سقف کامپوزیت عرشه فولادی
سقف کامپوزیت عرشه فولادی
هرچند مدت زیادی از رواج 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 بهرهبرداری از این سقف توسط انستیتو سقف فولادی (SDI) به طور رسمی وارد صنعت ساختمان شده است.
سقفهای کامپوزیت عرشه فولادی گامی است در راستای صنعتی سازی ساختمان چرا که ضمن معرفی الزامات و روشهای اجرای آن در آئیننامههای معتبر بینالمللی و تأیید آن توسط مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن در کشورمان، دارای سرعت اجرای بالاییست. همانطور که اشاره شد با استفاده از این روش انواع مختلف سقفها با کاربریها و حالات متفاوت را میتوان اجرا نمود که ما در اینجا به ویژگیها و شیوه اجرای نوع خاصی از این سقف که در مبحث دهم مقررات ملی ساختمان (بند ۱۰-۱-۲-۵-۷) تحت عنوان «مقاطع مختلف با استفاده از ورقهای ذوزنقهای» به آن اشاره شده است میپردازیم.
اجزای سقف کامپوزیت عرشه فولادی:
سقف کامپوزیت عرشه فولادی در مجموع شامل چهار نوع مصالح است که عبارتند از:
الف) ورق فولادی ب) برشگیر ج) آرماتور د) بتن
الف) ورق فولادی (Steel Sheet)
ورق فولادی شاخصترین مصالح این نوع سقف میباشد که برای ساخت آن ورق فولادی گالوانیزه (هر دو طرف) با ضخامتهای ۸/۰ تا ۲/۱ میلیمتر را به وسیله دستگاههای Rol Forming به روش نورد سرد (Cold Forming) به حالت موجدار شکل دهی میکنند به صورتی که در مقطع ورق حاصله هر موج به شکل یک ذوزنقه دیده میشود. برای محاسبه مشخصات هندسی مقطع میبایست از ضخامت پوشش گالوانیزه (Zinc Coating) صرف نظر نمود ارتفاع ذوزنقهها (عمق کنگره) حداکثر ۷۵ میلیمتر میباشد همچنین عرض متوسط کنگرههای پرشده با بتن نمیبایست کمتر از ۵۰ میلیمتر باشد.
ضمن رعایت ضوابط موجود برای این ورقها میتوان آنها را برای کاربریهای مختلف به حالتهای خاصی از ذوزنقه شکل داد تا به قابلیتهای جدیدی دست یابند. این ورقها میبایست در جان خود (قسمت شیبدار ورق) دارای فرورفتگیها و برجستگیهایی باشند تا درگیری (Interlock) بین فولاد و بتن را ایجاد نمایند. در طی مراحل بارگیری، حمل و دپوی این ورقها میبایست دقت لازم برای جلوگیری از تغییر شکل (Deformation) آنها صورت گیرد.
ب) برشگیر (Stud Shear Connector)
برشگیرها یا گل میخهای خاصی که در این نوع سقف استفاده میشود به جهت نوع مصالح و روش خاص اجرا، یکی دیگر نقاط قوت این نوع سقف محسوب میشود. قطر این برشگیرها حداکثر ۲۰ میلیمتر و ارتفاع آنها بسته به شکل ورق فولادی متغییر میباشد و در نهایت حداقل ارتفاع گل میخ بعد از نصب که از بالای ورق زوزنقهای اندازهگیری میشود نباید کمتر از ۴۰ میلیمتر باشد.
این گل میخها به وسیله دستگاه جوش قوس الکتریکی خاصی که Stud Welder خوانده میشود به بال تیرهای سازهای جوش میشود. این فرآیند جوشکاری میتواند هم به صورت مستقیم روی بال تیر سازهای انجام گیرد (Direct Attach Welding) و هم از روی ورق فولادی انجام گیرد (Through the Sheet Welding) قبل از قرارگیری گل میخ یک حلقه سرامیکی در محل جوش قرارمیگیرد تا از حوضچه مذاب ایجاد شده در لحظه ایجاد قوس الکتریکی محافظت نماید.
ج) آرماتور (Reinforcement)
آرماتوربندی در چهار مورد زیر میبایست اجرا گردد:
۱- مقاومت در برابر لنگر منفی در دهانههای ممتد و کنسول ها
۲- بارهای متمرکز یا بازشوها
۳- آرماتور حرارتی
۴- مقاومت در برابر لنگر مثبت در صورتی که از عملکرد کششی ورق فولادی صرفنظر شود.
آرماتوربندی این سقف در صورتی که با استفاده از میلگردهای آجدار مرسوم و موجود در بازار صورت گیرد تا حدودی وقتگیر (نسبت به سایر مراحل اجرای این نوع سقف) خواهد بود اما در صورت استفاده از مشهای آماده (Fabric Reinforcement) این مرحله از اجرای سقف نیز با سرعت قابل قبولی صورت خواهد پذیرفت البته این مشهای آماده میبایست مطابق با استانداردهای مربوطه ساخته، حمل و نصب گردند.
د) بتن
مقاومت فشاری بتن مورد استفاده با توجه به اینکه از بتن سبک یا بتن معمولی استفاده شود میتوانداز ۲۰۰ تا ۳۰۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع متغیر باشد که با توجه به نوع بارگذاری و مشخصات دهانه تعیین خواهد شد.
در هنگام محاسبه مشخصات هندسی مقطع میبایست به جهت کنگرههای ورق فولادی نسبت به تیر سازهای موجود دقت نمود چرا که در صورت عمود بودن کنگرهها بر تیر، از بتن موجود در زیر سطح فوقانی ورق ذوزنقهای باید صرفنظر نمود.
ضخامت دال بتنی در بالای کنگره روق ذوزنقهای نباید از ۵۰ میلیمتر کمتر باشد. با توجه به این موضوع در صورت استفاده از ورق فولادی با ارتفاع حداکثر mm 75 مجموع ضخامت سقف mm125 خواهد بود.
یکی دیگر از راهکارهای سرعت بخشیدن به اجرای این سقف استفاده از بتن دارای فیبرهای پلیمری یا فولادی (Fibre Reinforced Concrete) میباشد که با استفاده از آن میتوان آرماتوربندی را در اکثر نقاط عرشه فولادی خذف نمود که البته تهیه، حمل و ریختن آن میبایست با دقت خاص و براساس آئیننامههای مربوطه باشد.
1- سرعت اجرای بالا
۲- بدون نیاز به شمعبندی
۳- امکان اجرای چندین سقف به طور همزمان
۴- حذف کامل مراحل قالببندی و دکفراژ
۵- کاهش تعداد نیروهای فرعی
۶- کاهش بار مرده
۷- در اختیار داشتن یک عرشه فولادی با ایمنی بالا قبل از بتنریزی
۸- کاهش ضخامت سقف
۹- سطح یکنواخت و یکدست زیر سقف با ظاهری زیبا
۱۰- قابلیت اجرا در پلانهای معماری پیچیده با رعایت جزئیات
۱۱- امکان شکلدهی و تعیین موقعیت دقیق داکتهای تأسیساتی
۱۲- امکان اجرای سقفهای مختلف با کاربریها و دهانههای متفاوت
۱۳- امکان اجرا در انواع شرایط آب و هوایی
۱۴- عمر مفید طولانی
مباحث فنی:
روشهای طراحی:
اصولاً دو روش کلی برای طارحی این نوع سقف وجود دارد.
الف) ورق فولادی به عنوان قالب ماندگار (Permanent Shuttering)
ب) ورق فولادی به عنوان المان کششی (Tensile Component)
روش سوم دیگری نیز وجود دارد؛ که طراحی براساس نتایج بدست آمده از یک سری آزمایشهای استاندارد انجام میپذیرد که این امر مستلزم ساخت نمونههایی با دقت بالا و سپس انجام آزمایشهای مذکور با شویه و الگوریتم خاص خود و در نهایت گرفتن خروجیهای قابل استفاده از آنهاست.
الف) ورق فولادی به عنوان قالب ماندگار
در این روش طراحی، از قابلیت مقاومت کششی ورق فولادی در مقطع صرفنظر میکنند، به عبارت دیگر به ورق فولادی به عنوان یک قالب نگاه میکنند که میبایست قادر به تحمل بارهای زنده (ابزار و نفرات) موجود تا مرحله بتنریزی همچنین وزن بتن خیس و خشک باشد که البته پس از گیرش بتن نیازی به دکفراژ ندارد و تا پایان عمر ساختمان باقی خواهد ماند. در این حالت در واقع از عملکرد (Contribution) سازهای ورق فولادی چشمپوشی شده و سقف به عنوان یک دال بتنی مسلح در نظر گرفته میشود این نحوه طراحی، موجب میشود مقدار آرماتور محاسباتی مقطع بیشتر شود چرا که میبایست به جای ورق فولادی نیز در تحمل کشش مقطع شرکت نمایند. طراحان در این حالت، معمولاً این آرماتورهای کششی را درکف کنگرهها قرار داده و آنها را آرماتورهای طولی (Longitudinal Reinforcement) مینامند.
ب) ورق فولادی به عنوان المان کششی
در این روش ورق فولادی به عنوان المان کششی مقطع در نظر گرفته میشود و مقطع حاصله به صورت مرکب (Composite) عمل میکند در واقع در این حالت درگیری بتن و ورق فولادی به اندازهای کافی است که در حین مقاومت در برابر لنگرها و برشهای موجود با یکدیگر عمل کرده و دچار لغزش نسبت به هم نمیشوند. طراحی با استفاده از این فرضیات، اقتصادیترین حالت این سقف را بدست میدهد چرا که موجب کاهش آرماتور محاسباتی مقطع خواهد شد. هرچند در نظر گرفتن درستی این فرضیات منوط به داشتن اطلاعات دقیق از مشخصات هندسی ورق و رفتار مشترک (Interaction) بتن و ورق فولادی میباشد.
