود بر زمین است این نیرو به صورت فشاری و کششی عمل میکند در نتیجه مقاطع بسیار خوب عمل خواهند کرد؛ اما در اسکای لایت بار, خمش ایجاد میکند و طبیعتا خمش بسیار آسیب زننده تر است. چالش اصلی ما در پوسته های ساختمان اسکای لایت خمش است. برای مثال ما وقتی میخواهیم چوبی را بشکنیم ابتدا به آن از ضعیف ترین نقطه خمش وارد میکنیم تا بشکند. ما در نما نیز چالش اصلی مان در جایی است که نیرو های جانبی در زمانی که نما قائم است وارد میشوند و همچنین اگر نما اسکای لایت باشد به غیر از بار برف و باد و زلزله و غیره نیروی ثقلی نیز اضافه میشود و خمش فوق‌العاده ای وارد میشود. از این رو معمولا برای سازه اصلی اسکای لایت ها از آلومینیوم استفاده نمیکنیم زیرا ظرفیت بیشتری برای تحمل فشار نیاز داریم که میتوانیم از مقاطع فولادی استفاده کنیم.

نقشه جزئیات کرتین وال اسکای لایت

 

سیستم رین فورس (ReinForced)

ReinForced به معنای باز تقویت شده است. ری‌این‌فورس ها تقویت شده با فولاد هستند یعنی کرتین وال هایی که سازه و باربری عمدتا بر عهده ی فولاد قرار میگیرد و برای سازه های خاص استفاده میشود.

کرتین وال رینفوس

این سیستم از داخل تقویت سازی شده است. ارتفاع بلند در مولین ها (mullion) یا قطعات عمودی که فاصله تکیه گاه ها هستند باعث میشود نیروی جانبی ما خیلی راحت آنرا خم کند. فرمول آن با L4 محاسبه میشود و اگر این فاصله دو برابر بشود ما نیزا به مُمانی برابر با 24 یعنی 16 برابر مقطع قوی تری نیاز داریم تا یک دهنه ی 3 متری تبدیل به 6 متر شود یا 4 متری به 8 متر تبدیل شود. اینجا به قدرت های بسیار بالا نیاز داریم که گاهی توسط آلومینیوم تامین نمیشود یا به صرفه اقتصادی نیست. ما میتوانیم با مقاطع IPE با بال کوتاه که داخل ری‌اینفورس ها جا میشوند و یا با قوطی های مرسوم مانند 2 میل و 3 میل و 4 میل آنها را تقویت کنیم.

 

عکس جزئیات فنی سیستم رین فورس (ReinForced)

سیستم های ری‌این‌فورس هم در افقی و هم عمودی استفاده میشوند.

جزئیات فنی کرتین وال رینفوس

 

بازشو در کرتین وال

تفاوت پنجره و نما این است که نما رو به بیرون باز میشود و از بیرون نصب میشود ولی پنجره از داخل. هیچ پنجره ای نیست که به بیرون باز بشود و همچین چیزی غلط است.

بازشو در کرتین وال

 

دو نوع بازشو که در کرتین وال میباشند:

 بازشو هایی که در نما استفاده میشوند به صورت ذاتی دو نوع میباشند.

  1. Tilt out opening یا کلنگی است که از پایین باز میشود.
  2. Parallel opening یا موازی سطح نما. یراق آلاتی دارد که در نمایشگاه سمینار دیده میشوند و شرکت زیگنیا (Siegenia) نیز بیشتر در مورد این یراق آلات صحبت خواهند کرد.

 

نمای اسپایدر

این نما به دلیل بستی که مانند عنکبوت است اسپایدر شناخته میشوند.

سه تقسیم بندی برای آن وجود دارد:

  1. پایپ (Pipe) یا لوله ای.
  2. فین گلاس که بار عمودی را توسط شیشه تامین میکند.
  3. ترکیبی کابلی (Tensegrity).

نمای اسپایدر

محبوبیت اسپایدر ها به این دلیل است که از بیرون فقط شیشه مشاهده میشود. نکات بسیار زیادی در مورد طراحی در آنها وجود دارد و ما باید با وسواس خاصی آنها را انتخاب کنیم.

شیشه هایی که انتخاب میشوند عمدا یک جداره هستند. البته دو جداره نیز میتوانند باشند. اما به خاطر اینکه یراق اسپایدر یک سیلینگ خیلی خاصی دارد و هزینه این سیستم اگر بخواهد دو جداره باشد بسیار بالا میرود بیش از 98 درصد شیشه های اسپایدر تک لایه میباشند. ممکن است که دو یا سه شیشه به هم لمینیت شده باشند اما فاصله هوایی بین دو شیشه را نداریم. بنا بر این، ضریب انتقال صوت و حرارت ضعیف هستند و خواست ما را از نظر آسایش حرارتی و صوتی نمیتوانند تامین کنند؛ به این دلیل ما توصیه میکنیم معماران این شیشه ها را در جاهای عمومی و نیمه عمومی استفاده کنند نه در جایی که احتیاج به هوا بندی و نوعی حفاظت از نظر صوت و گرمایش داریم.

 

سیستم پایپ (Pipe)

نمای اسپایدر پایپ

آب بندی شدن بین این شیشه ها نسبت به کرتین وال ها بسیار ضعیف است و یکی از آسیب های زیادی که در اسپایدر ها میبینیم این است که چسب سیل که بین دو شیشه را پر کرده است با چیز هایی پر شده که کاملا ریزش میکند و هوا بندی را کاملا زائل میسازد؛ یعنی گرد, غبار,  صدا,  بو,  هوا به راحتی میتواند جابجا شود.

(همچنین بعضی شیشه ها را به هم میچسبانند که از نظر فن مهندسی کاملا غلط است.)

 

سیستم فین گلس (Fin glass)

در سیستم فین گلس شیشه روی پای خودش ایستاده است نیرو های جانبی را که چالش برانگیز هستند توسط تیغه های شیشه ای که یک سیستم نیمه فین گلس است (به این معنی که از بالا گیرداری داریم تا جایی که کمی فاصله به زمین دارد) کنترل میکند. البته درمواقعی هم این تیغه ها تا سطع زمین کشیده میشوند. این تیغه ها را میتوانیم به مولین ها (mullion) که در کرتین وال ها کار میکنند شبیه سازی کنیم. در این عکس تیغه ها از تکیه گاه بالا تا تکیه گاه پایین امتداد یافته اند و در اینجا باید به صورت گیردار عمل کنند تا بتوانند نیروی جانبی را کنترل کنند.

سیستم فین گلس

این نمونه به دلیل شفاف تر بودن میتواند زیبایی بیشتری داشته باشد.

اسپایدر فین گلس

یکی از معضلات بزرگ اسپایدر این است که ما فکر میکنیم میتوانیم مانند سایر کرتین وال ها نمای یک ساختمان یا در واقع توالی طبقات را با اسپایدر پر کنیم که این اشتباه است. زیرا در این نما بین طبقات دود و هوا و بو و حریق گسترش پیدا میکند. برای مثال در یک طبقه اسپایدر نصب میکنند و هرچند طبقه‌ی بالا تجاری یا اداری باشد اما موجه نیست که بو و دود و صدا انتقال پیدا کند.

زمانی که از اسپایدر استفاده میکنیم امکان سیل کردن (Sealing) و در واقع هوا بندی و دود بندی بسیار دشوار است و با جزئیاتی نا مطمئن این کار انجام میشود. بنا بر این توصیه میکنیم برای طبقات متوالی به هیچ عنوان از اسپایدر ها استفاده نشود.

 

ترکیبی کابلی (Tensegrity)

در ترکیبی کابلی (Tensegrity) از اجزاء ترکیبی و کششی به صورت همزمان استفاده میکنیم. نیرو های کششی را به کابل ها میدهیم و نیرو های فشاری را به اجزاء دیگر مانند فولاد یا پایپ یا لوله های مختلف میدهیم که از نظر معماری نیز زیبایی خاصی میتوانند داشته باشند. کسی که به اصول این قسمت در مهندسی نما واقف باشد میتواند حتی سیستم های دیگری را با هم ترکیب کند.

اسپایدر ترکیبی کابلی

اسپایدر ترکیبی کابلی