نمای سنگی

سنگ‌ ساختمانی به دلیل زیبایی ظاهری و هزینه نگهداری پایین، از جمله سنگ‌های متداول به شمار می‌روند. در هنگام انتخاب سنگ ساختمانی لازم است به دوام و پایداری در برابر عوامل جوی، تغییرات ابعادی، مقاومت فشاری، تخلخل، پایداری در برابر نمک‌های محلول و بخارات شیمیایی توجه شود. در صورت اجرای صحیح و اصولی سنگ ساختمانی، نمای سنگی از دوام بالایی برخوردار است. طراحی و نصب سنگ نما به روش صحیح و اصولی، بر اساس قابلیت‌ها و محدودیت‌های سنگ و سیستم نگهدارنده آن به منظور مقاومت در برابر تمامی نیروهای وارد بر آن بر اساس ضوابط نشریه شماره ۷۱۴ باید صورت پذیرد.

بخش‌های مختلف سیستم نمای سنگی

سیستم نمای سنگی، دارای پنج بخش اصلی مرتبط با هم است که در طراحی ساختمان مد نظر قرار می‌گیرد.

• قطعات یا پانل‌های سنگی
• مهار
• قاب های فرعی
• درزه‌های بین قطعات یا پانل‌های سنگی
• دیوار پشتیبان یا سازه اصلی ساختمان

انواع سنگ‌های نما

از نظر زمین شناسی سنگ‌ها به سه دسته سنگ‌های رسوبی، سنگ‌های آذرین و سنگ‌های دگرگون تقسیم بندی می‌شوند. هر دسته به نوبه خود بر حسب خصوصیات سنگ شناسی و کانی شناسی، به دسته‌های کوچکتر تقسیم می‌شود. عمده سنگ‌های مورد استفاده در نما شامل گرانیت (سنگ آذرین)، سنگ آهک، تراورتن، ماسه سنگ (سنگ رسوبی)، سنگ لوح، ماربل و کوارتزیت (سنگ دگرگون) هستند.

گرانیت

گرانیت یا سنگ خارا در پوسته جامد زمین به وفور یافت می‌شود. حدود ۵۰ درصد از سنگ‌های آذرین درونی را شامل می‌شود. این سنگ به لحاظ ترکیب شیمیایی و وجود کانی‌های مختلف به رنگ‌های سفید، قرمز، سبز، خاکستری و سیاه در بسیاری از نقاط جهان یافت می‌شود.

گرانیت‌ها از سنگ‌های سخت محسوب می‌شوند. به این ترتیب جز مصالح با دوام ساختمانی قرار می‌گیرند. گرانیت‌ها در برابر نفوذ آب و اثر ضربه مقاوم است. این سنگ محیط‌های صنعتی را به خوبی تحمل می‌نمایند. ظاهر گرانیت متأثر از کار انجام شده بر روی سطح نهایی، چکشی،کلنگی، تیشه‌ای یا صیقلی است. بهترین نمای سنگی گرانیت، حالت صیقلی آن است که زیبایی رنگ و انعکاس کریستال‌های آن را نمایش می‌دهد. سطح گرانیت بر اثر حرارت و تفاوت ضریب انبساط و انقباض بین اجزای کریستالی مختلف آن به صورت سوخته در می‌آید. سنگ گرانیت به علت هزینه سنگین استخراج، برش و صیقل، نسبتاً گران است. به همین دلیل بیشتر در نمای سنگی ساختمان‌های مهم به کار برده می‌شود.

تراورتن

تراورتن نوعی سنگ آهک متخلخل و سبک است. در چشمه‌های معدنی و غارها تشکیل می‌شود. تراورتن‌ها از نظر شیمیایی، کربنات کلسیم هستند که در اثر عبور آب چشمه‌ها از لایه‌های آهکی بوجود می‌آیند. انواع مختلف این سنگ در کشور به وفور یافت می‌شوند و می‌توان از رنگ‌های قرمز، لیموئی، گردوئی، سفید و کرم آن نام برد. تراورتن به دلیل مقاومت قابل قبول، برش پذیری و صیقل پذیری خوب، شرایط استخراج خوب، اغلب با لایه بندی افقی، شیب کم و در نقاط کم ارتفاع تشکیل می‌شوند.

ماسه سنگ

از دیدگاه تجاری ماسه سنگ، سنگی رسوبی است که اساساً از قطعات کانی و خرده سنگ در اندازه ماسه  (۰/۰۶ میلی متر تا ۲ میلی متر) تشکیل شده است. ماسه سنگ معمولاً دارای مقاومت فشاری بیش از ۲۸ مگاپاسکال است. رنگ ماسه سنگ‌ها اغلب از سیمان آنها منشا می‌گیرد. ماسه سنگ‌ها متخلخل و نفوذپذیر بوده و تخلخلشان از ۱ تا ۳۰ درصد متغیر است.

ماسه سنگ کوارتزیتی، نوعی سنگ مقاوم، متراکم و معمولاً سفید رنگ است که بطور کامل از ذرات کوارتز تشکیل یافته است (حداقل ۹۰ درصد سیلیس آزاد شامل دانه‌های کوارتز و سیمان سیلیسی). کوارتزیت ماسه سنگ به شدت سخت شده و دگرگون شده، به طور معمول از بین دانه ها می‌شکند. این نوع سنگ که اغلب با سنگ گرانیت نیز اشتباه می‌شود دارای ویژگی‌های متفاوتی بوده و از گرانیت سخت‌تر است. این سنگ با ظاهر زبر و بلوری خود قابل شناسایی است.

مرمر

مرمرها بصورت سنگ‌های دگرگون شده سفید، خاکستری و رنگی، درخشندگی و شفافیت و زیبایی خاصی دارند. به همین جهت در صنعت سنگ‌های تزئینی جایگاه ویژه‌ای یافته‌اند. مرمر درشت بلور، سفید یا خاکستری روشن تا کرم را اصطلاحاً کریستال می‌گویند . مرمر کریستال سفید را اصطلاحاً سنگ چینی می‌نامند. از نظر تجاری مرمر شامل کلیه سنگ‌های آهکی اعم از دگرگون یا غیردگرگون است که برای صیقل دادن مناسب بوده و جلای خوبی دارند. مرمر را برحسب مقدار کربنات منیزیم یا کلسیم به نام‌های مرمریت کلسیتی، مرمریت منیزیتی (یا دولومیتی) می‌نامند.

این نوع سنگ نیز در کشور ایران فراوان یافت می‌شود و مورد مصرف قرار می‌گیرد. مرمرهای ایران به رنگ‌های بسیار متنوع از سیاه گرفته تا کرم، صورتی، کرم گل دار، صورتی گل دار، گل پنبه‌ای، قرمز و … وجود دارند.

سنگ لوح (اسلیت)

شیل‌ها، ماسه سنگ‌های ناخالص هستند که تحت فشار متراکم شده و تخلخل شان را از دست می‌دهند. چنین سنگی که به مقدار کمی دگرگون شده و قابلیت جداشدگی به صورت ورقه‌های ضخیم را داراست، سنگ لوح (اسلیت) نامیده می‌شود. این سنگ دگرگون ریز بلور که غالباً از شیل مشتق شده، بیشتر حاوی میکاها، کلریت و کوارتز است. کانی‌های میکادار جهت یابی شبه موازی دارند و بنابراین رخ خوبی به سنگ می‌دهند. این رنگ سبب می‌شود که سنگ به صورت ورقه‌هایی نازک اما سخت بشکند.

انواع مهارهای نمای سنگی

نماهای چسبانده شده

نماهایی چسبانده شده، نماهایی هستند که در آن از چسب یا ملات به همراه وسایل اتصال برای اتصال سنگ نما به دیوار پشتیبان استفاده می‌شود. وسایل اتصال به عنوان مهار نگهدارنده بوده و نقش باربری ندارند. در این حالت نقش ماده چسباننده، تنها مهار بار ثقلی است. به منظور تحمل بار جانبی باید مهار مناسب مکانیکی به کار برده شود.

نماهای مهارشده

نماهای مهار شده، نماهایی هستند که در آن از اجزای باربر یا سازه پشت بند برای اتصال سنگ نما به دیوار پشتیبان استفاده می‌شود. بار ثقلی و جانبی توسط مهار تحمل می‌شود. نوع مهار، شکل قرارگیری و تعداد آنها بستگی به عوامل زیر دارد.

1. سنگ مورد استفاده
2. ضخامت و سطح رویۀ قطعات سنگ
3. جنس دیوار پشتیبان مانند بتن درجا، آجرکاری، بلوک کاری
4. بارهای وارد شده به هر مهار مانند بار مرده، بار سیکلی یا ترکیبی از هر دو

درزهای بین قطعات یا پانل‌های سنگی

درزهای بین سنگ‌ها در نمای سنگی باید متناسب با موارد زیر باشد.

1. رواداری‌های ابعادی سنگ
2. رواداری‌های اجرایی
3. تغییرات ابعادی در سنگ به دلیل عواملی چون تغییرات دما، کرنش و رطوبت
4. جابجایی‌های سازه‌ای نظیر تغییر طول ستون، تغییرمکان‌های جانبی سازه و پیچش و خیز تیر پیشانی
5. تأثیرات بلندمدت ناشی از خزش یا جاری شدن پلاستیک
6. مهارها
7. درزگیرها و میله پشتیبان برای نسبت ابعادی صحیح درزگیر

سازه پشتیبان در نمای سنگی

سازه پشتیبان، سازه‌ای است که توسط آن، بارهای وارده به سنگ و مهارها به سازه ساختمان انتقال داده می‌شود. این پشت بند می‌تواند سازه ساختمان، دیوار بنایی، سیستم استاد فلزی یا مجموعه‌ای پیش ساخته باشد. طراحی پشت بند باید به گونه‌ای باشد که بارهای ثقلی، باد، زلزله، پنجره، سکوی نگهداری (سکوی تعمیر)، ملزومات حمل و نقل و نصب و ابزارهای اتصال سنگ در آن در نظر گرفته شده باشد.

قرارگیری سنگ روی پشت بند بنایی

پشت بند بنایی در صورتی مناسب در نظر گرفته می‌شود که موارد زیر رعایت شده باشد.

1. دیوار پشت بند همانند سایر اجزای ساختمان مانند فونداسیون، دیوار حائل یا دیوار برشی در طراحی ساختمان در نظر گرفته شده باشد.
2. ابعاد یا الگوهای سنگ به گونه‌ای باشد که تنها یک دیوار بنایی به عنوان یک دیوار پشت بند مورد استفاده قرار گیرد و نیاز به دیوار یا سازه اضافه برای اتصال نما نباشد.

دیوارهای پشت بند بتنی و بنایی مسلح

دیوارهای پشت بند با بتن درجا، در جهت‌های قائم و افقی دچار انبساط و انقباض می‌شوند. میزان تغییرات ابعادی به عواملی همچون رطوبت، جرم، رطوبت نسبی، نسبت‌های آرماتور، نسبت‌های سیمان به سنگدانه و ارتفاع ساختمان بستگی دارد. بیشترین مقدار تغییرات ابعادی در اثر انقباض، در ۱۸ ماه اول پس از بتن ریزی در محل، اتفاق می‌افتد.

دیوارهای بلوک بتنی مسلح در جهت‌های قائم و افقی دچار انبساط و انقباض می‌شوند. آرماتورها باید انقباض را به طور یکسان توزیع کنند. تغییرات ابعادی معمولاً در اولین ماهی که بلوک‌ها چیده می‌شوند، اتفاق می‌افتد. دیوارهای آجری با ملات استاندارد، معمولاً دارای ثبات ابعادی اولیه هستند.

سیستم‌های قاب فلزی در نمای سنگی

دو نوع قاب به عنوان سیستم قاب فلزی برای اتصال نمای سنگی مرسوم است. نوع اول از اعضای منفرد که به سازه متصل می‌شوند، تشکیل شده است. معمولاً به آن استاد می‌گویند و دیگری یک مجموعه پیش ساخته با ابعاد بزرگ به سازه متصل می‌شود، به آن خرپا می‌گویند. هر دو سیستم می‌توانند از مقاطع سازه‌ای نورد شده استاندارد یا مقاطع فولادی گالوانیزه سنگین با نورد سرد یا مقاطع پیش ساخته آلومینیومی برای انطباق با مهار و اتصالات سازه‌ای ساختمان ساخته شوند.

سیستم استاد

طول‌های متداول استاد‌‌ها معمولاً به اندازه ارتفاع طبقه یا مضرب صحیحی از آن است. این سیستم باید برای حداکثر جابجایی نسبی مجاز طبقات سازه، طراحی شود.

سیستم خرپا

مجموعه‌های خرپای فلزی با سرعت زیاد به سازه متصل شود و قابلیت عایق بندی خوبی دارند. وزن سبک‌تر آن می‌تواند یکی از ملاحظات اصلی در ساختمان‌های بلند مرتبه هنگام درنظر گرفتن بار زلزله باشد.

خرپاها را می‌توان در اندازه ارتفاع طبقه یا عرض دهانه‌های سازه یا بزرگ‌تر طراحی نمود. برای حالتی که به اندازه ارتفاع طبقه باشد یا در حالت چند دهانه و چند طبقه، طراحی مشابه استادهای منفرد کف تا کف است. در طراحی برای عرض دهانه‌ها، به دلیل تغییر شکل الاستیک در لبه‌های دال، چرخش تیرهای لبه باربر یا تأثیرات بلند مدت نظیر خزش سازه‌های بتنی، پیچیدگی‌های بیشتری پدید می‌آید.

ویژگی‌ها و مشخصات فنی کلی و حدود قابل پذیرش سنگ نما

برای نماسازی ساختمان‌ها باید از سنگ‌هایی استفاده کرد که مشخصات زیر را داشته باشند.

• از نظر بافت و ظاهر سالم بوده و پوسیدگی نداشته باشد. همچنین با دوام و عاری از هوازدگی و رگه‌های سست باشد.
• سنگ نما باید فاقد شیار، ترک، درزهای باز، حفره باشد. همچنین سطوح و خطوط مرئی سنگ نباید لب پریدگی داشته باشد.
• در مقابل عوامل جوی نظیر باران، تابش خورشید، گازهای موجود در هوا، بخار آب و وزش باد مقاوم باشد.
• سنگ لوح مورد استفاده برای بخش‌های بیرونی در محیط با جو اسیدی یا در نواحی صنعتی که در آن آلودگی شدید هوا وجود دارد باید عاری از نوارهای کربن دار باشد.
• سطوح نمای سنگی باید یکنواخت بوده و به بهترین وجه کلنگی، تیشه‌ای، چکشی یا صیقلی شود به نحوی که رگه‌ها و نقش طبیعی آن به خوبی مشخص باشد.

نمای پرده‌ای سنگی پیش ساخته

به جای نصب سنگ‌ها به صورت جداگانه بر روی دیوار پشتیبان، می‌توان سنگ‌ها را به قاب خرپایی فولادی متصل کرد. مجموعه سنگ و قاب، پانلی را تشکیل می‌دهد که توسط جرثقیل تا موقعیت نصب، بلند شده و به سازه ساختمان متصل می‌شود. عموماً فاصله بین دو ستون با یک پانل پوشانده می‌شود و پانل روی ستون‌ها تکیه می‌کند. سیستم پانلی برای استفاده در موقعیت‌هایی که هزینه‌های نیروی کار بالا است یا شرایط آب و هوایی نامطلوب بوده به کار می‌رود.

نمای سنگی نازک

شکل دیگری از نمای سنگی پانلی، به صورت لایه نازکی از سنگ به ضخامت ۵/۶ میلی متر (یک چهارم اینچ) است که به  پشت لانه زنبوری آلومینیومی چسبانده شده است. پانل‌ها به صورت لانه زنبوری از جنس آلومینیوم بوده که دارای لایه سیمان اپوکسی بر روی دو طرف پانل سنگی به ضخامت ۱۹ میلی متر است. ترکیب لانه زنبوری- سنگ- لانه زنبوری از وسط برش داده می‌شود و تبدیل به دو پانل مشابه می‌شود.

پس از برش پانل، وجه سنگی در هر پانل در صورت نیاز پرداخت می‌شود. پشت بند لانه زنبوری به ضخامت ۱۹ میلی متر بوده که همراه با لایه نازک سنگ، پانلی به ضخامت ۲۵ میلی متر را تشکیل می‌دهد.

مهار پانل‌های مرکب سنگ لانه زنبوری

روش معمول به کار رفته برای مهار پانل‌ها به استاد فولادی یا دیگر انواع دیوار پشتیبان به صورت دو ناودانی در هم قفل شده است. یکی از این ناودانی‌ها در کارخانه به پشت پانل نصب می‌شود و دیگری به دیوار پشت بند در کارگاه حین کار نصب می‌شود.

پانل‌های دیواری پرده ای سنگ-لانه زنبوری پیش ساخته

پانل‌های سنگ- لانه زنبوری می‌توانند به صورت پیش ساخته باشند که از ستون تا ستون ادامه یافته و به سازه ساختمان نصب می شوند.

نفوذپذیری آب در نمای سنگی

بدون در نظر گرفتن ملاحظات مربوط به جلوگیری از نفوذ آب به پشت نمای سنگی باید به این نکته توجه داشت که نشت آب در طول عمر بنا اتفاق می‌افتد. باید برای جلوگیری از محبوس شدن آب و خرابی‌های متعاقب آن در داخل ساختمان، ملاحظاتی در نظر گرفته شود. این امر با استفاده از درزپوش و آبچکان قابل انجام است. در صورتی که تجهیزات حفاظت در برابر آتش تداخلی ایجاد نکند، باید نصب درزپوش و آبچکان در هر طبقه یا یک عدد برای چند طبقه اجرا شود. اغلب، آبچکان‌ها در محل تقاطع درزها، قرار می‌گیرند