سقف وافل حاتم
زیبا - شکیل - مستحکم
فهرست مطالب
سقف وافل حاتم
سقف وافل یکی از طراحی‌های بسیار مدرن و زیبا برای پوشش دهی بالای ساختمان است که ظاهری پنجره‌ای دارد. همچنین باید به این موضوع توجه کرد که سقف‌های وافل از استحکام بالایی برخوردار نیستند، به همین دلیل باید از این نوع طراحی در مکان‌های خاصی که وزن زیادی به سقف وارد نمی‌شود، استفاده شود. بهترین مکان برای طراحی سقف‌های وافل مکان‌هایی مانند فرودگاه، فروشگاه‌های خاص و غیره است. ما در این مقاله به بررسی نکات و مسائل مربوط به سقف‌های وافل می‌پردازیم، به همین دلیل تا پایان این مطلب با ما همراه باشید.
سقف وافل چیست؟
سقف وافل یک سازه بسیار زیبا و خاص در حوزه ساختوساز است که ظاهری شبکه‌ای دارد. این سقف به دلیل استحکام کم نسبت به سایر تجهیزات ساختوساز در ساختمانهایی که فشار زیادی به سقف وارد نمی‌شود، کاربرد دارد. همچنین باید به این نکته اشاره کرد که سقف‌های وافل دارای انعطاف بالایی هستند به همین دلیل در صورت سوارشدن وزن کمی از ساختمان بر روی آن، طول عمر بالایی خواهند داشت که این موضوع یک مزیت برای آن به‌حساب می‌آيد.
این سقف‌ها بر اساس نوع استفاده و میزان دهانه موردنظر دارای دو نوع سقف وافل یک طرفه و سقف وافل دو طرفه هستند. سقف‌های وافل برای ساختمانهایی که ارتفاع بسیار بالایی دارند، بهترین گزینه ممکن به‌حساب می‌آيند. در ادامه به بررسی کاربرد سقف‌های وافل در موارد مختلف پرداخته‌شده است.
سقف وافل یک طرفه
سقف وافل دوطرفه
سقف وافل یک مدل از اجرای سقف‌ها می باشد که به علت شکل مربعی فرم و شبکه ای آن به این نام شناخته میشود. سقف وافل برای دهانه های عریض و بلند حتی بلندی بالاتر از 12m به کار گرفته میشود و به سبب حداکثر بهره برداری از مکان و بکارگیری بهینه در مصرف بتن و کاستن آرماتور مازاد ، بارمرده کمتری دارا است و سنگینی آن از دیگر مدل ها همچون تیرچه بلوک و عرشه فولادی خیلی کمتر خواهد بود.
سقف دال وافل بصورت دوطرفه نوعی دال با تیرچه محسوب میشوند که علاوه بر استفاده در یک راستا در راستای دیگر نیز از همان تیرچه با مشخصات یکسان استفاده می شود که در نهایت سقفی بسیار مناسب و شکیل و چشم نواز با مقاومت بالاتر و همچنین دهانه های بلندتر تولید می کند. در این نوع سقف ها از قالب های موقت استفاده می شود که پس از سخت شدن بتن از آن جدا می شود.
دال های وافل دوطرفه ممکن است به دو صورت اجرا شوند. یک از روش ها استفاده از تیر در هردو راستای اصلی سازه جهت باربری وزن ثقلی سقف است و دیگری عدم استفاده از تیر جهت باربری ثقلی خواهد بود. واضح است که در صورت عدم استفاده از تیر (در ساختمان های کمتر از سه طبقه و طبقاتی که پیرامون آنها دیوار حائل قرارگرفته است)مهندس طراح در نواحی نزدیک به ستونها به جهت انتقال ایمن بارها خصوصا بارهای برشی باید از دال توپر استفاده کند.
معمولا استفاده از دال دوطرفه وافل به همراه تیر بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد که در آن هم باربری ثقلی به خوبی انجام خواهد شد و هم اینکه وظیفه باربری جانبی از دال ها سلب میشود و دارای ضریب اطمینان بیشتری می باشد. طبق شکل کاملا مشخص است که در هر دو راستای دال از تیرچه های بتنی استفاده شده که نتیجه آن تشکیل یک صفحه بتنی مشبک است که نمای زیر آن قابل استفاده برای طرح های نوین معماری خواهد بود. استفاده از این نوع سیستم در مساجد و مکان های پر رفت و آمد بسیار رواج پیدا کرده است که حتما با اینوع سقف ها تاکنون مواجه شده اید.
به دلیل باربری دوطرفه در سقف وافل دیگر نیازی به استفاده از تیرچه دوبل نداریم كه این امر باعث سبک سازی و كاهش هزینه ها می گردد.
تاریخچه سقف وافل
اگر چه سقف وافل یک سقف بتنی ساخته شده از بتن و میلگرد است که توسط قالب های وافل اجرا میشود ولی ریشه آن به قبل تر یعنی دوران هخامنشی و آکروپولیس یونان بر می گردد و تکامل و بهسازی آن در سال‌های 1999 و 2005 و مدل‌های ارائه‌شده توسط «دکتر ابراهیم» و «پاراساد» انجام شده است. سقف وافل یا مشبک با تیرچه های عمود بر هم به مفهوم امروزی و انتقال بار به طرفین و رفتار باربری دو طرفه از دیر باز برای بشر شناخته شده است. در سال 518 پیش از میلاد در بنای تخت جمشید بعنوان پایتخت جدید هخامنشیان الوارهای چوبی عمود برهم با رفتار باربری دو طرفه در سقف ها بکار رفته است. در بنای آکروپولیس یونان سقف وافل با رفتاردوطرفه بکار رفته و امروزه همه دنیا این معماری جالب را می ستایند اما در حالی که در عصر خود معماران آن زمان ارزش چندانی برای آن قایل نبودند.
نمونه بارز دیگر سقف وافل در نقاشی داوینچی ایتالیایی دیده می شود. داوینچی در نقاشی موسوم به شام آخر با کمک یک نخ در جهات محوری نقطه انتهایی میز خطوط کف و لبه های قائم از شش ستون سقفی را به تصویر کشیده و لبه های چپ و راست را از خط افقی خطوط بصورت اریب تا پای گوشه های سقف ادامه داده و نقاطی برای خطوط افقی در سقف ترسیم کرده و یک اثر کاملا متقارن مشابه سقف وافل را به نمایش گذاشته است.
در قرن19 میلادی با گسترش علم سازه و رشد صنعت تغییرات بنیادی در سازه ها و معماری بناها ایجاد گردید شرایط اجرای سازه ای و معماری سقف وافل نسبت به بناها قدیمی شد و علم مهندسی موجب تغییرات بنیادی و تحول در ساخت و ساز شد و اجرای سازه با دهانه بلند که همواره مشکل بود نقطه هدف مهندسان قرار گرفت و با ظهور سقف وافل رفع مشکل شد و سیستم سقف وافل کلاسیک در آمریکا و کشورهای اروپایی برای تامین دهانه بلند بدون نیاز به ستون مورد توجه قرار گرفت و در ساخت انواع بناها مانند پارکینگ ها، برج های مسکونی، تجاری و اداری، هتل ها، بیمارستان ها و فرودگاه ها بیش از پیش مورد استفاده قرار گرفت و درادامه به سازه های مهمی که در اروپا از سازه با سقف وافل استفاده شده به شرح زیر میتوان اشاره کرد:
متروی واشنگتن
ساختمان لجستیک و ارتباطات مادرید اسپانیا
سالن گابریس کالیفرنیا
تئاتر ملی بریتانیا
شکل ظاهری و نحوه کارکرد سقف وافل
وافل نوعی سیستم سازه ای است که، سطح بالایی آن صاف و سطح پایینی آن شبکه ای است و وجه تسمیه آن هم همین ظاهر وافل مانند لایه زیرین آن میباشد.در واقع این ویژگی ظاهری باعث سبکی و استحکام بالای سقف شده و این امکان را فراهم میکند که ساختمانهایی با دهانه های بزرگ ، ستون های کمتر و حتی ستونهای نامنظم ساخت .
* علت انتخاب حجم مکعبی برای قالب وافل چیست؟
از آنجا که در بتن های مسلح نیروی کششی توسط آرماتور ها تحمل میشود، برای اینکه وزن سقف کم شود، میلگردهای کششی را حفظ کرده و بتن های زیر تارخنثی حذف میشوند. به همین دلیل، قالب بتن ریزی را مکعب انتخاب میکنند تا شکل وافل را بعد از گیرایی بتن در پایین تار خنثی تامین نمایند.
تمامی آرماتورهای سازه باید مستقیما به تیرها یا ستون ها متصل شوند بنابراین ارتفاع آرماتور گذاری به اندازه عمق سرستون ها و تیرها می باشد. همین میلگرد گذاری دو طرفه، استحکام بالایی دارد و بسیار سبک است به همین دلیل در دهانه های بزرگ، استحکام و مقاومت کافی را فراهم می سازد.در نهایت میتوان بیان کرد که این نوع سازه، سقف های سبک تر و مستحکم تری را در اختیار طراحان و سازندگان قرار داده است . علاوه بر این ها اجرای این نوع سازه بسیار ساده تر بوده و پیاده سازی آن با سرعت بیشتری صورت میگیرد. و از نظر اقتصادی نیز 30 درصد در مصرف بتن و 20 درصد در مصرف میلگرد صرفه جویی میکند.
تفاوت سقف وافل یک طرفه و دوطرفه
سقف های دال بتنی با تیرچه های یکطرفه یا همان وافل یکطرفه (ribbed slabs) و یا دال های مشبک یا همان وافل دوطرفه (waffle slabs) به دلیل سختی قابل توجه در برابر وزن کمی که دارند آنها را نسبت به سایر سقف ها متمایز می کند و از لحاظ سازه ای نیز رفتار بسیار مناسبی از لحاظ نحوه توزیع بار به همراه سختی قابل ملاحظه از خود به نمایش میگذارند. شکل زیر دو نوع دال بتنی وافل را نمایش می دهد.
*سقف وافل یکطرفه: قالب وافل یکطرفه هم به صورت تکی با ابعاد یکسان(مثلا قالب یکطرفه وافل حاتم دارای ابعاد 65*65 می باشد) یا به صورت منتاژ شده در ابعاد بزرگتر قابل استفاده می باشد که در این حالت قابل از حالت مربعی خارج و فرم مستطیل شکل به خود می گیرد(مثلا قالب وافل حاتم این قابلیت را دارد که قطعاتی 30 سانتی متر که به قطعات میانی معروف هستند را بین قطعات کلگی 32.5 سانتی متری قرار داد و طول وافل را افزایش داد و ابعادی مانند 65*95 یا 65*125 یا 65*155 یا 65*185 تولید کرد) قالب یکطرفه به دلیل اینکه میلگرد گذاری در یک جهت انجام می شود پخش بار کمتری دارد و عملکردی مانند تیرچه یکطرفه دارد به همین خاطر امکان ایجاد دهنه کوچکتری نسبت به دو طرفه را فراهم می سازد. شکل الف دال بتنی وافل یکطرفه نمایش داده شده است که رفتار توزیع بار یکطرفه خواهند داشت. سقف های با قالب وافل یک طرفه با عملکرد خمشی خود در یک راستا، عملا بارهای ثقلی را به تکیه گاه دو طرف خود (و نه چهار طرف) انتقال می دهند. به عبارت دیگر، کل بار ثقلی وارد بر سقف به دو تکیه گاه سقف منتقل شده و تکیه گاه های قرار گرفته در راستای دیگر، سهمی در باربری سقف ندارند. در این سقف ها همچنین می توان برای افزایش صلبیت سقف، در راستای متعامد تیرچه های باربر نیز از یک تیرچه و یا بیشتر استفاده کرد ولی ماهیت آنها همچنان بصورت یکطرفه خواهد بود.
برای طراحی سقف با عملکرد یکطرفه می توان با یک ساده سازی مهندسی، سقف را به تعداد تیر موازی با هم تقسیم کرد و هر یک از این تیر ها را به صورت جداگانه طراحی نمود. به بیان ساده تر می توان گفت که سقف با قالب وافل یک طرفه ترکیبی از تیر های با مقطع یکسان (مثلا عرض یک متر) است که به صورت پهلو به پهلو قرار گرفته اند. با توجه به این موضوع، در سقف های با قالب وافل یک طرفه آرماتور های خمشی در یک امتداد قرار می گیرند.
سقف های دال بتنی به همراه تیرچه های یکطرفه توزیع بار را بصورت یکطرفه انجام میدهند. به عبارتی این رفتار عیناً مشابه رفتار رفتار توزیع بار در سقف های تیرچه بلوک است که در انها نیز توزیع بار در راستای تیرچه های پیش ساخته انجام خواهد شد. این نوع سقف ها حتما نیاز به تیر جهت انتقال بارها از دیافراگم به ستون ها خواهند داشت و حداقل سیستم مورد نیاز قاب خمشی خواهد بود.
*سقف وافل دوطرفه: قالب وافل دو طرفه مکعبی با ابعاد یکسان در دو طرف است (مثلا قالب وافل حاتم دارای قالب های وافل دو طرفه به ابعاد 75*75 و 80*80 می باشد )که این یکسان بودن این امکان را فراهم می اورد که سقف حالتی مانند دال دو طرفه داشته باشد و چون میلگرد -گذاری به صورت دو طرفه انجام می شود بار حاصل از سقف در تیرهای چهار طرف پخش میشود و اینگونه می توان دهانه های بزرگتری را طراحی کرد.اما در سقف های وافل دوطرفه از تیرچه های متعامد در هر دو راستا استفاده می شود که در این حالت توزیع بار بصورت دوطرفه خواهد بود. تفاوت دال های یکطرفه وافل و دال دو طرفه وافل در نحوه توزیع بار و نحوه چیدمان تیرچه ها می باشد. به این معنی که در سقف دال بتنی به همراه تیرچه های یکطرفه، تیرچه ها صرفاً در یک راستا انتقال بار انجام می دهند، این در صورتی است کهدر سقف های وافل دو طرفه، تیرچه ها در هر دو راستای اصلی دال حضور دارند، به عبارت دیگر، سقف در دو امتداد متعامد دچار انحناء شده و عمل انتقال بار را انجام خواهد داد. بنابراین در روند طراحی این گونه سقف ها می توان به طور ساده، سقف را به صورت نوار هایی متعامد تقسیم نمود و با توجه به لنگر های خمشی ایجاد شده در هر نوار، آرماتور خمشی مورد نیاز را برای آن محاسبه کرد. با توجه به این موضوع، در سقف های دوطرفه آرماتور های خمشی در دو امتداد متعامد بر تکیه گاه ها قرار می گیرند و توزیع بار را بصورت دوطرفه انجام خواهند داد، در نهایت یک شبکه بسیار زیبا با عملکرد سازه ای بهتر و انتقال بار مطلوب تر را ایجاد می کنند که در نوع خود بی نظیر است که میتوان از نمای آن در حالت expose استفاده نمود که در پارکینگ ها، ترمینال ها و فرودگاه ها و همچنین کاربری های صنعتی پرکاربرد است.
روش های طراحی این نوع سقف ها را می توان بیشتر در مقالات علمی پژوهشی دنبال کرد و در این مطلب سعی براین است که مواردی جهت افزایش اطلاعات و آگاهی در مورد طراحی این نوع سقف ها در اختیار شما عزیزان قرار بگیرد.
*سقف وافل دال تخت: در سقف دال تخت از قالب های دو طرفه استفاده می شود با این تفاوت که تیرهای آویزدار حذف می شوند و به جای آن در طراحی ها نقاط توپر در اطراف ستون در نظر میگیرند که به نقاط پانچ معروف هستند تا استحکام لازم فراهم شود. در هر حال باید توجه نمود انتخاب وافل یک یا دو طرفه یا دال تخت بستگی به شرایط ساختمان و صلاحدید طراح دارد و مهندس محاسب بر حسب نیاز انتخاب می نماید از کدام طراحی استفاده نماید.
مزایای استفاده از سقف وافل
استفاده از سقف‌های وافل در ساختوساز مزایای بسیار زیادی را به دنبال دارد به‌طوری‌که امروزه در بسیاری از موارد از سقف فوق برای هدف فوق استفاده میشود. در ادامه به بررسی مزایای استفاده از سقف وافل در حوزه ساختوساز پرداخته‌شده است.
• یکی از مزایای مهم استفاده از سقف‌های وافل، کاهش فشار وارده بر اسکلت ساختمان است.
• سقف‌های وافل ایمنی ساختمان را به‌طور شگفت‌انگیزی افزایش میدهند که یک مزیت مهم برای آنها به‌حساب می‌آید.
• سقف‌های وافل انعطاف‌پذیری بسیار بالایی دارند به همین دلیل در موارد زیادی از این سقف برای ساختوساز استفاده میشود.
• این سقف میزان مصالح مختلف مانند بتن برای ساختوساز را افزایش می‌دهد که به ارزش سقف فوق می‌افزاید.
• زیبایی که سقف‌های وافل به ساختمان می‌افزایند، بسیار چشمگیر و فوق‌العاده است.
• سقف‌های وافل پوشش دهی خوبی را بر روی لوله‌کشی‌های آب، کانال‌کشی‌های برق و غیره ایجاد میکنند، به همین دلیل گزینه مناسبی برای فضاسازی به‌حساب می‌‌آیند.
• سقف‌های وافل ازنظر اقتصادی بسیار مقرونبهصرفه بوده و نسبت به انواع دیگر سقف‌ها هزینه کمتری دارند.
• سقف‌های وافل از مقاومت بالایی در برابر بلایای طبیعی همچون زلزله برخوردار هستند.
سقف وافل دارای مزایای زیادی است که باعث جذابیت آن برای سازندگان و متخصصین این امرشده است.این سقف دارای انعطاف پذیری بالایی است و میتوان آن را با بتن، استیل وهمچنین چوب ساخت. بتن برای ساختمانهایی مناسب است که استحکام زیادی نیاز دارند مانند فرودگاهها و ایستگاههای قطارو….. استیل و چوب نیز با توجه به سبکی برای سقف هایی مناسب هستند که نیاز به استحکام آنچنانی ندارند از جمله گاراژها یا سقف های زینتی و…
در زیر به چند نمونه از مهمترین مزایای این نوع سقف اشاره میشود:
– وزن کم سقف و کاهش مصرف فولاد و بتن
– سرعت اجرای بالا وایمنی
– حذف تیرچه های پیش ساخته
– حذف یونولیت و دوستدار محیط زیست و ایمنی در برابر آتش سوزی
– ایجاد دهانه های بزرگ و حذف ستون های میانی
– قیمت مناسب نسبت به سقف‌های یوبوت و کوبیاکس
– زیبا سازی و نورپردازی زیرسقف
– عملکرد زلزله ایی بهتر
– تامین پارکینگ بیشتر
– کنترل ارتعاش و تغییر شکل سقف
– آکوستیک بودن سقف
– امکان اجرا در سازه یتنی و فلزی
– امکان اجرا به صورت تخت و حذف آویز تیرها
– عدم نیاز به تخته کوبی و روغن کاری
– بافتن تیرچه ها وعدم نیاز به جوشکاری
– عدم نیاز به افزودنی های بتن
افزایش مقاومت ساختمان در برابر زلزله
همان‌طور که در بالا نیز به آن اشاره کردیم، سقف وافل یکی از بهترین تجهیزات برای ساختوساز به‌حساب می‌آيد. درواقع ازآنجایی‌که وزن سقف وافل بسیار کم است، فشار کمتری را نسبت به دیگر تجهیزات ساختوساز به بنای آن وارد میکند. این سنگ نوعی محافظ در برابر زلزله و دیگر بلایای طبیعی به‌حساب می‌آيد.با کاهش بار مرده سقف و تاثیر مستقیم آن بر ضریب زلزله و همچنین توزیع بهتر بارهای جانبی به اعضای باربر جانبی (با افزایش ممان اینرسی و صلبیت سقف) شاهد عملکرد بهتر در مقابل نیرو های زلزله هستیم.
پنهان‌سازی تأسیسات مختلف
یکی دیگر از کاربرد‌های سقف‌های وافل، پنهان‌سازی تأسیسات مختلف مانند لوله‌های آب و غیره است که یک مزیت برای آن به‌حساب می‌آيد. به عبارتی این سقف به‌گونه‌ای در ساختمان تعبیه میشود که با ایجاد فضای خالی، محیطی را برای قرارگیری لوله‌های آب و کابل‌های برق به وجود آورد. البته این سقف‌ها باید با قالب‌بندی‌های مناسب در ساختمان نصب شوند تا ازنظر ایمنی مشکلی را برای بنای موردنظر ایجاد نکنند.
با توجه به توخالی بودن سقف وافل و شکل مجوف بودن آن میتوان از فضای توخالی ایجاد شده در زیر سقف استفاده کرد و با رعایت مفاد آیین نامه ای اقدام به عبورتأسیسات از زیر سقف‌ها نمود و بدلیل عدم نیاز به کفسازی منجر به سبک شدن سقف میشود. فرم های نیم دایره کنار قالب های وافل حاتم به منظور عبورلوله های تاسیساتی در نظر گرفته شده اند.
بدین صورت که قبل از بتن ریزی مسیری که قرار است لوله های تاسیساتی از آنها عبور کنند را در نظر گرفته و با قرار دادن لوله های اتصال دهنده دو فرم نیم دایره وافل بهم وصل می شوند تا بعد از بتن ریزی و در آوردن قالب های وافل مسیر عبور لوله ها خالی بوده و لوله ها کار گذاشته می شوند. همچنین برای نورپردازی این سقف ها می توان قبل از بتن ریزی لوله های خرطومی سیم های برق را روی یا اطراف وافل ها کار گذاشت تا بعد از بتن ریزی سیم کشی شوند و با ایجاد سوراخ های کوجک در بتن اقدام به نصب چراغ های نوری کرد.
کاربری بهتر از نظر معماری
مقاوم در برابر خوردگی میلگرد ها
دوستدار محیط زیست
ایمنی و سرعت در اجرا
ایمنی در مقابل آتش سوزی
با حذف بلوک های پلی استایرن (یونولیت) غیر استاندارد (عامل گسترش حریق و متصاعد شدن دود های سمی در هنگام آتش سوزی) و همچنین دود بند شدن فضا ها با اجرای دیوار ها تا زیر دال فوقانی سقف، شاهد ساختمانی ایمن در مقابل حریق خواهیم بود.
مزیت سقف وافل یکطرفه نسبت به سقف تیرچه یونولیت و سقف های مجوف ( قالب ماندگار)
این سوال مطرح می شود که علت استفاده از تیرچه ها در این نوع سقف ها چیست؟
از لحاظ تئوری به دلیل حذف بتن ناحیه کششی به علت ترک خوردگی، نیازی به بتن در آن ناحیه نخواهد بود و چنانچه بتوان به نوعی این اثر را که فقط موجب افزایش وزن دال می شود، حذف نمود، می توان تا حدودی در بهینه کردن مصالح نهایت استفاده را کرد. در سقف های مجوف، بلوک های ماندگار هزینه قابل توجهی را به پروژه تحمیل میکند زیرا این قالب ها در بتن دفن شده و دیگر نمی توان از آنها برای سایر سقف های پروژه استفاده نمود بدین ترتیب باید برای هر سقف بطور جداگانه این قالب هارا خریداری نمود.
این در حالی است که در سقف های وافل یکطرفه با توجه به اینکه می توان چندین بار از قالب های غیرماندگار وافل استفاده کرد، یعنی پس از بتن ریزی سقف، از بتن جدا شده و امکان استفاده مجدد از قالب در سقف های بعدی یا پروژه های بعدی را دارا می باشد و پس از اتمام عمر مفید آن قابل بازیافت است. با این خصوصیت، تمامی بلوک های سقفی را می توان از ساختمان حذف کرد و این علاوه بر حفظ منابع ملی به استحکام، سبک سازی و ایمنی بیشتر ساختمان در زمان وقوع زلزله کمک خواهد کرد.
با توجه به شکل قالب تمامی تیرچه های پیش ساخته به همراه مشکلات نصب آنها در سقف حذف خواهد شد و به دلیل اجرای تیرچه درجا از نظر فنی بسیار بهتر و با کیفیت بیشتر اجرا می شود. همچنین به دلیل استحکام قالب هنگام اجرای سقف، نیروهای اجرایی به راحتی می توانند بر روی قالب تردد داشته باشند بدون آنکه نگران شکستن قالب یا در رفتن آن از محل باشند و این به امنیت جان کارگران و سهولت اجرا کمک زیادی خواهد کرد.
می توان با استفاده از قالب وافل حاتم ، به دلیل داشتن قابلیت استفاده مكرر، قابلیت بازیافت قالب ها، امكان كنترل كیفیت سقف ها و اجرای سریع و آسان می توان با رعایت كلیه آیین نامه ها و روشهای اجرایی موجود، تحولی در اجرای صنعتی سقف ها ایجاد نمود. همچنین این هزینه های اضافی از بین خواهند رفت و از لحاظ مالی نیز بهینه خواهد بود.
یکی دیگر از مزایای استفاده از قالب وافل حذف یونولیت در این سیستم باعث کاهش خطرات آتش سوزی میشود، در حال حاضر کمیته های تخصصی مرکز تحقیقات مسکن در حال بررسی ممنوعیت استفاده از یونولیت در ساخت و سازه های شهری می باشند.
مزیت سقف وافل نسبت به دال توپر
برای پیگیری این هدف، شکل زیر که مقطع دال تحت لنگر خمشی مثبت Mu قرار گرفته است در نظر بگیرید، همان طور که از تئوری طراحی سازه های بتنی به خاطر داریم، برای طراحی یک مقطع بتنی تحت لنگر خمشی، باید از ناحیه ترک خوردگی بتن( ناحیه تحت تنش کششی) صرف نظر کرد و تنش های کششی تماماً توسط آرماتورها تحمل خواهند شد. در دال توپر بتنی، سطح مقطع آن پایین تر از تار خنثی عملکرد سازه ای مثبت نخواهد داشت و باید در محاسبات ازآن صرف نظر کرد و تمام تنش های کششی را به آرماتور های تحتانی منتقل نمود. واضح است که دال ناحیه ترک خوردگی مصارف سازه ای در نقش مقاومت خمشی را نداشته و موجب افزایش وزن سقف خواهد شد. لذا با تکنیک حذف بتن در این ناحیه با استفاده از قالب های وافل می توان مصرف بتن در ناحیه کششی را به حداقل ممکن رساند بدون اینکه در باربری دال خدشه ای وارد شود. به عبارت دیگر با قرار دادن قالب های وافل از نفوذ بتن در همه سطح کششی مقطع جلوگیری و بصورت خودکار مقطه تیرچه ها نیز ساخته می شوند و تمام تنش های کششی توسط آرماتورهای موجود در داخل تیرچه ها تحمل خواهند شد.
زیباسازی ساختمان با سقف وافل و تأثیر آن در معماری ساختمان
سقف‌های وافل به‌گونه‌ای در ساختمان‌ها نصب میشوند که قابلیت تولید فضا برای محیط‌های کوچک را دارند. درواقع کسانی که به دنبال طراحی برای ساختمان‌های کوچک هستند، سقف وافل گزینه مناسبی برای آنها به‌حساب می‌آید. همچنین زیبایی که سقف‌های وافل در ساختمان به وجود می‌آورند، بسیار تأثیرگذار و خارق‌العاده است.
این سقف‌ها به‌گونه‌ای در ساختمان وصل خواهند شد که بخش‌های اضافی و مزاحم ساختمان مانند ستونها حذف‌شده و مشکل کمبود فضا در محیط حل شود. همچنین این سقف هزینه‌های ناشی از ساخت بخش‌های اضافی ساختمان همچون ستون را از بین می‌برد که یک مزیت بسیار مهم برای آن به‌حساب می‌آید.
کاهش نیاز به مصالح ساختمانی مانند بتن
یکی از کاربرد‌های مهم سقف‌های وافل که به ارزش آن می‌افزاید، کاهش مصرف بتن در ساختوساز است. درواقع این تجهیز با کاهش بتن مصرفی برای ساختوساز شرایطی را فراهم خواهد کرد تا وزن وارده به اسکلت ساختمان کاهش‌یافته و ایمنی آن تا حد زیادی افزایش یابد. همچنین کاهش نیاز به مصالح ساختمانی مانند بتن با به‌کارگیری سقف‌های وافل در طراحی ساختمان بسیاری از هزینه‌های مازاد ناشی از بتن را کاهش می‌دهد که یک مزیت مهم برای آن به‌حساب می‌آید. یکی از موارد بسیار مهم دیگر درباره سقف‌های وافل، تأثیر آنها در پاکیزگی محیط‌زیست است.
با حذف بتن غیر سازه ای و ایجاد عملکرد یکدست با تیر ها و اجرای درجای تیرچه ها و کاهش و زن کلی سازه شاهد جوابهای مناسب نرم افزار های طراحی برای میلگرد مصرفی هستیم.
نمای زیبای زیر سقف
حذف نازک کاری در پارکینگ
سهولت تعبیه و اجرای بازشو
مدلسازی دقیق در نرم افزار های طراحی
طراحی بر طبق آئین نامه ایران
ایجاد دهانه های بزرگ تا 18 متر
تامین پارکینگ بیشتر
امکان اجرای دال یکطرفه و دوطرفه
کنترل بهینه سر و صدا و آکوستیک بودن سقف
امکان اجرا در سازه های بتنی و فلزی
امکان اجرای به صورت دال تخت و حذف آویز تیر ها
خطای اجرایی کمتر
اجرای بتن ریزی در یک مرحله
(جلوگیری از اتصال سرد بتن)
بافتن تیرچه ها و عدم استفاده از جوشکاری
طراحی سقف وافل حاتم
سقف‌های وافل یکی از بهترین تجهیزات ساختمانی در حوزه ساختوساز بوده و استفاده از آن مزایای بسیار زیادی را از جنبه‌های مختلف به دنبال دارد. همچنین باید به این نکته اشاره کرد که سقف‌های وافل به دلیل حساسیت بسیار بالایی که دارند باید توسط متخصصان حرفه‌ای طراحی شود.
مدلسازی و اندازه‌گیری سقف‌های وافل به میزانی حساس است که در هنگام طراحی آن باید دقت بالایی را صرف کرد. شرکت اندیشه بنای حاتم یکی از بهترین مراکز در زمینه طراحی سقف وافل حاتم است؛ زیرا این مجموعه محصولات خود را با ایمنی بسیار بالا و هزینه‌ای بسیار مناسب برای مصرف‌کنندگان طراحی میکند.
مقدمه ای بر طراحی سقف وافل
در بعضی مواقع که طول دهانه (فاصله بین ستون ها) زیاد باشد استفاده از سایر سیستم های متداولممکن است توجیه نداشته باشدو موجب افزایش وزن سقف به دلیل زیاد شدن ضخامت سقف شود. لذا استفاده از دالهای بتنی به همراه تیرچه در یک راستا و یا دال های مشبک می تواند انتخاب بسیار مناسبی باشد.
به طور کلی سقف وافل به صورت تیردال و یا دال تخت با بارگذاری وافل یک طرفه و یا وافل دوطرفه انجام می شود و قطعا تفاوت هایی در طراحی آنها وجود دارد ولی در مجموع در طراحی سقف وافل یک تحلیل غیر خطی حرفه ای بسیار دقیق جهت بررسی خیز های آنی و خیز های بلند مدت ناشی از خزش و افتادگی بتن و همچنین اثرات ترک خوردگی استفاده میگردد و اثرات نیروی زلزله و برش های ناشی از آن به صورت دقیق محاسبه و طراحی می گردد و با توجه به وجود دهانه های بلند و کم بودن تعداد ستون ها و دیوار های سازه ای طراحی سیستم مقاوم باربر جانبی از اهمیت بالایی برخوردار است.
جهت طراحی آرماتور های سقف با توجه به اهمیت اندرکنش بین نوار های ستونی وافل ها با دیوار های برشی و ستون ها تحت بار های جانبی (زلزله) از روش المان محدود استفاده می گردد.
به طور مثال در طراحی سقف وافل با دال دو طرفه ، که از تیرچه های بتنی متعامد تشکیل شده و با دالی به ضخامت ثابت پوشیده شده، در برنامه SAFE و ETAB امکان تعریف این سقف وجود داشته و برنامه متناسب با حجم آن، وزن و مشخصات آن را تعیین می کند. در برنمامه SAFE با استفاده از مسیر Define Menu>Slab Properties می توانید دال از نوع Waffle تعریف نمایید. در دال وافل، ریب ها بصورت عمود بر هم هستند. بعد از تعریف دال، از نوع وافل در هنگام ترسیم بایستی نوع آن را Waffle انتخاب نمایید. همچنین می توانید از آن در نواحی نزدیک ستون ها از Drop جهت کنترل برش پانچ استفاده نمایید.
ضوابط و محدودیت های هندسی برای طراحی دال وافل یکطرفه و دوطرفه
متاسفانه نشریات و آئین نامه های داخلی در این زمینه مسکوت بوده و ناچار باید از دیگر آئین نامه های معتبر استفاده نمود که مهمترین ضوابط برای این نوع سقف ها درنظر گرفتن محدودیت مربوط به ضخامت، عرض تیرچه ها، حداقل ارتفاع تیرچه ها، فاصله حداکثر بین تیرچه ها و چندین مورد دیگر می باشد که قبل از شروع به طراحی باید این مسائل را مشخص نمود.ضوابط و معیارهای مربوط به دال های وافل یکطرفه و دوطرفه تا حدود زادی مشابه هم می باشند.
محاسبه حداقل مساحت میلگرد در سقف های وافل :
اولین قدم در این مرحله، محاسبه حداقل آرماتور آیین نامه ای خواهد بود. در دال های وافل دوطرفه بحث حداقل آرماتور آئیین نامه ای متفاوت با سایر سقف ها است که بنظر می رسد برای آنها باید در دال رویه از حداقل آرماتور افت و حرارت و برای تیرچه ها از حداقل آرماتور خمشی براساس ضوابط مقاطع T شکل استفاده کرد.
مطابق بند 8.8.1.7 آئین نامه ACI 318-M19، آرماتور رویه دال حداقل برابر با مساحت میلگرد افت و حرارت باشد.
8.8.1.7 Reinforcement area perpendicular to the ribs shall satisfy slab moment strength requirements, considering load concentrations, and shall be at least the shrinkage and temperature reinforcement area in accordance with 24.4
24.4.3.2 The ratio of deformed shrinkage and temperature reinforcement area to gross concrete area shall be greater than or equal to 0.0018.
طبق بند 24.4.3.2 آئین نامه ACI نسبت مساحت میلگرد افت و حرارت به سطح مقطع ناخالص بتن باید برابریا بزرگتر از 0.0018 باشد.
حداقل میلگرد موردنیاز برای دال رویه از رابطه زیر بدست می آید :
0.0018*b*h
طبق بند 8.6.1.1 باید حداقل مساحت میلگرد برای تیرچه ها برابر با 0.0018Ag در نزدیکی وجه کششی دال در جهت دهانه موردنظر فراهم گردد.
8.6.1.1 A minimum area of flexural reinforcement, Asmin of 0.0018Ag, or as defined in 8.6.1.2, shall be provided near the tension face of the slab in the direction of the span under consideration.
از آنجایی که ضخامت دال رویه بتن سقف وافل کم می باشد، احتمالا تنها یک لایه از میلگرد می تواند قرار داده شود.
همچنین طبق بند 9.6.1.2 باید برای میلگرد شبکه پایین سقف وافل در ناحیه T شکل (تیرچه ها) حداقل مساحت میلگرد باید برابر با بزرگترین دو مقدار زیر درنظر گرفته شود :
9.6.1.2 Asmin shall be the larger of (a) and (b), except as provided in 9.6.1.3. For a statically determinate beam with a flange in tension, the value of bw shall be the smaller of bf and 2 bw. the value of fy shall be limited to a maximum of 550 MPa.
برای محاسبه میلگرد افت و حرارت ( شبکه بالایی ) خواهیم داشت :
اما با توجه به مسائل اجرایی و اینکه فاصله قرار گیری میلگرد ها باید در 80 سانتیمتر بطور مساوی تقسیم شود تا یک میلگرد از شبکه بالایی دقیقا بالای میلگرد در تیرچه شبکه پایینی قرار بگیرد، فواصل میلگرد ها 26.5cm درنظر گرفته می شود.
برای محاسبه میلگرد شبکه پایین سقف وافل خواهیم داشت :
شایان ذکر است میلگردهای نهایی وافل باتوجه به طراحی سقف در نرم افزار Safe و Etabs بدست خواهد آمد و آرماتورهای بدست آمده در مثال بالا مقادیر حداقل می باشد و قطعا با توجه به کاربری و طول دهانه سازه تغییراتی در میلگرد های اصلی حاصل خواهد شد و میلگردهای تقویتی در صورت نیاز بدست خواهد آمد.
اجرای سقف وافل
در این سقف ها بعد از اجرای آرماتوربندی و بتن ریزی ستون ها نوبت به تخته کوبی زیر پوتر ها می رسد. بعد از بافتن پوتر ها (البته در صورت وجود) مراحل به صورت زیر صورت می گیرد:
بسته به نوع طراحی، نوع و اندازه قالب وافل و اقتصاد پروژه می توان از دو روش برای اجرای سقف وافل حاتم استفاده نمود. روش پر هزینه جهت اجرای سقف وافل، بدین صورت است که بعد از بافتن پوتر ها (البته در صورت وجود) زیرسازی سقف با جک و یا اسکافلد پایه گذاری شده و تمام سقف وافل تخته کوبی می شود تا بر روی آن قالب ها وافل چیده شوند و سپس آرماتوربندی آنها انجام میگیرد. تخته کوبی زیر قالب وافل مستلزم هزینه بالایی است و از این روش کمتر استفاده می گردد.
روش متداول
این روش متداول ترین روش اجرای سقف وافل حاتم است و روش اجرای آن مشابه سقف تیرچه یونولیت است که به شرح مراحل ذیل انجام می گردد:
مرحله اول
زیر سازی این سقف مشابه سقف تیرچه و بلوک و مطابق با آیین نامه ها می باشد.بعد از بافتن پوتر ها و پس از زیرسازی سقف با جک یا اسکافلد جهت مهار وافل ها از پروفیل های 60 میلیمتری به فواصل قالب ها در یک جهت استفاده شده و سپس قالب ها با توجه به وجود نشیمنگاه به راحتی بر روی این پروفیل ها قرار گرفته و مهار می گردد و سپس در جهت دیگر ار پروفیل و لوله در فاصل مناسب استفاده می گردد. این روش باعث کاهش هزینه اجرای سقف شده و در اصل مزیت اجرایی این سقف سهولت کار و سرعت عمل و کاهش هزینه می باشد.
مرحله دوم
مرحله سوم
- آرماتوربندی پوتر ها و تیرچه ها
- بافتن تیرچه ها در محل و جوش ندادن آن برخلاف روش های ستنی، استفاده صد در صدی از مقطع میگلرد ها را فراهم میکند.
- اجرای خاموت در تیرچه ها باعث افزایش مقاومت برشی تیرچه ها و سقف می شود. (در سقف های مجوف با قالب ماندگار این امر امکان پذیر نیست.)
- ایجاد کاور مناسب در تمام طول میلگرد ها یکی دیگر از مزیت های این سقف است.
مرحله چهارم: (بتن ریزی سقف)
مرحله پنجم: (باز کردن زیر سقف و خارج کردن قالب های وافل)
بعد از باز کردن قالب ها شاهد نمای زیبای زیر سقف خواهیم بود که می توان به صورت مستقیم بدون نیاز به سقف کاذب و تزیینات اضافی از آن به عنوان سقف نهایی استفاده کرد. در این مرحله به علت نمایان بودن بتن سقف از زیر، به راحتی می توان متوجه اشکالات احتمال اجرایی و کیفی آرماتوربندی و بتن ریزی شد. از این قبیل اشکالات می توان به:
1) کرمو بودن بتن به دلیل ویبره ناکافی یا بتن نا مناسب
2) عدم کاور کافی برای میلگرد ها در صورت مشاهده میلگرد ها از زیر
3) در خط نبودن تیرچه ها و جا ب جایی افقی قالب ها نسبت به هم
با توجه به این که این اشکالات اجرایی حتی توسط افراد غیر فنی هم قابل تشخیص است عوامل اجرایی تمام تلاش خورد را در اجرای صحیح سقف و قالب گذاری و بتن ریزی می نمایند.
در صورت استفاده از بتن با روانی مناسب، پخش، تسطیح و ویبره مناسب آن ، می توان با خروج آسان قالب شاهد سطح مطلوب بتن نمایان یا اكسپوز بود و حتی در صورت تمایل در مشاعات و پاركینگ ها سطح بتن را رنگ آمیزی كرده و سایر آیتم های نازک كاری را حذف نمود. با قرار دادن صفحه های پیش ساخته فلزی جوش شده یا قطعات گالوانیزه مناسب داخل قالب ها قبل از بتن ریزی می توان ساپورت های مناسب جهت تاسیسات، نصب آویز و اجرای سقف كاذب را پیش بینی نمود كه هزینه های بعدی را كاهش خواهد داد .
کلام آخر
ما در این مقاله به‌طور کامل به بررسی سقف‌های وافل از جنبه‌های مختلف پرداختیم. این سقف به دلیل وزن سبک و هزینه مقرونبهصرفه برای ساختوساز بسیاری از ساختمان‌ها همچون سقف فرودگاه، سقف فروشگاه‌ها و بسیاری از موارد دیگر استفاده میشود. همچنین باید به این نکته اشاره کرد که سقف‌های وافل وزن حاصل بر اسکلت ساختمان را کاهش داده و درنهایت ایمنی آن را به میزان زیادی افزایش می‌دهد که یک مزیت بسیار مهم برای آن به‌حساب می‌آيد.
سقف وافل یک طرفه برای دهانه‌های کوتاه مورداستفاده قرارگرفته تأثیر بسیار زیادی در کاهش هزینه‌ها و میلگردهای مورداستفاده دارد. همچنین سقف وافل دو طرفه برای دهانه‌های بزرگ مورداستفاده قرارگرفته و از مقاومت بالایی برخوردار هستند.
منبع: سقف وافل حاتم
دیدگاه خود را ثبت کنید
تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟در گفتگو ها شرکت کنید.