انواع سقف, عرشه فولادی, کامپوزیت

سقف کامپوزیت چیست؟ سقف عرشه فولادی یا سقف کامپوزیت؟

سقف کامپوزیت چیست؟ سقف عرشه فولادی یا سقف کامپوزیت؟
امتیاز دهید

سقف کامپوزیت چیست؟ 

از جمله روش‌ های اجرای سقف و کف با استفاده از ترکیب بتن و فولاد سقف کامپوزیت می گویند. از سقف‌های کامپوزیت به علت اجرا با سرعت بالا، وزن پایین، ایمنی مناسب و مزیت ‌های دیگر، استفاده می کنند. سقف کامپوزیت از جمله روش‌های اجرای سقف و کف به کمک ترکیب بتن و فولاد می باشد. به کارگیری سقف‌های کامپوزیت به علت سرعت اجرای بالا، وزن پایین، ایمنی مناسب و دیگر مزایا، رواج بسیار زیادی دارد. در این مطلب، به معرفی اجزا، مشخصات مواد سازنده، انواع، جزییات اجرایی و مبانی طراحی سقف کاپوزیت خواهیم پرداخت. سقف کامپوزیت یا (Composite Slab)، سازه‌ای می باشد که از ترکیب شدن پروفیل فولادی با بتن مسلح تولید می‌شود. به سقف کامپوزیت، سقف مرکب و یا سقف مختلط نیز گفته می شود. سقف ‌های کامپوزیت، به منظور اجرا بر روی اسکلت‌های فلزی مناسب می باشند.

آنچه در این مقاله می‌خوانید

اجزای اصلی سقف‌ های کامپوزیت

با توجه به مدل سقف کامپوزیت، اجزای به کاررفته به منظور اجرای آن متفاوت است.

  • اول، بتن.
  • دوم، ورق فولادی یا ورق نورد شده، روفیکس و … .
  • سوم، تیر فرعی.
  • چهارم، آرماتور حرارتی یا مش، میلگرد یا الیاف فولادی.
  • پنجم، برشگیر، گل میخ و فلاشینگ.

انواع سقف کامپوزیت

سقف ‌های کامپوزیت دارای انواع متفاوتی بوده که از معروف ‌ترین آن ‌ها می ‌توان به سقف کامپوزیت فلزی، کامپوزیت کرمیت، کامپوزیت عرشه فولادی (ذوزنقه‌ای یا قوس‌دار) و روفیکس اشاره کرد. از بین تمام موارد گفته شده،  از محبوبیت و کاربرد بالاتری برخوردار است که در ادامه، به معرفی هر کدام از این سقف ‌ها خواهیم پرداخت.سقف ‌های کامپوزیت مدل های گوناگونی دارند که از شناخته‌شده‌ترین آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • اول، سقف کامپوزیت فلزی.
  • دوم، کامپوزیت کرمیت.
  • سوم، کامپوزیت عرشه فولادی یا ذوزنقه‌ای یا قوس‌دار.
  • چهارم، روفیکس.

مزایای سقف کامپوزیت ساده:

  • اول، عدم استفاده از بتن کششی و استفاده از فولاد به‌ عنوان عضو کششی؛ علت این امر سبک شدن وزن سقف می‌ باشد.
  • دوم، در صورت نبودن شمع بندی، امکان اجرای چند سقف به ‌طور همزمان وجود دارد.
  • سوم، استفاده از آن به‌ دلیل مرکب بودن سقف از فولاد کمتر می باشد.
  • چهارم، بالا بودن استحکام سقف در صورت بتن ‌ریزی اصولی.
  • پنجم، عدم نیاز به استفاده از بلوک سفالی بین تیرآهن و بتن.
  • ششم، استفاده از فضای تو خالی، بین بتن و تیر آهن جهت تاسیسات مختلف مانند آب، برق و گاز.
  • هفتم، عایق صوت و حرارت بودن سقف به ‌دلیل فضای تو خالی بین بتن و تیرآهن.

معایب سقف کامپوزیت ساده:

  • اول، پایین بودن سرعت تمام کردن پروژه به ‌دلیل ریزه ‌کاری‌ های مختلف، مانند اجرای سقف کاذب و غیره.
  • دوم، مناسب نبودن آن جهت اجرا در پروژه‌ های مسکونی، به ‌دلیل لرزش زیاد سقف؛ مگر این که سقف به روش شمع‌ بندی اجرا گردد که در این ‌صورت هزینه و زمان بیشتری صرف می شود.
  • سوم، هزینه ی تمام شده سقف کامپوزیت، به نسبت بقیه ی سقف ‌ها، بیشتر بوده و علت آن، نیاز به کاذب ‌سازی سقف در نظر گرفته خواهد شد.

سقف کامپوزیت فلزی چیست؟ و به چه صورت اجرا می شود؟

سقف‌های کامپوزیت فلزی، از شیوه ‌های اجرای سقف و کف به کمک ترکیب بتن با اسکلت فولادی می باشند. در این شیوه، بعد از نصب برشگیر بر روی تیرهای فرعی، قالب‌بندی سقف به وسیله ی تخته کوبی در میان تیرها و بدون نیاز به شمع‌بندی انجام می شود. در مرحله ی بعد، پس از جوش دادن پروفیل‌های ناودانی بر روی بال تیرهای باربر، میلگردهای حرارتی بر روی پروفیل‌ها قرار خواهد گرفت. سپس، عملیات اجرای سقف با بتن‌ریزی به عمق حدود هشت سانتی‌متر ادامه پیدا خواهد کرد. بعد از سفت شدن کامل بتن، قالب‌ها از زیر سقف برداشته خواهد شد.

سقف کامپوزیت کرومیت و نحوه ی اجرای آن:

از جمله روش های به اجرا در آوردن سقف‌ و کف های کامپوزیت، نوع کرومیت بوده که در آن، از تیرچه کرومیت، ورق فولادی موجدار که همان قالب ماندگار است، میلگرد های حرارتی همراه با بتن مورد استفاده قرار می گیرد. اجرای سقف ‌های کامپوزیت کرومیت، در پنج مرحله صورت می گیرد.

  • اول، نصب تیرچه کرومیت.
  • دوم، قالب ‌بندی.
  • سوم، آرماتور بندی.
  • چهارم، بتن‌ریزی.
  • پنجم، باز کردن قالب.

مزایای سقف کامپوزیت کرومیت:

سقف های کامپوزیت کرومیک دارای مزایای زیادی نسبت به سقف ‌های دیگر دارد.

  • اول، سهولت در کار و اجرای سریع آن.
  • دوم، به صورت تدریجی بتن از تیرچه انفصال پیدا می کند.
  • سوم، کم شدن تنش بتن به‌ علت ایستاده بودن تیرچه ‌های فلزی.
  • چهارم، کم شدن وزن سقف به‌ علت ضخامت کم بتن.
  • پنجم، عدم نیاز به شمع ‌بندی و هزینه ‌های اضافی دارد.
  • ششم، مقرون ‌به ‌صرفه بودن آن.
  • هفتم، یکپارچه بودن اسکلت فلزی ساختمان با سقف به ‌علت جوش خوردن تیرچه ‌های فلزی سقف با اسکلت اصلی.
  • هشتم، اجرای چند سقف به‌ صورت همزمان.

معایب سقف کامپوزیت کرومیت:

  • اول، این سقف برای ساختمان‌ های بیشتر از سه طبقه نامناسب است.
  • دوم، در صورت استفاده از بلوک‌ های پلی استایرن و سفالی، هزینه ها گران تمام می شود.
  • سوم، عدم دسترسی به مصالح مورد نیاز به ساخت.

سقف کامپوزیت عرشه ی فولادی

سقف کامپوزیت عرشه ی فولادی:

سقف‌ کامپوزیت عرشه ی فولادی، از شیوه ‌های اجرای سقف و کف با استفاده از ترکیب ورق‌ های فلزی گالوانیزه موجدار با بتن می باشد. سقف ‌های عرشه فولادی، شناخته‌شده‌ترین مدل سقف ‌های کامپوزیت می باشند.

اجرای سقف کامپوزیت عرشه فولادی به شش مرحله تقسیم می شود:

  • اول، جانمایی ورق فولادی.
  • دوم، ثابت کرد ورق فولادی (به همراه فلاشینگ).
  • سوم، اتصال ورق فولادی به تیر (توسط گل میخ).
  • چهارم، آرماتور بندی.
  • پنجم، اتصال گل میخ به شبکه میلگرد ها.
  • ششم، بتن‌ریزی.

مزایای استفاده از سقف کامپوزیت عرشه فولادی:

  • اول، سرعت اجرای بالا؛ کامپوزیت عرشه فولادی، یازده برابر سقف ‌های دیگر سریع ‌تر انجام می ‌گردد.
  • دوم، باعث صرفه‌ جویی در مصرف بتن خواهد شد و با کاهش بتن، میزان بار سقف نیز به اندازه ۲۵ کیلو گرم بر متر مربع کم خواهد شد. در نتیجه ساختمان وزن کمتری پیدا خواهد کرد.
  • سوم، بیشتر مصالح مورد نیاز در سقف عرشه ی فولادی به ‌صورت پیش‌ ساخته و صنعتی تولید شده و این امر میزان خطا های انسانی را به‌ شدت کم می کند.
  • چهارم، باعث افزایش فاصله ی بین تیر های فولادی و صرفه‌ جویی در مصرف فولاد خواهد شد؛ در نتیجه کاهش چشمگیری پیدا می ‌کند.
  • پنجم، مقاومت نسبت به آتش و زلزله پیدا می کند.
  • ششم، کاهش لرزش ‌ها به ‌علت وجود ورق فولادی.
  • هفتم، این سقف ها به ‌عنوان عایق صدا عمل خواهند کرد.
بیشتر بخوانید  خرپا چیست | انواع خرپا +محاسبات آن

معایب سقف کامپوزیت عرشه فولادی:

  • اول، به علت بالا بودن سرعت اجرا، آماده ‌کردن تمهیدات لازم برای ساخت این سقف، بسیار سخت خواهد بود.
  • دوم، اگر فاصله ی بین تیر ها از یکدیگر و فاصله ی ورق از تیرها، به ‌درستی اجرا نشود؛ ارزش سقف افزایش پیدا می کند.
  • سوم، امکان خوردگی فلز ورق و سایش در این نوع سقف.
  • چهارم، عملیات جوش باید توسط ناظر انجام گردد.

سقف کامپوزیت روفیکس

سقف ‌های کامپوزیت روفیکس، از شیوه ‌های اجرای سقف و کف به کمک قالب‌های فلزی مشبک ماندگار می باشند. روفیکس، ورق فولادی مشبک با ابعاد تقریبی 82 سانتی‌متر در 12 متر می باشد.

برای اجرای سقف‌های کامپوزیت روفیکس، در آغاز ورق فولادی مشبک به وسیله ی دست یا جرثقیل به محل مورد نظر منتقل می‌شود. سپس، جوشکاری روفیکس بر روی برشگیرهای تیرهای فرعی انجام خواهد گرفت. در مرحله بعد، به جهت ایجاد ارتفاع کافی برای قرار دادن شبکه میلگردها، چند فاصله دهنده یا اسپیسر (Spacer) بر روی تیرها نصب خواهد شد. با اتمام آرماتوربندی، بتن‌ریزی در آخرین مرحله انجام خواهد گرفت.

نکته: به طور معمول در اجرای سقف کامپوزیت روفیکس، به کارگیری ویبره مجاز نمی باشد. اگر ضخامت بتن ‌ریزی بیش از 12 سانتی‌متر یا بتن به کار می رود از نوع خود متراکم است، استفاده از بتن مگر، به عنوان لایه اول یا پوشاندن سطح روفیکس با نایلون توصیه خواهد شد.

اجرای برشگیر به کاررفته در سقف کامپوزیت

به طور معمول، در اجرای سقف‌های کامپوزیت، از برشگیر به جهت درگیری بهتر و بالا رفتن اتصال برشی بین بتن و فولاد به کار می رود. برشگیرهای مرسوم در اجرای این مدل سقف ‌ها، به شکل ناودانی یا گل میخ می باشند.

بر اساس الزامات مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، برشگیرهای به کاررفته در سقف ‌های کامپوزیت باید دارای مشخصات زیر باشند:

  •  اول، قطر گل میخ از 2.5 برابر ضخامت ورق فلزی نباید بیشتر باشد؛ مگر این که گل میخ دقیقا در امتداد جان مقطع فولادی یا تیر نگهدارنده، قرار بگیرد.
  •  دوم، به منظور برشگیرهای نصب شده درون کنگره یا بخش تو رفتگی ورق، حداقل فاصله گل میخ تا بال بالایی ورق، ۲۰ میلی‌متر به جهت بتن معمولی و ۲۵ میلی ‌متر به منظور بتن سبک باشد.
  •  سوم، برشگیرها باید حداقل ۲۵ میلی ‌متر پوشش جانبی از بتن داشته باشند.
  •  چهارم، حداقل فاصله مرکز به مرکز گل میخ در در هر امتداد، چهار برابر قطر گل میخ باشد.
  •  پنجم، حداکثر فاصله مرکز به مرکز گل میخ، ۳۰ برابر قطر گل میخ باشد.
  •  ششم، حداکثر فاصله مرکز تا مرکز برشگیرهای مدل ناودانی، ۵۰۰ میلی‌متر باشد.
  •  هفتم، گل میخ باید به کمک ورق فولادی با به صورت مستقیم به تیر نگهدارنده جوش داده خواهد شد.
  •  هشتم، گل میخ باید بر روی تیر فولادی به خوبی ذوب گردد.

 

اجرای بتن به کاررفته در سقف کامپوزیت به چه صورت است؟

سقف کامپوزیت و اجرای بتن

در سقف کامپوزیت از بتنی استفاده می شود که معمولا از نوع معمولی و یا سبک باشد. مطابق الزامات مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، مشخصات عرض و ضخامت بتنی که در سقف‌ های کامپوزیت مورد استفاده قرار می گیرد به شرح زیر است:

  • اول، حداقل ضخامت دال بتنی باید 80 میلی ‌متر باشد.
  • دوم، ضخامت دال بتنی به روی بخش فوقانی ورق، از 50 میلی ‌متر کمتر نباشد.
  • سوم، عرض موثر دال بتنی به صورتی باشد که در هر طرف، تیر با آن به صورت مختلط عمل کرده و حداکثر یک هشتم دهانه ی تیر باشد؛ منظور، فاصله ی مرکز به مرکز تکیه‌ گاه ‌های تیر است.
  • چهارم، عرض دال بتنی، حداکثر باید نصف فاصله ی محور تیر تا محور تیر مجاور قرار بگیرد.
  • پنجم، عرض دال بتنی، باید به اندازه ی فاصله ی محور تیر تا لبه ی دال قرار بگیرد.
  • ششم، پوشش بتن، بر روی گل میخ، نباید کمتر از 15 میلی‌ متر باشد.

سقف کامپوزیت و اجرای ورق فولادی

مطابق الزامات مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، ورق فولادی مورد استفاده در سقف ‌های کامپوزیت باید دارای مشخصات زیر باشد:

  • اول، ارتفاع اسمی ورق‌ های فولادی از 75 میلی‌ متر بیشتر نباشد.
  • دوم، اگر ارتفاع اسمی ورق‌ های فولادی، 40 میلی ‌متر و یا بیشتر بود، پهنای متوسط کنگره ‌های پر شده با بتن، از 50 میلی ‌متر کمتر نباشد.
  • سوم، اگر از گل میخ اضافی استفاده کردید، پهنای کنگره باید به اندازه 4 برابر قطر گل میخ افزایش پیدا کند.
  • چهارم، ورق فولادی باید در فواصل حداکثر 450 میلی ‌متری به روی تیر فولاد مهار گردند.

 

مشخصات مواد به کاررفته در سقف کامپوزیت

همانطور که در آغاز این مقاله گفتیم،‌ سقف ‌های کامپوزیت از ترکیب بتن و فولاد تولید می ‌شوند. در این قسمت، مشخصات استاندارد بتن و تقویت‌کننده‌های به کاررفته در این سقف‌ها را مورد بررسی قرار خواهیم داد.

مشخصات بتن به کاررفته در سقف کامپوزیت

بتن، از مهمترین اجزای تشکیل دهنده سقف‌های کامپوزیت می باشد. به کارگیری بتن با استحکام و اسلامپ نامناسب، کیفیت سقف نهایی را کم می کند.  این امر می‌ تواند ضررهای مالی و جانی قابل‌ توجهی را در پی داشته باشد. در ادامه، به معرفی ویژگی‌ های استاندارد بتن به کاررفته در سقف ‌های کامپوزیت خواهیم پرداخت.

نوع بتن به کاررفته در سقف کامپوزیت

در اجرای سقف کامپوزیت، از بتن معمولی یا بتن سبک استفاده می‌شود. به طور معمول به کارگیری مدل‌های C25/30 ، C28/35  یا C32/40 بتن معمولی و مدل‌های LC25/28 ،LC28/31  یا LC32/35 بتن سبک به منظور ساخت سقف کامپوزیت رایج می باشد. چگالی بتن خشک به کاررفته در سقف کامپوزیت، ۲۴ کیلونیوتون بر متر مکعب برای بتن معمولی و 19 کیلونیوتن بر متر مکعب برای بتن سبک می باشد. این مقادیر برای بتن تازه یا آبدار، به ترتیب به ۲۵ و ۲۰ کیلونیوتن بر متر مکعب می‌رسد.

نکته: در صورت دسترسی به بتن سبک، به کارگیری این نوع بتن در تولید سقف ‌های کامپوزیت مناسب‌تر می باشد؛ زیرا بتن سبک از مزایایی مانند وزن کمتر ۲۵ درصد کاهش وزن نسب به بتن معمولی، ضخامت پایین‌تر و عملکرد بهتر از نظر مقاومت در برابر آتش استفاده می کنند.

عیار بتن به کاررفته در سقف کامپوزیت

عیار بتن، حداقل مقاومت فشاری مورد نیاز بتن به منظور تولید یک سازه بتنی می باشد. بر اساس استانداردهای BS EN 206-1 و BS 8500، به جهت اجرای سقف کامپوزیت باید از بتنی با عیار C25/30 یا LC25/28 استفاده نمود. به منظور به کارگیری بتن به عنوان سطح پوششی نیز استفاده از بتنی با عیار C28/35 یا C32/40 را به شما پیشنهاد می کنیم.

پرداخت بتن سقف کامپوزیت به چه صورت انجام می شود؟

به جهت پرداخت سقف کامپوزیت دو حالت وجود دارد. در حالت اول، بتن به عنوان سطح پوششی به منظور پرداخت سقف به کار می رود. در حالت دوم، از المان‌هایی مانند شمشه، کف کاذب، پارکت، کاشی و غیره به منظور پوشاندن بتن سقف استفاده خواهد شد.

رداخت بتن سقف کامپوزیت به چه صورت انجام می شود؟

  • بتن به عنوان سطح پوششی: در این حالت، در آغاز زمانی را به سفت شدن بتن سقف اختصاص خواهند داد. بعد از گذشت این زمان، سطح سقف به کمک استفاده از ماله برقی صاف، فشرده و جلا داده می‌شود. این کار، سختی و دوام سطح بتن را بالا می برد.
  • کف سازی: در این حالت، پرداخت سقف کامپوزیت به وسیله ی ماله چوبی، ماله دسته‌دار یا ماله موتوری لنجلم شود.

خشک شدن بتن سقف کامپوزیت به چه شکل می باشد؟

در سقف ‌های کامپوزیت، تنها سطح بالایی بتن در معرض هوا قرار خواهد گرفت. به همین جهت، خشک شدن بتن در سقف کامپوزیت از خشک شدن یک دال بتن مسلح معمولی بیشتر طول خواهد کشید. در صورت به کارگیری کف‌های حساس به رطوبت، زمان انتظار به منظور خشک شدن بتن بالا می رود. به همین علت، در شرایطی که زمان کافی به منظور خشک شدن بتن وجود ندارد، باید ویژگی‌های بتن به کاررفته، شیوه ی عملیات زهکشی و استفاده یا عدم استفاده از کف‌های ضد آب را زمان طراحی در نظر گرفت.

تراز بودن بتن سقف کامپوزیت چگونه بررسی می گردد؟

زمان اجرای سقف کامپوزیت، نیازی به تراز و صاف نمودن دقیق سطح بتن وجود نخواهد داشت؛ مگر اینکه این امر بسیار ضروری باشد. در حقیقت، تراز نمودن سطح بتن به علت تغییر شکل‌های احتمالی در نزدیکی تیرها و همچنین خمش احتمالی سقف بعد از برداشتن شمع‌ها (در صورت شمع‌بندی) بسیار دشوار می باشد. به طور معمول تراز بودن دو محل (سطح بتن و سطح تیر نگهدارنده) در اجرای سقف کامپوزیت مورد بررسی قرار خواهد گرفت. میزان اختلاف ارتفاع مجاز نسبت به سطح مبنا برای این دو محل:

  • اول، سطح بالایی بتن 15± میلی‌متر.
  • دوم، سطح تیر نگهدارنده 10± میلی‌متر.

اختلاف ارتفاع سطح به طور معمول در محل ستون‌ها اندازه‌گیری خواهد شد. بر اساس استاندارد  BS 8204، سه سطح اختلاف تراز برای سطح بتن تعریف شده است.

مزایا و معایب سقف کامپوزیت:

سقف‌های کامپوزیت مزایای زیادی دارند که آن ‌ها را به گزینه‌ای مناسب به منظور اجرا در سازه‌های مختلف تبدیل کرده است. البته این سقف‌ها در کنار همه ی مزایای خود، معایبی نیز دارند. به صورت کلی، مدل سقف کامپوزیت به کاررفته در مزایا و معایب آن تاثیر می گذارد. در این قسمت، ابتدا به معرفی مزایا و معایب مشترک سقف‌ های کامپوزیت خواهیم پرداخت. سپس، به مزایا و معایب اختصاصی هر کدام می پردازیم.

مزایای سقف های کامپوزیت

الزامات اجرایی و جزییات سقف کامپوزیت

در بخش «الزامات طراحی اعضا با مقطع مختلط» در قسمت دهم مقررات ملی ساختمان یعنی طرح و اجرای ساختمان ‌های فولادی، دستورالعمل های معرفی طراحی اعضای مختلط از نیمرخ فولادی تشکیل شده، ساخته شده و محاط در بتن، با یکدیگر عمل می کند.

الزامات مرتبط با پوشش بتن بر روی آرماتور، وصله آرماتور، فواصل آرماتور ها، خم آرماتور ها و مقاومت برشی اجزای بتنی همراه با مبحث نهم مقررات ملی ساختمان تعیین می ‌شود. در این مقاله، با الزامات اجرایی و مشخصات مصالح مورد نیاز جهت ساخت سقف‌ های کامپوزیت پرداختیم.

قسمت «الزامات طراحی اعضای با مقطع مختلط» در مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، به معرفی دستورالعمل‌های طراحی اعضای مختلط (مرکب یا کامپوزیت) متشکل از نیمرخ فولادی نورد شده یا تولید شده از ورق، محیط یا محاط در بتن که به شکل توام عمل می نمایند و اعضای خمشی با مقطع فولادی با دال بتنی متکی بر آن به همراه برشگیر می‌پردازد.

الزامات مربوط به پوشش بتن بر روی:

  • اول، آرماتور.
  • دوم، وصله آرماتور.
  • سوم، فواصل آرماتورها.
  • چهارم، خم آرماتورها.
  • پنجم، مقاومت برشی اجزای بتنی نیز با توجه به مبحث نهم مقررات ملی ساختمان یا طرح و اجرای ساختمان ‌های بتن ‌آرمه مشخص می‌ شود.
بیشتر بخوانید  سقف هالوکور چیست؟ نحوه اجرا و مزایا و معایب آن