سقف کامپوزیت و الزامات اجرایی آن

در این مقاله قصد داریم شما را با یکی از انواع سقف هایی که بیشتر در سازه های فلزی اجرا می شود یعنی سقف کامپوزیت یا مرکب آشنا کنیم.

سقف کامپوزیت یا مرکب به سقفی اطلاق می شود که در اجرای آن از ترکیب فلز و بتن استفاده می شود. و معمولا بتن در این نوع سقف نقش پوشش دارد.

این نوع سقف ها در مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، در زیر عنوانِ اعضای خمشی با مقطع مختلط، آورده شده است.

بر اساس مصالح مصرفی در اجرا، مبحث دهم دو نوع از سقف های مرکب را نام برده است.

الف: سقف شامل تیرهای فرعی ، برش گیر از نوع ناودانی ، شبکه میلگردهای حرارتی و دال بتنی.

ب: سقف شامل تیر های فرعی، ورق های فولادی شکل داده شده، برشگیر از نوع گل میخ ، شبکه میلگردهای حرارتی و دال بتنی.

 

 

البته سازندگان عمدتاً حالت اول را با نام سقف مرکب یا کامپوزیت و حالت دوم را با نام سقف عرشه فلزی یا Metal Deck  می شناسند . 

به طور کلی در سقف های کامپوزیت،  از یونولیت خبری نیست. پس در مرحله نازک کاری، برای اینکه در زیر سقف سطح یکنواختی داشته باشید، باید کل مساحت زیر سقف رابیتس کاری یا سقف کاذب انجام دهید. ( در زیر زمین ها  لزومی به این کار نیست. و می توان به حالت اکسپوز باقی گذاشت.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

در این مقاله اختصاصا به فرآیند اجرایی حالت اول (سقف مرکب) می پردازیم. البته بعضی جاها مقایسه ای هم با سقف Metal deck انجام می دهیم.

برشگیرها در سقف کامپوزیت:

نقش برشگیر ها در طول تیرهای فرعی، برای اتصال و یکپارچگی تیرها و دال بتنی استفاده می شود. برای سقف های عرشه فلزی، برش گیر از نوع گل میخ است و ورق های پوششی را به تیرهای فرعی متصل میکند.

برای سقف های مرکب، برش گیر ها از نوع ناودانی است. البته بعضی موارد از قطعات نبشی هم به جای ناودانی استفاده میکنند که توصیه نمی شود.

در مبحث دهم ضوابط اجرایی برشگیر ها و گلمیخ ها، روی تیرهای فرعی آورده شده است. اگر تیر را از وسط به دو قسمت تقسیم کنیم، ناوداونی ها باید طوری در روی تیر بنشیند که در هر طرف به سمت خارج تیر باشد. برخی مواقع از این بند غفلت می شود.

 

 

ضخامت دال بتنی روی سقف کامپوزیت:

طبق مبحث دهم صفحه ۱۲۲، حداقل ضخامت دال بتنی روی سقف کامپوزیت ۸ سانتی متر باید باشد.

معمولاً در سقف های کامپوزیت برش گیر ها را از ناودانی نمره ۶ انتخاب میکنند.(ارتفاع ۶ سانتی متر) اگر از ناودانی نمره ۶ استفاده کنیم، با احتساب ۲٫۵ سانتی متر پوشش بتنی روی برشگیر، که در بند صفحه ۱۳۸ آمده، حداقل ضخامت دال بتنی، باید ۸٫۵ سانتی متر باشد. 

در سقف های پارکینگی توصیه می شود ضخامت دال بتنی در سقف کامپوزیت بیشتر در نظر گرفته شود. (۱۰ تا ۱۲ سانتی متر)

فاصله تیرهای فرعی در سقف کامپوزیت:

در این نوع سقف تیرهای فرعی در فواصل حداکثر ۱۱۰  سانتی متری از هم قرار میگیرند. به دلیل اینکه برای بتن ریزی باید زیر سقف قالب بندی شود. فاصله تیرهای فرعی را به عنوان تکیه گاه قالب ها نمی توان بیش از این در نظر گرفت.

فاصله کم تیرهای فرعی، یکی از  نقاط ضعف این نوع سقف نیز محسوب می شود. اما  در سقف های Metal deck  یا عرشه فولادی، می توان فاصله تیرهای فرعی را تا ۲٫۵ متر افزایش داد. این موضوع باعث شده تمایل به اجرای سقف های متال دک (Metal (Deck افزایش یابد. هزینه ای که بابت خرید ورق های شکل دار شده، در این نوع سقف انجام می شود، اولا به دلیل حذف قالب بندی زیر سقف و ثانیا افزایش فاصله تیرهای فرعی و به کار بردن تعداد کمتری تیرآهن، جبران می شود.

با توجه به تعداد زیاد تیرهای فرعی در سقف های کامپوزیت، هر چقدر از نمره کمتر تیرآهن استفاده شود، هزینه اجرا پایین تر می شود. گفتیم که  در سقف کامپوزیت، یونولیت به کار نمی رود، وجود یونولیت داخل سقف، لرزش سقف را کم میکند. به همین دلیل در سقف کامپوزیت لرزش سقف هنگام راه رفتن و بار گذاری روی آن بیشتر است. (به خصوص در دهانه های بزرگ و باز که تیغه بندی ندارد.)

هر چقدر ارتفاع تیرهای فرعی (ممان اینرسی)  کمتر باشد، این لرزش بیشتر می شود. به همین دلیل نمی توانیم از نمره های خیلی پایین برای تیرهای فرعی استفاده کنیم حتی اگر از نظر محاسباتی جواب دهد. 

برای جلوگیری از لرزش و ارتعاش سقف ها، بندی در آیین نامه وجود دارد که لازم است تیرهای فرعی با آن کنترل شوند.

برای درک بهتر این ضابطه مثالی آورده ایم.

مثال:

در یک سازه با سقف مرکب، برای یک دهانه با طول ۷٫۵ متر و سطح باز بدون تیغه بندی، برای تیرهای فرعی IPE 200 در نظر گرفته شده است. کفایت ، IPE 200  را از نظر ارتعاش و لرزش سقف کنترل کنید. بار مرده یکنواخت در طول هر تیر فرعی : ۲۵۰ کیلو گرم بر متر

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

یادآوری: هر پاسکال معادل یک نیوتون بر متر مربع است.

با توجه به جدول اشتال ممان اینرسی مربوط به IPE200:

 

 

 

 

 

 

 

 

IPE200 مورد قبول نیست.

 

حداقل مُمان اینرسی مورد نیاز با توجه به ارتعاش و لرزش تیر:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

با توجه به جدول اشتال IPE240 برای این دهانه مناسب است.

با توجه به این مثال ، ممکن است یک نمره تیرآهن از لحاظ باربری ومحاسباتی ، کفایت کند، اما از نظر لرزش و ارتعاش کفایت نکند و نیاز به نمره بالاتر تیرآهن داشته باشیم.

این مثالی از یک پروژه واقعی بود. این اشتباهی بود که از محاسب سازه سر زد. به اصرار خود سازنده برای یک سازه مسکونی با سقف کامپوزیت، برای تیرهای فرعی، تیرآهن IPE200 در نظر گرفتند. پس از اجرای سه سقف همان سازنده از دست محاسب شاکی شد که سازه را ضعیف طراحی کرده  و سقف هنگامی که روی آن راه می رویم، لرزش دارد. متاسفانه دهانه اصلی این سازه که ۷٫۵ متر طول داشت، مربوط به فضای پذیرایی و خالی از تیغه بندی بود. به همین خاطر مشمول بند صفحه ۱۹۲ آیین نامه می شد  و مطابق همان مثالی که آوردیم باید تیرآهن IPE240  برای تیرهای فرعی در نظر گرفته می شد.

محاسبات مربوط به سقف کامپوزیت:

در نرم افزار Etabs آیتم مجزایی برای مدل کردن و طراحی سقف کامپوزیت و تیرهای فرعی وجود دارد.  در ورژن های جدید  نرم افزار نیز تمامی کنترل های لازم برای کفایت تیرها از جمله لرزش و خیز تیر، انجام می شود و دیگر نیاز به انجام این محاسبات دستی مرتفع شده است.

به همین خاطر است که در نرم افزار، پس از اینکه آنالیز انجام می شود، بعضی از المان ها، با وجود داشتن ضریب Ratio پایین، همچنان به رنگ قرمز (ضعیف) هستند.

البته ناگفته نماند، به طور کلی لرزش سازه های فلزی، بخصوص قبل از انجام سفت کاری و تیغه بندی، امری طبیعی است.

بعداً با انجام مراحل کف سازی و اجرای تیغه بندی، تا حد زیادی از لرزش ها کاسته می شود. بند مورد اشاره آیین نامه هم برای این است که این لرزش در افراد حسِ ناامنی ایجاد ننماید.

استفاده از تیرهای لانه زنبوری در سقف کامپوزیت:

در سقف های کامپوزیت، می توان، برای اینکه با افزایش ارتفاع تیر،  مقدار آهن مصرفی هم زیاد نشود، از تیرهای لانه زنبوری (شبکه )  استفاده کنیم. البته در ابتدا و انتهای این تیرها، باید جان تیر با استفاده از ورق مضاعف تقویت گردد. در تیرهای بلند، در وسط دهانه نیز باید جان تیر با ورق مضاعف تقویت گردد. در آن سازه هم که مثالش را آوردیم، تیرهای فرعی در آن سه طبقه تقویت شد و برای سقف های بعدی که هنوز اجرا نشده بود،تیرهای شبکه در نظر گرفته شد.

 

محدودیت استفاده از تیر لانه زنبوری(شبکه) در سازه ها:

مطابق مبحث دهم، استفاده از تیرهای لانه زنبوری در قاب هایی که نقش باربر جانبی را دارند، ممنوع است. (مثل قاب های خمشی یا دهانه های بادبندی شده) . اما تیرهای فرعی و کش ها در دهانه های غیر بادبندی،صرفاً نقش باربری ثقلی دارند و استفاده از تیرهای لانه زنبوری در آن ها بلا مانع است.

در ادامه فرآیند اجرایی سقف های کامپوزیت را در قالب یک کلیپ آورده ایم که می توانید مشاهده و دانلود نمایید:

دانلود کلیپ با حجم ۱۳ مگابایت

برای دریافت فایل پی دی اف این مقاله روی لینک زیر کلیک کنید:

فایل پی دی اف مقالهبا حجم ۲٫۲ مگابایت

 

فایل پی دی اف مبحث دهم با حجم ۱۱ مگابایت

در نگارش این مقاله زحمت زیادی کشیده شده است. خوشحال می شویم که ما را از نظراتتان بهره مند سازید همچنین این مقاله  را با دیگران به اشتراک بگذارید.

برای کسب دانش و مهارت کافی در زمینه اجرای سازه های فلزی پیشنهاد میکنم از آموزش نقشه خوانی و نکات اجرایی سازه فلزی استفاده نمایید.

پیشنهاد میکنم این مقالات را نیز از دست ندهید:

نکات اجرایی صفحه ستون یا بیس پلیت در سازه های فلزی

بلوک های پلاستیکی غیر ماندگار در سقف

آموزش طراحی دیوار حائل بتنی در زیر زمین

پیشنهاد همکاری و کسب درآمد برای مهندسین دارای پروانه ناظر و مجری شاغل در تهران و حومه

۰۹۱۹۶۸۳۵۵۶۵ مهندس قربانی

برای دریافت مقالات و مطالب جدید وبسایت نگین عمران، لطفاً فرم زیر را تکمیل نمایید.

همچنین برای دریافت جدیدترین مطالب، اخبار و تخفیفات سایت در کانال تلگرامی ما عضو شوید. (لینک عضویت در پایین صفحه قرار دارد.)

از همراهی و همدلی شما دوستان عزیز کمال تشکر را دارم.