ساختمان سازی به زبان ساده

سقف به‌ عنوان اولین عضو در مسیر انتقال بارهای ثقلی و جانبی، یکی از مهم‌ترین بخش‌های یک ساختمان است که وظیفه‌ی آن ضمن تحمل و انتقال بارهای ثقلی، دریافت نیروی جانبی زلزله و توزیع آن بین اجزای لرزه بر قائم (مانند ستون‌ها، مهاربندها و دیوارهای برشی) می‌باشد. هر چه سقف صلب‌ تر باشد، رفتار سازه در هنگام زلزله بیشتر قابل پیش‌بینی می‌باشد.

 

تقسیم بندی  انواع سقف ها از نظر  رفتار لرزه ای

• سقف صلب: در این سقف بار جانبی زلزله به نسبت سختیِ اعضای قائم لرزه بر، بین آن‌ها تقسیم می‌شود.
• سقف انعطاف‌پذیر: در این سقف‌ ها بار جانبی زلزله به نسبت وزن لرزه‌ای (بار مرده و درصدی از بار زنده مربوط به سطح بارگیر عضو) بین اعضای لرزه بر تقسیم می‌شود.
• سقف نیمه صلب: در این نوع سقف توزیع نیروی زلزله بر اساس ترکیبی از دو حالت فوق انجام می‌شود.

با صلب در نظر گرفتن دیافراگم می‌توانیم نیروهای جانبی وارد بر ساختمان را به سیستم باربر جانبیِ قائم از جمله دیوار برشی و یا بادبندها انتقال دهیم، در واقع دیافراگم سازه در نقش سیستم باربر جانبیِ افقی ایفای نقش می‌کند. اگر دیافراگم‌ها، اولین عضو از سازه که در مسیر انتقال بار قرار دارند، صلب نباشد، حتی در صورتی‌ که اعضای باربر جانبیِ قائم با سختی بسیار زیادی داشته باشیم، نیروی زلزله به‌ درستی از سقف به آن‌ ها منتقل نشده و به احتمال زیاد مقاومت ساختمان در برابر زلزله مختل می‌شود؛ به‌ عبارت ‌دیگر در ساختمان سقف‌ ها رابط اعضای باربر جانبی ِقائم با یکدیگر و توزیع‌ کننده‌ ی نیروی جانبی بین آن‌ ها هستند پس ساخت و اجرای یک سقف با صلبیت کافی، از پارامتر های مهم در طراحی سازه‌ ها می‌ باشد.

در سال‌ های اخیر با توجه به نیاز بازار انواع گوناگونی از سقف‌ ها به وجود آمده که هرکدام از آن‌ها دارای مزایا و معایبی می‌باشند. در این مقاله به بررسی چند نوع مهم و پرکاربرد از سقف‌ ها می‌ پردازیم که در تصویر نمونه‌هایی از آن‌ها را مشاهده می‌کنید:

 

 

 

 

مقایسه کلی انواع سقف ها در مقایسه با یکدیگر
نوع سقف مزایا	کوبیاکس/ یوبوت	کامپوزیت / عرشه فولادی	تیرچه‌بلوک / کرومیت	دال با تیر	طاق ضربی
امکان اجرا برای دهانه‌ های بلند	زیاد	کم	کم	متوسط	کم
هزینه اجرا	زیاد	زیاد	متوسط	زیاد	کم
ارتعاش	کم	زیاد	متوسط	متوسط	زیاد
سرعت و راحتی اجرا	متوسط	زیاد	متوسط	کم	زیاد
صلبیت سقف	زیاد	کم	متوسط	زیاد	کم
مقاومت در برابر آتش‌سوزی	زیاد	کم	کم	زیاد	زیاد
نیاز به اجرای سقف کاذب	خیر	بله	خیر	بله	خیر
عایق بودن در برابر صوت	زیاد	کم	متوسط	متوسط	متوسط

 

انواع سقف ها از نظر رفتار لرزه ای

سقف طاق ضربی

سیستم طاق ضربی یکی از قدیمی‌ ترین انواع سقف های رایج در کشور می‌باشد. فاصله بین تیرهای فرعی این سیستم بین 70 تا 100 سانتی متر می‌باشد و حداکثر دهانه قابل‌ اجرا برای این نوع سقف 5 متر می‌باشد. برای ساخت این سقف از آجر فشاری، گچ و خاک استفاده می‌شود. برای استحکام بیشتر و انتقال بار از سقف به تیرهای وارده، آجرها به صورت قوسی کار گذاشته می‌شوند.

این سقف در برابر بارهای افقی (زلزله) صلبیت کافی را نداشته و به دلیل نداشتن یکپارچگی کافی، در هنگام زلزله معمولاً سقف دچار ریزش می‌شود. سقف طاق ضربی جز سقف‌های انعطاف‌پذیر است که توزیع نیروی زلزله بین اعضای لرزه بر اساس سطح بارگیر انجام می‌شود.

 

 

 

ردیف	مزایا	معایب
1	سرعت اجرای بالا	یکپارچه نبودن و عدم انسجام کافی و در نتیجه ضعف در برابر زلزله
2	در دسترس بودن مصالح	خوردگی آهن در تماس سیلیکات گچ
3	عدم نیاز به تخصص بالا	لرزش بیش‌ از حد
4		سنگینی بیش ‌از حد

 

 نکات اجرایی

• مقدار قوسی که در سقف لحاظ می‌شود نباید به حدی زیاد باشد که باعث سنگینی سقف و هدر رفت مصالح گردد.
• دهانه‌ ها باید به‌ طور مساوی اجرا گردند چرا که اگر یک دهانه تنها اجرا شود ممکن است تیر آهن ایستایی خود را از دست‌ داده و سقف ریزش کند.

سقف تیرچه بلوک

سقف تیرچه‌بلوک نوعی سقف است که از ترکیب تیرچه و بلوک سبک سیمانی یا سفالی و یا فوم ساخته می‌شود. با توجه به این که بتن تحمل نیروی کششی چندانی ندارد، در این نوع سقف از بلوک‌های ذکر شده برای پر کردن قسمت زیرین سقف استفاده می‌شود تا با حذف بتن کششی، در مصرف مصالح صرفه‌جویی شود و وزن سقف سبک‌تر باشد. فقط مقداری از بتن (قسمت 10 سانتی متری پاشنه تیرچه) برای آن که میلگردها را در جای خود نگه دارد باقی می‌ماند. در این سقف وظیفه تحمل فشار را بتن بالایی و تحمل کشش را میلگردهای تحتانی بر عهده دارد.

طبق آزمایش‌های انجام‌ شده، از لحاظ لرزه‌ ای این سقف‌ها دارای صلبیت مناسبی می‌باشند و از عملکرد دیافراگمی مناسبی برخوردار است.

 

 

 

انواع تیرچه مورد استفاده در سقف‌ های تیرچه‌ بلوک:

• تیرچه پاشنه سفالی (به دلیل افت کیفیت و مقاومت پایین، استفاده از این نوع تیرچه ممنوع شده است).

 

 

 

 

• تیرچه فلزی با جان باز (کرومیت)

 

 

انواع بلوک پر کننده:

1. بلوک سیمانی و بتنی (هبلکس)
2. بلوک سفالی
3. بلوک پلی استایرن و پلاستوفوم

 

 

انتخاب ارتفاع تیرچه با توجه به ارتفاع سقف
ضخامت سقف (cm)	ارتفاع بلوک (cm)
25	18
30	22
35	26

 

 

مزایا و معایب سقف تیرچه‌بلوک
ردیف	مزایا	معایب
1	از نظر اقتصادی هزینه کمتری نسبت به سایر سقف‌های مشابه دارد.	کنترل نداشتن بر روی مقاومت بتن به علت ساخت کارگاهی
2	با تهیه کردن مصالح آن می‌توان آن را در کارگاه ساخت.	آماده شدن تیرچه‌ها معمولاً زمان‌بر است و اجرای این سقف نسبت به انواع مشابه به زمان بیشتری نیاز دارد
3	مقاومت مناسب در مقابل نیروهای افقی مانند باد و زلزله	حمل‌ونقل آن مشکل است و ممکن است دچار شکستگی و یا حتی باعث ایجاد خطر برای کارگران شود.
4	صاف بودن سطح بالا و پایین سقف پس از اجرا (عدم نیاز به سقف کاذب)	به دلیل اجرا به ‌وسیله جک و شمع امکان اجرای چند سقف به‌صورت هم‌زمان وجود ندارد
5	عایق رطوبت، صدا کوبشی و حرارت	بزرگ‌ترین عیب این نوع سقف این است که در دهانه‌های بزرگ نمی‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. (مطابق نشریه شماره 543)
6	دوام مناسب در برابر آتش‌سوزی (البته یونولیت در برابر آتش ضعیف است اما تیرچه‌های بتنی نسبت به سقف‌های با تیرآهن یا تیرچه کرمیت در برابر آتش مقاوم‌تر هستند)	جدا شدن و ریزش بلوک‌ها در هنگام زلزله

 

سقف تیرچه کرومیت

سقف تیرچه کرومیت به عنوان یکی از انواع سقف مشابه سقف تیرچه‌ بلوک است با این تفاوت که از تیرچه‌ های فولادی با جان باز در ترکیب با بتن استفاده می‌شود. نحوه ساخت این تیرچه‌ها به این صورت می‌باشد که از یک تسمه فولادی در زیر تیرچه، یک نبشی در قسمت فوقانی تیرچه و از میلگرد زیگزاک در جان استفاده می‌شود. در قسمت‌های انتهایی تیرچه از ورق فولادی برای تقویت برشی تیرچه استفاده می‌شود.

 

 

این نوع تیرچه به دلیل خود ایستا بودن نیازی به شمع بندی ندارد به همین دلیل از سرعت اجرای بالایی برخوردار است. برای پر کردن فاصله بین تیرچه‌ ها از قالب‌ های ثابت مانند بلوک سیمانی، بلوک سفالی، پلی استایرن، قالب‌ های موقت فولادی و یا هر پر کننده سبک دیگر استفاده می‌شود. عملکرد لرزه‌ ای این سقف‌ ها شبیه سقف‌ های تیرچه بتنی می‌باشد.

 

 

 

 

مزایا و معایب سقف تیرچه کرومیت
ردیف	مزایا	معایب
1	از نظر اقتصادی هزینه کمتری نسبت به سایر سقف‌ها دارد.	ضعف در برابر آتش‌سوزی
2	سرعت اجرای بالا به دلیل عدم نیاز به شمع بندی	عدم طراحی مناسب و بهینه
3	عایق رطوبت، صدا و حرارت	لرزش زیاد (در صورت استفاده نکردن از شمع)
4	صاف بودن سطح بالا و پایین سقف پس از اجرا (عدم نیاز به سقف کاذب)	داغ تیرچه (به دلیل نیروی مغناطیسی در فلز تیرها ذرات باردار در هوا را جذب می‌کنند)
5		جدا شدن و ریزش بلوک‌ها در هنگام زلزله

 

سقف دال بتنی

سقف دال بتنی یکی از متداول ترین انواع سقف های بتنی می باشد که دارای 2 نوع دال تخت (دال بدون تیر) و دال با تیر است که در زیر در مورد آن‌ ها توضیح داده شده است.

 

الف) دال تخت

در این نوع دال تیر اجرا نمی‌شود و سقف به‌ صورت مستقیم به ستون‌ ها و دیوار برشی‌ ها متصل است. این نوع سقف نسبت به دال بتنی متکی بر تیر، از صلبیت کمتری برخوردار است؛ چرا که عامل ایجاد کننده‌ی سختی، مقطع عمیق تیرهاست که در این نوع سقف هیچ تیری در داخل سقف وجود ندارد و ستون‌ها مستقیماً از طریق دال سقف به یکدیگر متصل هستند. همچنین با توجه به اینکه عکس‌ العمل ستون‌ها با بارهای ثقلی وارده از طرف دال به‌ صورت نقطه‌ ای است، احتمال وقوع برش پانچینگ برای این قبیل سقف‌ ها بسیار محتمل است که برای جبران این ضعف از کتیبه و سر ستون استفاده می‌ شود.

 

مزایا و معایب سقف دال بتنی تخت
ردیف	مزایا	معایب
1	سهولت اجرا	نسبت به سقف‌های مشابه سنگین‌تر است
2	مقاومت مناسب در برابر زلزله	ضعف در انتقال برش در محل ستون
3	مقاومت در برابر آتش‌سوزی	عدم کاربرد در دهانه‌های بلند
4	عدم نیاز به سقف کاذب

 

ب) تیر دال

در این نوع سقف، برخلاف دال‌ های تخت از تیر نیز استفاده می‌شود و به همین دلیل دارای صلبیت بیشتری می‌باشد و بار کف ابتدا به تیر و سپس به ستون منتقل می‌شود. وجود تیر در اطراف دال باعث کاهش چشمگیر خیز دال می‌شود. بر عکس سیستم دال تخت، این سیستم محدودیت استفاده در ساختمان‌ های کمتر از 10 متر ارتفاع یا 3 طبقه را ندارد.

 

 

مزایا و معایب سقف دال با تیر
ردیف	مزایا	معایب
1	خیز کم	وجود آویز تیرها و نیاز به سقف کاذب
2	ایجاد دیافگرام صلب و مقاومت خوب در برابر زلزله	نسبت به سقف‌های مشابه سنگین‌تر است
3	مقاومت در برابر آتش‌سوزی	اجرای آن نسبت به دال تخت سخت‌تر می‌باشد
4	پوشش دهانه‌های بلند

 

سقف کامپوزیت

سقف کامپوزیت یا مرکب به سقفی گفته می‌شود که شامل تیرهای فلزی دارای برش گیر (در بال فوقانی)، بتن و آرماتور حرارتی می‌باشند. تیرهای فرعی می‌توانند از نوع لانه‌زنبوری یا سایر پروفیل‌های نورد شده باشند. بال فوقانی تیرها با کمک برش گیر به همراه بتن تحمل فشار و قسمت تحتانی تیرها تحمل کشش را بر عهده دارند. این سیستم سقف عمدتاً در ساختمان‌های فولادی قابل ‌اجرا هستند. سقف‌های کامپوزیت به دو صورت با شمع بندی و یا بدون شمع بندی انجام می‌شوند. برای جلوگیری از افزایش سایز تیرها و همچنین برای جلوگیری از شکم دادن سقف، معمولاً برای دهانه‌های بالای 3 متر، یک شمع در وسط دهانه قرار می‌گیرد و برای دهانه‌های بالای 6 متر نیز معمولاً از 2 شمع استفاده می‌شود.

عملکرد لرزه‌ای این نوع سقف مناسب می‌باشد چرا که دارای سختی و یکپارچگی خوبی می‌باشد. همچنین وزن آن نسبت به سایر سقف‌ها کمتر است و این خود باعث کاهش نیروی جانبی وارده به سازه و در نتیجه سبک‌تر شدن وزن اسکلت سازه می‌شود که می‌تواند از لحاظ  اقتصادی هم مقرون‌ به ‌صرفه باشد.

 

 

مزایا و معایب سقف کامپوزیت
ردیف	مزایا	معایب
1	کاهش وزن سقف نسبت به سقف‌های تیرچه‌بلوک و دال بتنی	در صورت اجرای غیر اصولی و عدم درگیری کامل بتن و فولاد، ممکن است سقف دچار شکم زدگی شود.
2	سهولت اجرای بازشو	لرزش زیاد (اگر هنگام ساخت از شمع بندی استفاده شود لرزش آن کمتر خواهد شد)
3	سرعت اجرای بالا	با وجود این که نسبت به سقف‌های تیرچه‌بلوک و کرومیت از سرعت ساخت بالاتری برخوردار است اما به دلیل نیاز به سقف کاذب، نهایتاً هزینه تمام‌شده بیشتری دارد و همچنین زمان بیشتری برای اجرای کامل آن نیاز است.

 

سقف یوبوت

این نوع سقف توسط مهندسان ایتالیایی برای بهینه‌ سازی و رسیدن به مقاومت مناسب در برابر زلزله و همچنین استفاده در دهانه‌ های بلند ابداع شد. این سیستم به خاطر مزیت‌ های سازه‌ ای، اقتصادی و معماری به‌ سرعت در سراسر دنیا مورد استقبال قرار گرفت. دال مشبک یوبوت از ترکیب بتن، میلگرد و قالب‌ های از پلی‌ پرو پیلن ساخته می‌شود. سختی نسبتاً بالای این سقف و عملکرد دو طرفه آن این امکان را به مهندسین می‌دهد تا تیرها را حذف کرده و دست مهندسین معمار و محاسب برای اجرای نقشه‌های معماری باز باشد.

از لحاظ اقتصادی، هزینه اجرای این سقف زیاد می‌ باشد اما در مجموع با توجه به سبک شدن سقف، نیروهای افقی زلزله نیز کاهش می‌یابد و در نتیجه مقاطع کوچک‌ تری برای ستون‌ ها و پی مورد نیاز است و باعث کاهش هزینه‌ی ساخت اسکلت سازه می‌شود. با توجه به این که آویز تیرها حذف می‌شود، اجرای تأسیسات مورد نیاز راحت‌ تر است و با هزینه کمتری اجرا می‌شود.

 

 

مزایا و معایب سقف یوبوت
ردیف	مزایا	معایب
1	باربری دوطرفه و عملکرد مناسب در هنگام زلزله	عدم امکان پوشش بهینه دهانه با قالب‌ها
2	ایجاد دهانه‌ها و کنسول‌های بلندتر	عدم بومی بودن آن با توجه به لرزه‌خیز بودن ایران
3	امکان حذف تیرها و ایجاد دال تخت	تغییر شکل و یا شکستن قالب در حین بتن‌ریزی و یا حرکت کارگران
4	امکان ایجاد بازشوهای بزرگ و شکل‌های نامنظم در سقف	عدم امکان استفاده از ابعاد بهینه قالب‌ها در دهانه‌های مختلف و در نتیجه افزایش بار مرده
5	امکان ستون گذاری نامنظم
6	حذف آویز تیرها و کاهش ضخامت سقف

 

سقف کوبیاکس

سقف کوبیاکس یکی از انواع سقف می باشد که همانند سقف تیرچه‌ بلوک و یوبوت، در قسمت‌ هایی از دال که بتن کاربرد سازه‌ای ندارد با گوی‌ های تو خالی جایگزین می‌گردد. این گوی‌ ها بین مش‌ های میلگرد بالا و پایین قرار می‌ گیرند و زیر گوی‌ ها نیز با بتن پر می‌شود. در این نوع دال با وجود حذف بتن غیر سازه‌ای، خاصیت باربری دو طرفه دال حفظ می‌شود و با شکل‌گیری دو لایه بتنی در بالا و پایین و همچنین تیرچه‌های متعامد، قابلیت باربری مناسبی دارد. سقف کوبیاکس به دلیل داشتن حفره‌های هوا، در برابر انتقال صدا، سرما و گرما و همچنین در برابر آتش‌سوزی بسیار مقاوم می‌باشد.

 

 

با توجه به این که در محل اتصال با اعضای باربر لرزه‌ای (ستون و دیوار برشی) حداکثر تنش‌ها اتفاق می‌افتد، این نواحی را به‌ صورت توپر (بدون گوی) اجرا می‌کنند؛ بنابراین از لحاظ رفتار درون صفحه‌ای اختلافی با دال توپر ندارد و عملکرد لرزه‌ ای آن بسیار مناسب می‌باشد؛ چرا که علاوه بر دارا بودن خصوصیات دال توپر، از وزن کمتری برخوردار است.

 

 

فنّاوری سقف کوبیاکس مربوط به کشور های مانند انگلیس و آلمان است که کشورهای لرزه‌ خیزی نیستند و از این سیستم در کشور های لرزه‌ خیزی مانند ژاپن و آمریکا استفاده نمی‌شود و استاندارد مربوط به این نوع سقف در هیچ‌ یک از آیین‌ نامه‌ های معتبر دنیا وجود ندارد؛ لذا به‌ کارگیری این سیستم در کشور ما نیازمند تحقیقات بیشتری می‌باشد.

از لحاظ  اقتصادی، هزینه اجرای این سقف زیاد می‌ باشد اما در مجموع با توجه به سبک شدن سقف، نیروهای افقی زلزله نیز کاهش می‌ یابد و در نتیجه مقاطع کوچک‌ تری برای ستون‌ ها و پی مورد نیاز است و باعث کاهش هزینه‌ی ساخت اسکلت سازه در حدود 5 تا 15 درصد می‌شود. با توجه به این که آویز تیرها حذف می‌شود، اجرای تأسیسات مورد نیاز راحت‌ تر است و با هزینه کمتری اجرا می‌شود.

 

مزایا و معایب سقف کوبیاکس
ردیف	مزایا	معایب
1	باربری دو طرفه	استفاده از این سیستم در پروژه‌های کوچک از لحاظ اقتصادی مقرون ‌به ‌صرفه نیست.
2	صاف بودن سطح بالایی و زیرین سقف و عدم نیاز به سقف کاذب	عدم وجود ضوابط طراحی در آیین‌نامه‌ها
3	کاهش تعداد و سطح مقطع عضوهای قائم (دیوار برشی و ستون)	جاگیر بودن پرکننده‌های کروی در هنگام حمل‌ونقل و دپو
4	حذف آویزها و کاهش ارتفاع کلی سازه	مقاوم در برابر آتش‌سوزی
5	کاهش خیز
6	امکان ستون گذاری نامنظم (انعطاف‌پذیری در پلان معماری)

 

 

منابع:

انواع سقف