قالب بندی چیست؟ انواع و شرایط آن

قالب بندی چیست ؟

در صنعت ساختمان سازی، بتن و بتن‌ریزی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. همچنین قالب‌بندی نیز در روند کار بتن‌ریزی به همان اندازه، دارای اهمیت بالایی می‌باشد و می‌تواند در میزان استحکام بتن، تاثیر‌گذار باشد.

برای قالب‌بندی، از مصالحی مانند آجر، بلوک سیمانی، چوب، فلز، پلاستیک، پلی کربنات و … استفاده می‌کنند.

 

هدف از اجرای قالب بندی چیست؟

یکی از پر اهمیت ترین مراحل و عملیات‌های اجرای سازه های بتنی، قالب بندی است. قالب بندی می‌تواند تاثیر گذارترین بخش از فرآیند اجرای سازه بتنی از نظر اقتصاد و زمان اجرا به شمار آید.

از طرف دیگر رعایت نکات اجرایی، نگهداری، کیفیت اجرا، به کارگیری بهترین نوع قالب و هماهنگ با نوع پروژه، تاثیر فراوانی بر کل پروژه دارد.

قالب بندی برای ساختمان‌ها از نظر بزرگی و کوچکی ساختمان متفاوت است.

در ساختمان‌های کوچک معمولا برای قالب‌بندی فونداسیون از آجر استفاده می‌شود. یکی از عملیات در اجرای فونداسیون، ستون و تیرهای بتنی است.

قالب‌بندی در واقع عملیاتی موقت بوده که در یک بازه زمانی از قبل مشخص شده و در بخش خاصی از ساختمان اجرا می‌گردد. قالب بندی در فونداسیون، ستون و تیر‌ها و… اجرا می‌شود.

شرایط قالب‌بندی

  • قالب ها بایدبه نحوی ساخته و نصب شوند تا شکل، اندازه، وضعیت و نمای بتن مورد نظر حاصل گردد.
  • قالب ها باید به اندازه کافی محکم باشند تا فشار یا وزن بتن تازه و دیگر بارها را تحمل کنند، بدون آنکه دچار تابیدگی، نشت شیره، گسیختگی یا به مخاطره انداختن کارگران شوند.
  • (قالب های بتن پلاستیکی آرکا بسیار مقاوم و سبک هستند و سرعت اجرا را بسیار بیشتر می کنند.)
  • قالب ها باید طوری طراحی و ساخته شوند که به آسانی و با سرعت، قابل نصب و باز کردن باشند، تا از اتلاف وقت و پول جلوگیری شود.
  • قالب ها باید حتی‌الامکان با وسایل و امکانات موجود قابل حمل و جابجایی  باشند.
  • قالب ها باید درزبندی شده باشند،  تا از نشت شیره بتن جلوگیری شود.

انواع قالب بندی از نظر مصالح

  • قالب پلاستیکی (پلیمری بتن آرکا)

قالب پلاستیکی سبک است و می تواند با آب تمیز شود و برای مقاطع بزرگ و استفاده های متعدد مناسب است. 

برای مطالعه بیشتر در این مورد می توانید به مقاله قالب پلاستیکی بتن و بررسی مزایا و معایب آن مراجعه نمایید.

 

  • قالب فلزی
قالب فلزی دارای ۲ نوع فولادی و آلومینیومی است. نسبت به انواع دیگر قالب بتن، بسیار سنگینتر میباشد.
قالب فلزی بسیار گران و هزینه استفاده از آن سرسام آور است.
 
  • قالب آجری 

یکی از قالب های بتن، قالب آجری است که به دلیل هزینه پایین و دردسترس بودن آن مورد استفاده قرار میگیرد.

به دلیل نفوذ آب در آن، بسیار آسیب پذیر است.

استحکام بالایی ندارد و این یک ضعف بزرگ محسوب میشود.

معمولا بتن ریزی با قالب آجری، باعث برهم خوردن تراز بتن میشود.

  • قالب چوبی

قالب چوبی اولین نوع مورد استفاده در صنعت ساختمان است.قبل از استفاده از این نوع قالب، شرایط آن باید با دقت بررسی شود تا چوب عاری از هرگونه ترک و خوردگی باشد.

مدت زمان عمر آن کوتاه است و به سرعت غیر قابل استفاده میشود.برای پروژه های بزرگ اصلا مناسب نیست زیرا به شدت وقت گیر است.

به طور کلی، استفاده از قالب های چوبی در مواقعی که هزینه کار کم است و یا در مواردی که مقاطع پیچیده بتنی به قالب انعطاف پذیر نیاز دارد، توصیه میشود.

انواع قالب بندی بر اساس اجزای ساختمانی

قالب های بتن را میتوان علاوه بر جنس ماده به کار رفته در آن، بر اساس اجزای ساختمان نیز دسته بندی نمود:

  1. قالب بندی دیوار
  2. قالب بندی تیر
  3. قالب بندی ستون
  4. قالب بندی فوندانسیون
  5. قالب سقف

ویژگی یک قالب بندی خوب چیست؟

  • باید بسیار مستحکم باشد تا در مقابل فشارهای وارده بر آن مقاومت کند.
  • اتصالات در قالب باید در برابر نشت دوغاب سیمان محکم باشد.
  • قالب باید به گونه ای ساخته شود که بتوان قطعات آن را بدون آسیب زدن به بتن جدا کرد.
  • مواد قالب باید ارزان و در دسترس باشد تا برای دفعات بعد نیز بتوان از آن استفاده کرد.
  • قالب باید دقیقاً بر روی محل مورد نظر تنظیم شود.
  • باید تا حد امکان از وزن بسیار کمی برخوردار باشد.
  • مواد قالب نباید در هنگام قرار گرفتن در معرض بتن، تاب بخورد یا آسیب ببیند.
  • قالب باید بر روی یک پایه محکم قرار گیرد.

ترتیب و روش برداشتن قالب

  1. ابتدا قالب های عمودی برای سکوها، دیوارها و تیر های بزرگ برداشته میشوند زیرا هیچ باری را تحمل نمیکنند.
  2. پس از آن دال ها و قالب های زیرین برداشته میشوند.
  3. در آخر نیز تیر ها و پایه های اطمینان، پس از گذشت زمان مجاز برداشته میشوند.

نکات مهم برای قالب‌برداری فونداسیون

برای قالب برداری فونداسیون نیز باید به نکاتی توجه داشته باشید که این نکات به شرح زیر می‌باشد.

  • اگر قالب‌برداری بعد از اینکه دوره مراقبت به اتمام برسد، برداشته شود، باید پس از قالب‌برداری مراقبت‌های لازم از بتن انجام شود
  • روند قالب‌برداری باید مرحله به مرحله انجام شود و از وارد آمدن هرگونه ضربه به آن جلوگیری شود. برای مراقبت از بتن، باید از هرگونه ضربه و یا وارد آمدن فشار به بتن جلوگیری کنید
  • زمانی باید برای برداشتن قالب‌ها اقدام کنید که بتن از قابلیت تحمل نیروهای وارده برخوردار باشد تا تغییر شکل ندهد
  • تا وقتی قطعات بتن از مقاومت مناسبی برخوردار نباشد، نباید برای برداشتن قالب‌های باربر و پایه‌ها اقدام کنید

انتخاب قالب مناسب

برای بسیاری افراد قیمت و کیفیت قالب نکته بسیار کلیدی می باشد که در این صورت میتوانند از قالب پلاستیکی (قالب پلیمری بتن آرکا) بهره ببرند و می تواند نیاز مشتریان را به طور کامل برطرف نماید.

شرکت فنی مهندسی آرکا معتبرترین و باسابقه ترین تولید کننده قالب های پلیمری بتن (تخت پلاستیکی) در ایران .

برای کسب اطلاعات بیشتر و دریافت مشاوره تخصصی، میتوانید با کارشناسان ما تماس حاصل نمایید.

معایب اجرایی سقف تیرچه بلوک

تیرچه بلوک استفاده شده در سقف یکی از روشهای ناکارآمد و پرهزینه اجرای سقف میباشد که سالهاست در تمام دنیا منسوخ شده ولی متاسفانه هنوز در ایران اجرا میگردد .
اینگونه سقفها دارای معایب و مشکلات فنی خاص وناپیدایی میباشند که شاید در ۴۰ سال قبل قابل اغماض و چشم پوشی بودند.

ولی در حال حاضر با توجه به بالا رفتن قیمت مصالح خصوصاً آهن آلات و افزایش قیمت زمین و همچنین تقاضا برای مسکن مقاوم دربرابر زلزله قابل قبول نمی باشند .

وظیفه همه مهندسین و انبوه سازان می باشد که با استفاده از روشهای نوین و کارآمدساختمانهایی مقاوم تر و بادوام تر بسازند و از هدر رفت سرمایه های ملی جلوگیری کنند .

اجزای سقف تیرچه بلوک:

  • تیرچه
  • بلوک
  • آرماتورهای منفی و آرماتورهای افت و حرارت
  • کلاف میانی
  • بتن پوشش درجا

سقف تیرچه بلوک

مراحل اجرایی سقف تیرچه بلوک :

  1. نصب تیرچه ها 
  2. شمع های فلزی یا چوبی
  3. اجرای سقف کاذب
  4. میلگرد کلاف و کار گذاشتن 
  5. کار گذاشتن میلگرد ممان منفی
  6. میلگرد های افت حرارت و توزیع بار

معایب اجرایی سقف های تیرچه بلوک:

۱ -بدلیل اینکه تیرچه ها در کارگاه های متفرقه ساخته می شود عملاً کمتر نظارتی بر نحوه تولید و کیفی آنها وجود داشته وامکان استفاده از میلگردهای جوشی و دو تکه در تیرچه وجود دارد.

۲ -حمل و نقل تیرچه و بلوک مشکل و پرهزینه بوده است.

در اثر بی احتیاطی ممکن است بتن پاشنه تیرچه ترک خورده و در موقع نصب نیز ترک ها مشاهده نشود و در دراز مدت موجب خسارات جبران ناپذیر گردیده و در آینده باعث خوردگی میلگردها گردد .

۳ -با توجه به اینکه بتن پاشنه تیرچه قبل از بتن سقف ریخته میشود عملاً بتن تیرچه دو تکه بوده و ما بین بتن پاشنه و بتن سقف یک سطح جداکننده بوجود آمده و باعث کاهش مقاومت و پایداری سقف میگردد.

۴ -در حین بتن ریزی آب بتن سریعاً توسط بلوک ها جذب شده و قبل از اینکه اکیپ بتن ریز فرصت صاف کردن و ویبره نمودن آن را بیابند سفت شده و کارائی خود را از دست می دهد ، درنتیجه بتن تیرچه اغلب کرمو میشود .

ولی از آنجایی که این عیب بزرگ مشهود نمی باشتد متاسفانه نادیده گرفته شده وفقط در هنگام زلزله اثر خود را آشکار می کند.

۵ -خرد شدن بلوکها در هنگام زلزله و خطرات ناشی از آن .

۶ -کم بودن کاور تیرچه ها و مقاوم کم آن در برابر خوردگی و آتش سوزی .

۷ -بایک شدن مقطع تیرچه ها و کم شدن مقاوم سقف در موقع زلزله.

۸ – یکنواخت نبودن و بعضاً بسته شدن مقاطع تای بیم ها .

معرفی انواع سیستم سقف پرکاربرد

معرفی انواع سیستم سقف

سیستم­های سقف پرکاربرد در کشور عبارتند از :

  • سقف تیرچه بلوک (سفالی، لیکا، پلی استایرن و …)
  • سقف کامپوزیت عرشه فولادی (Steel Deck)
  • دال­های بتنی

در کنار سیستم­های سقف معرفی شده در  بالا  بعضی از سیستم­های نسبتا جدید که بیشتر در پروژه های با کاربری خاص متداول هستند و یا روش نوینی از اجرای سیستم­های قدیمی تر سقف می­باشند، عبارت اند از :

که در ادامه این مقاله به مزایا، معایب و ساختار هر یک به جهت مقایسه پرداخته می شود.

سقف تیرچه و بلوک

یکی از انواع متداول سقف­های بتنی، سقف­های تیرچه و بلوک هستند. طرح و اجرای آسان تر و صرفه­ی اقتصادی، فلسفه ­اصلی رجوع به سقف­های تیرچه و بلوک است.

از آن­جا که مقاومت بتن در برابر نیروهای فشاری، بسیار خوب ولی در برابر نیروهای کششی کم است، در قطعات بتن مسلح، نیروهای کششی به طور عمده توسط آرماتورهای فولادی تحمل می شوند.

به همین دلیل، در تیرهای تحت خمش و دال­ها، سعی بر این است که قسمتی از بتن تحت کشش، حذف شده و تنها آن مقدار از سطح بتن که برای جای گذاری خاموت­ها و آرماتورهای کششی لازم است، باقی بماند.

 این کار به ویژه برای کاهش بار مرده سقف، دارای اهمیت بوده و در عمل منجر به طرح دال­های سقف تیرچه و بلوک جزء دال­های یک طرفه به حساب می­ آید که در این نوع سقف برای کاهش بار مرده از بلوک­های توخالی (مجوف) بتنی یا سفالی برای پر کردن حجم سقف استفاده می شود.

سقف­های تیرچه و بلوک نوعی از دال­های با پش بند محسوب می شوند.  دال با پشت بند را میتوان مطابق شکل ۱ مجموعه ای متشکل از تیرهای موازی با مقطع T شکل در نظر گرفت که در هر تیر، آرماتورهای کششی در پایین جان تیر قرار دارد.

در عمل برای تأمین یکپارچگی سقف و تحمل نیروهای کششی ناشی از افت بتن و تغییر دما، آرماتورهایی در دو جهت در دال فوقانی قرار داده می شود.

در صورتی که فاصله پشت بندها کم باشد، طرح و محاسبه این دال­ها همانند طرح تیر T شکل است و تنها لازم است تا مقاومت دال واقع در بین دو پشت بند مجاور در برابر بارهای وارده کنترل شود.

در برخی موارد در اجرای سقف­ها، از قالب­های قابل جابجا کردن نیز استفاده می­شود که در این نوع سقف­ها، محل بلوک­ها خالی می­ماند. این سقف­ها در زمره سقف­های تیرچه و بلوک نیستند.

بدیهی است که قال بندی دال با پشت بند، نسبت به دال مسطح، هزینه و دقت بیشتری را می­طلبد. علاوه بر آن جای گذاری درست آرماتورهای کششی در داخل قالب و رعایت پوشش حداقل بتن روی آرماتورها، نیاز به دقت بیشتری دارد.

انواع سقف­­های تیرچه و بلوک

سقف­های تیرچه و بلوک به دو دسته کلی سقف­های با تیرچه­ های بتنی و سقف­های با تیرچه­ های فولادی با جان باز تقسیم بندی می­شوند. حال آنکه هر یک از این نوع سقف­ها به لحاظ جزئیات اجرایی و نیز نوع بلوک مصرفی تنوع دارند (مانند سقف­های با بلوک بتنی، بلوک سفالی، بلوک پلی استایرن و….

اجزای اصلی تشکیل دهنده سقف تیرچه و بلوک

سقف اجرا شده با تیرچه و بلوک از انواع سقف­های با پشت بند ( تیرک دار ) بتنی است که تحمل فشار به بتن بالایی با ضخامت حداقل پنج سانتیمتر واگذار می­گردد و کشش توسط میلگردهای کششی تیرچه ( میلگردهای تحتانی تیرچه ) تحمل می شود.

بتن بالایی همچنین، همانند یک دال نازک با دهانه­ای برابر فاصله دو تیرچه، خمش موضعی را در محل بین دو تیرچه تحمل می کند.

در این نوع سقف، تیرچه ­ها به فاصله حداکثر ۷۰ سانتیمتر ( محور تا محور ) کنار هم و در امتداد دهانه کوتاهتر سقف قرار می گیرند و با بتن پوششی که در محل ریخته می­شود و ضخامت آن حداقل پنج سانتیمتر است، تیرهای T شکل چسبیده و مجاور هم را تشکیل می­دهند.

برای پرکردن فاصله تیرچه ها، از عناصر گوناگون، مانند آجرهای توخالی، بلوکهای بتنی و حتی پلاستیک و چیزهای دیگر استفاده می شود. این عناصر پرکننده در سقف تحمل نیرو نمی کنند. بنابراین، سقف تیرچه و بلوک از اجزای اصلی، به شرح زیر تشکیل می شود :

  • تیرچه
  • بلوک
  • میلگرد حرارتی و افت و میلگرد منفی
  • بتن پوششی (درجا)

که نقش هریک از این اجزا در مراحل دو گانه باربری، یعنی مرحله حمل و نقل تیرچه و اجرای سقف و مرحله بهره برداری را، به ترتیب زیر می آوریم :

الف) تیرچه

عضو پیش ساخته ای است، متشکل از بتن و فولاد به مقطع تقریبی T  که در دو نوع تیرچه خرپایی و تیرچه پیش تنیده، تولید می شود و مانند همه قطعه­ های پیش ساخته در دو مرحله تحت اثر نیرو قرار می گیرد.

این دو مرحله به علت اهمیت آنها باید به دقت مورد ملاحظه قرار گیرند :

الف) مرحله اول باربری :

در این مرحله باید تیرچه به تنهایی قادر به تحمل بار ناشی از وزن خود در هنگام حمل و نقل بوده و همچنین قادر به تحمل وزن مرده سقف ( وزن تیرچه ، بلوک و بتن پوششی ) بین تکیه گاه­های موقت ( شمع بندی­ ها ) در زمان اجرای سقف باشد.

ب) مرحله دوم باربری :

این مرحله در تیرچه پس از حصول مقاومت بتن پوششی فرا می­رسد که تکیه گاه های موقت اجرایی برداشته شده و تیرچه به عنوان عضو کششی مقطع تیرT تحمل نیرو می نماید.

تیرچه پیش ساخته خرپایی: تیرچه پیش ساخته خرپایی فولادی و پاشنه بتنی تشکیل شده است .

در صورتی که دارای قالب سفالی باشد، تیرچه کفشک دار نامیده می شود.

تیرچه پیش ساخته خرپایی برای تحمل مراحل دوگانه باربری، از اجزای زیر تشکیل می شود :

  • عضو کششی
  • میلگردهای عرضی
  • میلگردهای بالایی

عضو کششی

 در مرحله اول باربری تیرچه، فولاد زیرین خرپا به عنوان عضو کششی خرپای تیرچه باید قادر به تحمل نیروی کششی ( حاصل از لنگر خمشی ) ناشی از وزن خود تیرچه در زمان حمل ونقل باشد .

همچنین قادر به تحمل نیروی کششی ( حاصل از لنگر خمشی ) ناشی از وزن مرده سقف در فاصله محور تا محور تیرچه ­ها و بین دو تکیه گاه موقت ( شمع بندی ) باشد.

در مرحله دوم باربری تیرچه، فولاد زیرین خرپا به عنوان عضو کششی تیر T عمل می کند.

حداقل تعداد میلگرد کششی دو عدد بوده و سطح مقطع میلگردهای کششی از طریق محاسبه تعیین می شود.

توصیه می شود قطر میلگردهای کششی از ۸ میلیمتر کمتر و از ۱۶ میلیمتر بیشتر نباشد.

برای صرفه جویی در مصرف فولاد و پیوستگی بهتر آن با بتن، معمولا از میلگرد آجدار، به عنوان عضو کششی استفاده می شود.

میلگردهای عرضی

 در مرحله اول باربری، میلگردهای عرضی همانند عضو مورب خرپا عمل می کنند .

به کمک اعضای کششی و بالایی، ایستایی لازم را جهت تحمل وزن خود تیرچه ( در هنگام حمل و نقل ) و وزن مرده سقف بین تکیه گاههای موقت ( در هنگام اجرا ) تامین می نمایند.

در مرحله دوم باربری تیرچه، میلگردهای عرضی، پیوستگی لازم بین میلگرد کششی خرپا و بتن پوششی ( بتن درجا ) را تامین می کنند.

همچنین مقابله با نیروی برشی تیر T به وسیله میلگردهای عرضی انجام می گیرد.

در بعضی از انواع تیرچه های پیش ساخته، در خرپا به جای میلگرد از ورق خم کاری شده به جای عضو کششی – میلگردهای عرضی – میلگردهای بالایی استفاده می شود.

این میلگردها جهت منظورهای زیر در تیرچه مصرف می شوند:

الف) تامین اینرسی لازم جهت مقاومت تیرچه در هنگام حمل و نقل

ب) تامین مقاومت لازم جهت تحمل بار بلوک و بتن پوششی در بین تکیه گاه  های موقت، پیش از به مقاومت رسیدن بتن

ج) تامین پیوستگی لازم بین تیرچه و بتن پوششی

د) تامین مقاومت برشی مورد نیاز تیرچه.

میلگرد بالایی

 در مرحله اول باربری، فولاد تعبیه شده در قسمت بالای تیرچه، به عنوان میلگرد بالایی خرپا عمل می نماید .

به کمک دیگر اعضای خرپا، وزن تیرچه را هنگام حمل و نقل و همچنین وزن مرده سقف را در فاصله دو تکیه گاه موقت ( هنگام قالب بندی و بتن ریزی پیش از به مقاومت رسیدن بتن پوششی) تحمل می کند.

در مرحله دوم باربری تیرچه اگر میلگرد بالایی در ضخامت بتن پوششی و بالاتر از سطح بلوک­ها قرار گیرد، در نقش فولاد افت حرارتی مقطع مرکب سقف عمل میکند.

در مقطع تیر T و در صورتی که پایین­تر از سطح بلوک­ها قرار گیرد، نقشی نخواهد داشت .

بتن پاشنه تیرچه پیش ساخته :

برای تامین تکیه گاه بلوک­ها و نیز برای پرهیز از قالب بندی قسمت زیرین جان تیر T در موقع اجرا، بتن پاشنه تیرچه در کارخانه ریخته می شود.

حسن دیگر این عمل این است که بعلت فراهم بودن شرایط بهتر اجرا در کارخانه، پوشش آرماتورهای کششی به صورت مطمئن­تری تامین می­گردد.

این پوشش در مقاومت سقف در برابر آتش سوزی اثر به سزایی دارد.

حداقل عرض بتن پاشنه ۱۰ سانتیمتر است و نباید از ۳۵/۱ برابر ضخامت سقف کمتر باشد.

ارتفاع بتن پاشنه باید به میزانی باشد که قابل بتن ریزی بوده و پوشش بتنی روی میلگرد را جهت ایجاد مقاومت در برابر آتش سوزی تامین نماید .

همچنین پس از قرار گرفتن بلوک روی تیرچه ها، سطح زیرین بلوک با سطح زیری تیرچه همسطح گردد.

معمولا ضخامت بتن پاشنه ۵/۴ تا ۵/۵ سانتیمتر و عرض آن ۱۰ تا ۱۶سانتیمتر است.

حداقل تاب فشاری بتن پاشنه  ۲۵۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع است.

تیرچه پیش ساخته پیش تنیده:

این نوع تیرچه که فقط در کارخانه های مجهز تولید می شود، از مقطع بتنی T و سیم­های فولادی با مقاومت بالا ( ۱۷۵۰۰ تا ۱۹۰۰۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع ) تشکیل می شود.

سیم ­ها را پیش از بتن ریزی تیرچه توسط جک­ هایی تحت کشش قرار داده و پس از حصول مقاومت لازم بتن، آنها را آزاد می کنند.

در نتیجه، بتن تیرچه تحت تنش فشاری قرار می­گیرد.

ب)بلوک

برای پرکردن محل­های خالی بین تیرچه ها، از بلوک ­های توخالی استفاده می­شود که جنس آنها از سفال یا بتن و حتی پلاستیک و یونولیت است. 

بلوک­ها علاوه بر خاصیت پرکنندگی فضای خالی، در حکم قالب بتن پوششی نیز هستند.

بلوک­ها در سقف­ های اجرا شده با تیرچه و بلوک، تحمل نیرو نمی­کنند و فقط خاصیت پرکنندگی دارند.

از بلوک به عنوان قالب همیشگی یا قالبی که پس از اجرا باقی می ماند، برای قالب بندی بغل گونه جان تیرهای T و همچنین بتن پوششی درجا استفاده می شود.

قسمت زیرین بلوک، جهت تامین سطحی مسطح برای انجام نازک کاری و قسمت­های تیغه داخلی بلوک به منظور تقویت مقطع تعبیه می­گردند.

 بلوک­ها در محاسبات مقاومت سقف به حساب نمی­آیند و اساسا به منزله قالب­هایی هستند که باید نیروهای اجرایی پیش از بتن ریزی سقف را تحمل نمایند. 

مثلا” در روی سقف، پیش از بتن ریزی، تحمل نیروی حاصل از رد شدن چرخ فرغون را داشته باشد .

همچنین باید مقاومت کافی برای تحمل نیروهای حاصل از حمل و نقل و دپو نمودن را داشته باشد.

شکل بلوک با توجه به موارد یاد شده طراحی می شود و بلوک توخالی معمولا” از مواد مختلف تولید می شود. 

مانند : 

۱- بتن با مصالح سنگی معمولی 

۲- بتن با مصالح سبک وزن 

۳- سفال 

۴- مصالح چوبی یا مقوایی

 ۵- یونولیت و مشابه.

مواد تشکیل دهنده بلوک نباید روی بتن درجا اثر شیمیایی داشته باشند.

ارتفاع و طول بلوک، تابع ضخامت کل سقف و فاصله تیرچه ها از همدیگر می­باشد. عرض بلوک، معمولا” ۲۰ تا ۲۵ سانتیمتر است. 

وزن بلوک باید طوری باشد که به آسانی با دست در روی سقف جا به جا گردد.

بلوک­های سفالی باید عاری از ترک و دانه های آهکی باشند، و رنگ آنها کاملا” یکنواخت بوده و به طور یکسان پخته شده باشند.

 سطوح بلوک سفالی باید صاف و عاری از انحناء و خمیدگی و دارای لبه­های تیز و مستقیم بوده و بافت ریز و متراکم داشته باشند.

سطح خارجی بلوک، به جهت ایجاد چسبندگی لازم به بتن بالایی و همچنین به نازک کاری زیر سقف شیاردار می­باشد.

وزن بلوک بستگی به وزن بتنی دارد که بلوک با آن ساخته می‌شود.

بلو‌ک­های ساخته شده از شن و ماسه طبیعی رودخانه‌ای یا شکسته، دارای وزن ویژه‌ای معمولی و در حدود ۲۰۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب هستند.

بلوک­های با وزن ویژه کمتر از ۱۶۸۰ کیلوگرم بر متر مکعب را سبک به حساب می‌آورند.

 در ساخت این بلوک­ها از دانه‌هایی مانند پوکه معدنی و پوکه ساختگی استفاده می‌شود.

مقاومت بلوک­های سبک با وجود کاهش وزن، در مقایسه با بلوک­های معمولی، کاهش چشمگیری ندارد .

بلوک­های سیمانی به لحاظ شکل ظاهری به انواع توخالی باربر و غیر باربر و توپر و آجر بتنی و از نقطه نظر محل مصرف به دیواری توکار و نمادار، تیغه‌ای، ستونی و سقفی گروه‌بندی می‌شوند.

بلوک­های ویژه‌ای نیز برای دودکش، نعل درگاه، جدول خیابان­ها و پیاده‌روها و فرش کف ساخته می‌شود.

ج) میلگردهای افت حرارتی

 جهت مقابله با تنش­های متفرقه در بتن پوششی و به منظور جذب تنش­های ناشی از افت و تغییر حرارت ، میلگردهایی در دو جهت عمود برهم و در قسمت بالایی تیر نواری T و روی بلوک­ها نصب می گردند ، که میلگرد افت و حرارتی نامیده می شوند.

 در صورتی که ارتفاع تیرچه خرپایی به حدی باشد که میلگرد نصب ( بالایی ) در محل تعبیه میلگرد افت قرار گیرد ، می توان از میلگرد مزبور به عنوان میلگرد افت و حرارتی در جهت طولی تیرچه استفاده کرد. قطر میلگرد افت حرارتی بر ای میلگرد ساده، دست کم ۵ میلیمتر، و برای میلگرد با مقاومت بالا ۴ میلیمتر و حداکثر فاصله بین بتن پوششی ( بتن درجا ) :

بتن پوششی، قسمتی از تیر مرکب است که در محل کارگاه پس از جاگذاری تیرچه ها و بلوک­ها بتن ریزی می­گردد و پس از حصول مقاومت لازم به کمک عضو کششی بار وارد بر سقف را تحمل می­کند.

محدودیت­ها و ویژگی­های فنی سقف تیرچه و بلوک

سقف­های اجرا شده با تیرچه بلوک، دارای محدودیت­های اجرایی به شرح زیر هستند :

  • فاصله محور تا محور تیرچه ها نباید از ۷۰ سانتیمتر بیشتر باشد.
  • بتن پوششی قسمت بالایی تیر ( بتن روی بلوک ) نباید از ۵ سانتیمتر، یا ۱۲/۱ فاصله محور به محور تیرچه ها کمتر باشد.
  • عرض تیرچه نباید از ۱۰ سانتیمتر کوچکتر باشد و همچنین نباید از ۳۵/۱ برابر ضخامت کل سقف کمتر باشد.
  • حداقل فاصله دو بلوک دو طرف یک تیرچه، پس از نصب نباید کمتر از ۶۵ سانتیمتر باشد.
  • ضخامت سقف برای تیرهای با تکیه گاه ساده نباید از ۲۰/۱ دهانه کمتر باشد. در مورد تیرهای یکسره نسبت ضخامت به دهانه، به ۲۶/۱ کاهش می یابد. در سقف­هایی که مسئله خیز مطرح نباشد، این مقدار تا ۳۵/۱ دهانه نیز کاهش می­یابد.
  • حداکثر دهانه مورد پوشش سقف ( در جهت طول تیرچه پیش ساخته خرپایی ) با تیرچه های منفرد، نباید از ۸ متر بیشتر شود. توصیه می شود برای اطمینان بیشتر، دهانه مورد پوشش، بیشتر از ۷ متر نباشد و در صورت وجود سربارهای زیاد، و یا دهانه بیش از هفت متر، از تیرچه های مضاعف استفاده شود.

 قالب بندی در سقف تیرچه و بلوک

به طور کلی به محض اینکه تیرچه­ها و بلوک­های انتهایی بین دو تکیه گاه اصلی قرار گرفتند، شمع بندی و قالب بندی به وسیله چهار تراشهای عمود بر جهت تیرچه که در مورد تیرچه ­های پیش ساخته خرپایی، فاصله آنها از همدیگر  ۱ تا ۲۰/۱ متر است، انجام می شود.

موقع شمعبندی ، خیز مناسبی برابر ۲۰۰/۱ دهانه به طرف بالا در نظر گرفته می شود تا پس از بارگذاری خیز منفی اولیه حذف شده و سقف مسطح گردد.

 به طور کلی، چهار تراشها و شمع­ها باید طوری نصب شوند که بتوانند در مقابل نیروهای وارده مقاومت نمایند. آنها را باید طبق اصول و قواعد مربوط به آن، به یکدیگر متصل کرد .در اجرای تکیه گاه های موقت و جمع آوری آنها، نکته های زیر باید رعایت گردند :

الف) در صورتی که شمع­ها روی زمین تکیه داشته باشند، باید مطمئن بود که زمین زیر شمع، به علت دستی بودن خاک یا جذب رطوبت بعدی، نشست نکند. به طور کلی، در صورت سست بودن زمین، باید با افزایش سطح تکیه گاه شمع­ها و جلوگیری از نمناک شدن زمین، از نشست جلوگیری کرد.

ب) چنانچه تکیه گاه شمع­ها، سقف طبقه زیرین باشد، باید وزن شمع بندی و سقف مورد احداث به منزله سربار سقف زیرین در نظر گرفته شده و با توجه به عمر بتن سقف زیرین، تقویت لازم برای آن پیش بینی گردد. در غیر این صورت، سقف زیرین تحمل سربار وارده را ننموده و این باعث آسیب دیدن آن خواهد شد.

ج) در جمع آوری تکیه گاه های موقت نیز باید از حصول مقاومت کافی سقف مورد نظر، جهت تحمل وزن خود و سربارهای وارده از جمله شمع­های مربوط به سقف بالاتر، اطمینان حاصل کرد.

سقف عرشه فولادی

یکی از فاکتورهای مهم در اجرای ساختمان به روش‌های جدید، سرعت با‌لای اجرا، سبک سازی و حذف مصالح و روش‌های قدیمی وقت‌گیر و پرهزینه است. 

سبک سازی و اجرای سریع دو اصل بسیار مهم است که در تمامی دنیا توجه ویژه به آنها شده است.‌ یکی از بخش‌های ساختمان که تاثیر فوق‌العاده‌ای در سرعت ساخت دارد، سقف‌های سازه‌ای است. ‌

سقف عرشه فولادی یکی از روش‌های نوین اجرای سقف است‌. سقف عرشه فولادی با ورق‌های گالوانیزه ذوزنقه‌ای شکل آجدار بدون استفاده از میلگرد و حذف قالب بندی اجرا می‌شود. 

وزن این سقف نسبت به سقف‌های مشابه حدود ۳۰ تا ۶۰ درصد کمتر و سرعت اجرای این سقف حدود ‌۱۲ برابر بیشتر از سقف‌های متداول مانند دال بتنی و تیرچه بلوک است. ‌

این نوع سقف در اصل، مخصوص ساختمان‌های اسکلت فلزی است ولی در ساختمان‌های اسکلت بتنی نیز با اتخاذ تدابیری قابل اجرا است.

هر چند مدت زیادی از گسترش این نوع سقف در کشورمان نمی­گذرد اما در واقع این سیستم اجرای سقف از سال ۱۹۳۹ و با تدوین یک استاندارد صنعتی برای طراحی، اجرا و بهره برداری از این سقف توسط انستیتو سقف فوالدی SDI به طور رسمی وارد صنعت ساختمان شده است. 

در کشور ما نیز جدیدا تمایل به اجرای سقف­های عرشه فولادی بدلیل سرعت بالای آن زیاد شده است. این نوع سقف در اصل، مخصوص ساختمان­های اسکلت فلزی می­باشد ولی در ساختمان­های اسکلت بتنی نیز با اتخاذ تدابیری قابل اجرا می­باشد. 

استفاده از این نوع سقف در پروژه هایی که پیمانکار به دلایلی  از برنامه زمانی ارائه شده عقب افتاده است و نیاز به اتمام کار در بازه زمانی کوتاه است یا درجاهایی که نیاز به سرعت انجام کار می­باشد، بعنوان یکی از بهترین گزینه­ های اصلی مورد توجه قرار می­گیرد.

مزایای اصلی سقف عرشه فولادی

  • افزایش سرعت ساخت و ساز

یکی از عوامل مهم و با ارزش در صنعت ساختمان که باعث رواج سقف‌‌ عرشه فولادی می‌شود، سرعت اجرای بالا و در قبال آن بازگشت سریع سرمایه است. ‌

مهمترین مزیت سقف‌های عرشه فولادی افزایش سرعت ساخت است که باعث شده استفاده از آن‌ در تمام دنیا رواج یافته که حذف عملیات قالب بندی و شمع گذاری دلیل عمده آن است.

  • کاهش مصرف فولاد و بتن

انتخاب بهینه عرشه سبب کاهش ضخامت دال، تعداد تیر‌های فرعی و میزان آرماتور دال می‌شود.

  • کاهش وزن

این دال نسبت به دیگر دال‌های ساختمانی به دلیل شکل و فرم خاص عرشه تا حدود ۳۰ درصد کاهش وزن داشته که با کم شدن وزن کل دال، ابعاد، وزن تیر، ستون‌ها و در نهایت بار نهایی بر روی شالوده کاهش می‌یابد.

  • کاهش هزینه‌های کلی

به طور کلی استفاده از روش‌های صنعتی سازی از جمله سیستم عرشه فولادی باعث کاهش زمان اجرا، پرت مصالح، هزینه‌های جاری و در نتیجه کاهش کلی هزینه‌های پروژه می‌شود.

  • افزایش ایمنی سازه

عرشه فولادی می‌تواند به عنوان تکیه گاه جانبی مؤثری ایفای نقش کند و برای باز توزیع بار‌های ناشی از باد در مرحله ساخت طراحی شود.

  • بهبود عملکرد سقف در هنگام زلزله

یکپارچگی این سقف‌ها باعث صلبیت کافی در مقابل زلزله است.

  • پیوستگی و یکدست بودن سطح زیرین سقف

سقف‌های عرشه فولادی دارای سطح زیرین یکنواختی بوده که در کاربردهایی نظیر پارکینگ می‌توان بدون هیچ گونه پوششی به کار رود.

  • کاهش هزینه‌های حمل و نقل

معایب سقف‌های عرشه فولادی

‌سختی استفاده در اسکلت‌های بتنی به همراه الزام تمهیدات خاص

با مقایسه سقف‌های معمول در صنعت ساختمان مانند تیرچه بلوک تیرچه فلزی یا بتنی، دال بتن مسلح، سقف‌های کامپوزیت (مرکب) ‌می‌توان گفت که سقف‌های عرشه فولادی یکی از ایمن‌ترین و اقتصادی‌ترین سقف‌هایی است که در صنعت ساخت و ساز مورد استفاده قرار گرفته است.

 کاربرد سقف عرشه فولادی

سقف عرشه فولادی برای استفاده در سازه‌های مختلف از جمله موارد زیر به کار می‌رود.

  • با صفحات سیمانی سبک مانند LSF و CSF ،PBS ، LGS ‌.
  • در سازه‌های صنعتی پیش ساخته سبک
  • برای سازه‌های اسکلت فلزی سبک و سنگین (مدرن، سنتی، صنعتی و نیمه صنعتی)
  • برای سازه‌های اسکلت بتنی با حذف قالب بندی، تیرچه، بلوک و کم کردن حجم بتن سقف می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد.

دال­های بتنی

همان گونه که قبلا بیان شد بر اساس تعاریف متداول، دال به یک عضو سازه­ای با ضخامت کم اطلاق می­شود که بارهای وارد بر آن با عملکرد خمشی به تکیه گاه منتقل می­گردد.

 از نظر سازه­ای دال­های بتن آرمه عناصر بسیار مطلوبی برای پوشش سقف محسوب می­شوند به طوری که در ساختمان­های مسکونی، تجاری، اداری و پارکینگ گرفته تا عرشه­ی پل­ها و ساختمان­های با کاربری ویژه از دال­های بتن آرمه به طور وسیع برای پوششش سقف استفاده می­شود.

 دا­ل­های افقی بتنی مسلح، معمولاً دارای ضخامتی بین ۱۰ تا ۵۰ سانتیمتر بوده و عمدتاً در سقف طبقات به کار برده می­شوند. از دال­های نازک تر نیز به عنوان سنگ فرش استفاده می­گردد.

عملیات ساخت‌ دال بتنی

یک دال بتنی ممکن است به صورت پیش‌ساخته ‌یا اجراشده در محل پروژه باشد. دال‌های پیش‌ساخته در کارخانه تولید شده و به محل انتقال می‌یابند تا در بین تیرهای فولادی یا بتنی نصب شوند. 

این نوع از دال‌ها ممکن است به صورت پیش‌تنیده (درکارخانه)، پس‌تنیده (در محل کارگاه)، یا تنیده‌ نشده باشد. لازم است که تکیه‌گاه دال در سازه، از نظر ابعاد به صورت دقیق ساخته شود، تا دال پیش‌ساخته به شکل مناسب در محل خود قرار گیرد.

در محل پروژه، دال بتنی با استفاده از قالب‌هایی که خمیر بتن را به داخل آن می‌ریزند، اجرا می‌شود. در حالتی که دال به صورت مسلح اجرا می‌شود، آرماتورهای تقویتی را قبل از بتن‌ریزی در داخل قالب قرار می‌دهند.

 برای نگه‌داشتن میل‌گردها در داخل قالب، از وسایل پلاستیک استفاده می‌شود تا بتن، به صورت کامل آرماتورهای تقویتی را پوشش دهد. 

ممکن است در هنگام اجرای دال کف، از دیوارهای کناری خود ساختمان، به عنوان قالب برای بتن‌ریزی استفاده شود، ولی در دال سقف، از قالب‌هایی مانند سینی که توسط داربست‌های موقتی نگه‌داشته شده‌اند استفاده می‌شود که بعد از سفت‌شدن بتن، این داربست‌ها را بر می دارند.

قالب‌ها، عمدتاً از صفحات و قطعات چوبی، پلاستیکی‌ یا فولادی ساخته می‌شوند. امروزه، در پروژه‌های ساختمانی تجاری، معمولاً برای بالا بردن کیفیت کار، از قالب‌های پلاستیکی و فولادی استفاده می‌شود.

 در حالی که در ساخت‌ و سازهایی با بودجه کم، استفاده از قطعات چوبی‌ بسیار رایج است. گاهی هم احتیاجی به استفاده از قالب نیست.

 برای مثال در دال‌های کف که توسط آجر یا دیوارهای پی احاطه شده‌اند، دیوارها به عنوان کناره‌های سینی قالب عمل می‌کنند. وظیفه دال در یک سازه بتن مسلح ایجاد یک سطح تخت قابل استفاده‌ انواع دال‌ها از نظر محل قرار گیری دال‌های آویخته دال‌های آویخته بارها را بوسیله عملکرد خمشی منتقل می‌نمایند و فضای بالایی و پائینی را جدا می‌کنند.

 دال‌های روی زمین بارهای متمرکز را بر روی تکیه گاهی مثل زمین پخش می‌کند و سطحی برای کار کردن فراهم می‌نماید و سطح زمین را نیز محفوظ می‌کند .

دال‌های بتن مسلح معمولاً ضخامت ثابتی دارند و می‌توانند بر روی تیرهای بتن مسلح و فولادی، دیوار بتن مسلح و غیر مسلح‌ یا بستر زمین تکیه نمایند.

دال­ها ممکن است به صورت دال یک طرفه و یا دال دوطرفه وجود داشته باشند. دال یک طرفه از نظر سازه­ای مشابه یک تیر عریض است که با عملکرد در یک جهت و با تحمل لنگرهای خمشی، بار را به تکیه­ گاه­های دو طرف خود منتقل می­کند. 

در مقابل در یک دال دو طرفه، با عملکرد دال در دو جهت متعامد و با تشکیل لنگرهای خمشی قابل مقایسه در دو جهت، بارهای متعامد بر دال به تکیه گاه ها منتقل می­شوند. بسته به شرایط تکیه گاهی، انواع مختلفی از دال­ها وجود دارد.

سیستم­های معمولی دال :

  • تیر – دال
  • دال تخت
  • دال قارچی
  • دال مشبک (مجوف)
  • تیر – دال

رایج ترین نوع دال، سیستم تیر – دال می­باشد که در سازه های بتنی استفاده می شود. در این سیستم قالب بندی و بتن ریزی تیرها و دال همزمان صورت گرفته و سیستم یک پارچه ای تشکیل می شود. 

بار کف از طریق دال به تیرهای پیرامونی منتقل شده و از آن جا به ستون ها منتقل می شود. نوع دیگر دال، دال تخت می باشد که یک دال دوطرفه است که با ضخامت ثابت مستقیماً روی ستون ها بدون سرستون یا با سر ستون قرار می گیرد و تیرها حذف می شوند.

  • دال تخت

سقف دال تخت  معمولا در اجرای سقف طبقات استفاده می شود این نوع سقف ها مزیت بسیار بالایی نسبت به انواع سقف های تیرجه ای دارد و سهولت اجرا و وزن بسیار کم ازمزایای سقف دال می باشد. در این ساختمان ها روی دال به سادگی کف سازی شده و زیر دال، با پوشش مناسب برای استفاده از فضای زیر سقف آماده می گردد.

  • دال تخت مجوف

همانند دال تخت، مستقیماً بر ستون‌ها متکی است ولی به منظور کاهش اثر وزن دال با استفاده از قالب‌های جعبه‌ای شکل فضاهای داخلی در قسمت تحتانی دال ایجاد میشود. معمولاً برای بالا بردن مقاومت برشی در اطراف ستون‌ها‌، آن را بصورت توپر می‌سازند.

  • دال تخت قارچی

همانند دال تخت، مستقیماً بر ستون‌ها متکی است ولی به دلیل مقدار قابل توجه لنگر منفــی تکیه گاهی و تنش‌های ناشی از برش بالا سر ســتون‌ها افزایش مقطع می‌یابد و احیاناً ضخامت دال در اطراف ستون قدری افزایش می‌‌یابد. در دال تخت قارچی اتصال دال به ستون با سرستون یا کتیبه‌ یا هر دو صورت می‌پذیرد.

سقف دال پیش تنیده

یکی از اجزای اصلی تشکیل دهنده ساختمان­ها، سقف­های بتنی می­باشد که نقش اساسی آنها انتقال بارهای قائم و افقی ناشی از وزن مرده سقف، سربارها و نیروهای باد و زلزله به تیرها، ستونها و دیوارهای باربر است.

 نظر به اینکه سقف­ها سهم نسبتا زیادی از قیمت تمام شده ساختمان را به خود اختصاص می­دهد طراحان ساختمان سیستم های متنوعی را به منظور هر چه اقتصادی تر کردن آنها ابداع و اجرا کرده اند که صرفه جویی در مصرف بتن و فولاد ،کاهش یا حذف قالب بندی، بهبود روشهای ساخت و ارتقای کیفیت اجرا، محورهای اساسی کوشش های انجام شده را تشکیل می­دهند. 

حذف قالب و بهبود کیفیت اجرای سقف به بهترین وجه با استفاده از روش پیش ساختگی میسر می­شود.

 در این روش برای فراهم آوردن امکانات بهتر و توجیه اقتصادی، کل یا قسمت­هایی از سقف در تراز زمین و در کارخانه های مجهز به طور پیش ساخته تولید می­شوند، سپس به محل اصلی حمل و نصب می­گردند.

 در این روش قطعات در شرایط راحت تر و با تجهیزات مناسب تر ساخته شده و در نتیجه هزینه ساخت کاهش یافته ونظارت فنی در شرایط بهتری انجام می­گیرد. 

سرعت نصب، حذف قالب بندی کف و همچنین نیاز به نیروی انسانی کمتر برای نصب از مزایای دیگر این روش اجرایی است. 

بیشترین کاربرد بتن پیش تنیده در زمینه سازه های ساختمانی به صورت تولید تیرها و دال­های با تکیه گاه ساده است. و یکی از رایج ترین نوع این تیرها تیرهای پیش ساخته و پیش کشیده  Double Tee  می­باشد.

مفهوم پیش تنیدگی :

 پیش تنیدگی عبارت است از ایجاد یک تنش ثابت و دائمی ( Prestress ) در یک عضو بتنی به نحو دلخواه و به اندازه لازم، به طوری که در اثر این تنش، مقداری از تنش­های ناشی از بارهای مرده و زنده در این عضو خنثی شده و در نتیجه مقاومت باربری آن افزایش پیدا می کند.

هدف اصلی از پیش تنیده کردن یک عضو بتنی، محدود کردن تنش­های کششی و ترک­های ناشی از لنگر خمشی، تحت تاثیر بارهای وارده در آن عضو می باشد.

بتن جسمی است مقاوم در مقابل فشار، ولیکن مقاومت آن در مقابل کشش بسیار کم می باشد، بنابراین می توان با وارد کردن فشار به بتن، کشش ایجاد شده در اثر بار مرده و زنده را در عضو بتنی تقلیل و در نتیجه مقاومت آن را افزایش داد.

در سیستم سقف بتنی پیش تنیده به جای آرماتورهای معمولی از یک سری کابل (تاندون‌های با مقاومت کششی بالا) استفاده می‌شود.

‌این کابل‌ها تحت کشش زیادی قرار گرفته و در دو انتهای تیر توسط گره‌ های مخصوص تثبیت می­شوند.بدین ترتیب کابل‌های پیش کشیده پس از رها شدن از کشش، تمایل به جمع شدن و رسیدن به حالت اولیه دارند.‌ بنابراین نیروی فشاری زیادی در قسمت زیرین تار خنثی در بتن ایجاد می‌شود.‌

به تبع این نیرو در مقابل نیروی کششی که به واسطه بارهای ثقلی در بتن ایجاد می‌شود، قرار می‌گیرد. بنا‌براین‌ کابل‌ها مقداری از نیروهای ناشی از بارهای ثقلی را خنثی می‌نمایند.

آن چه در سیستم پیش تنیدگی مزیت اصلی به شمار می‌آید. امکان اجرای دهانه‌های زیاد با حداقل تعداد ستون یا بدون آن است. 

کاربرد این روش بیشتر در سیستم‌های مهار خاک و سنگ، پل سازی‌، شمع سازی فلزی‌، مهار سدهای بتنی، پایدار سازی تونل و اجرای سقف‌های دال بتنی است.

مزایای بتن پیش تنیده

۱ ) نداشتن ترک­های دائمی

یکی از مهمترین خواص سازه های بتن پیش تنیده نداشتن ترک­­های دائمی می­باشد. این موضوع باعث دوام بیشتر این نوع سازه ها نسبت به سازه های بتنی و بتن آرمه می شود.

این امر به خصوص در محیط­هایی با گازها و زمین­های خورنده و همچنین سازه های دریایی بسیار حائز اهمیت می باشد.  برتری بتن پیش تنیده نسبت به بتن آرمه در ساختمان تانکرهای آب و مخازن به جهت نداشتن ترک واضح است .

 ۲ ) وزن کمتر سازه

وزن سازه های بتن پیش تنیده به مراتب از وزن سازه های بتن آرمه معادل کمتر است. اولاً چون از مقاومت تمام سطح مقطع بتن استفاده می شود، میزان بتن لازم کمتر است.

ثانیاً چون فولاد مصرفی دارای مقاومت زیادتری است، معمولاً وزن فولاد لازم بین یک سوم تا یک پنجم وزن فولاد معمولی معادل می گردد.

 ۳ ) نداشتن خیز به سمت پایین

خیز به طرف پایین ( deflection ) تیرهای بتنی پیش تنیده تحت اثر بارهای سرویس معمولاً بسیار کم می باشد. زیرا قبل از وارد آمدن بارهای سرویس، تحت تاثیر نیروهای پیش تنیدگی مقداری خیز به طرف بالا در تیر به وجود آمده است، که از شدت خیز به طرف پایین می کاهد.

 ۴ ) تست سازه قبل از بارگذاری

در سازه های بتن پیش تنیده قبل از وارد آمدن بارهای سرویس، سازه به وسیله نیروی پیش تنیدگی به شدت بارگذاری شده و بتن و فولاد تحت اثر تنش های زیادی قرار می گیرد، و این خود یک نوع امتحان از نظر مطمئن بودن بتن و فولاد می باشد.

 ۵ ) قابلیت انعطاف پذیری

با تغییر مقداری نیروی پیش تنیدگی می توان سازه را صلب و یا انعطاف پذیر کرد، بدون اینکه مقاومت نهایی آن تغییری بکند.

 ۶ ) اقتصادی بودن سازه

سازه های بتن پیش تنیده معمولاً برای دهانه های بزرگ و بارهای سنگین اقتصادی تر از سازه های بتن آرمه می باشد.

 ۷ ) انعطاف پذیری در معماری

سازه های بتن پیش تنیده به دلیل حذف بعضی از ستون­ها و پایه ها، امکان اجرای سازه با دهانه های بزرگتر را امکان پذیر ساخته و قابلیت سازه از نظر معماری را افزایش می دهد.

به عنوان مثال سطح هیپربولوئید ( که از دوران هذلولی به وجود می آید) پیش تنیده برای پوشش سقف ساختمان­های صنعتی با دهانه های ۱۰ تا ۱۸ متر، سازه های فضایی و … از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه و از نظر معماری بسیار زیبا می باشد.

روشهای پیش تنیدگی

 الف) بتن پیش تنیده پیش کشیده (Pre-tensioned concrete ) :

بتن پیش کشیده بتنی است که کابل­های پیش تنیدگی آن قبل از ریختن بتن کشیده شده باشند. در بتن پیش کشیده کابل­های داخل بتن به بتن چسبیده اند و در واقع کابل بدون غلاف داخل بتن جای می­گیرد و بعد از اینکه بتن به مقاومت مشخصه رسید، کابل­ها را از تکیه گاه های دو طرف آزاد کرده و قسمت اضافی بیرون مانده از بتن را قطع می نمایند. 

تمام نیروی پیش تنیدگی به طور کامل در طولی از کابل به بتن منتقل می شود که این طول انتقال، بستگی به نوع سطح فولاد، شکل مقطع و قطر آن دارد. 

همچنین مقاومت بتن نیز در آن موثر می باشد همانند تولید شمع­ها و تیرهای پیش ساخته برای جلوگیری از وارد شدن ضربه به بتن در موقع انتقال نیروی پیش تنیدگی، باید این نیرو به طور آرام و تدریجی به بتن منتقل شود. 

همچنین قطعه بتنی باید بتواند به راحتی در روی بستر خود بلغزد تا جلوی به وجود آمدن نیروهای داخلی در اثر اصطکاک گرفته شود. 

یکی از خاصیت­های مهم بتن پیش کشیده این است که می توان چندین عضو یک شکل را در آن واحد بین دو تکیه گاه ریخته و پس از گرفتن بتن با قطع کردن کابل­های مشترک، آنها را از هم جدا کرد. 

این کار از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه می باشد، زیرا عمل کشیدن کابل­ها برای تمام عضوها فقط یکبار انجام می شود.

ب) بتن پیش تنیده پس کشیده (Post-tensioned concrete )

اگر فولاد پیش تنیدگی را بعد از گرفتن و سفت شدن بتن بکشند، بتن را اصطلاحاً بتن پس کشیده می نامند. نیروی پیش تنیدگی توسط گیره های ( anchorages ) دو انتهای سازه از کابل به بتن منتقل می گردد.

 فولاد پیش تنیدگی نباید قبل از کشیدن به بتن چسبیده باشد، در غیر این صورت امکان کشیدن آن وجود نخواهد داشت. فولادهای پیش تنیدگی را باید در داخل غلاف­ها یا مجراهایی که در داخل بتن یا خارج از آن تعبیه شده است، قرار داد.کابل های پیش تنیدگی را می توان قبل و یا بعد از بتن ریزی در داخل غلاف ها کار گذاشت.

 کابل­ها به صورت یکی یکی به وسیله دستگاه کابل ردکن (strand pusher) و یا به طور دسته ای بوسیله نیروی انسانی در داخل غلاف کار گذاشته می شود.

انواع بتن پیش تنیده پس کشیده

الف) با روش چسبنده (Bonded) 

بعد از پایان عملیات کشش کابل­ها، برای جلوگیری از زنگ زدن کابل­ها، دوغاب سیمان به داخل غلاف­ها تزریق می­شود تا فاصله بین کابل و غلاف را پر کند. در این حالت چون کابل توسط دوغاب به غلاف و در نتیجه به بتن می چسبد، اصطلاحاً این روش را چسبنده ( Bonded ) می نامند.

ب) با روش غیر چسبنده (Unbonded)

گاهی اوقات به دلائل خاصی از جمله ایجاد انعطاف پذیری بیشتر سازه جهت مقاومت بهتر در مقابل زلزله، ممکن است دوغاب به داخل غلاف تزریق نکنند. در چنین حالاتی چون هیچ نوع چسبندگی بین کابل و غلاف وجود ندارد، این روش را غیر چسبنده (unbonded) می نامند. در چنین مواقعی برای جلوگیری از زنگ زدن کابل، داخل غلاف و دور کابل را پر از گیریس می کنند. بعضی از کارخانه­های کابل سازی،کابل­هایی تولید می کنند که در داخل لوله­های پلاستیک پر از گریس قرار دارد. این نوع کابل های فاقد چسبندگی را می توان مستقیماً در داخل بتن کار گذاشت و بعد از کسب مقاومت از بتن، کابل­ها را کشید که گریس مانع از چسبیدن کابل به غلاف پلاستیکی و در نتیجه به بتن می شود. در روش غیر چسبنده اگر به دلائلی کابل از داخل گیره ها در برود و یا از هر نقطه پاره شود،۰ نیروی پیش تنیدگی در آن مقطع از بین می رود. اصولاً مقاومت نهایی بتن پس کشیده چسبنده خیلی بیشتر از مقاومت نهایی بتن پس کشیده غیر چسبنده مشابه می باشد.

الزامات سیستم سقف پیش تنیده و پس کشیده

  • رعایت حداقل رده بتن C30 در این سیستم الزامی است.
  • مقاومت گسیختگی تضمین شده انواع فولادهای پیش تنیده بین ۱۲۰۰ تا ۲۲۰۰ نیوتن بر متر مربع است.
  • محافظت کابل‌ها در برابر زنگ زدگی بسیار مهم بوده و باید توسط دوغاب سیمان (گروت) پس از کشش آنها محافظت شود.
  • استفاده از این سیستم در دهانه‌های بیشتر از ۷ متر است.
  • در استفاده از دال‌های تخت، در نظر گرفتن تمهیدات لازم به منظور کنترل برش سوراخ کننده (PUNCH‌) بسیار حائز اهمیت است.
  • در صورت استفاده از سیستم دال‌های تخت و ستون، ارتفاع ساختمان به ۱۰ متر یا حداکثر ۳ طبقه محدود می‌شود‌. در غیر این صورت استفاده از دیوار برش بتن آرمه الزامی خواهد بود.

سقف‌ هالوکور

کاربرد بتن پیش تنیده در ساختن هالوکورهای تخت از کشور آمریکا شروع شد و هم اکنون هم به طور گسترده­ای در استرلیا، اروپا و آسیای شرقی استفاده می شود.

اگر چه استفاده از هالوکورهای تخت بتن پیش تنیده تا همین اواخر در انگلستان غیرمتداول بود، مزایای اقتصادی آن، هم اکنون بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در ایران نیز در سال­های اخیر سقف­های هالوکور یا دال پیش تنیده مورد استفاده قرار گرفته اند.

اولین استفاده از بتن سازه ای ۱۳۰ سال قبل با مسلح کردن بتن توسط میلگردهای فولادی به وقوع پیوست و پس از آن مهم ترین نوآوری، مطرح شدن بتن پیش تنیده بوده که استفاده از این اصل و روش برای افزایش باربری بتن نخستین بار توسط دانشمند فرانسوی به نام فرسینه مورد استفاده قرار گرفت که امکان رقابت سازه های بتنی به صورت مقرون به صرفه تر با سازه­ های فولادی در حوزه ­هایی که در گذشته تنها با سازه­های فولادی قابل اجرا بوده اند مانند پل های با دهانه  ­های بزرگ و ساختمان­های بلند مرتبه و غیره را فراهم می­ نماید.

حدود ۵۰ سال است که به صورت گسترده از بتن پیش تنیده استفاده می­شود ولی در ایران به خصوص در بخش ساختمان که می­تواند راه حل خوبی از لحاظ سازه­ای و اقتصادی باشد، به دلیل عدم آگاهی کافی استفاده چندانی صورت نپذیرفته بود ولی با افزایش آگاهی مهندسان ایرانی طی ۲۰ سال اخیر سیستم فوق گسترش خوبی یافته و شرکت های بین المللی با گسترش و ایجاد تجهیزات و خطوط تولید در حال پیشرفت مداوم در این زمینه هستند.

یکی از انواع سقف­های پیش تنیده پیش ساخته سقف مجوف بتنی (هالوکور) می­باشد و یکی از بهترین قطعات پیش ساخته است که مورد استفاده قرار می­گیرد.          

سقف‌های مجوف پیش ساخته­ ی Hollow Core Slabs از سیستم‌های سقف شناخته شده در دنیا هستند. این سقف‌ها به دو صورت با استفاده از بتن مسلح معمولی یا بتن مسلح پیش تنیده در کارخانه تولید و به محل اجرای پروژه انتقال داده می‌شوند.

در مقطع طولی این سقف‌ها به منظور کاهش بار مرده سقف حفراتی طولی تعبیه شده است. از مزایای این سیستم مشابه دیگر انواع سقف‌های پیش ساخته کاهش زمان اجرای و افزایش سرعت پیشرفت پروژه است.

به منظور اتصال مناسب این قطعات به یکدیگر ضمن تامین کلید برشی لازم است قلاب‌های مناسب تعبیه شده و در محل به طور مناسب بتن ریزی یا گروت ریزی شود. از آنجا که هالوکور به صورت پیش تنیده ساخته می‌شود می‌تواند با ضخامت بسیار کم تا دهانه ۱۸ متر را پاسخگو باشد.

دال‌های مجوف پیش تنیده ضمن دارا بودن مزیت‌هایی نظیر افزایش طول دهانه باربری یا کاهش ارتفاع مقطع در دهانه‌های مساوی و استفاده بهینه‌تر از مقطع بتنی، دارای ملاحظات اجرایی و کیفی متعددی هستند که لزوم استفاده از یک تیم متخصص را در زمان تولید این قطعات همچنین انتقال و اجرای آنها به کارگاه الزامی می‌نماید.

از نکات شایان توجه در اجرای سقف‌های مجوف پیش ساخته، اتصال برشی این قطعات به سیستم باربر جانبی است و لازم است با تعبیه میلگردهای قلابی و انجام محاسبات و کنترل‌های مربوطه طراحی شود.

الزامات سقف‌های مجوف پیش ساخته پیش تنیده هالوکور

سقف‌های ساخته شده از دال‌های هالوکور در دو نوع بتن آرمه معمولی و بتن آرمه پیش تنیده از سیستم‌های شناخته شده در سراسر دنیا بوده و جزو سقف‌های نیمه سنگین تا سنگین محسوب می‌شوند.

استفاده از این نوع سقف تنها در ساختمان‌های با اسکلت بتن مسلح مجاز است. بارگذاری ثقلی و لرزه‌ای سیستم سازه‌ای حاصله به ترتیب باید بر اساس آخرین ویرایش مبحث ۶ مقررات ملی ساختمان ایران با عنوان بارهای وارد بر ساختمان و استاندارد ۲۸۰۰ ایران اعمال شود.

طراحی، ساخت و اجرای دال‌های هالوکور از نوع بتن آرمه معمولی باید بر مبنای آخرین ویرایش آیین نامه طراحی  PCI‌، همراه با در نظر گرفتن ضوابط مبحث ۹ مقررات ملی ساختمان ایران انجام شود.

بررسی صلبیت دیافراگم سقف‌های هالوکور باید براساس آیین نامه ۲۸۰۰ ایران صورت گرفته و تمهیدات لازم برای تامین یکپارچگی سقف و صلبیت بر اساس ضوابط دستورالعمل PCI در نظر گرفته شود.

به منظور تامین صلبیت دیافراگم در صورت استفاده از بتن رویه رعایت ضخامت حداقل ۵ سانتیمتر الزامی است. برای تامین یکپارچگی سقف اجرای میل مهار کافی در محل اتصال پانل‌های سقفی پیش ساخته به یکدیگر و اجرای تیرچه در پیرامون بازشوهای سقفی و همچنین اجرای کلاف‌های پیرامونی سقف الزامی است.

برای انتقال برش در ناحیه اتصال دیافراگم به سیستم مقاوم در برابر بار جانبی و یا المان‌های مرزی باید از میلگردهای به صورت قلاب استفاده شود. محدودیت ابعاد بازشوها باید بر اساس ضوابط مبحث ۹ مقررات ملی ساختمان ایران رعایت شود و در هر حال نباید از یک پنجم طول پانل هالوکور و یک دوم عرض پانل بیشتر باشد .

در پلان‌های نامنظم یا در حالتی که ابعاد بازشوها در پلان از یک پنجم طول پانل هالوکور یا یک دوم عرض پانل بزرگتر باشد لازم است که یک لایه بتن با ضخامت حداقل پنچ سانتیمتر اجرا شود.

ضوابط طراحی و اجرای سیستم سقف هالوکور به صورت پیش تنیده باید بر اساس آیین نامه ACI 318 و آیین نامه طرح و محاسبه قطعات بتن پیش تنیده موضوع نشریه شماره ۲۵۰ سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور که بخشی الحاقی آیین نامه بتن ایران است، انجام شود.

رعایت حداقل رده بتن مصرفی معادل ۳۰ C قطعات پیش تنیده الزامی است.مقاومت گسیختگی تضمین شده انواع فولادهای پیش تنیدگی به شرح زیر باید بین ۱۲۰۰ تا ۲۲۰۰ نیوتن بر میلیمتر مربع باشد. کنترل نیروی کششی فولادهای پیش تنیدگی باید توسط جک‌های کالیبره شده دقیق انجام شود.

ساخت دال‌های هالوکور پیش تنیده باید توسط تیم متخصص آموزش دیده انجام شده و در زمان ساخت نیازمند کنترل کیفیت دقیق است.

محافظت فولادهای پیش تنیدگی در برابر زنگ زدگی بسیار حایز اهمیت بوده و باید به نحو موثری محافظت شود به هر حال رعایت تمهیدات لازم مطابق با شرایط مختلف اقلیمی و محیط‌های خورنده ایران الزامی است .

تمامی مصالح و اجزای در این سیستم اعم از معماری و سازه‌ای از حیث دوام، مسائل زیست محطیی و غیره باید بر مبنای مقررات ملی ساختمان ایران و یا آیین نامه‌های ملی یا معتبر بین المللی شناخته شده و مورد تایید به کار گرفته شود.

الزامات مربوط به انرژی باید مطابق مبحث ۱۹ مقررات ملی ساختمان ایران با تولید صرفه جویی در مصرف انرژی رعایت شود.

رعایت مبحث ۳ مقررات ملی ساختمان ایران با عنوان حفاظت ساختمان‌ها در مقابل حریق و همچنین الزامات نشریه شماره ۴۴۴ مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن مربوط به مقاومت اجزای ساختمان در مقابل حریق با در نظر گرفتن ابعاد گرفتن ابعاد ساختمان‌، کاربری و وظیفه عملکردی اجزا ساختمانی الزامی است.

صدابندی هوابرد و کوبه‌ای سقف بین طبقات بایستی مطابق مبحث ۱۸ مقررات ملی ساختمان ایران با عنوان عایق بندی و تنظیم صدا تامین شود.

مزایای سیستم سقف هالوکور

  • استحکام فوق العاده بالا
  • کیفیت بالا به دلیل نبود خطای انسانی در حین اجرای
  • سرعت بسیار بالا (۳۰۰ مترمربع در روز)
  • قیمت مناسب و قابل رقابت با سیستم‌های متداول
  • سبک بودن سقف که سبب پایین آمدن وزن اسکلت و رفتار مناسب در برابر زلزله‌ می‌شود (۴۰٪ سبکتر)
  • عدم نیاز به جک زدن در طبقات
  • عدم نیاز به قالب بندی و بتن ریزی
  • کاهش خیز و در نتیجه کاهش ارتعاش کف طبقات
  • تولید کارخانه‌ای با متد روز دنیا
  • مقاوم در برابر آتش سوزی (۲-۴ ساعت)
  • عایق صوت و حرارت به دلیل سوراخ‌های موجود
  • امکان عبور تاسیسات از داخل سوراخ‌های سقف (کاهش ضخامت کف‌سازی)
  • کاهش دغدغه‌های حین اجرا به دلیل کاهش نیروی کار مرتبط
  • مصالح کاملاً خشک و عدم نیاز به آب

سیستم سقف وافل

امروزه‌ تنوع سیستم‌های سازه‌ایی و سقف‌ها زیاد شده است. ‌جهت انتخاب بهترین گزینه‌ی سقف باید پارمترهای مختلفی از جمله کیفیت،‌ سرعت‌، نوع اسکلت‌، قیمت و … مورد بررسی قرار بگیرد تا بهترین گزینه را برای سقف سازه‌ایی انتخاب کنند. سقف گرین وافل نوع دیگری از سقف‌های سازه‌ای است که برای پوشاندن قسمت زیادی از سقف با بارگذاری کمتر‌ اجرا می‌شوند .

سیستم سقف ” وافل”، پس از چندین سال تحقیق و بررسی نیاز­های صنعت ساختمان کشور و بررسی سقف­های متعارف سنتی و با در نظر گرفتن مفاد آیین نامه ­های ساختمان پا به عرصه ساخت و ساز کشور گذاشته است.

در واقع این نوع سقف بروزآوری روش­های متداول در حال اجرا با قالب­هایی به همین نام می­باشد، که بدون برهم زدن ابزار و روش­های موجود و تحمیل هزینه­های سنگین با اصلاح الگوی مصرف مصالح و روش اجرا از دفن مصالح گران مانند تیرآهن، میلگرد، بتن، سفال، پلی استایرن(فوم) و پرت مصالح و منابع ملی جلوگیری می­کند. 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 سقف­های بعدی یا پروژه­های بعدی را دارا می­باشد. با این خصوصیت، تمامی بلوک­های سقفی را می­توان 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 می­توانند بر روی قالب عبور و مرور داشته باشند بدون آنکه نگران شکستن قالب یا در رفتن آن از محل باشند و این به امنیت جان کارگران کمک زیادی خواهد کرد.

حذف انواع بلوک و تیرچه‌های پیش ساخته، حذف تیرچه دوبل به دلیل اجرای تیرچه درجا و عدم محدودیت در استفاده از سایز میلگرد در تیرچه، حذف مراحل و هزینه‌های ساخت تیرچه پیش ساخته، حمل و نقل، انبار کردن و انتقال به طبقات، عدم نیاز به جابجایی خاموت و شکستن بتن سر تیرچه و سهولت در میلگرد گذاری سقف، امکان نصب ورق برای ساپورت‌های تاسیساتی در کف تیرچه، قبل از بتن ریزی، قابل استفاده در انواع اسکلت بتنی و فلزی، کاهش مصرف بتن و میلگرد به دلیل کاهش وزن سقف نسبت به سایر سقف‌های متداول، به دلیل سبک بودن قالب و مدولار بودن آن، زیر سازی ساده و کم هزینه و اجرای سریع‌تر با کیفیت بالاتر نسبت به سقف‌های متداول، با تغییر نحوه مونتاژ قالب می‌توان سقف را به صورت دال یک طرفه و دو طرفه اجرا کرد.

 استفاده از سقف سازه‌ای به عنوان سقف نمایان (اکسپوز) و حذف نازک کاری در مشاعات و پارکینگ‌ها، ایمنی در اجرا، حریق و زلزله، امکان عبور تاسیسات از داخل سقف و در پی آن کاهش هزینه کف سازی و بار مرده سقف، همچینی افزایش فضای مفید، نظارت دقیق به مصرف و آرایش میلگرد تا لحظه قبل از بتن ریزی، به دلیل جنس قالب وافل ، هیچ گونه جذب آب بتن انجام نمی‌گیرد، و ویبراسیون در آن به صورت کامل انجام می‌گیرد.

وافل نیاز به چرب کردن ندارد و حداقل تکرار استفاده از آن ۵۰ مرتبه است که در صورت استفاده صحیح و مراقبت بیشتر، این تعداد تا ۱۰۰ مرتبه قابل افزایش خواهد بود.

با آب به راحتی شسته می‌شود. سبک بودن قالب که در کارگاه توسط یک نفر قابل حمل است.

از خصوصیات دیگر این نوع سقف اجرای آسان آن توسط نیروهای اجرایی می­باشد. با توجه به عمده­ی ساخت و ساز کشور جهت زیر سازی سقف می­توان از وسایل معمول اجرای سقف مثل چهار تراش، قوطی فلزی، لوله داربست و جک­های معمول سقف استفاده کرد.

اجرای این سقف بسیار مشابه سقف تیرچه بلوک بوده و نیاز به نیروهای تخصصی با آموزش­های ویژه ندارد.

سقف مشبک، قابلمه­ای و یا همان سقف وافل یکی از انواع سیستم­های سقف دال دو طرفه می­باشد که برای پوشاندن قسمت زیادی از سقف که بار کمتری به آن اعمال می­گردد اجرا می­شود.

عملکرد این سقف شبیه دال دوطرفه بوده و هزینه اجرای آن در مقایسه با اجرای دیگر سقف­های بتنی بیشتر می­باشد. در این نوع سقف نیازی به میلگردهای تقویتی و اتصال سقف به تیرها نمی­باشد.

بنابراین می توان در زمان کمتری این سقف را اجرا کرد. سیستم قالب بندی این نوع دال قابلمه ایست و این سقف دارای وزن کمتری نسبت به بقیه دال­ها می­باشد.

این نوع دال برای پوشاندن دهانه­های وسیع مناسب است و چون دو طرفه بوده و در هر چهارطرف خود دارای تکیه گاه می­باشد. در آیین نامه بتن ایران فصل دال­ها در مورد این نوع دال بتنی توضیحاتی در مورد خصوصیات و نحوه اجرا ارایه شده است.

در اجرای سقف وافل برای کاهش بار مرده سقف در آن حفره هایی ایجاد می­گردد اما در انتهای ستون­ها و در بعضی مواقع، انتها و امتداد تیرها نیز توپر می­گردد.

برای اجرای زیر سقف در قسمت حفره های مربعی قالب­هایی قرار می­دهند و پس از بتن ریزی روی سقف و بعد از ۲۸ روز که بتن به مقاومت نهایی خود رسید قالب­ها باز می­کنند.

مزایای سیستم سقف وافل

  • حذف انواع بلوک و تیرچه‌های پیش ساخته
  • حذف تیرچه دوبل به دلیل اجرای تیرچه درجا و عدم محدودیت در استفاده از سایز میلگرد در تیرچه
  • حذف مراحل و هزینه‌های ساخت تیرچه پیش ساخته، حمل و نقل، انبار کردن و انتقال به طبقات
  • عدم نیاز به جابجایی خاموت و شکستن بتن سر تیرچه و سهولت در میلگرد گذاری سقف
  • امکان نصب ورق برای ساپورت‌های تاسیساتی در کف تیرچه، قبل از بتن ریزی
  • قابل استفاده در انواع اسکلت بتنی و فلزی
  • کاهش مصرف بتن و میلگرد به دلیل کاهش وزن سقف نسبت به سایر سقف‌های متداول
  • به دلیل سبک بودن قالب و مدولار بودن آن، زیر سازی ساده و کم هزینه و اجرای سریع‌تر با کیفیت بالاتر نسبت به سقف‌های متداول
  • با تغییر نحوه مونتاژ قالب می‌توان سقف را به صورت دال یک طرفه و دو طرفه اجرا کرد.
  • استفاده از سقف سازه‌ای به عنوان سقف نمایان (اکسپوز) و حذف نازک کاری در مشاعات و پارکینگ‌ها
  • ایمنی در اجرا، حریق و زلزله
  • امکان عبور تاسیسات از داخل سقف و در پی آن کاهش هزینه کف سازی و بار مرده سقف، همچینی افزایش فضای مفید
  • اجرای اقتصادی دهانه‌های بزرگ
  • ممان اینرسی و صلبیت بالا به دلیل بتن ریزی یکپارچه سقف که نتیجه آن کاهش قابل توجه لرزش سقف خواهد بود.
  • نظارت دقیق به مصرف و آرایش میلگرد تا لحظه قبل از بتن ریزی
  • به دلیل جنس قالب وافل، هیچ گونه جذب آب بتن انجام نمی‌گیرد، و ویبراسیون در آن به صورت کامل انجام می‌گیرد.
  • ‌به دلیل غیر ماندگار بودن قالب و امکان بازیافت آن، حافظ محیط زیست و سرمایه ملی خواهد بود.
  • سبک بودن قالب که در کارگاه توسط یک نفر قابل حمل است.

سیستم سقف کوبیاکس 

مطالعات در زمینه سبک سازی و حذف بتن ناکارآمد از سال ۱۹۸۵ در دانشگاه­های آلمان و مجموعه شرکت­های گروه فناوری­های کوبیاکس درسال ۱۹۹۷ با همراهی مهندسین و متخصصینی از سوئیس و دیگر کشورهای اتحادیه اروپا پایه ریزی و تآسیس شده است و اکنون تبدیل به یک مجموعه متخصص در مورد اسلب­های تخت سبک با بتن مسلح شده است.

این دانش از سال ۱۳۸۷ به صورت انحصاری در ایران و تعدادی از کشورهای منطقه در اختیار شرکت خانه سازی پارس مان سازه است.

سقف کوبیاکس یک نوع سقف جدید است که از نظر سازه ای بر مبنای سقف­های دال بتنی دوطرفه اما متفاوت با آنهاست. اساس طراحی تکنولوژی کوبیاکس مبنی است بر سقف سازه­ای با ویژگی «سقف دال ۲ طرفه» مشابه سقف­های بتنی دال ۲ طرفه مرسوم با این تفاوت که هسته بتن مرکزی در محل­هایی که کاربرد سازه ای ندارد با گوی­های توخالی جایگزین می­گردد.

(جنس این گوی ها پلی اتیلن بازیافت یا پلی پروپیلن می­باشد)بدین صورت که این گوی ها در حدفاصل مش­های میلگردی بالا و پایین قرار می­گیرند.

با توجه به اینکه در دال­های بتنی ۲ طرفه مشکل تحمل نیروی برشی وجود ندارد، مشکل طراحی این نوع سقف بر مبنای حذف قسمتی از بتن میانی و ایفای عملکرد دال ۲ طرفه می باشد.

در فناوری کوبیاکس با حذف بار مرده غیرسازه­ای خاصیت باربری ۲ محوره همچنان حفظ می­گردد. همچنین با شکل گیری غشای بتنی مستحکم در قسمت فوقانی و تحتانی دال به همراه شکل گیری شبکه تیرچه­ های داخلی در ۲ امتداد در اثر قراردهی گوی ­ها در سرتاسر فضای میانی دال بتنی می­توان باربری مناسبی را برای این دال متصور شد.

اجزای این سیستم عبارتند از

  • مدول قفسه ای (گوی های پلاستیکی به همراه خرپای فولادی)
  • دال بتن آرمه


دلایل انتخاب و ورود تکنولوژی کوبیاکس به کشور عبارتند از :

  • صنعتی سازی
  • عدم نیاز به سرمایه گذاری زیاد برای احداث کارخانجات مواد اولیه
  • عدم نیاز به نیروی کار خیلی متخصص و امکان استفاده از نیروهای موجود
  • امکان احداث کارخانجات تولیدی در اقصی نقاط کشور
  • عدم وابستگی به خارج از کشور سازگاری با مباحث و مقررات ملی ساختمانی کشور
  • اقتصادی بودن تکنولوژی و امکان رقابت با سیستم های رایج
  • انعطاف پذیری سیستم در ارتباط با مساله معماری و سازه ای
  • تکنولوژی دوستدار محیط زیست

مزایای سقف کوبیاکس در مقایسه با سقف های دیگر

در سیستم کوبیاکس اعضای دال سقف شامل بتن، آرماتور، توپ های توخالی پلاستیکی و قفسه مسلح می باشد. توپی های توخالی در هسته مرکزی قفسه مسلح قرار گرفته و یک قفسه مدولار مسلح ایجاد می­کند.

این کیج مسلح مابین ۲ لایه آرماتور زیرین و رویین دال قرار گرفته و با حذف بتن غیرباربر از درون دال موجب سبک سازی آن می شود. در این سازه سیستم مقاوم در برابر نیروهای جانبی سازه شامل ترکیب دال و ستون و دیوار برشی بتنی با شکل پذیری متوسط می­باشد.

سقف دال مجوف شاردک

یکی از قدیمی­ترین و در عین حال پر استفاده ­ترین سیستم ­های سقف بتنی در دنیا، دال بتن مسلح می­باشد. امروزه در دنیا بیش از ۸۰ درصد از ساختمان­ های بتنی با سیستم دال بتنی اجرا می­شوند.

از طرفی ضخامت دال­های بتنی به دلیل وزن زیاد بتن نمی­تواند از حد خاصی بیشتر در نظر گرفته شود و به همین دلیل اجرای دهانه­های بلند با این سیستم امکان­پذیر نیست. سه راهکار عمده برای افزایش ظرفیت و دهانه باربری دال­های بتنی وجود دارد: تعبیه تیرهای میانی، استفاده از فن­آوری پیش تنیدگی، مجوف سازی دال. استفاده از تیرهای میانی در دال­های بتنی مشکلات اجرایی زیادی از جمله صعوبت قالب بندی به همراه دارد.

این موضوع باعث افزایش هزینه و کاهش سرعت اجرا می­شود. تکنولوژی پیش تنیدگی که مدت زیادی است در دنیا رایج شده است، در کشور ما نوپا بوده و از طرفی به دلیل نیاز به ابزار و نیروی مجری متخصص و همچنین وابستگی تامین مصالح پیش تنیدگی به خارج از کشور کمتر مورد توجه قرار گرفته است.

حال چنانچه بتوان با ارائه راهکاری، ضخامت سقف را با ثابت نگه­داشتن حجم بتن و ایجاد فضای تو­خالی در مقطع دال افزایش داد، در این صورت اجرای دهانه­های بلند امکان­پذیر خواهد شد. ایده بکار رفته در سیستم پیشنهادی مشابه تیرهای لانه زنبوری می­باشد.

در دال مجوف، آن قسمت از مقطع دال بتنی که تاثیری در تحمل تنش­های حاصل از خمش ایجاد شده در سقف ندارد، حذف گردیده و مقطع بتنی باقیمانده که وزن کمتری نسبت به مقطع توپر بتنی دارد از مقاومت و سختی مشابه برخوردار خواهد بود.

استفاده از پر کننده­های سقف­ها از دهه اول قرن بیستم آغاز گردیده است. از آن زمان تا کنون سقف­های مختلف با فناوری­های مختلفی ارائه شده اند. تمامی این سقف­ها یک هدف را دنبال می­کنند و آن کاهش حجم بتن ریزی و در نتیجه سبک سازی سقف می باشد.

فن آوری سقف شاردِک بر مبنای سیستم دال مجوف بتنی با بلوک­های مکعبی ماندگار پیشنهاد شده است. در این سقف با اعمال تغییراتی در شکل، جنس و ابعاد بلوک ها و همچنین نحوه اجرای سقف، کیفیت، سرعت و سهولت اجرا به طور چشمگیری افزایش یافته است.

یکی از ویژگی­های این بلوک­ها امکان تولید آن در ضخامت­های مختلف از ۸ سانتی متر تا۳۰ سانتی متر می باشد. از این رو بلوک های شار دِک به گونه ای طراحی شده اند که ضخامت دال ۲۰ تا۵۰ سانتیمتر به دست آید.

 هرچند که می توان با تولید بلوک های مختلف در ابعاد و ارتفاع های گوناگون ضخامت سقف را تغییر داد، ولی با تحقیقات و تجربیات به دست آمده به این نتیجه می توان رسید که افزایش بیش از حد ضخامت سقف برای ایجاد دهانه های بلندتر لزوما راهکار مناسبی نبوده و می توان با تعبیه تیرهای پشتبند در این دهانه ها وزن سقف و خیز آن را به راحتی کنترل نمود.

در نتیجه ضخامت سقف بهینه در اجرای دهانه های بلند در حدود ۳۰سانتی متر می باشد. در دال های تخت چنانچه سیستم باربر جانبی کافی برای نیروهای زلزله وجود داشته باشد، با ضخامت حدود ۳۰ سانتی متر، دهانه تا ۱۰ متر را می توان اجرا نمود.

همچنین در صورت استفاده از تیرهای لبه چشمه دال و کنترل خیز، این دهانه را می توان تا ۱۲ متر با ضخامت دال حدود ۳۰ سانتی متر افزایش داد.

 مشخصات سازه ای سیستم سقف شاردک

مشخصات فنی این سقف نسبت به دال‌های مشابه، باعث شده‌ که بتوان از آن در دهانه‌های بزرگ استفاده و ‌ضوابط کنترل مقاومت، تغییر شکل، ترک و لرزش را تامین کرد.

سختی زیاد، تغییرشکل ناچیز، مقاومت بسیار مناسب در برابر لرزش و نیاز به آرماتور کمتر، به دلیل ضخامت زیاد این سقف نسبت به‌ دال­‌های بتنی غیر مجوف است.طراحی سیستم سازه­‌ای شاردک مشابه سیستم سازه‌­ای با دال تخت است.

با این تفاوت که سختی سیستم شاردک به دلیل وجود فضای مجوف با اعمال ضریب کاهش سختی اصلاح می­‌شود. ضوابط آرماتورگذاری، کنترل برش، تغییر شکل، ترک و … طبق مبحث نهم مقررات ملی ساختمان صورت می‌گیرد.

طبق استاندارد ۲۸۰۰، در ساختمان­‌های سه طبقه و کمتر می­‌توان سازه را با سیستم دال تخت (بدون تیر) اجرا کرد. برایساختمان­‌های بلندتر باید از دیوار برشی یا سیستم قاب دارای تیر استفاده نمود. توصیه می­‌شود برای این ساختمان­‌ها از سیستم دال تخت با تیرهای لبه استفاده شود .

سقف دال مجوف بتنی با بلوک­های مکعبی ماندگار در زمینه­های حریق، آکوستیک، انرژی و سازه در مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن بررسی شده و مورد تایید می­باشد.

مزایای استفاده از بلوک شاردک

  • ایجاد دهانه‌های بزرگ‌تر

استفاده از فناوری شار‌دک باعث می‌شود تا در عین افزایش ضخامت دال سقف، وزن آن کاهش یابد که این امر ایجاد دهانه‌های بزرگ‌تر را امکان پذیر می‌نماید. این افزایش دهانه باعث آزادی عمل بیشتری در طرح معماری و ایجاد فضاهای خلاقانه‌، فضاهای تجاری، تامین پارکینگ بیشتر و .. می‌شود.

  • امکان حذف تیرهای و ایجاد دال تخت

در صورت وجود دیوار برشی در سازه، امکان حذف تیرها وجود دارد. حذف تیرها مزایایی نظیر افزایش ارتفاع مفید طبقات، عبور راحت‌تر تاسیسات از زیر سقف، امکان حذف سقف کاذب در صورت هماهنگی با تاسیسات و امکان ایجاد بازشوهای بزرگ و نامنظم در سقف را در پی دارد.

  • امکان ستون گذاری نامنظم

برخلاف سازه‌های بتنی معمولی که ستون گذاری معمولاً از اکس بندی منظم پیروی می‌کند، در این سیستم امکان ستون گذاری به صورت نامنظم وجود دارد که با کاهش تعداد ستون‌ها در ایجاد فضاهای معماری خاص حائز اهمیت است.

  • تسریع عملیات اجرایی

در این سیستم ضمن آرایش سریع و راحت بلوک‌های پیش ساخته شار در کنار یکدیگر‌، به دلیل کاهش عملیات آرماتوربندی و بتن ریزی‌، سرعت عملیات اجرای دال سقف، بالا است. آرماتوربندی تیپ، بتن ریزی یک دست و بدون وقفه نیز در کنار استحکام و شکننده نبودن بلوک‌ها کمک شایانی به تسریع عملیات اجرایی می‌کند.

بار مرده سقف شار دِک

بار مرده سقف شاردِک شامل وزن سازه­ای سقف، کف­سازی و پوشش زیر سقف می­باشد. وزن سازه­ای سقف شاردِک شامل بتن مصرفی، میلگرد و بلوک­ ها است.

در محاسبه سقف شاردِک مسائلی مانند ضخامت لایه ­ها، فاصله بلوک­ ها از یکدیگر، تعداد شناژهای رابط، تیرها، کتیبه­ های دور ستون­ ها و … باید منظور گردد.

در طراحی­ های صورت گرفته در واحد طراحی شرکت، وزن واقعی سقف با توجه به مسائل فوق و با استفاده از اطلاعات دقیق تجربی به دست ­آمده از پروژه­های اجرا شده لحاظ می­گردد.

مقدار بتن مصرف شده در سقف­های ۳۰ سانتی متری شاردِک  با احتساب کتیبه ­ها و شناژهای واسط به طور متوسط بین ۲۰% تا ۲۴% می­باشد.

انتقال بار در سقف شاردِک

رفتار سقف شاردِک، مانند یک دال دو طرفه می­باشد. البته نسبت جهت تقسیم بار به ابعاد چشمه دال و شرایط تکیه­گاهی آن   بستگی دارد.

نوار ستونی دال حد واسط دو ستون قرار گرفته و پهنای آن در هر طرف این محور برابر یک چهارم دهانه دال­های طرفین می ­باشد.

این نوار از نظر جذب نیرو نسبت به نوار میانی بحرانی­تر بوده و در برخی از موارد با توجه به لنگرهای خمشی زیادی که ممکن است به واسطه دهانه­ های بلند در دال ایجاد شود، بهتر است بدون بلوک­ اجرا شده و یا توسط شناژ و یا تیر تقویت گردد.

در غیر این صورت انتقال نیرو و لنگر خمشی مخصوصا لنگرهای ناشی از تغییر مکان جانبی سازه در زلزله به صورت مناسبی به ستون منتقل نمی­گردد.

به طور کلی در دال­های تخت ناحیه اتصال دال به ستون از حساسیت زیادی برخوردار است.

سه موضوع مهم در این رابطه عبارت است از:

۱- انتقال لنگر خمشی دال به ستون

۲- انتقال برش دال به ستون

۳- انتقال چرخش دورانی حاصل از خمش از دال به ستون به همین دلیل استاندارد ۲۸۰۰، استفاده از سیستم دال تخت را در ساختمان­های بلند تر از سه طبقه مجاز نمی­داند، مگر اینکه از سیستم باربر جانبی جداگانه­ای مانند قاب خمشی و یا دیوار برشی به منظور تحمل نیروها و تغییر شکل­های حاصل از نیروی زلزله استفاده گردد.

در مواردی که دال تخت به صورت مستقیم و بدون استفاده از آرماتورهای برشی و خاموت به ستون متصل می­گردد، کفایت مقاومت برشی دال در ناحیه اتصال به ستون باید کنترل گردد.

بدین منظور در نواحی اطراف ستون که بیشترین نیروی برشی وجود دارد، مقطع دال بدون بلوک و به صورت توپر اجرا می­شود.

سیستم سقف یوبوت

در اواخر قرن بیستم میلادی، مهندسین ایتالیایی با تحقیق بر روی سقف­های مختلف به ویژه دال­های بتنی به جهت بهینه سازی آن و رسیدن به مقاومت مناسب در برابر زلزله و همچنین استفاده از دهانه های بلند و کاهش مصرف آرماتور و بتن، سیستم دال مجوف دو پوش یوبوت را ابداع و به دنیا معرفی کردند.

که خیلی سریع در کشورهای مختلف جهان بویژه کشورهای اروپائی مورد استقبال گسترده ای قرار گرفته و در سال ۸۷ پس از ورود به ایران، در مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن وزارت راه و شهرسازی مورد بررسی قرار گرفته و موفق به اخذ تاییدیه فنی از آن مرکز شده است.

سقف یوبوت ازترکیب نوآورانه بتن، میلگرد و قالب هایی ازجنس پلی پروپیلن ساخته می شود.

ماهیت و عملکرد قالب‌های یوبوت

هدف اصلی از قرار دادن قالب‌های یوبوت در داخل دال‌های بتنی، ایجاد حفره‌های خالی در داخل دال و حذف بتن ناکارآمد در میان آن می‌باشد.

این کار باعث می‌گردد تا علاوه بر سبک‌تر شدن دال، امکان پوشش دهانه‌های بزرگتر به دلیل ضخامت و سختی زیاد دال امکان‌پذیر باشد.

این قالب‌ها نقش سازه‌ای نداشته و فقط وظیفه حذف بتن و ایجاد حفره در داخل بتن را دارند و پس از گیرش بتن، عملا کارایی دیگری ندارند. به دلیل عدم خارج کردن قالب‌ها از میان بتن به آنها قالب‌های ماندگار نیز می‌گویند.

انواع قالب یوبوت:

قالب‌های یوبوت موجود در بازار ایران را می توان به چهار دسته تقسیم نمود:

  • قالب یوبوت تک
  • قالب یوبوت دوبل
  • قالب یوبوت اصلاح شده
  • قالب یوبوت پلی استایرن

از آنجایی که هر چهار نوع قالب اشاره شده در بالا در بازار ایران قابل تهیه و استفاده می‌باشد، در ذیل به ارائه اطلاعات کامل از هر کدام از آنها و مقایسه مزایا و معایب آنها می‌پردازیم.

الف) قالب یوبوت تک

این نوع قالب اولین نوع یوبوت استفاده شده در صنعت ساختمان می­باشد و دقیقا مطابق با مشخصات اولیه ارائه شده به مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن است.

ابعاد این قالب‌ها ۵۲ در ۵۲ سانتیمتر و به صورت یک تکه می‌باشند. این قالب‌ها دارای بندهایی در چهار طرف خود هستند که علاوه بر تعیین فاصله بین قالب‌ها بنا به سلیقه طراح، باعث حرکت کمتر یوبوت‌ها در هنگام بتن‌ریزی می‌گردد.

وجود پایه‌های موجود در زیر قالب‌های یوبوت با ارتفاع‌های مختلف باعث ایجاد لایه پایین با ضخامت‌های مختلف می‌شود و تعادل یوبوت را به دلیل قرار گرفتن کامل بر روی کف بر‌قرار می‌کند. 

همانطور که در عکس بالا مشاهده می‌کنید، زیر این قالب‌ها باز می‌باشد و درهنگام بتن‌ریزی و پس از ریختن لایه اول بتن به ضخامت حدود ۱۰ سانتی‌متر، هوا داخل آنها محبوس شده و اجازه ورود بیشتر بتن را به داخل آنها نمی‌دهد.

از مزایای این نوع یوبوت می‌توان به هزینه تمام شده کمتر، سرعت بالای تولید و هزینه حمل کم به دلیل قرار گرفتن این قالب‌ها در داخل یکدیگر در زمان حمل و انبار، اشاره نمود.

بزرگترین عیب این قالب‌ها امکان ورود بتن به داخل قالب‌ها در صورت بتن‌ریزی نا‌مناسب می‌باشد که در این صورت فرض اصلی طراحی سازه که وجود حفره‌های خالی در سقف می‌باشد زیر سوال می‌رود.

عیب دیگر این نوع قالب‌ها بتن‌ریزی در دو لایه است که ممکن است باعث ایجاد درز سرد افقی در بتن شود که از نظر آیین نامه‌ها مردود می‌باشد.

همچنین با توجه به شکل قالب‌ها تمرکز تنش در حدفاصل لایه بتن پایین و تیر ایجاد شده در بین دو یوبوت به دلیل زاویه تند زیاد می‌باشد.

ب) قالب یوبوت دوبل

این قالب‌ها که می توان از آنها به عنوان نسل دوم یوبوت نام برد، با افزایش تجربیات استفاده از این سیستم در ایران و بررسی‌های بیشتر مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن ساخته شد.

از آنجایی که ورود بتن به داخل یوبوت‌های تک باعث از بین رفتن فرض اولیه طراحی می‌گردد و با بررسی میدانی پروژه‌های مختلف اجرا شده با قالب تک توسط کارشناسان، مشخص شد در بسیاری از موارد بتن به داخل قالب یوبوت وارد شده است.

لذا مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن در ضوابط جدید ارائه شده، بسته بودن حجم یوبوت از تمام جهات را اجباری دانسته و در بند ۲ و ۳ ضوابط ۴-۳ شماره ۴-۳-۱ به متن زیر اشاره می نماید.

قالب‌های  U‐Boot  باید به صورت احجام کاملاً بسته از هر طرف، تولید شوند تا از ورود بتن به داخل قالب جلوگیری به عمل آورد .

بتن‌ریزی کل مقطع سقف شامل فضای زیر، بین و بالای قالب‌ها باید از آغاز تا پایان به صورت عملیاتی پیوسته انجام شده و از به وجود آمدن اتصال سرد بین لایه‌ها احتراز شود.

این امر باعث تولید قالب‌های دوبل با حجم کاملا بسته شد. شکل و ابعاد این قالب‌ها دقیقا مشابه قالب­های تک می‌باشد با این تفاوت که از دوتکه بر روی هم ساخته می‌شوند.

به دلیل بسته بودن حجم این یوبوت‌ها امکان نفوذ بتن به داخل آنها از بین می‌رود و دال ایجاد شده کاملا منطبق با ضوابط طراحی و آیین‌نامه خواهد بود.

دوتکه بودن این قالب‌ها باعث می‌گردد حجم مورد نیاز در حمل و انبار کاهش یابد و هر قطعه در محل پروژه به صورت حجم بسته در می‌آید. از معایب این نوع قالب می توان به هزینه بالاتر تولید و زمان بر بودن آن اشاره نمود.

ج) قالب یوبوت اصلاح شده

در بتن‌ریزی دال‌هایی که در آنها از قالب‌های یوبوت تک و دوبل با ابعاد ۵۲ در ۵۲ سانتیمتر استفاده شده است، باید از بتن با روانی (اسلمپ) بالا به همراه فوق روان‌کننده استفاده نمود و همچنین ویبره کردن بتن جهت پرشدن زیر قالب‌ها باید با دقت بالا انجام شود.

در غیر این صورت بتن به زیر قالب‌ها نفوذ نکرده و نتیجه آن، ایجاد حفره در زیر سقف باشد.یوبوت اصلاح شده با هدف برطرف نمودن این مشکل با ابعاد ۳۰ سانتیمتری تولید می‌شود.

همچنین با توجه به حجم بسته قالب‌ها، امکان ورود بتن به داخل آنها وجود ندارد که این امر مطابق خواسته ضوابط اجرایی می‌باشد. تولید این قالب‌ها به صورت بادی بوده و در نتیجه هزینه کمتری به نسبت قالب­های تک و دوبل خواهند داشت.

یکی از معایب اصلی این قالب‌ها مصرف بتن بیشتر نسبت به قالب یوبوت دوبل می‌باشد.

از آنجایی که حداقل فاصله بین قالب‌ها در ضوابط مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، ۱۰ سانتیمتر در نظر گرفته شده، به دلیل کوچکتر بودن قالب‌های یوبوت اصلاح شده به نسبت قالب یوبوت دوبل، تعداد تیرهای ایجاد شده در یک سطح مشخص بیشتر و در نتیجه وزن آن نیز بیشتر می‌باشد. برای روشن‌تر شدن موضوع در زیر مثالی آورده شده است.

د) قالب یوبوت از جنس پلی استایرن

این قالب‌ها از جنس پلی استایرن تولید می‌شوند. به دلیل توپر بودن این قالب‌ها امکان نفوذ بتن به درون آنها وجود ندارد .

در جهان پلی‌استایرن به صورت گسترده در اجزاء ساختمان استفاده می‌شود که استفاده اصلی از آنها جهت سبک‌سازی می‌باشد.

در سال‌های اخیر مراکز علمی تمرکز خود را بر روی بررسی استفاده از پلی استایرن بیشتر نموده و برخی از معایب آن را عنوان نموده‌اند .اولین آن‌ها، تولید گاز سمی استایرن مونومر در دمای اتاق می‌باشد.

علاوه بر این تعدادی از مطالعات انجام شده در دانشگاه پلی‌تکنیک میلان، این حقیقت را نشان داد که دال‌های سبکی که در میان آنها از پلی‌استایرن استفاده شده است، تحت گرمای زیاد ناشی از آتش‌سوزی بعد از ۲۰ دقیقه منفجر می‌شوند.

علت این امر آن است که هوای گرم به داخل حفره‌های موجود نفوذ کرده و باعث افزایش تصعید می‌شود. ضمناً برای جلوگیری از انفجار دال، تولیدکنندگان دریچه‌ای جهت کاهش فشار داخل حفره‌ها و خروج گاز از آنها تعبیه نموده‌اند که این امر باعث انتشار گاز سمی در محیط می‌شود.

لازم به توضیح است که یوبوت‌های تک و دوبل به دلیل استفاده از پلی‌پروپیلن در هنگام آتش‌سوزی گاز سمی از خود منتشر نکرده و آزمایش ERI180 بر روی آنها انجام پذیرفته است.

در خصوص یوبوت اصلاح شده هیچگونه بررسی برای آتش‌سوزی انجام نشده است. همچنین در بند ۴ ضوابط ارائه شده در مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن آمده است .

مشخصات فنی قالب ماندگار پلی‌ پروپیلنی مورد استفاده، باید بر مبنای استاندار BBA  انگلستان باشد. قابل ذکر است که هزینه حمل و انبار این قالب‌ها به نسبت قالب یوبوت تک و دوبل بیشتر می‌باشد.

مبانی طراحی دال مجوف یوبوت u-boot

استفاده از این نوع سقف بتنی در ساختمان­هایی با اسکلت بتن مسلح مندرج در استاندارد ۲۸۰۰ ایران مجاز است.

لازم است ضوابط و محدودیت­های لرزه­ای مربوط به این ساختمان­ها مطابق ضوابط استاندارد ۲۸۰۰ ایران و مبحث ۹ مقرارت ملی ساختمان ایران با عنوان طرح و اجرای ساختمان­های بتن آرمه رعایت شود و در ساخت و طراحی و اجرای اسکلت این ساختمان­ها ضوابط مبحث ۹ مقررات ملی ساختمان ایران و آیین نامه ACI 318-08 رعایت شود.

مطابق استاندارد ۲۸۰۰ ایران استفاده از این سیستم سقف به همراه ستون های بتن آرمه به عنوان سیستم قاب خمشی منحصرا در ساختمان های ۳ طبقه یا کوتاهتر از ۱۰ متر مجاز است.

در صورت تجاوز از این حد تنها در صورتی استفاده از این سیستم سازه­ای مجاز است که مقابله با انواع نیروهای جانبی وارده توسط دیوارهای برشی بتن مسلح تامین شود.

 مراحل اجرای دال مجوف U-Boot

  • بستن قالب زیر دال
  • بستن میلگرد در پایین دال
  • چیدمان قالب ها پلی پروپلین
  • بستن میلگردهای بالای دال
  • انجام بتن ریزی در لایه اول
  • تکمیل و اتمام بتن ریزی
  • باز کردن قالب ها در کف

مزایایی اقتصادی دال مجوف یوبوت U-Boot

  • یکدست بودن سطح زیرین دال که باعث کاهش هزینه ­ها و سهولت در اجرای نازک کاری و لوله کشی در زیر سقف می­
  • گردد.
  • حذف ستون های اضافی در جهت تامین پارکینگ­ هایی به تعداد بیشتر
  • کاهش تعداد ستون ­های بکار رفته در ساختمان در جهت استفاده هر چه بهتر از فضاهای داخلی بنا.
  • کاهش هزینه ­ها: این سیستم نسبت به سیستم های فولادی کاهش هزینه ای از ۲۰ تا ۷۰ درصد را به همراه دارد .
  • حذف هزینه سقف کاذب : سیستم دال مجوف یوبوت با حذف تیرهای آویزدار و نیز کتیبه های بیرون زده از زیر سقف، علاوه بر کاهش ارتفاع کلی ساختمان و مصالح مصرفی آن، نیاز سقف کاذب را در ساختمان مرتفع می سازد .

مزایای فنی دال مجوف U-Boot

  • کم شدن تعداد ستون­ها
  • بهبود عملکرد سقف از نظر لرزش صفحه­ای و عایق بندی صوتی
  • امکان طراحی مناسب­تر در پلان معکوس با توجه به حذف تیرهای میانی
  • مقاومت زیاد در مقابل آتش سوزی
  • با افزایش وزن سقف باعث افزایش سختی دال می­شود که باعث کنترل خیز سقف می­شود، که این مورد سبب اجرای سازه­هایی با دهانه بزرگ و افزایش فاصله ستون­ها می­شود.
  • بارهای وارده بر خاک کاهش پیدا می­کند وامکان کاهش و حذف ابعاد و تعداد شمع­ها در خاک سست به وجود می­آید.

مزایای اجرایی دال مجوف U-Boot

  • باربر قابلیت باربری زیاد سقف
  • عملکرد مناسب و مقاومت زیاد در برابر زلزله
  • مقاومت فوق العاده در برابر زلزله : کاهش جرم مؤثر دال در این سیستم باعث کاهش نیروی برش مؤثر زلزله بر سازه می شود. همچنین وجود دو لایه دال بالا و پایین به شکل کاملاً متصل و مشبک، باعث تأمین صلبیت بسیار بالای دال و انتقال متوازن نیروهای جانبی زلزله به المان­های باربر جانبی می شود .
  • ضخامت کمتر سقف : با استفاده از دال مجوف یوبوت و بهره گیری از عملکرد دو طرفه سقف و توزیع متوازن نیروها بین تکیه گاه ها، آویز تیرها حذف شده و در نتیجه ضخامت سقف کاهش می­یابد. به عنوان مثاال برای دهانه ۱۳ متری، ضخامت سقف تنها ۳۵ سانتی متر می­باشد .
  • شکل گیری دو لایه دال در بالا و پایین که بصورت مشبک و متصل هستند سبب تامین سختی زیادی در بالای دال می­شود که در نتیجه آن باعث انتقال نیروهای زلزله به عناصر جانبی می­شود.
  • امکان انجام عملیات قالب بندی با روش­های معمولی

مزایای معماری دال مجوف U-Boot

  • امکان ایجاد تغییر فضاها کاربری بعد از ساخت
  • ایجاد فضاهای بزرگتر
  • با حذف ستون­های میانی علاوه بر تامین پارکینگ­ها بیشتر، امکان حرکت و گردش راحت تر ماشین­ها در پارکینگ را فراهم می­کند.
  • آزادی بسیار در طراحی فضاهای معماری

از آن جا که تمرکز این تحقیق بر روی سیستم سقف دال مجوف به ویژه دال مجوف یوبوت می باشد در ادامه فصل به تعدادی از تحقیقات محققان پیشین در زمینه سیستم دال یوبوت اشاره خواهیم کرد.

دال بتنی چیست؟ با انواع آن آشنا شوید

دال های بتنی عناصر سازه ای هستند که برای ایجاد سطوح افقی مسطح مانند کف، سقف استفاده می شوند. آن ها بارهای وارد شده را از ستون ها به دیوارها منتقل می کنند. شرایط و ضوابط مختلفی برای انتخاب دال بتنی مناسب و مقرون به صرفه، با در نظر گرفتن نوع ساختمان، چیدمان معماری، ویژگی های زیبایی شناختی و طول دهانه وجود دارد. انواع دال های بتنی شامل دال یک طرفه، دو طرفه، تخت، مجوف و غیره وجود دارد که در ادامه به بررسی آن ها می پردازیم.

دال چیست؟

برای آنکه با نحوه کار دال‌ها و انواع آن، آشنایی بیشتری پیدا کنیم، بهتر است ابتدا در مورد این موضوع که دال چیست نکاتی را در اختیار شما قرار دهیم. در مباحث عمرانی و ساختمانی، دال یک نوع سقف است و دال یکطرفه و دو طرفه از دو نوع متداول این محصول هستند. از جمله مشخصاتی که می‌توان برای دال‌ها عنوان کرد، یکپارچه بودن و استفاده از مصالح مقاوم و با استحکام بالا در ساخت آن‌ها است.

بتن و همچنین فولاد از جمله متریال‌هایی هستند که برای ساخت دال مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ فولاد، نقش میلگرد را در ساخت دال ایفا می‌کند. 

دال بتنی چیست؟

سازه از عناصر ساختمانی مختلفی مانند: دیوارها، تیرها، ستون ها، فونداسیون، دال ها و غیره تشکیل شده است که از این میان، دال از اهمیت بالایی برخوردار است. دال جزء سازه ای مسطح و دو بعدی ساختمان است که ضخامت بسیار کمی نسبت به دو بعد دیگر آن دارد. این سازه بتنی به سایر اجزای ساختمان کمک می کند تا علاوه بر تحمل بارهای قائم، نیروهای جانبی را نیز حمل کند.

دال های بتن مسلح دارای انواع مختلفی از جمله دال های تخت، مجوف، پیش ساخته، کوبیاکس و غیره می باشند که در ادامه به توضیح هریک می پردازیم.

انواع دال

  • دال یک‌طرفه
  • دال دوطرفه
  • دال بتنی مجوف
  • دال بتنی حبابی
  • دال بتنی کامپوزیت و یا عرشه فولادی
  • دال لانه زنبوری
  • دال تخت
  • دال پیش ساخته

در ادامه درباره این دال ها ، اطلاعات جامع و کاملی را در اختیار شما قرار خواهیم داد. پس با ما باشید تا با این انواع دال و تفاوت‌هایی که بین آنها وجود دارد آشنایی پیدا کنید.

دال یک طرفه

در ساخت دال یک‌طرفه، به روش قالب‌گیری عمل می‌شود. قالب‌گیری برای ساخت دال یک‌طرفه در محل نصب دال انجام شده و به این صورت است که ابتدا قالب را در جای خود تثبیت می‌کنند، سپس اجزای تشکیل دهنده را نصب کرده و در نهایت نیز بتن تازه بر روی قالب ریخته می‌شود. یکی از جاهایی که دال بتنی یک‌طرفه می‌تواند کارایی بالایی از خود نشان دهد، تیر سقف است.

دال یک طرفه توسط دیوارها یا تیرهای موازی نگه داشته می شود و نسبت طول به عرض آن مساوی یا بزرگتر از دو است. دال های یک طرفه برای دهانه های ۳ تا ۶ متر و بار زنده ۳ تا ۵ کیلونیوتن بر متر مربع مناسب هستند. همچنین آن ها می توانند برای دهانه های بزرگتر با هزینه نسبتاً بالاتر استفاده شوند.

چند نکته مهم در مورد دال یک‌ طرفه

  • در دال یک‌طرفه، شکل منحنی صفحه به صورت استوانه‌ای دیده می‌شود.
  • اگر دهانه دال تا ۳.۶ متر باشد، استفاده از آنها اقتصادی به نظر می‌رسد.
  • مقدار فولاد مورد استفاده در دال یک‌طرفه در مقایسه با دال دو طرفه کمتر خواهد بود.
  • میزان بار و فشاری که به یک دال وارد می‌شود به صورت یک‌طرفه خواهد بود.
  • به دلیل آنکه در ساخت دال یک‌طرفه از مقدار فولاد کمتری استفاده می‌شود با افزایش عمق دال مواجه خواهیم بود.
  • تیرهای موازی وظیفه پشتیبانی کردن از دال یک‌طرفه را بر عهده گرفته اند.
  • نسبت طول به عرض در دال یک‌طرفه، برابر عدد ۲ و یا بیشتر از عدد ۲ می‌باشد.
  • در ساختمان‌هایی که تعداد طبقات در آنها زیاد نیست و در جاهایی که تاثیر بارهای موجود بر عناصر موجود در سازه آنچنان قابل توجه نباشد، دال یک‌طرفه به کار برده می‌شود.
  • بار و یا فشارهای موجود در سازه از یک طرف به دال یک‌طرفه وارد می‌شوند.
  • سقف‌های تیرچه بلوکی در واقع یک نوع دال یک‌طرفه به شمار می‌روند.

دال دو طرفه

بعد از آشنایی با دال یک‌طرفه، نوبت تفسیر و توضیح دال دوطرفه خواهد رسید. دال‌های دوطرفه نیز دال‌هایی هستند که بار و نیروی وارده را به تمامی‌ تیرهایی که در اطراف قرار گرفته‌اند، منتقل می‌کنند. وقتی به دال دوطرفه نیرو و یا باری وارد می‌شود، شبیه یک بشقاب خواهد شد. تعریف دیگری که می‌‌توان در مورد دال دوطرفه عنوان کرد این است که اگر در چهار کنج سقف، تیر قرار داشته باشد رفتار دالی که در آن قسمت کار گذاشته شده است به صورت دوطرفه خواهد بود. در این حالت، باری که به سقف و به وسیله دو ردیف آرماتورهای قرار گرفته به صورت عمود وارد می‌شود، به تمام تیرهای کناری چهار سمت انتقال پیدا می‌کند.

 

در این نوع دال نسبت طول به عرض از عدد ۲ متر است و وقتی بار به آن وارد می‌شود، خم‌شدگی از دو سمت دال صورت خواهد پذیرفت. اگر گوشه‌ها و کنج‌های دال دوطرفه با تکیه‌گاه‌ها و همچنین به صورت یکپارچه حمایت و پشیبانی گردد، دال به هیچ وجه دچار ریزش و تخریب نخواهد شد. ضخامت دال دوطرفه با توجه به دهانه آن می‌تواند از ۱۰۰ تا ۲۰۰ میلی‌‌متر متغیر ظاهر شود.

خوب است بدانید که ظاهر دال یک‌طرفه شباهت زیادی به دال دوطرفه دارد. یکی از تفاوت‌هایی که می‌توان بین آن دو مشاهده کرد این است که دال دوطرفه به چهارچوب بیشتری نیاز دارد؛ زیرا ساختار و عملکرد دال دوطرفه این شکل است که حمایت در آن از چهار سمت صورت می‌گیرد.

ساختار این نوع دال شبیه به دال یک طرفه روی تیرها است؛ اما ممکن است نیاز به قالب‌های بیشتری داشته باشد. دال های دو طرفه برای دهانه های بین ۶ تا ۹ متر و بارهای زنده ۳ تا ۶ کیلونیوتن بر مترمربع مناسب است.

.

تفاوت دال یک طرفه و دو طرفه

تفاوت دال یکطرفه و دوطرفه در مقدار و جهت قرارگیری آرماتورها است. به این صورت که دال یک طرفه فقط در‌ جهت طولی و دال دو طرفه در هر دو جهت نیاز به آرماتور خمشی دارد. دال‌ها در اسکلت بتنی به صورت درجا اجرا می‌شوند.

در سال‌های اخیر و در سیستم‌های بزرگ پنل و تونلی از سقف دال (عموماً دو طرفه‌) بیشتر استفاده می‌گردد.

محاسبه دال یکطرفه و دو طرفه

برای محاسبه دال یکطرفه و دو طرفه، باید به نسبت طول و عرض آنها توجه داشت. همان طوری که در فوق به آن اشاره شد، اگر نسبت طول به عرض یک نوع دال از عدد ۲ متر باشد، دال مذکور دوطرفه است. اگر نسبت طول به عرض مساوی عدد ۲ و یا از آن بزرگ تر باشد، دال یک‌طرفه خواهد بود.

در دال‌های یک‌طرفه، بیشترین میزان بار، در راستای دهانه کوچک‌تر و کوتاه‌تر دال حمل می‌شود و در نهایت نیز به تیری که بلندتر است، انتقال پیدا می‌کند اما در دال‌های دوطرفه، معمولا انتقال بار در دو جهت صورت می‌گیرد و این می‌تواند یکی از تفاوت های دال یک‌طرفه و دوطرفه باشد.

دال بتنی مجوف

در این نوع دال جهت کاهش وزن جسم دال، حفره‌هایی در داخل دال ایجاد می‌کنند که دال مجوف نام دارد. درحقیقت دال مجوف، همان بهبود یافته دال و تیر است با این تفاوت که فاصله تیرها (حداکثر ۷۵ سانتی متر) بهینه شده و عرض تیرها بین ۱۰ تا ۲۰ سانتی متر کاهش یافته و دارای کمترین ضخامت یعنی بین ۶ تا ۱۰ سانتیمتر می‌باشد.

دال های توخالی امروزه به دلیل ویژگی های فنی و اقتصادی یکی از شناخته شده ترین دال های پیش ساخته هستند. دال مجوف به طور گسترده برای کف سازی و پانل های دیواری در ساخت و سازهای صنعتی، تجاری، مسکونی و غیره استفاده می شود. هیچ محدودیتی در دهانه دال توخالی وجود ندارد و عرض استاندارد آن ها ۱۲۰ میلی متر و عمق آن از ۱۱۰ میلی متر تا ۴۰۰ میلی متر مغییر است.

انواع دال مجوف

دال های مجوف به دو صورت قالب های ماندگار(یوبوت) و غیر ماندگار(وافل) قابل طراحی و اجرا می باشد. در استفاده از قالب های ماندگار نیاز به اجرای سقف کاذب نبوده ولی وزن سازه نسبت به استفاده از قالب های غیر ماندگار بیشتر می باشد.در حالی که با استفاده از قالب های غیر ماندگار نیاز به اجرای سقف کاذب بوده و معمولا ارتفاع سقف نیز نسبت به قالب های ماندگار بیشتر خواهد بود.

مزایای دال مجوف

از مزایای دال مجوف می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  •  تحمل بار بیشتر
  •  مقاومت بالاتر 
  •  حذف آویز تیر 
  •  دو لایه دال بتنی در بالا و پایین پرکننده ایجاد شده که موجب انتقال بهتر بار به المان‌های باربر جانبی می‌شود.
  •  کاهش تعداد ستون‌ها و ایجاد فضای معماری مطلوب
  •  کاهش هزینه‌ها به دلیل:
  •  کاهش مصرف بتن و میلگرد
  •  کاهش هزینه قالب بندی نسبت به سایر سیستم‌ها
  •  کاهش تعداد ستون
  •  کاهش هزینه نصب سقف کاذب
  •  کاهش هزینه‌های لوله‌کشی و نازک‌کاری

دال بتنی حبابی

دال عرشه حبابی سقفی است که از حباب های پلاستیکی ساخته می شود و سپس آرماتور بین و روی حباب های پلاستیکی قرار می گیرد و در نهایت بتن تازه ریخته می شود. دال‌ های حبابی وزن سقف را کاهش داده و استحکام را افزایش می‌ دهند. با این نوع سقف دهانه‌ های بزرگ‌ تری را می‌ توان ایجاد کرد. از آنجایی که میزان بتن مصرفی در این نوع سقف کاهش می یابد، می توان گفت با محیط زیست سازگار هستند.

برای احداث این نوع دال همانطور که از نامش پیداست از حباب‌های پلاستیکی از پیش ساخته استفاده می‌کنند. سپس استحکامات بین و روی پلاستیک را انجام می‌دهند و در آخر هم بتن تازه ریخته می‌شود.
 از مزایای این نوع دال می‌توان به استفاده دال حبابی در ظرفیت‌های بالا اشاره نمود همچنین وزن را کاهش می‌دهد و قدرت را بیشتر می‌کند. در نهایت به ستون کم تری نیاز دارد و دیگر نیازی به قرار دادن تیر یا میله زیر سقف نیست. در نتیجه کم هزینه تر بوده و به دلیل استفاده پایین از بتن مشکلی برای محیط زیست ایجاد نمی‌کند.

دال بتنی کامپوزیت و یا عرشه فولادی

این نوع دال بر روی کف پوش فولادی قرار گرفته و معمولاً از بتن محکم استفاده می‌شود. مثل چهارچوب عمل کرده که ساخت این دال بستگی به ضخامت کف پوش فولادی دارد. به این صورت که اگرضخامت کف پوش فولادی بین ۵۰ یا ۶۰mm باشد، ظرفیت دال به ۳ متر هم می‌تواند برسد. اما اگر ضخامت کف پوش فولادی به ۸۰ mm برسد ، دال را می‌توان با ضخامت ۴.۵ متر اجرا کرد.

دال لانه زنبوری

دال زنبوری که به صورت شبکه‌های مربعی است به این صورت تهیه می‌شود که ابتدا روی شبکه‌ای از آجرهای پلی استرین بتن ریخته  می‌شود و کاملاً بالای زمین قرار دارد. اغلب مناسب مناطقی است که خاک آن زیاد جا به جا نمی‌شود. جالب است بدانید از مزایای این نوع دال نسبت به دال مسطح این است که دال مسطح %۳۰ بتن و ۲۰ درصد فولاد کمتری مصرف می‌کند و به نسبت سایر انواع دیگر دال‌ها ارزان تر و سریعتر نصب می‌شوند.

دال تخت

اسلب تخت به دو صورت با تیر و بدون تیر اجرا می شود که نوع بدون تیر آن ساده ترین نوع دال می باشد. دال تخت بدون تیر مستقیماً بارهای وارد شده را مستقیماً به ستون ها منتقل می کند. ساخت این نوع دال به طور کلی آسان است و نیاز به قالب بندی کمی دارد. دال های مسطح برای دهانه های ۶ تا ۹ متر و برای بارهای زنده ۴ تا ۷ کیلونیوتن بر مترمربع مناسب هستند.

مزیت های دال تخت

  • ظاهر بهتر
  • زمان اجرا کمتر
  • کاهش وزن سازه
  • افزایش مقاومت برشی

دال تخت قارچی

همانند دال تخت، مستقیماً بر ستون‌ها متکی است ولی به دلیل مقدار قابل توجه لنگر منفــی تکیه گاهی و تنش‌های ناشی از برش بالا سر ســتون‌ها افزایش مقطع می‌یابد و احیاناً ضخامت دال در اطراف ستون قدری افزایش می‌‌یابد. در دال تخت قارچی اتصال دال به ستون با سرستون یا کتیبه‌ یا هر دو صورت می‌پذیرد.

دال پیش ساخته

دال های بتنی پیش ساخته در کارخانه های تولیدی ریخته گری و پخت می شوند. سپس برای نصب به محل ساخت و ساز تحویل داده می شوند. بارزترین مزیت تهیه اسلب در کارخانه های تولیدی، افزایش راندمان و کنترل کیفیت بالاتر است که ممکن است در محل پروژه به دست نیاید.

می توان از آن ها برای دهانه های تا ۱۵ متر استفاده کرد. دال های بتنی پیش ساخته تقریباً ۲۴ درصد ارزان تر از دال های بتنی ساخته شده در محل هستند.