انواع دال بتنی مدرن و کلاسیک
دال به نوعی از سقف یا عرشه سازه گفته میشود که به صورت یکپارچه و کامل از ترکیب بتن و فولاد اجرا شود. اجزای تشکیل دهنده کلی انواع دال بتنی شامل میلگرد و بتن است. روش کلی اجرا به این صورت است که ابتدا شمع بندی و قالب بندی زیر انجام شده و بسته به نوع یک طرفه یا دو طرفه بودن دال، میلگردهای پیش بینی شده در نقشه اجرا و سقف یا عرشه آماده بتن ریزی میشود. دال بتنی یکی از پر طرفدارترین انواع سقفها در دنیا است. میتوان از این سقف در انواع سازهها با کاربری متفاوت، انواع پلها و کف سازیهای سخت استفاده کرد. اما با توجه به وزن بالا و نیاز به قالب بندی زیر و سرعت پایین اجرایی، در انبوه سازی و ساختمانهای اقتصادی از توجیه اقتصادی برخوردار نیست. دال به عضوی گفته میشود که ضخامت آن نسبت به طول و عرضش خیلی کمتر باشد و عمدتاً بار ثقلی تحمل کند، هرچند ذر برابر نیزوهای جانبی به عنوان دیافراگم عمل کرده و بخشی از آن را منتقل میکند.
دال بتنی
یک عضو سازهای در ساختمانهای امروزی است. دالهای افقی بتنی مسلح، معمولا دارای ضخامتی بین ۱۰ تا ۵۰ سانتیمتر بوده و عمدتاً در سقف طبقات به کار برده میشوند. از دالهای نازکتر نیز به عنوان سنگفرش استفاده میشود.
در بسیاری از ساختمانهای مسکونی و صنعتی، هنگام ساختن طبقه همکف، از پی و یا خاک زیر ساختمان، به عنوان تکیهگاه برای دالهای بتنی ضخیم استفاده میشود. در ساختمانهای بلند مرتبه و آسمان خراشها نیز با قرار دادن دالهای بتنی پیشساخته کم ضخامت در بین قابهای فولادی، سقف هر یک از طبقات را درست میکنند.
دال یک طرفه و دال دو طرفه
فرض کنید دال یک مستطیل با طول و عرض مشخص باشد، اگر نسبت طول به عرض در دال کمتر از ۲ باشد دال دوطرفه و اگر این نسبت بزگتر یا مساوی ۲ باشد دال یک طرفه عمل خواهد کرد. تفاوت عملکردی دال یک طرفه و دوطرفه در مسیر انتقال بارهای وارده است. در دال یک طرفه بارها در جهت طولی و در دال دو طرفه در هر دو جهت منتقل خواهند شد.
تفاوت این دو نوع دال در مقدار و جهت قرارگیری آرماتورهای آنها نیز مشاهده میشود. 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 لارج پنل و تونلی از سقف دال (عموماً دو طرفه) بیشتر استفاده میشود.
مزایای سیستم دال بتنی
- در سیستمهای لارج پنل و تونلی بزرگترین مزیت این سیستم سرعت اجرای بالای آن است.
- در زلزله و نیروهای برشی بالا، رفتار این سقف مناسب بوده و مقاومت خوبی از خود نشان میدهد.
معایب سیستم دال بتنی
- سقفهای دال (چه یک طرفه و چه دو طرفه) بسیار گران بوده و در سیستمهای لارج پنل و تونلی باید هزینه بالایی صرف تهیه قالبها نمود و صرفاً در مجتمعهای بزرگ (شهرک سازی) مقرون به صرفه است.
- سقفهای تیرچه بلوک ارزانترین و مناسبترین سقف بوده و در صورت رعایت الزامات طراحی مناسبترین سقف از نظر کیفیت و مقاومت هستند.
روش اجرای ستون در سیستم دال بتنی
در اجرای ستون در سقف دال بتنی به ترتیب زیر عمل میشود.
گام نخست- آماده سازی ریشهها
قبل از آرماتوربندی ستون میبایست میلگردهای انتظار را از هر نوع آلودگی پاک نمود. پاکیزگی میلگردها شامل آلودگی به انواع روغنها و همچنین بتنهای پاشیده شده در هنگام بتن ریزی شالوده یا طبقه نیز میشود.
گام دوم- آرماتور بندی ستون
با توجه به مندرجات نقشهها، میلگردهای اصلی را کنار یکدیگر قرار داده و توسط خاموتها آنها را در فواصل مشخص به یکدیگر بسته میشود. خاموتها به طور کلی در ابتدا و انتهای ستون با گامهای کوچکتر و در میانه ستون با گامهای بزرگتر بسته میشوند. اجرای صحیح خاموتها این اجازه را به ستون میدهد که قبل از فرو ریختن ساختمان در زلزلههای شدید، تغییر شکل داده و فرصت فرار را به ساکنین ساختمان بدهد. نکته مهم این که قبل از بستن میلگردها، ابتدا میبایست از محل طول وصله، میلگردهای طولی را خم کرده تا دو میلگرد طولی یا اصلی بالا و پایین دقیقاً در راستای یکدیگر واقع شوند.
گام سوم- استقرار سبد آرماتور
ستون بافته شده را به صورت قائم در جای خود نگه داشته و میلگردهای طولی با سیم به میلگردهای ریشه بسته میشود. در مواردی که ستون بافته شده سنگین باشد، بلند کردن و جا دادن میلگردها توسط جرثقیل انجام میشود.
گام چهارم- قالب بندی
با توجه به آسیب پذیر بودن آرماتورها در برابر رطوبت، همچنین کاهش مقاومت آرماتورها در صورت وقوع آتش سوزی و گرم شدن بیش از حد، لازم است میلگردها توسط لایهایی از بتن پوشیده شود. ضخامت لایه پوششی باید به حدی باشد که آرماتور را در برابر عوامل ذکر شده محافظت نماید.
برای اطمینان از پوشش مناسب میلگردها، در فواصل مناسب بر روی خاموتها، نگهدارنده (Spacer) بسته شود تا پس از بستن قالبها میلگردها بدون این که به بدنه قالب بچسبند، درست در وسط قالب جای گیرند و ضخامت مناسب لایه پوششی رعایت شود.
ستونها وزن طبقات بالای خود را تحمل میکنند. در صورت انحراف ستون از حال شاقول حتی به مقدار جزئی، فشار اضافی به ستون وارد میآید و ظرفیت طاقت آنرا کم میکند. از این رو با دقت بالایی قالب بسته شده را شاقول کرده و با مهار بندیهای جانبی از جابه جایی یا کج شدن ستون در هنگام بتن ریزی یا سفت شدن بتن جلوگیری شود.
گام پنجم- بتن ریزی
پس از استقرار و محکم کردن میلگردهای بافته شده و تکمیل قالب بندی، بتن ریزی آغاز میشود. اگر بتن در چند مرحله ریخته و متراکم شود، بایستی فاصله زمانی مراحل بتن ریزی را محدود نموده تا بتن قبلی حالت خمیری داشته و اتصال کامل بین لایههای مختلف بتن ریزی به وجود آید. در ستونهای بلند جهت جلوگیری از آب انداختن زیاد بتن از بتن سفت (بتن با اسلامپ کم) استفاده شود.
روشهای اجرا همزمان تیر، سقف، پله
گام نخست – شمع بندی و قالب بندی
جهت قالب بندی تیرها و سقفها و پلهها، نیاز به پایهها یا شمعهای مناسب جهت نگهداری قالب در ارتفاع مورد نظر است. شمعها یا پایهها بایستی بطور کامل زیر قالب را مهار کرده و فاصله آنها به گونهای باشد که توانایی نگهداری وزن قالب، میلگرد، بتن روی آن و کلیه کارگرانی که در هنگام کار روی سقف راه میروند را داشته باشد.
گام دوم – آرماتور بندی
هنگامیکه قالب زیرین تیرها تکمیل شد، آرماتوربندی تیرها انجام میگیرد. نقش بسیار مهمی در حفظ و پایداری اتصال ستون به سقف ایفا میکنند. بعد از آرماتور بندی تیرها نوبت به تیرچههای سقف میرسد. تیرچهها میتواند از نوع بتنی یا فلزی باشد. مزیت تیرچههای فلزی آن است که به علت مقاومت بالا لازم نیست در زیر آنها شمع قرار داده شود. فاصله این تیرچهها از همدیگر بیشتر بوده و میتوان از آنها در دهانههای بزرگتری استفاده نمود.
گام سوم – بتن ریزی
در ستونها و دیوارها ممکن است در یک مرحله بدون قطع بتن ریزی کل دیوار یا ستون بتن ریزی شود ولی در مجموعه سقف و تیرها بخاطر گستردگی و حجم بتن زیاد، گاهی اوقات بتن ریزی موقتاً قطع شده و پس از مدتی ادامه بتن ریزی انجام میشود. این قطع بتن را وقتی بیش از ۳۰ دقیقه باشد اصطلاحا درز اجرایی مینامند.
قطع بتن ریزی میبایست عمود بر محور اصلی عضو انجام شود و از قطع بتن به صورت مایل و زاویه دار پرهیز شود. بنابراین در دیوارها یا احتمالاً ستونها قطع بتن به صورت افقی انجام خواهد شد در حالی که این درز اجرایی در سقفها و تیرها به صورت عمودی ایجاد میشوند.
از آنجایی که بتن در تحمل فشاری و برشی مهم است و مقاومت خمشی ندارد بنابراین قطع بتن در جایی از دال یا تیر انجام میشود که دارای لنگر خمشی زیاد ولی برش کم همچون وسط دهانه تیرها است.
طراحی سقف دال بتنی
برای افزایش نسبت مقاومت به وزن دالها، تعدادی روش طراحی وجود دارد. در همه این طرحها، سطح بالایی دال به صورت مسطح و صاف بوده و سطح پایینی نیز به حالتهای زیر ساخته میشوند.
- موجدار که برای ساختن آن معمولاً بتن را در یک سینی فولادی موجدار میریزند. در این نوع از دال، مقاومت و خمش در مقابل وزن خود دال مقدار مناسبی دارد. دال موجدار را در جهت کوتاه و از سمتی به سمت دیگر استفاده میکنند.
- دال دندانهای (یکطرفه) که مقاومت قابل توجهی در یک جهت دارد.
- دال کلوچهای (دوطرفه) که در هر دو جهت، دارای مقاومت بالایی است.
طراحی آرماتورها در سقف دال بتنی
در دالهای یک طرفه، لنگر مقاوم تقویتی، تنها در جهت کوتاه لازم است. زیرا لنگر در محور کوتاه آن چنان دارای مقدار کمی است که میتوان از آن صرف نظر نمود. در صورتی که نسبت طول جهت بلند دال به جهت کوتاهتر، بیشتر از ۲ باشد، میتوان دال را به صورت یک طرفه در نظر گرفت.
اما در دالهای دو طرفه، در هر دو جهت، به لنگر مقاوم تقویتی نیاز است. اگر نسبت طول جهت بلند به کوتاه، کوچکتر از ۲ باشد، آنگاه باید لنگر هر دو جهت را در طراحی بررسی کرد.
عملیات ساخت
یک دال بتنی ممکن است به صورت پیش ساخته و یا اجرا شده 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 پیش تنیده (در کارخانه)، 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 پیش ساخته به شکل مناسب در محل خود قرار گیرد.
در محل پروژه، دال بتنی با استفاده از قالبهایی که خمیر بتن را در 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 نگه داشته شدهاند استفاده میشود که بعد از سفتشدن بتن، این داربستها را بر میدارند. قالبها، عمدتاً از صفحات و قطعات چوبی، پلاستیکی یا فولادی ساخته میشوند. امروزه، در پروژهای 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.
سقف کوبیاکس (cobiax)
سقف کوبیاکس (cobiax) یک نوع سقف جدید است که از نظر سازهای بر مبنای سقفهای دال بتنی دو طرفه اما متفاوت با آنهاست. یکی از روشهای اجرای سقف با استفاده از گویهای پلاستیکی توخالی از جنس پلی اتیلن است.
مفهوم کوبیاکس مبنی بر سقف سازهای با ویژگی (سقف دال دو طرفه) مشابه سقفهای Cobiax است. اساس طراحی تکنولوژی بتنی دال دو طرفه، با این تفاوت که هسته بتن مرکزی در محلهایی که کاربرد سازهای ندارد با گویهای تو خالی جایگزین میشود. (جنس این گویها پلی اتیلن بازیافت یا پلی پروپیلن است).
با شکل گیری غشای بتنی مستحکم در قسمت فوقانی و تحتانی دال، به همراه شکل گیری شبکه تیرچههای داخلی در دو امتداد، در اثر قراردهی گویها در سرتاسر فضای میانی دال بتنی، میتوان باربری مناسبی را برای این دال متصور شد.
مزایای فنی سیستم کوبیاکس
- باربری دو محوره
- بهینه سازی المانهای عمودی مانند ستونها و دیوارهای برشی (ستونهای لاغرتر، کاهش ۴۰ درصدی حجمی و عددی ستونها)
- بهینه سازی دال و فونداسیون (کاهش بارهای وارد بر پی، دالهای تا ۳۰ درصد سبکتر)
- بهینه سازی المانهای سخت کننده (کاهش بارهای افقی)
- کاهش ارتفاع کلی سازه (بهینه سازی ارتفاع سقف)
مزایای سقف کوبیاکس در مقایسه با سقفهای دیگر
در سیستم کوبیاکس اعضای دال سقف شامل بتن، آرماتور، توپیهای توخالی پلاستیکی، و قفسه مسلح است. توپیهای 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 میشود. در این سازه، سیستم مقاوم در برابر نیروهای جانبی سازه شامل ترکیب دال و ستون (تقریباً قاب ساده) و دیوار برشی بتنی با شکل پذیری متوسط است.
مزایای معماری سیستم کوبیاکس
- انعطاف پذیری در پنل معماری (کاهش عددی ستونها)
- قابلیت پذیرش کاربریهای گوناگون
- سهولت تغییر کاربری افقی و عمودی
- امکان اجرای کنسول تا ۷ متر
- امکان ایجاد بازشو در هر شکل و اندازه در سقف
- افزایش فضای مفید
- قابلیت اجرای دهانه تا ۸۱ متر بدون اجرای ستون
- باربری ۲ محوره
- بهینه سازی المان های عمودی
- بهینه سازی دال و فونداسیون
- بهینه سازی المانهای سخت کننده
- کاهش ارتفاع کلی سازه
- کنترل خیز بهتر
- مقاومت بهتر در برابر نیروهای زلزله
- حذف تمام تیرهای اصلی
- کاهش مصرف بتن
- کاهش المانهای سازهای
- کاهش مصرف آرماتور
- کاهش زمان ساخت