طراحی عرشه‌های فولادی
روش‌های جدید و کارآمد برای ساخت سقف‌های مرکب فولادی باعث شده تا احداث ساختمان‌ها با سرعت زیادی انجام گیرد. استفاده از مصالح قدیمی و روش‌های سنتی ساخت دیگر جوابگوی سرعت مورد نظر و نیازهای طراحی نیست. از این رو استفاده از مصالح جدید و کارار به همراه تکنیک‌های نوین در سخت و ساز امر اجتناب ناپذیری محسوب می‌شود.
سقف‌های مرکب عرشه‌های فولادی سال‌های زیادی است که در کشورهای توسعه یافته اجرا می‌شود و با ورود تکنولوژی آن به کشور اخیراً روند رو به رشدی را طی می‌کند و یکی از ایمن‌ترین و اقتصادی‌ترین سقف‌هایی است که به شیوه کاملاً مهندسی در کشور اجرا می‌شود.
هر چند مدت زیادی از رواج این نوع سقف در کشور ما نمی‌گذرد اما در واقع این سیستم اجرای سقف از سال ۱۹۳۹ و با تدوین یک استاندارد صنعتی برای طراحی، اجرت و بهره برداری از این سقف توسط انستیتو سقف فولادی به طور رسمی وارد صنعت ساختمان شده است.
به دلیل افزایش روز افزودن اجرای این سقف‌ها در ایران و در راستای بیشتر کارفرمایان و دست اندرکاران صنعت ساختمان آیین نامه‌های مربوط سعی می‌شود بخشی مورد بررسی قرار گیرد.
سقف عرشه فولادی
سقف پیشرفته با ورق‌های گالوانیزه ذوزنقه‌ای شکل آجدار بدون اجرای قالب‌بندی و میلگرد، با سرعت بیشتر و هزینه کمتر نسبت به سایر سقف‌ها است. سیستم سقف‌های کامپوزیت عرشه فولادی از مقاطع مختلط دال بتن مسلح بر روی ورق‌های ذوزنقه‌ای که به تیرها و شاهتیر‌های فولادی متصل می‌شوند، تشکیل شده است.
سیستم سقف‌های کامپوزیت عرشه فولادی قابل اجرا بر روی اسکلت‌های فلزی و اسکلت‌های بتنی است و در این سیستم ورق‌های گالواینزه ذوزنقه‌ای آجدار نقش قالب باربر و ماندگار را بر عهده دارد که توسط برشگیرهای فولادی استاندارد به تیرهای فرعی و اصلی متصل می‌شود. در این سیستم عملکرد مختلط دال بتن مسلح و وورق فولادی ذوزنقه‌ای نقش مهمی در تامین صلبیت سقف و رفتار مطلوب برشی آن خواهد داشت.
وزن این سقف نسبت به سقف‌های مشابه حدود ۳۰ تا ۶۰ درصد کمتر است و سرعت اجرای این سقف حدود ۱۱ برابر بیشتر از سقف‌های معمولی مانند دارل بتنی و تیرچه بلوک می‌شود. همچنین شیره بتن در سقف ماندگار شود که این امر باعث مقاومت بیشتر بتن می‌شود.
ورق‌های خم شده را می‌توان به دو صورت عرشه فولادی عمود بر محور تیر و موازی محور تیر اجرا نمود. ورق‌های ذوزنقه‌ای در اجرای تیر مرکب با عرشه فولادی عمود بر محور تیر عملکرد بهتری نسبت به اجرای عرشه فولادی موازی محور تیر از خود نشان می‌دهد.
در حالت اجرای عرشه فولادی عمود بر محور تیر و ورق‌های فولادی در جهت عمود بر تیر مانند یک تیر سرتاسری رفتار می‌کنند.
اما ورق‌های فولادی موازی بر محور تیر ظرفیت باربری چندانی ندارند وورق نقش قالب و پایه را به خوبی ایفا نمی‌کند در این نحوه اجرا استفاده از پایه‌های موقت ضروری است.
اجزای تشکیل دهنده سقف عرشه‌های فولادی
ورق فولادی
ورق فولادی شاخص‌ترین مصالح این نوع سقف است که برای ساخت آن ورق فولادی گالوانیزه (هر دو طرف) با ضخامت‌های ۰/۸ تا ۱/۲ میلیمتر را به وسیله دستگاه‌های به روش نورد سرد به خالت موجدار شکل دهی می‌کنند. به صورتی که در مقطع ورق حاصله هر موج به شکل یک ذوزنقه دیده می‌شود. برای محاسبه مشخصات هندسی مقطع باید از ضخامت پوشش گالوانیزه صرف نظر نمود ارتفاع ذوزنقه‌های حداکثر ۷۵ میلیمتر است همچنین عرض متوسط کنگره‌های پر شده با بتن نیست 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 ورق‌های باید در جان خود دارای فرورفتگی‌ها و برجستگی‌هایی بشاند تا درگیری بین فولاد بتن را ایجاد نمیاند. در طی مراحل بارگیری، حمل و دپوی این ورق‌ها باید دقت لازم برای جلوگیری از تغییر شکل آنها صورت گیرد.
برشگیر
برشگیرهای 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 و در نهایت حداقل ارتفاع گل میخ بعد از نصب که از بالای ورق ذوزنقه‌ای اندازه گیری می‌شود نباید کمتر از ۴۰ میلیمتر باشد.
این گل میخ‌ها به وسیله دستگاه جوش قوس الکتریکی خاصی که خوانده می‌شود. به بال تیرهای سازه‌ای جوش می‌شود. این فرایند جوشکاری می‌تواند هم به صورت مستقیم روی بال تیر سازه انجام گیرد و هم ار روی ورق فولادی انجام گیرد قبل از قرارگیری گل میخ یک حلقه سرامیکی در محل جوش قرار می‌گیرد تا از حوضچه مذاب ایجاد شده در لحظه ایجاد قوس الکتریکی محافظت نماید.
آرماتور
آرماتوربندی در چهارچوب مورد زیر باید 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 صرف نظر شود.
آرماتوربندی این سقف در صورتی که با استفاده از میلگردهای آجدار مرسوم و موجود در بازار صورت گیرد تا حدودی وقت گیر خواهد بود اما در صورت استفاده از مش‌های آماده این مرحله از اجرای سقف نیز با سرعت قابل قبولی صورت خواهد پذیرفت. البته این مش‌های آماده باید مطابق با استانداردهای مربوطه ساخته، حمل و نصب شوند.
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 سانتی مترمربع متغییر باشد که با توجه به نوع بارگذاری و مشخصات دهانه تعیین خواهد شد.
در هنگام محاسبه مشخصات هندسی مقطع باید 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 صرف نظر نمود.
ضخامت دال بتنی در بالای کنگره ورق ذوزنقه‌ای نباید از ۵۰ میلیمتر کمتر باشد. با توجه به این موضوع در صورت استفاده از ورق فولادی با ارتفاع حداکثر ۷۵ میلیمتر مجموع ضخامت سقف ۱۲۵ میلیمتر خواهد بود.
یکی دیگر از راهکارهای سرعت بخشیدن به اجرای این سقف استفاده از بتن دارای فیبرهای پلیمری یا فولادی است که با استفاده از آن می‌توان آرماتوربندی را در اکثر نقاط عرشه فولادی حذف نمود که البته تهیه، حمل و ریختن آن باید با دقت خاص و بر اساس آیین نامه‌های مربوطه باشد.
مزایای عرشه‌های فولادی
- وزن و هزینه اجرای آن حداقل به میزان ۱۰ تا ۴۰ درصد کمتر از سقف‌های معمول است.
- ۲۰٪ تا ۳۰٪ صرفه جویی در مصرف فولاد اسکلت سازه
- سرعت اجرای بالا
- ۶۰٪ تا ۷۰٪ صرفه جویی در مصرف میلگرد بتن ریزی تمامی سقف‌ها در یک زمان
- بدون نیاز به شمع بندی
- امکان افزایش فاصله تیرها تا ۳/۵ متر بدون نیاز به شمع بندی وجود دارد
- ۱۵٪ تا ۲۰٪ صرفه جویی در مصرف بتن سقف
- وزن کمتر سقف باعث وزن کمتر سازه شده و اسکلت و فونداسیون ساختمان سبکتر می‌شود
- در یان نوع سقف قالب بندی حذف شده و ورق‌های عرشه در جین اجرا به عنوان قالب عمل می‌کند.
- نیازی به آرماتور کششی در این سقف نبوده و ورق‌های عرشه پس از گیرش بتن به عنوان فولاد کششی عمل خواهند کرد.
- بار مرده این سقف با ۵ سانتیمتر بتن رویه ۱۹۰ کیلوگرم و با ۷ سانتیمتر بتن رویه ۲۱۰ کیلوگرم بر متر مربع است بنابراین از بار مرده سقف تیرچه و بلوک ۱۵۰ کیلوگرم و از بار مرده سقف کمپوزیت ۶۰ کیلوگرم سبکتر است.
- ورق‌های عرشه با توجه به ظرفیت باربری بالایی که دارند سکوی مناسبی برای پرسنل در حین اجرا هستند.
- عبور آسان و سالم تاسیسات از زیر سقف و همچنین تعمیر و تعویض بسیار راحت موارد آسیب دیده از ویژگی‌های سقف عرشه فولادی است.
- وزن این سقف از سایر سقف‌های معمول مثل دال بتنی، کامپوزیت، تیرچه بلوک حدود ۳۰ تا ۶۰ درصد کمتر است.
- در این سیستم با توجه به حذف شمع بندی امکان بتن ریزی همزمان طبقات وجود دارد.
- سرعت اجرا تا ۱۰ برابر بیشتر از سقف‌های معمول است.
- کاهش ضخامت سقف
- قابلیت اجرا در پلان‌های معماری پیچیده با رعایت جزییات
- لرزش در سقف عرشه فولادی به میزان قابل توجهی به نسبت سقف‌های مشابه کمتر است.
- در این نوع سقف‌ها نگهداری و عمل آوری بتن به دلیل حفظ کامل آب بتن به نحو بسیار مناسبی انجام می‌شود.
- در ساختمان‌های صنعتی، پارکینگ‌ها و به طور کلی فضاهایی که نیاز به سقف کاذب ندارند، زیبایی ورق‌های گالوانیزه سطح تمام شده یک دست و مناسبی را ایجاد می‌نمایند.
- به دلیل استفاده از تجهیزات مدرن در بخش‌ها تولید، نصب و جوشکاری کیفیت اجرا بسیار بالا است.
- شاهد کاهش هزینه حمل و نقل مصالح خواهیم بود.
- نصب ورقه‌ها بودن جوشکاری و فقط با میخ‌های فولادی انجام می‌شود که همین سبب کار سبب پایین آمدن هزینه‌ها می‌شود.
- سقف‌های کامپوزیت سقف‌های کامپوزیت عرشه فولادی معمولاً طوری طراحی می‌شوند که نیازی به شمع بندی نداشته باشند اما برای دهانه‌های بزرگتری از ۳۰ متر در برخی موارد به شمع بندی موقت نیاز داریم. این اتفاق معمولاً در مواردی رخ می‌دهند که یا از لحاظ اقتصادی حذف یک تیر فرعی و زمان اضافه لازم جهت اجرای شمع نبدی قابل توجیه هستند. یا این که دهانه‌ها با اشکال یا موقعیت خاص باشند مانند دهانه‌هایی که شامل شفت آسانسور یا تاور باشند. به طور معمول محل قرارگیری شمع‌ها در وسط دهانه‌ها است در برخی موارد هم در یک سوم دهانه قرار می‌گیرند.
- ورق‌های فولادی هرگز نباید در محل شمع‌ها قطع یا اورلب یا به آنها بسته شوند. عرض تکیه گاه ورق فولادی بر روی شمع بین ۷۵ تا ۱۰۰ میلیمتر و فاصله بین دو پایخ شمع در حدود یک متر است.
روند اجرای سقف عرشه فولادی
روند اجرای سقف بدین صورت است که پس از طراحی سقف و مشخص شدن فواصل تیرهای فرعی، نقشه‌های شاب جهت جاکذاری صفحات بر روی دهانه‌های مختلف تهیه و دستور تولید به کارخانه داده می‌شود. پس از تولید صفحات بسته بندی شده توسط ماشین‌های حمل بار به محل پروژه ارسال و به وسیله جرثقیل یا تاور مستقر در کارگاه بر روی اسکلت در ترازوهای مختلف سقف قرار داده می‌شود.
سپس صفحات بر روی تیرها طبق نقشه پخش شده و به وسیله پرچ‌های مخصوص در جای خود ثابت می‌شود. در مرحله بعد گل میخ‌ها از روی بال پل‌ها و تیرهای فرعی نصب می‌شود. نصب گل میخ‌ها توسط دستگاه صورت می‌گیرد. با توجه به اینکه این برشگیرها نقش مهمی در ایمنی سقف حین بهره برداری و هنگام زلزله ایفا می‌کند. در انتخاب گل میخ باید دقت کافی صورت گیرد و همچنین نصب گل میخ‌ها باید توسط افراد متخصص انجام شود.
پس از نصب گل میخ آرماتورهای حرارتی مورد نیاز سقف یه صورت شبکه مش آرماتور بسته شده و فلاتینگ اطراف نصب و سقف آماده بتنی ریزی می‌شود. سپس بتن ریزی با پمپ زمینی بر روی سقف‌های آماده صورت گرفته و بتن توسط گروه بتن ریزی بر روی سقف پخش می‌شود.
