برای انتخاب تخته عایق حرارتی پلی‌استایرن منبسط (EPS) در بام، دو موضوع باید جداگانه کنترل شود:
عملکرد حرارتی و عملکرد مکانیکی
مبحث 19 مسیر تعیین ضخامت موردنیاز عایق را مشخص می‌کند؛ کنترل مکانیکی نیز تعیین می‌کند تخته پلی‌استایرن منبسط (EPS) باید چه مقاومت فشاری داشته باشد.برای انتخاب تخته عایق حرارتی پلی‌استایرن منبسط‌شده (EPS) در بام ـ که با نام یونولیت فشرده نیز شناخته می‌شود ـ دو موضوع باید مستقل بررسی شوند: ضخامت موردنیاز حرارتی و مقاومت مکانیکی متناسب با بارگذاری. بررسی این دو، مبنای انتخاب گرید مناسب انرفوم است.
کنترل حرارتی
چه ضخامت عایقی لازم است؟
کنترل مکانیکی
چه رده مقاومت فشاری تخته پلی‌استایرن منبسط (EPS) مناسب است؟
مبحث 19 مسیر تعیین ضخامت موردنیاز عایق را مشخص می‌کند؛ کنترل مکانیکی نیز تعیین می‌کند تخته پلی‌استایرن منبسط (EPS) باید چه مقاومت فشاری داشته باشد.
مبحث 19 ویرایش پنجم، الزامات حرارتی پوسته ساختمان را تعیین می‌کند. ضخامت تخته پلی‌استایرن منبسط (EPS) با توجه به مقاومت حرارتی موردنیاز بام و ضریب هدایت حرارتی طراحی محصول (λ) تعیین می‌شود.
برای انتخاب مکانیکی، نشریه 55 صریح‌تر است. در بند 10-2-2-2 جلد ششم، صفحه 33 آمده است که عایق حرارتی در کف یا بام باید با توجه به کلاس مقاومت فشاری، بارهای وارده و تنش فشاری در 10% تغییرشکل انتخاب شود.
همچنین در بند 10-2-2-2-10، درباره عایق‌کاری حرارتی بام از خارج و زیر عایق رطوبتی، تأکید شده است که ضخامت و مقاومت مکانیکی لایه عایق حرارتی باید از فشرده‌شدن بیش از حد آن زیر بارهای مرده و زنده جلوگیری کند. نشریه 55 استاندارد ملی INSO 10950 را نیز برای فرآورده‌های عایق‌کاری حرارتی کارخانه‌ای پلی‌استایرن منبسط معرفی می‌کند.
در استانداردهای اروپایی، این مشخصه با CS(10) بیان می‌شود. CS(10)100 یعنی تنش فشاری تخته پلی‌استایرن منبسط (EPS) در 10% تغییر شکل نسبی ضخامت، حداقل 100 کیلوپاسکال است. این عدد، بار دائمی مجاز عایق نیست.
مقررات ایران عدد واحدی را برای حداقل مقاومت فشاری تخته پلی‌استایرن منبسط (EPS)در همه انواع بام‌ها مشخص نکرده‌اند. برای تکمیل این بخش می‌توان به استاندارد آلمان DIN 4108-10:2021-11 رجوع کرد.
مرجع آلمان: در DIN 4108-10:2021-11، برای تخته پلی‌استایرن منبسط (EPS)زیر لایه آب‌بندی بام با قابلیت تحمل فشار متوسط، رده DAA-dm تعریف شده است. حداقل تنش فشاری این رده در 10% تغییرشکل CS(10)100، یعنی 100 کیلوپاسکال است. رده‌های بالاتر نیز به 150 و 200 کیلوپاسکال می‌رسند.
بنابراین برای یک بام معمولی تخت، مقاومت فشاری 100 کیلوپاسکال در 10% تغییرشکل ضخامت تخته پلی‌استایرن منبسط (EPS) را می‌توان نقطه شروع مناسبی دانست. اما بارهای متمرکز ممکن است به مقاومت بیشتری نیاز داشته باشند.
نکته فنی: پلی‌استایرن منبسط‌شده (EPS)، معروف به یونولیت متراکم یا پلاستوفوم، ضریب هدایت حرارتی ثابتی برای همه گریدها ندارد. در طراحی باید از λ معتبر و مرتبط با محصول استفاده شود. راهنمای λ و مقاومت حرارتی
وزن لایه‌های فوقانی روی تخته عایق حرارتی بام در سطح بزرگ‌تری پخش می‌شود، اما پایه مخزن یا تجهیزات ممکن است چند کیلونیوتن نیرو را روی سطح کوچکی وارد کند.
شیب‌بندی و ملات در عمل مقداری از بار را پخش می‌کنند؛ اما ضخامت، جرم حجمی، تراکم و کیفیت اجرای آنها در نقاط مختلف بام یکنواخت و قابل تضمین نیست. بنابراین در این مثال، محافظه‌کارانه از اثر توزیع بار توسط شیب‌بندی صرف‌نظر می‌کنیم و برای بارهای سنگین از پد بتن مسلح توزیع بار استفاده می‌کنیم.
فرض کنیم مخزن 2000 لیتری روی چهار پایه قرار دارد و از وزن خود مخزن صرف‌نظر می‌کنیم. وزن آب حدود 19.6 کیلونیوتن است؛ بنابراین سهم هر پایه تقریباً 4.9 کیلونیوتن خواهد بود.
اگر زیر هر پایه فقط ورق فولادی 25×25 سانتی‌متر قرار گیرد، فشار زیر پایه حدود 78.4 کیلوپاسکال است. این مقدار برای بار دائمی مناسب نیست؛ زیرا در نبود آزمون اختصاصی خزش، ظرفیت طراحی بلندمدت تخته پلی‌استایرن منبسط (EPS) بسیار کمتر از مقدار کامل CS(10) در نظر گرفته می‌شود. همان‌طور که در بخش بعد محاسبه می‌شود، این ظرفیت در محصولات این مثال حدود 27.3 کیلوپاسکال برای Pro و 38/2 کیلوپاسکال برای Max است؛ بنابراین 78.4 کیلوپاسکال حتی پیش از افزودن بار مرده بام از هر دو مقدار بیشتر است و می‌تواند در گذر زمان به خزش و نشست موضعی قابل توجه منجر شود.
با استفاده از یک پد بتن مسلح توزیع بار 40×40 سانتی‌متر، فشار ناشی از مخزن در زیر پد به حدود 30.6 کیلوپاسکال کاهش می‌یابد.
فشار ناشی از بار مرده لایه‌های ثابت بام بر روی عایق حرارتی در این مثال حدود 1.37 کیلوپاسکال است و فشار ناشی از وزن پد بتن مسلح 40×40×5 سانتی‌متر نیز حدود 1.2 کیلوپاسکال به آن اضافه می‌کند.
30.6 + 1.37 + 1.2 = 33.2 kPa
بنابراین فشار دائمی وارد بر تخته پلی‌استایرن منبسط (EPS) در زیر هر پایه تقریباً 33.2 کیلوپاسکال خواهد بود.
محصول
جرم حجمی
تنش فشاری در 10% تغییرشکل
انرفوم PRO 25
25 کیلوگرم بر مترمکعب
داده اختصاصی گرید در انتظار انتشار
نمونه مرجع ۳۰ kg/m³
30 کیلوگرم بر مترمکعب
۱۴۰ kPa در آزمون نمونه مرجع، نه مقدار مجاز طراحی
نتیجه ۱۴۰ kPa مربوط به نمونه مرجع ۳۰ kg/m³ است و به تمام محصولات قابل تعمیم نیست.
محصول
وضعیت ظرفیت بلندمدت
برای این محصول مقدار قابل اتکای ظرفیت بلندمدت، بدون داده خزش فشاری اختصاصی، تعیین نشده است.
Enerfoam Pro
بدون داده خزش فشاری اختصاصی، ظرفیت طراحی بلندمدت قابل اعلام نیست.
33.2 kPa؛ کفایت بلندمدت نامشخص
Enerfoam Max
داده بلندمدت اختصاصی در انتظار انتشار
فشار محاسباتی مثال حدود 33.2 کیلوپاسکال است؛ کفایت بلندمدت عایق با این داده‌ها قابل تعیین نیست.
نتیجه: مثال نشان می‌دهد پد توزیع بار فشار موضعی را کاهش می‌دهد؛ اما کفایت بلندمدت PRO 25 یا MAX 30 بدون داده خزش فشاری معتبر و بررسی طراح قابل اعلام نیست. مشخصات و محدودیت داده‌های آزمون
پد 40×40×5 سانتی‌متر باید یک قطعه بتن مسلح یکپارچه و مناسب برای توزیع بار باشد. صرف وجود ملات یا بتن غیرمسلح به این معنی نیست که بار به‌طور قابل اعتماد روی کل سطح پد پخش می‌شود. مقاومت، ضخامت و تسلیح پد بتن مسلح باید متناسب با بار واقعی کنترل شود.
1- کنترل حرارتی: ضخامت لازم بر اساس مبحث 19، مقاومت حرارتی موردنیاز و λ طراحی محصول تعیین می‌شود.
2- کنترل مکانیکی: بارهای ثابت، بارهای متمرکز و بارهای متغیر مطابق مبحث ششم کنترل می‌شوند.
برای کنترل مقاومت نهایی:
1.35 Gk + 1.50 Qk ≤ CS(10) / 1.10
برای کنترل خزش تحت بار دائمی:
Gperm ≤ 0.30 × CS(10) / 1.10
در این روابط: Gk بار مرده مشخصه‌ای بالای عایق؛ Qk بار متغیر مشخصه‌ای حاکم مانند بار زنده یا برف طبق مبحث ششم؛ Gperm مجموع بارهای دائمی و ماندگار بالای عایق؛ CS(10) تنش فشاری تخته پلی‌استایرن منبسط (EPS) در 10% تغییرشکل؛ 0.30 ضریب برآورد ظرفیت بلندمدت در نبود آزمون اختصاصی خزش؛ و 1.10 ضریب جزئی مصالح در روش طراحی منتخب است.
برای کنترل دقیق تغییرشکل کوتاه‌مدت، داشتن نتایج آزمون تخته پلی‌استایرن منبسط (EPS) در 1% یا 2% تغییرشکل نیز مفید است و بهتر است این مقادیر از روی CS(10) حدس زده نشوند.
در انتخاب تخته عایق حرارتی پلی‌استایرن منبسط (EPS) بام، ضخامت حرارتی و مقاومت فشاری دو موضوع مستقل‌اند.
از نظر حرارتی، ضخامت بر اساس مبحث 19 تعیین می‌شود. از نظر مکانیکی، برای یک بام معمولی تخت، مقاومت 100 کیلوپاسکال در 10% تغییرشکل را می‌توان نقطه شروع معتبر بر اساس استاندارد آلمان دانست؛ اما بارهای متمرکز دائمی باید جداگانه کنترل شوند.
در مثال مخزن 2000 لیتری، استفاده از پد بتن مسلح توزیع بار 40×40×5 سانتی‌متر فشار دائمی را به حدود 33.2 کیلوپاسکال کاهش می‌دهد. در این شرایط Enerfoam Pro با مقاومت 100 کیلوپاسکال برای کنترل بلندمدت کافی نیست، اما Enerfoam Max با مقاومت آزمون‌شده 140 کیلوپاسکال انتخاب مناسب‌تری است.
مقادیر CS(10) و نتیجه آزمون نمونه مرجع، تنش مجاز بلندمدت نیستند. طراحی مخزن، پایه‌ها، پد و سقف و ارزیابی تغییرشکل درازمدت عایق باید توسط طراح بررسی شود.
برای محاسبه مقدار فوم مورد نیاز برای پروژه از ماشین حساب های ساده ما استفاده کنید.
مبحث نوزدهم مقررات ملی ساختمان، «مدیریت انرژی در ساختمان»، ویرایش پنجم 1404؛ و مبحث ششم، «بارهای وارد بر ساختمان»، ویرایش چهارم 1398.
ضابطه 55-6، بازنگری سوم، جلد ششم «عایق‌کاری»، بندهای 10-2-2-2 و 10-2-2-2-10؛ استاندارد ملی INSO 10950.
DIN 4108-10:2021-11، جداول مربوط به کاربرد DAA و رده‌های مقاومت فشاری.
EN 13163:2012+A2:2016، Annex F.2؛ EN 1606؛ EUMEPS EPS White Book 2014.
BBA Certificate 19/5617 Issue 2؛ گزارش آزمون SBMI-R-26952-03 مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی.
