آنچه در این مقاله خواهید خواند
سقف وافل
سقف های مشبک، کاسه ای و یا همان سقف های وافل نوع دیگری از سقف ها هستند که برای پوشاندن قسمت زیادی از سقف که بار کمتری به آن اعمال می گردد اجرا می شود. این سقف که مانند دال دو طرفه عمل می کند، دارای هزینه اجرای نسبتا کمتری نسبت به انواع روش های مرسوم سقف های دال مجوف از جمله کوبیاکس، یوبوت و نیز هزینه بسیار پایین تر نسبت سازه های عرشه فولادی می باشد. در این نوع سقف نیازی به میلگردهای تقویتی و اتصال آنها به تیرها نمی باشد بنابراین میتواند از زمان اجرای کمتری نیز برخوردار باشد.
سیستم قالب بندی این نوع دال کاسه ای است و این سقف دارای وزن کمتری نسبت به بقیه دال ها می باشد. این نوع دال برای پوشاندن دهانه های وسیع مناسب است و چون دو طرفه میباشد در هر چهارطرف خود دارای تکیه گاه می باشد.
در آیین نامه بتن ایران فصل دالها در مورد این نوع دال بتنی توضیحاتی در مورد خصوصیات و نحوه اجرا ارایه شده است. در این نوع اجرا برای کاهش بار مرده سقف در آن حفره هایی ایجاد میگردد اما در انتهای ستون ها و در بعضی موارد در انتها و در امتداد تیرها نیز تو پر می گردد.
از آنجا که این سقف دال دو طرفه می باشد در دو سو باربری انجام می گردد. برای اجرا زیر سقف در قسمت حفره های مربعی قالب هایی قرار می دهند و پس از بتن ریزی روی سقف و بعد از ۲۸ روز که بتن به مقاومت نهایی خود رسید قالب ها باز می گردند.
همچنین از دیگر مزایای این روش میتوان به بتن ریزی یکپارچه بدون استفاده از هرگونه روان کننده در مقایسه با دیگر روش های دال مجوف همچون یوبوت و کوبیاکس اشاره نمود.
این قالب به عنوان یک قالب غیرماندگار سقف محسوب می شود. یعنی پس از بتن ریزی سقف، از بتن جدا شده و امکان استفاده مجدد از قالب در سقف های بعدی یا پروژه های بعدی را دارا می باشد و پس از اتمام عمر مفید آن قابل بازیافت است. با این خصوصیت، تمامی بلوک های سقفی را می توان از ساختمان حذف کرد و این علاوه بر حفظ منابع ملی به استحکام، سبک سازی و ایمنی بیشتر ساختمان در زمان وقوع زلزله کمک خواهد کرد. با توجه به شکل قالب تمامی تیرچه های پیش ساخته به همراه مشکلات نصب آنها در سقف حذف خواهد شد و به دلیل اجرای تیرچه درجا از نظر فنی بسیار بهتر و راحت تر اجرا می شود. همچنین به دلیل استحکام قالب هنگام اجرای سقف، نیروهای اجرایی به راحتی می توانند بر روی قالب تردد داشته باشند بدون آنکه نگران شکستن قالب یا در رفتن آن از محل باشند و این به امنیت جان کارگران کمک زیادی خواهد کرد.
از خصوصیات دیگر این نوع سقف اجرای آسان آن توسط نیروهای اجرایی می باشد. با توجه به عمده ی ساخت و ساز کشور جهت زیر سازی سقف می توان از وسایل معمول اجرای سقف مثل چهار تراش، قوطی فلزی، لوله داربست و جک های معمول سقف استفاده کرد. اجرای این سقف بسیار مشابه سقف تیرچه بلوک بوده و نیاز به نیروهای تخصصی با آموزش های ویژه ندارد.
قالب سقف وافل از جنس پلاستیک کامپوزیت تهیه شده که بسیار سبک است و سطح صیقلی آن باعث میگردد نمای بتن به صورت اکسپوز (نمایان) مورد استفاده قرارگیرد. قالب سقف وافل داراى هندسه اى مکعبى شکل و توخالی مى باشد که با توجه به نیاز پروژه و الزامات طرح ، ابعاد مختلفى دارند.
ضخامت سقف وافل بسته به نوع سازه از ۳۰ سانت تا ۵۰ سانت متغیر است. در روند اجراى دال هاى مجوف با استفاده از وافل، ابتدا قالبها در کنار یکدیگر چیده شده و مابین آنها آرماتور بندی شده و سپس سقف بتن ریزی می شود. در نهایت مقطع دال به صورت T شکل در آمده و عملکرد بهترى نسبت به مقطع مستطیل سقف های دال تخت خواهد داشت. آن چه جزء مزایاى این دال شمرده مى شود، عدم حضور تیر در دال حاصله مى باشد که البته با توجه به نیاز طراحى، ممکن است تمهیدات خاصى جهت تأمین تیرهاى پنهان انجام شود.
روش اجرای سقف وافل
زیرسازی سقف
ابزار مورد نیاز برای اجرای سقف وافل مشابه ابزار اجرای سقف تیرچه می باشد. جهت پایه های زیرین هم می توان هم از جک و هم از اسکافلد استفاده نمود. در اجرای سقف های وافل عموما نیازی به فرش کردن سقف توسط پلی وود و یا قالب فلزی نمی باشد و می توان قالب های وافل را مستقیم بروی قوطی، لوله و یا چهارتراش هایی که در فواصل مناسب کار گذاشته شده اند قرار داد
چیدن قالب های وافل
پس از زیرسازی، قالب های وافل در مناطق مشخص شده مطابق نقشه سازه قرار داده می شود. به دلیل استحکام بالای قالب های وافل عبور و مرور بروی آنها به آسانی صورت می پذیرد. همچنین این قالب ها جهت جداسازی نیاز به روغن کاری ندارد.
آرماتور بندی سقف
شبکه سراسری متعامد آرماتورهای تحتانی و فوقانی به همراه آرماتورهای تقویتی مطابق نقشه اجرا می گردد. همچین می بایست در مناطقی از سقف آرماتورهای برشی محاسباتی و حداقل را مطابق نقشه سازه کار گذاشت.
بتن ریزی
بتن ریزی سقف وافل مطابق دستورالعمل ها و دستور کارهای اجرایی انجام می پذیرد. با توجه به اینکه در سقف وافل نیاز به نفوذ بتن به زیر قالب ها نمی باشد، بتن ریزی سقف وافل از سهولت بسیار بالایی برخوردار می باشد.
قالب برداری
قالب برداری ابزار اجرا و قالب های وافل پس از طی شدن حداقل زمان لازم آیین نامه ای مطابق مقررات ملی ساختمان می تواند انجام می پذیرد
مزایای اجرای سقف وافل
اجرای سقف وافل به عنوان یک سازه نوین در ساختمان سازی متعاقباً مزایای عمده‌ای در پی دارد که بسیاری را نسبت به استفاده از سقف وافل سوق می‌دهد. در زیر مهم‌ترین مزایای استفاده از این نوع سقف ارائه شده است:
- سقف وافل انعطاف‌پذیری خوبی نسبت به مواد مورد استفاده دارد. این نوع سقف را میتوان با بتن، استیل و چوب اجرا کرد. استفاده از بتن برای اماکنی که استحکام سازه از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است مانند فرودگاه‌ها و ایستگاه‌های قطار، بسیار استفاده می‌شود و از استیل و چوب برای اماکنی که استحکام سازه اولویت اول نیست مانند گاراژ‌ها یا سقف‌های تزیینی، استفاده می‌شود.
- وافل برای ساخت سقف فضاهای با ارتفاع بالا، بزرگ و مکان‌هایی که محدودیت ستون گذاری وجود دارد، کاربری خوبی دارد.
- تحمل بار در سقف وافل (مشبک) از دیگر شکل‌های سقف وافل (یک طرفه) بیشتر است.
- این نوع سقف در کنار استحکام بالا زیبایی چشم‌نوازی هم دارد.
- این نوع از سقف به دلیل آرماتور بندی دو طرفه، تحمل لرزش خوبی دارد و برای مکان‌های عمومی که لرزش به دلیل ازدحام جمعیت است، استفاده می‌شود.
- این سقف از نظر وزنی بسیار سبک است و از طرفی هم برای ساخت و اجرای آن بتن زیادی استفاده نمی‌شود از این رو اجرای این نوع سقف در سازه‌های با مقیاس بزرگ بسیار مقرون به صرفه و اقتصادی است.
- اجرا و ساخت این نوع سقف ساده و سریع است و میتوان نظارت خوبی بر روی روند اجرای آن داشت.
- وافل را میتوان با ایجاد سوراخ‌هایی در بخش زیرین برای عبور سیم‌های برق، لوله‌کشی، تهویه هوا و سیستم روشنایی مناسب کرد.
معایب اجرا و ساخت سقف وافل
- به دلیل گران بودن وسایل ساخت و ساز مانند داربست و قالب، اجرای این نوع سقف نسبت به دیگر انواع سقف گران‌تر است.
- برای اجرای وافل باید ارتفاع هر طبقه زیاد باشد بنابراین از تعداد طبقات کم می‌شود.
- در روند اجرای سقف وافل نظارت باید قوی باشد، اگر نظارت ممتد و دقیق نباشد ممکن است به قالبها فشار اضافی وارد آید و دچار شکستگی شوند که این امر هم روند اجرای سقف را مختل می‌کند و هم هزینه بیشتری را بر دوش پیمانکار می‌گذارد.
- کارگران هم باید تجربه و دانش فنی کافی در اجرای سقف وافل را داشته باشند.
- در محل‌هایی که شیب‌دار هستند اجرای وافل نیازمند، مسطح کردن با استفاده از گودبرداری یا پر کردن با خاک است که خاک نیز باید مرغوب باشد.
- این سقف برای مکان‌هایی بادگیر و طوفان خیز مناسب نیستند چون سبک هستند و خسارات ناشی از باد و طوفان در ساختمان‌هایی که از سقف وافل در ساخت آنها استفاده شده، چندین برابر است.
طراحی سقف وافل
اولین گام در طراحی ساختمان های با سیستم سقف وافل انتخاب سیستم لرزه بر مناسب برای ساختمان می باشد. به طور معمول از عوامل تاثیرگذار در این انتخاب می توان به ارتفاع سازه، کاربری، درجه اهمیت، نوع خاک, منطقه لرزه خیزی، معذوریت‌های معماری و مساحت زیربنا اشاره نمود. طراحی و دیتیلینگ صحیح سیستم لرزه‌بر انتخابی براساس ضوابط آیین نامه جهت دست یابی به حدود شکل پذیری و مقاومت مورد انتظار آیین نامه از اهمیت بالایی برخوردار میباشد.
گام دوم در طراحی ساختمان های با سیستم سقف وافل طراحی و دیتیلینگ صحیح سیستم سقف می باشد. طراحی سقف های وافل برای بارهای ثقلی و لرزه ای با نرم افزار safe صورت می پذیرد. کنترل های مورد نیاز در طراحی سقف های وافل را می توان به شرح ذیل دسته بندی نمود.
۱- کنترل تناسب بندی و فاصله مرکز به مرکز تیرچه ها و دال فوقانی با توجه به ضوابط آیین نامه و محدودیت های اجرایی:
طراحی سقف های وافل عموما براساس فرضیات مربوط به سیستم تیرچه های بتنی متعامد و یک دال فوقانی طراحی می شوند. مقررات ملی ساختمان محدودیت های هندسی را برای عرض حداقل تیرچه، فاصله آزاد بین تیرچه ها و ضخامت دال فوقانی در نظر گرفته است که می بایست توسط طراح سازه کنترل و اعمال شود.
۲- کنترل ضخامت سقف براساس معیار های خیز کوتاه مدت و بلند مدت:
از مهم ترین عوامل تعیین کننده ضخامت مورد نیازسیستم سقف وافل کنترل خیز سقف می باشد. خیز سقف های وافل می بایست در کوتاه مدت و بلند مدت از مقادیر مورد قبول آیین نامه تجاوز ننمایند تا هم از منظر روانی برای بهره برداران مورد قبول باشد و هم آسیبی به عناصر غیرسازه ای وارد نگردد.
۳- طراحی خمشی سقف و دیتیلنگ صحیح آرماتورهای خمشی:
سقف های وافل را می بایست برای لنگر های خمشی ناشی از بارهای ثقلی و لرزه ای طراحی نمود. همچنین می بایست ضوابط حداقل آرماتور های طولی و همچنین ضوابط آرماتورگزاری متناظر با حدود شکل پذیری مفروض در طراحی را در نظر گرفت.
۴- کنترل برش یکطرفه سقف در مقاطع بحرانی:
برش یکطرفه می بایست در مقاطع بحرانی براساس روابط آیین نامه انجام و کفایت سقف در تحمل برش یک طرفه بررسی گردد.
۵- کنترل برش دوطرفه سقف و طراحی کلاهک های برشی در مناطق مورد نیاز:
یکی از کنترل های بحرانی در سقف های وافل کنترل برش پانچ در نواحی سر ستون ها می باشد. این کنترل در مواردی که دال بصورت مستقیم به ستون اتکا دارد بحرانی تر می باشد و می بایست توسط طراح کنترل و آرماتورهای برشی مورد نیاز برای کنترل برش پانچ در سر ستون ها تعبیه گردد.
۶- طراحی کالکتورها و کورد ها در سقف:
یکی از مهم ترین مراحل طراحی سقف ها طراحی صحیح المان های کالکتور و کورد جهت تحمل و انتقال ایمن بارهای لرزه ای به عناصر باربر قایم می باشد. عدم طراحی صحیح این بخش موجب نقص در مسیر انتقال بار در زلزله و در نتیجه عدم دست یابی به رفتار مورد انتظار آیین نامه می شود.
۷- کنترل و تقویت اطراف بازشوهای سقف:
محل بازشوهای سقف و ابعاد بازشو می بایست توسط طراح کنترل و تقویت برشی و خمشی مورد نیاز در نظر گرفته شود تا از بروز ترک و شکست خمشی و پانچ در اطراف بازشو جلوگیری به عمل آید.
۸- کنترل ارتعاش سقف:
بطور کلی ارتعاش سقف ها می بایست از حد قابل درک توسط انسان تجاوز ننماید تا موجبات آسایش بهره برداران فراهم باشد. یکی از الزامات آیین نامه ای طراحی انواع سقف وافل کنترل ارتعاش سقف می باشد که در صورت طراحی صحیح و ارضا شرایط آیین نامه ای این سقف ها فاقد ارتعاش خواهند بود.
۹- کنترل دیتیلینگ سقف برای دست یابی به حدود شکل پذیری مورد انتظار:
برای اینکه سقف بتواند تا سطح شکل پذیری مفروض در طراحی باربری و مشارکت داشته باشد می بایست موارد آیین نامه ای متناظر با آن سطوح شکل پذیری در طراحی و دیتیلینگ سقف رعایت شود
