سقف به عنوان اولین عضو در مسیر انتقال بارهای ثقلی و جانبی، یکی از مهم‌ترین بخش‌های انواع سازه های بتنی و فلزی است که وظیفه آن ضمن تحمل و انتقال بارهای ثقلی، دریافت نیروی جانبی زلزله و توزیع آن بین اجزای مقاوم لرزه ای عمودی (مانند ستون‌ها، مهاربندها و دیوارهای برشی) می‌باشد. هر چه سقف صلب تر باشد، رفتار سازه های فلزی و بتنی در هنگام زلزله بیشتر قابل پیش‌بینی می‌باشد. در ادامه به بررسی انواع سیستم سقف پرداخته می شود.
سقف طاق ضربی
سقف طاق ضربی یکی از قدیمی ترین انواع سیستم سقف های رایج در کشور می‌باشد. فاصله بین تیرهای فرعی این سیستم بین 70 تا 100 سانتی متر می‌باشد و حداکثر دهانه قابل اجرا برای این نوع سقف 5 متر می‌باشد. برای ساخت این سقف از آجر فشاری، گچ و خاک استفاده می‌شود. برای استحکام بیشتر و انتقال بار از سقف به تیرهای وارده، آجرها به صورت قوسی کار گذاشته می‌شوند.
این سقف در برابر بارهای افقی (زلزله) صلبیت کافی را نداشته و به دلیل نداشتن یکپارچگی کافی، در هنگام زلزله معمولاً دچار ریزش می‌شود. سقف طاق ضربی جز سقف‌های انعطاف‌پذیر است که توزیع نیروی زلزله بین اعضای لرزه ای بر اساس سطح بارگیر انجام می گردد.
سقف تیرچه بلوک
تیرچه و بلوک یکی دیگر از سیستم های سقف در انواع سازه های فولادی و بتنی می باشد. نوعی دال یکطرفه است که در ساختمان‌های چند طبقه مورد استفاده قرار می‌گیرد. همانطور که از نامش پیدا است، از دو جزء اصلی اعم از تیرچه و بلوک ساخته می‌شود که توسط جزء سوم، یعنی بتن، پوشش داده می‌شود. تیرچه از یک پایه سفالی یا بتنی و سیستم خرپایی با دو میلگرد کششی در پایین و یک میلگرد فشاری در بالا و تعدادی میلگرد مورب (آرماتور عرضی)، تشکیل شده است. بلوک هم اغلب از جنس سفال ساخته می‌شود، اما امروزه برای سبک سازی ساختمان، به جای سفال از یونولیت (پلی‌استایرن) استفاده می‌شود.
بعد از قرار دادن تیرچه‌ها و بلوک‌ها در بین دو دهانه تیر اصلی، بتن ریزی انجام می‌شود. ترکیب بتن و سیستم خرپایی، تشکیل یک تیر T را می‌دهند که در برابر بارهای عمودی، مقاومت خمشی بالایی دارد. سقف تیرچه بلوک، بار وارد به کف (بار زنده و مرده) را به صورت یکطرفه به دو تیر مقابل خود انتقال می‌دهد. محاسبه این تیر دقیقاً همانند تیرهای بتنی توسط مهندس محاسب صورت می‌گیرد. همچنین، قبل از بتن ریزی، میلگردهای افت و حرارت و آرماتورهای ممان منفی نیز در فواصل مشخص طبق نقشه‌های اجرایی، بر روی سقف توسط مفتول به یکدیگر متصل می‌شوند.
اجزای تشکیل شده سقف‌های تیرچه بلوک
- تیرچه‌های بتنی:
این تیرچه‌ها باید روی تیر‌هایی که باربر هستند قرار گیرند. (با توجه به نقشه تیرریزی) فاصله این تیرچه‌ها باید مشخص باشد. (طبق نظر طراح) معمولا فاصله مناسب بین تیرچه‌ها در اکثر موارد ۵۰ سانتی‌متر است و این فاصله طبق آیین نامه نباید از ۷۵ سانتی‌متر بیشتر شود. انواع تیرچه ها عبارتند از:
الف) تیرچه پاشنه بتنی
ب) تیرچه فلزی با جان باز (کرمیت)
ج) تیرچه پیش تنیده (اشپنیت)
- بلوک‌ها:
برای پر کردن حجم سقف از بلوک‌های توخالی از جنس بتن یا سفال استفاده می‌شود، وظیفه این بلوک‌ها قرار گرفتن بین تیرچه‌ها است تا فضای بین تیرچه‌ها پر شود، گاهی نیز به جای استفاده از این بلوک‌ها بین تیرچه‌ها یونولیت قرار می‌دهند. (در جاهایی که نیاز به ظرفیت باربری کمتری دارد). انواع بلوک های پرکننده عبارتند از:
الف) بلوک پلی استایرن
ب) بلوک سفالی
ج) بلوک سیمانی
البته این امکان هم وجود دارد که بلوک پرکننده را حذف کرده و با استفاده از قالب، شکلی شبیه به بلوک پرکننده ایجاد نمود و پس از گیرش بتن، قالب را برداشت. در واقع با این روش، فضایی را که در حالت عادی توسط بلوک پرکننده اشغال می شود، به صورت خالی در اختیار خواهید داشت و می توانید برای عبور تاسیسات از آن استفاده کنید.
- بتن:
لایه‌ای بتنی به ضخامت ۵ الی ۱۰ سانتی‌متر روی سقف اجرا می گردد و نیز بین بلوک‌ها را پر می کند. این بتن باید به خوبی ویبره شده و سطح سقف توسط ماله کاملا صاف و پرداخت شود.
مزایای سقف تیرچه بلوک
- عایق بسیار خوب در مقابل رطوبت، حرارت و صوت
- مقاوم در برابر آتش سوزی
- مقاوم در برابر نیروهای باد و زلزله
- سبک بودن این نوع سقف‌ها با توجه به نوع مصالح مصرفی
- سطح صاف روی آن بعد از بلوک گذاری
معایب سقف تیرچه بلوک
- در دهانه‌های بزرگ استفاده نمی‌شوند.
- تهیه و استفاده از قالب و شمع‌ها برای نگه داشتن سقف نیاز به هزینه‌های زیادی دارد.
- زمان اجرای بالا در مقایسه با برخی از سقف‌ها
- جهت اجرای این نوع سقف‌ها به نیروی متخصص نیاز است.
اجرای سقف‌های تیرچه بلوک به خاطر مزیت‌های خاصی که دارد در ایران بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد و مورد توجه مهندسین و پیمانکاران ساختمانی قرار گرفته است.
سقف عرشه فولادی
یکی دیگر از انواع سقف ساختمان، سقف عرشه فولادی می باشد. عرشه فولادی، ورق فولادی سردی است که توسط تیرهای فولادی پشتیبانی می‌شود و برای حمایت از غشای بتنی یا عایق‌بندی سقف مورد استفاده قرار می‌گیرد. طراحی و ساخت آن برای به حداکثر رساندن خواص فولاد انجام می‌شود. با توجه به کیفیت و یکنواختی، سقف عرشه فولادی می‌توانند ظاهر جذابی داشته باشند و پوششی مناسب در کارخانه‌ها و سایر زمینه‌های دیگر است. عرشه فولادی نیز در بسیاری از مجلات UL و ULC تایید شده است.
سقف عرشه فولادی در سالهای اخیر رواج زیادی در ساختمان سازی پیدا کرده است. دلیل اصلی این اقبال خوب سازندگان و پیمانکاران ساختمانی، سرعت بالای اجرای سقف عرشه فولادی می باشد و به طور متوسط دوامی بیشتر از ۵۰ سال دارد. اجزای تشکیل دهنده سقف عرشه فولادی شامل موارد زیر می باشد:
اجزای تشکیل دهنده سقف عرشه فولادی
- تیرهای فرعی
- ورق گالوانیزه ذوزنقه‌ای
- گل میخ
- بتن
- آرماتور حرراتی
البته برخی از مهندسین طراح یک آرماتور خمشی در پایین مقطع بتنی سقف (داخل کنگره ورق عرشه فولادی) تعبیه می کنند. در واقع مهندس طراح در این حالت از نقش ورق عرشه فولادی به عنوان المان کششی مقطع صرف نظر می کند و ورق عرشه فولادی را صرفا به عنوان قالب در نظر می گیرد.
یکی دیگر از دلایل رواج سقف عرشه فولادی ایمنی قابل قبول آن در حین اجراست. چرا که پس از پخش کردن و اتصال ورق ها به سازه (به وسیله دستگاه میخکوب) یک عرشه فولادی گسترده ایجاد می شود که یک سطح ایمن را در اختیار اکیپ اجرایی قرار می دهد و آنها می توانند با اطمینان خاطر و ایمنی بالا به ادامه عملیات اجرایی سقف بپردازند.
مزایای سقف عرشه فولادی
- از نظر ساختار و زیبایی شناسی دارای کیفیت خوبی هستند.
- اتصالات به وسیله پیچ و میخ انجام می‌گیرد و هیچ‌گونه جوشکاری در آن صورت نمی‌پذیرد.
- اتصالات پنهان است.
- مقاوم در برابر آتش سوزی
- نیاز به قالب بندی نیست.
- سرعت اجرای بالا
- امکان بتن ریزی همه سقف‌ها در یک زمان
- سبک بودن وزن سقف در مقایسه با سقف‌های طاق ضربی و تیرچه بلوک
روش کار به این صورت است که ورق‌های کامپوزیت توسط بالابر به سطح طبقات برده می‌شوند و پس از جاگذاری عرشه‌های فولادی اقدام به نصب آرماتورها و میخ ها می‌کنند. پس از آنکه آرماتورها را به هم متصل نمودند، اقدام به بتن ریزی می‌کنند. بتن ریزی در این نوع سقف‌ها تا یک سوم نسبت به سقف‌های دیگر کم می‌شود که همین باعث سبکی سقف و کاهش هزینه‌ها می‌شود.
سقف‌های کوبیاکس (Cobiax)
سقف کوبیاکس یکی دیگر از انواع سقف ساختمان می باشد. این سقف که در اصل «دال دو محوره توخالی» نام دارد که در ایران تحت برند کوبیاکس سوئیس (Cobiax) دارای نمایندگی است. این سقف با ایجاد حفره‌هایی توسط گوی‌های پلاستیکی توخالی (ساخته شده از پلی‌اتیلن) در یک شبکه مدولار از میلگردها (مش آرماتور) و سپس دفن شدن در بتن، حدود 35٪ از وزن سقف را کاهش می‌دهد. در حالی که تقریباً همان رفتار استاتیک و ماهیت سنتی دال جامد را حفظ می‌کند، کاهش بار مرده دال بر تمام عناصر ساختاری ساختمان از جمله ستون، دیوارهای برشی و فونداسیون اعمال می‌شود.
سقف کوبیاکس، یک سیستم دال دو طرفه است که نیروهای ناشی از بار مرده و زنده سقف را به صورت دو طرفه به تیرهای کناری منتقل می‌کند. ضخامت کوبیاکس نسبت به سقف‌های تیرچه بلوک و سقف‌های سنتی دیگر کمتر است که با انتخاب‌های متنوعی برای پیکربندی سقف، می‌تواند از لحاظ اقتصادی بسیار مناسب باشد.
این نوع سقف که به تازگی در صنعت ساختمان ایران وارد شده است، از لحاظ سازه ای شبیه به دال دو طرفه است که البته تفاوت هایی با آن دارد. بدین ترتیب که در ضخامت دال گوی های توخالی سبکی را به صورت منظم قرار می دهند تا در واقع از مصرف بتن برای پرکردن آن قسمت جلوگیری کنند. کاری که این گوی های تو خالی سبک انجام می دهند شبیه به کاری است که بلوک های پرکننده (فوم) در سقف تیرچه بلوک انجام می دهند. یعنی از پرشدن بتن در فضایی که بتن نیازی نیست جلوگیری می کنند.
شکل ظاهری این گوی ها شبیه به یک توپ فوتبال کم باد است که با دست از بالا و پایین آنرا فشار داده باشید. این گوی ها در فضای بین شبکه آرماتور بالا و پایین قرار می گیرند. برای اینکه گوی ها با یک نظم و ترتیب مشخص و به صورت ردیفی در کنار یکدیگر قرار می گیرند آنها را در یک قفس فلزی که به صورت خرپایی ساخته می شود قرار می دهند و سپس بین شبکه آرماتور بالا و پایین جای می دهند. جنس این گوی ها، پلی اتیلن بازیافتی یا پلی پروپیلن می باشد. سقف کوبیاکس به دلیل هزینه بالا و وقت گیر بودن تاکنون نتوانسته جایگاه مناسبی در بین سقف های سازه ای در صنعت ساختمان ایران پیدا کند.
در این نوع سقف‌ها بار مرده دیگر وجود ندارد، یعنی بتن در جاهایی که هیچ نقش سازه‌ای و تحمل بار را ندارد حذف می‌شود. کار به این صورت است که به جای بتن در این محل‌ها از گوی‌های توخالی که وزن بسیار کمی دارند استفاده می‌شود، جنس این گوی‌ها پلی اتیلن یا پلی پروپیلن است که طوری طراحی و ساخته شده‌اند که آرماتورها می‌توانند به راحتی داخل آنها قرار گرفته و بتن ریزی انجام می‌شود. این سقف‌ها با تحمل بار زیاد با وزن کمتر یکی از بهترین سقف‌های مورد استفاده است.
مزایای سقف کوبیاکس
- راحتی در نصب و سرعت اجرای بالا
- کاهش هزینه‌ها و نیروی انسانی
- مقاوم در برابر زلزله به علت کاهش وزن سازه
- اجرا در دهانه‌های بزرگ
- کاهش تعداد ستون‌ها
- کاهش ارتفاع سازه
سقف دال بتنی
سقف دال بتنی یکی از متداول ترین انواع سقف های بتنی می باشد که دارای 2 نوع دال تخت (دال بدون تیر) و دال با تیر است که در زیر در مورد آن ها توضیح داده شده است:
الف) دال تخت
در این نوع دال، تیر اجرا نمی‌شود و سقف به صورت مستقیم به ستون ها و دیوار برشی ها متصل است. این نوع سقف نسبت به دال بتنی متکی بر تیر، از صلبیت کمتری برخوردار است؛ چرا که عامل ایجاد کننده سختی، مقطع عمیق تیرهاست که در این نوع سقف هیچ تیری در داخل سقف وجود ندارد و ستون‌ها مستقیماً از طریق دال سقف به یکدیگر متصل هستند. همچنین با توجه به اینکه عکس العمل ستون‌ها با بارهای ثقلی وارده از طرف دال به صورت نقطه ای است، احتمال وقوع برش پانچینگ برای این قبیل سقف ها بسیار محتمل است که برای جبران این ضعف از کتیبه و سر ستون استفاده می شود.
ب) تیر دال
در این نوع سقف، برخلاف دال های تخت از تیر نیز استفاده می‌شود و به همین دلیل دارای صلبیت بیشتری می‌باشد و بار کف ابتدا به تیر و سپس به ستون منتقل می‌شود. وجود تیر در اطراف دال باعث کاهش چشمگیر خیز دال می‌شود. بر عکس سیستم دال تخت، این سیستم محدودیت استفاده در ساختمان های کمتر از 10 متر ارتفاع یا 3 طبقه را ندارد.
سقف کامپوزیت
سقف کامپوزیت یا مرکب به سقفی گفته می‌شود که شامل تیرهای فلزی دارای برش گیر (در بال فوقانی)، بتن و آرماتور حرارتی می‌باشند. تیرهای فرعی می‌توانند از نوع لانه زنبوری یا سایر پروفیل‌های نورد شده باشند. بال فوقانی تیرها با کمک برش گیر به همراه بتن، تحمل فشار و قسمت تحتانی تیرها تحمل کشش را بر عهده دارند.
این سیستم سقف عمدتاً در ساختمان‌های فولادی قابل اجرا هستند. سقف‌های کامپوزیت به دو صورت با شمع بندی و یا بدون شمع بندی انجام می‌شوند. برای جلوگیری از افزایش سایز تیرها و همچنین برای جلوگیری از شکم دادن سقف، معمولاً برای دهانه‌های بالای 3 متر، یک شمع در وسط دهانه قرار می‌گیرد و برای دهانه‌های بالای 6 متر نیز معمولاً از 2 شمع استفاده می‌شود.
عملکرد لرزه‌ای این نوع سقف مناسب می‌باشد چرا که دارای سختی و یکپارچگی خوبی می‌باشد. همچنین وزن آن نسبت به سایر سقف‌ها کمتر است و این خود باعث کاهش نیروی جانبی وارده به سازه و در نتیجه سبک‌تر شدن وزن اسکلت سازه می‌شود که می‌تواند از لحاظ اقتصادی هم مقرون به صرفه باشد.
سقف پیش تنیده
این نوع سقف یکی از جدیدترین انواع سقف است که وارد صنعت ساختمان ایران شده است. در سقف پیش تنیده با استفاده از کابل و چگونگی قرارگیری آن در دال بتنی سقف، یک نیروی فشاری اولیه قبل از بهره برداری از سازه در ناحیه کششی دال بتنی ایجاد می کنند تا پس از بهره برداری از سازه این ناحیه کششی دچار ترک خوردگی نشود و در نتیجه از حداکثر ظرفیت باربری بتن استفاده شود و به تبع آن ابعاد و اندازه ها کاهش یابد. (مثلا آویز تیرها حذف شود) از این توضیحات می توان فهمید که روش پیش تنیدگی مورد استفاده برای این سقف روش پس کشیدگی است.
یکی از مزایای اصلی استفاده از سقف پیش تنیده این است که این امکان را فراهم می آورد تا سازه با تعداد ستون کمتری نسبت به سایر سقف ها اجرا شود این موضوع در بحث معماری ساختمان و همچنین تامین پارکینگ بسیار تاثیرگذار است همین مزیت باعث می شود تا برخی از سازندگان ساختمان با وجود هزینه ی بالای اجرای سقف پیش تنیده باز هم از این سیستم سقف استفاده کنند. اجرای این سقف منوط به داشتن ابزار وادوات و دانش فنی لازم است و به سادگی امکان پذیر نیست.
سقف یوبوت
سقف یوبوت یکی دیگر از انواع سقف ساختمان می باشد. این نوع سقف توسط مهندسان ایتالیایی برای بهینه سازی و رسیدن به مقاومت مناسب در برابر زلزله و همچنین استفاده در دهانه های بلند ابداع شد. این سیستم به خاطر مزیت های سازه ای، اقتصادی و معماری به سرعت در سراسر دنیا مورد استقبال قرار گرفت.
دال مشبک یوبوت از ترکیب بتن، میلگرد و قالب های از پلی پروپیلن ساخته می‌شود. سختی نسبتاً بالای این سقف و عملکرد دو طرفه آن این امکان را به مهندسین می‌دهد تا تیرها را حذف کرده و دست مهندسین معمار و محاسب برای اجرای نقشه‌های معماری باز باشد.
از لحاظ اقتصادی، هزینه اجرای این سقف زیاد می باشد اما در مجموع با توجه به سبک شدن سقف، نیروهای افقی زلزله نیز کاهش می‌یابد و در نتیجه مقاطع کوچک تری برای ستون ها و پی مورد نیاز است و باعث کاهش هزینه ساخت اسکلت سازه می‌شود. با توجه به این که آویز تیرها حذف می‌شود، اجرای تأسیسات مورد نیاز راحت تر است و با هزینه کمتری اجرا می‌شود.
در جدول زیر به مقایسه برخی از انواع سیستم های سقف ساختمان از لحاظ عملکردی می پردازیم:
در زمینه ابنیه و ساختمان بیشتر مطالعه کنید :
- ساخت و ساز ابنیه و ساختمان (Building & Structure)
- قرارداد مشارکت در ساخت (Construction participation contract)
- نظارت بر اجرای پروژه های عمرانی (Construction Supervision)
- مشاوره ساختمانی (Construction consulting)
- مدیریت پیمان (Management Contracting)
- مدیریت طرح (Construction Management)
- انواع سیستم های سازه ای (Structural System)
- مدیریت پروژه های عمرانی (Project Management)
- آیین نامه ی ۲۸۰۰ ، طراحی ساختمان ها در برابر زلزله
- سازه فولادی یا اسکلت فلزی (Steel Structure)
- سازه بتنی یا اسکلت بتنی (Concrete Structures)
در زمینه پایدارسازی گود بیشتر مطالعه کنید :
- ساخت از بالا به پایین یا تاپ دان چیست؟ (Top-Down Construction)
- نیلینگ یا میخ کوبی دیواره چیست؟ (Soil Nailing)
- انکراژ یا مهارگذاری خاک چیست؟ (Soil Anchorage)
- مهارمتقابل یا استرات چیست؟ (Braced Excavations – Struts)
- سازه نگهبان خرپایی چیست؟ (Truss Retaining Structure)
در زمینه بهسازی خاک بیشتر مطالعه کنید :
در زمینه مطالعات ژئوتکنیک بیشتر مطالعه کنید :
- مطالعات خاک یا مطالعات ژئوتکنیک چیست؟ (Site Investigation)
- مطالعات لرزه خیزی چیست؟ (Seismicity studies)
در زمینه طراحی و مشاوره بیشتر مطالعه کنید :
- معرفی نرم افزار ETABS
- معرفی نرم افزار SAFE
- معرفی نرم افزار SAP2000
- معرفی نرم افزار AutoCAD
- معرفی نرم افزار Plaxis
- معرفی نرم افزار ABAQUS
در زمینه تخریب و خاکبرداری بیشتر مطالعه کنید :
مطالب مرتبط :
