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 ۶۰درصد 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.
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 آرماتو ر 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 سقفهائی 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 جلمه 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.
روشهای طراحی سقف عرشه فولادی
اصولاً دو روش کلی برای طراحی این نوع سقف وجود دارد.
- ورق فولادی به عنوان قالب ماندگار (Permanet Shuttering )
- ورق فولادی به عنوان المان کششی ( Tensile Component )
ورق فولادی به عنوان قالب ماندگار
در این روش طراحی، از قابلیت مقاومت کششی ورق فولادی در مقطع صرف نظر میکنند، که میبایست قادر به تحمل بارهای زنده (ابزار و نفرات) موجود تا مرحله بتن ریزی باشد. البته پس از گیرش بتن نیازی به دکفراژ ندارد و تا پایان عمر ساختمان باقی خواهد ماند. در این حالت در واقع از عملکرد سازهای ورق فولادی چشم پوشی 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 در کف کنگره قرار داده و آنها را آرماتورهای طولی ( Longitudinal Reinforcement ) مینامند.
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 در گیری بتن و ورق فولادی به اندازهای کافی است که در حین مقاومت در برابر لنگرها و برشهای موجود با یکدیکر عمل کرده و دچار لغزش نسبت به هم نمیشوند. طراحی با استفاده از این فرضیات، اقتصادی ترین حالت این سقف را بدست میدهد چرا که موجب کاهش آرماتور محاسباتی مقطع خواهد شد.
روند اجرای سقف عرشه فولادی
روند اجرای سقف عرشه فولادی در ساختمانهای اسکلت فلزی به این صورت است که پس از طراحی سقف و مشخص شدن فواصل تیرهای فرعی بر اساس ضخامت ورق، نقشههای شاپ جهت جاگذاری صفحات برروی دهانههای مختلف تهیه و تولید میشود. سپس صفحات بر روی تیرها طبق نقشه پخش شده و به وسیله پرچهای مخصوص در جای خود ثابت میشود.
در مرحله بعد برشگیرها یا گل میخها از روی بال پلها و تیرهای فرعی با استفاده از میخکوب تفنگی(هیلتی) به سازه پرچ شده و با استفاده از دستگاه جوش (جوش قوس الکتریکی) به سازه جوشکاری میشود. پس از نصب گل میخ، آرماتورهای حرارتی مورد نیاز سقف، به صورت شبکه مش آرماتور، بسته شده و سقف آماده بتن ریزی میشود. صفحات فولادی، قالب سقف را تشکیل میدهند لذا شیره بتن بعد از بتن ریزی کاملاً حفظ شده و با توجه به اینکه بتن، آب خود را تنها از یک طرف از دست میدهد و در شرایط ایدهآلتری به عمل میآید، دارای مقاومت بهتری خواهد بود. در تیرهای کناری سازه که امکان ریختن بتن تازه از ذوذنقههای ورقهای فولادی وجود دارد، با استفاده از آویز از ریخته شدن بتن تازه جلوگیری میشود.
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 است. در نهایت حداقل ارتفاع گل میخ بعد از نصب، که از بالای ورق زوزنقهای اندازهگیری میشود، نباید کمتر از ۴۰ میلیمتر باشد.
آرماتور (Reinforcement)
آرماتوربندی در چهار مورد زیر میبایست اجرا شود.
- مقاومت در برابر لنگر منفی در دهانههای ممتد و کنسولها
- بارهای متمرکز یا بازشوها
- آرماتور حرارتی
- 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.
بتن
مقاومت فشاری بتن مورد استفاده با توجه به اینکه از بتن سبک یا بتن معمولی استفاده شود میتواند از 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 ۷۵ 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) است که با استفاده از آن میتوان آرماتوربندی را در اکثر نقاط عرشه فولادی خذف نمود.
آسیبهای وارده بر سقف عرشه فولادی
- آسیبهای وارده به سقف قبل از اجرای بتن ریزی
- آسیبهای وارده به سقف بعد از بتن ریزی
آسیبهای وارده به سقف قبل از بتن ریزی شامل موارد زیر است.
- تغییر شکلها ماندگار در ورق عرشه فولادی شامل لهیدگی، سوراخ شدگی، پاره شدگی ورق.
- شکستگی و کنده شدن گلمیخها.
آسیبهای وارده به سقف بعد از عملیات بتن ریزی شامل موارد زیر است.
- در رفتن ورق عرشه فولادی در حین عملیات بتن ریزی.
- شکم دادن ورق عرشه فولادی.
- ترک خوردن بتن.
- همچنین مواردی مانند تغییر محل داکتها و بازشوها در سقفهای عرشه فولادی است.
روشهای ترمیم و اصلاح سقف عرشه فولادی
تغییر شکلهای ماندگار در ورقهای عرشه فولادی قبل از بتن ریزی بسیار مشاهده شده است. ورقهای عرشه فولادی در هنگام بارگیری، حمل، تخلیه در محل پروژه یا در اثر سقوط اجسام سنگین روی سقف دچار لهیدگی، پارگی و یا تغییر شکلهای ماندگار میشوند. مطابق ضوابط مبحث دهم مقررات ملی ساخمان استفاده از ورقهایی که دچار تغییر شکلهای ماندگار شده مجاز نیست. در چنین مواقعی ورق از محل نشیمن خود بر روی تیر اصلی و نه تیر فرعی، به وسیله دستگاه سنگ فرز بریده شده و ورق سالمی جایگزین میشود. در مواردی که در اثر سقوط جسمی برنده و تیز ورق دچار پارگی شده، در صورتی که طول محل پارگی حداکثر یک دهم طول ورق یا ۱۰ سانتی متر باشد توسط یک قطعه ورق ۵۰ تا ۷۰ سانتیمتری محل آسیب دیدگی همپوشانی و اقدام به بتن ریزی شود.
نکاتی درباره جلوگیری از لرزش سقف عرشه فولادی
دهانه تیرریزی
از مهم ترین عوامل موثر در لرزش سقف، فاصله تیرریزی بین تیرهای فرعی است. اگر حداکثر دهانههای فرعی در ساختمان شما حدوداً ۲/۵ متر است، با اجرای هر نوع ورقی مشکلی در لرزش نخواهد داشت. اما برای ساختمانی با فاصله تیر فرعیهای ۳/۵ متر در صورت استفاده از ورقهای نازک قطعاً لرزش وجود خواهد داشت. برای ساختمانهایی با دهانه زیاد، از ورقهای ضخیم در طراحی استفاده میکنند که مشکل لرزش را حل میکند.
ضخامت ورق عرشه
انتخاب ورق با ضخامت نادرست با توجه به فواصل تیرریزی نیز از عوامل موثر در لرزش سقف ساختمان خواهد بود.
ارتفاع عرشه
ارتفاع عرشه یا به عبارت اشتباه متداول، گام ورق، از فاکتورهایی است که با توجه به فواصل تیرریزی و ضخامت ورق، توسط محاسب، انتخاب میشود. اشتباه در این زمینه نیز لرزشهای بدنبال خواهد داشت.