تاریخچه و استاندارد عرشه‌های فولادی
سقف عرشه فولادی برای اولین بار در سال ۱۹۲۰ به‌عنوان نگهدارنده سقف بتنی به کار گرفته شد. سقف عرشه فولادی توسط LOUCK & GILLER به‌عنوان سقف اصل در سال ۱۹۲۶ معرفی شد. عرشه فولادی در واقع به نوعی سازه فلزی گفته می‌شود که از ورق‌های فولادی به وجود می‌آید و دارای شکل موجدار است. همچنین در سال‌های بعد از تولید به توسعه این سقف پرداخته شد و اولین گام با عنوان تقویت آیتم‌های مقاومت عرشه فولادی و ایجاد مقاومت آن در برابر حریق صورت گرفت.
آنچه در این مقاله می‌خوانید
به‌طوری‌که کاربرد سقف عرشه فولادی به سرعت مورد توجه واقع شد و در اجرای دال‌های بتن مسلح به‌صورت هم‌زمان نقش نگهدارنده بتن و پلتفرم اجرایی را بر عهده داشت. سپس در سال ۱۹۳۸ شرکت H.H.ROBERTSON به واسطه مهندسان خبره خود یک سیستم سقف سلولی غیر مرکب تولید کرد که در ساختمان‌های صنعتی مورد استفاده واقع می‌شد. در سال ۱۹۵۰ اولین دال‌های مرکب به سقف عرشه فولادی اضافه شدند که دارای بتن تقویت شده بودند. این محصول توسط شرکت GRANCO STEEL PRODUCTS با نام COFAR تولید شد که شکل آن به‌صورت مقطع ذوزنقه‌ای بود.
در این سقف عرشه فولادی مفتول‌ها با نورد سرد در جهت عمود بر کنگره جوش داده شده بودند. مطابقت بین مقاومت تجربی و مقاومت پیش بینی شده از ویژگی‌های این سقف بود. سقف عرشه فولادی HIBOND از عرشه‌های فولادی مرکب جدید در سال ۱۹۶۱ به شمار می‌رفت که به افزایش پیوستگی بین عرشه و بتن پرداخت. در نهایت در سال ۲۰۰۶ به توسعه استانداردهای دال‌های عرشه فولادی پرداختند و تا به امروز مورد تکامل قرار گرفته است.
استانداردهای طراحی سقف ساختمان
استانداردها در طراحی سقف ساختمان مطابق با ضوابط شهرداری عمدتاً در رابطه با ارتفاع سقف باید رعایت شود. اندازه‌گیری ارتفاع از بین کف طبقه تا زیر تیرچه سقف محاسبه می‌شود. اندازه‌گیری ارتفاع سقف در بخش‌های مختلف ساختمان اعم از طبقات، همکف، زیرزمین و کف طبقه مورد محاسبه صورت می‌گیرد. بنا بر استاندارد ذکر شده ارتفاع سقف منازل باید ۲۸۰ سانتی‌متر در نظر گرفته شود. برای ساختمان‌هایی که دارای ارتفاع بیشتر از ۲۸۰ سانتی‌متر هستند میتوان با روش‌های متعدد مانند استفاده از سقف کاذب و سقف چوبی ارتفاع آنها را کاهش داد. مهم‌ترین استانداردهای طراحی سقف ساختمان عبارت‌اند از:
· فاصله بین تیرچه و بلوک نباید از ۷۰ سانتی‌متر بیشتر باشد.
· عرض تیرچه‌ها حداقل ۱۲ سانتی‌متر و ارتفاع آنها حداکثر ۵ برابر عرض آنها باید باشد.
· در صورت وجود بار سنگین متحرک یا مرتعش نباید از سقف تیرچه و بلوک در طراحی سقف ساختمان استفاده کرد.
· در صورت قرار دادن لوله‌ها و مجراها در داخل دال ضخامت دال باید حداقل ۵.۲ سانتی متر باشد چرا که منجر به کاهش مقاومت سقف می‌شود.
استاندارد کامپوزیت عرشه فولادی
از روش‌های نوین طراحی سقف ساختمان میتوان سقف کامپوزیت عرشه فولادی را نام برد که با سرعت بسیار بالایی اجرا می‌شود. برای اجرای این سقف نیاز به رعایت استانداردهایی است که مطابق با شرایط و ضوابط آیین‌نامه مربوطه هستند. در وهله اول نیاز است قالب بندی‌های پشتیبان و شرایط میدانی مورد ارزیابی واقع شوند تا از عملکرد ترانس‌های نصب اطمینان حاصل شود. با توجه به استانداردهای آیین‌نامه SDI قبل از جای‌گذاری پانل‌های عرشه، شمع‌های موقتی که در برابر بار یکنواخت دارای مقاومت ۲.۴ کیلو پاسکال هستند باید طراحی شوند.
این شمع‌ها باید بتوانند حداقل ۷۵ درصد از استحکام ساختمان را تأمین کنند. پس از قرارگیری شمع‌ها، پانل‌های عرشه بر روی تکیه‌گاه‌های ساختمانی قرار داده می‌شوند. دو بخش انتهایی عرشه باید دارای تکیه‌گاه نهایی به اندازه حداقل ۳۸ میلی‌متر باشد. در نقاط انتهایی عرشه‌های فولادی باید ایجاد همپوشانی کرد که این کار دشوار بوده و میتوان مطابق با استانداردهای موجود به ایجاد شکاف‌های ۲۵ میلی‌متر در این نقاط پرداخت.
استاندارد طراحی سقفهای مرکب
سقفهای مرکب در ساختمان‌سازی کاربرد بسیار فراوانی دارند که از قرار گرفتن مقاطع مختلف دال بتن مسلح بر ورق‌های ذوزنقه‌ای فولادی تشکیل می‌شوند. اجرای سقفهای مرکب ملزم به رعایت کردن استانداردهایی است که توسط مقررات ملی ساختمان ایران تنظیم شده‌اند. مطابق با ضوابط و مقررات ملی ساختمان ایران برای اجرای سقفهای مرکب باید از سازه‌های بتن آرمه استفاده کرد. در ادامه به معرفی مهم‌ترین استانداردها می‌پردازیم:
· در صورت تغییر مکان مجاز برای بار مرده حداکثر ۲۰ میلی‌متر و برای بار زنده در حال بهره‌برداری L/360 در هر دهانه در حین اجرا محدود می‌شود.
· ارتفاع ورق‌های ذوزنقه‌ای عرشه فولادی باید حداکثر ۷۵ میلی‌متر باشند.
· در بالای کنگره ورق ذوزنقه‌ای نباید ضخامت دال بتن آرمه از ۵۰ میلی‌متر کمتر باشد.
· میزان مقاومت تسلیم آرماتورهای به کار برده شده در دال بتن آرمه از ۵۲۵ مگاپاسکال نباید بیشتر شود.
· محل نصب و اجرای تأسیسات مکانیکی و برقی در طراحی سقف باید به‌صورت کاملاً دقیق و همراه با جزئیات صورت بگیرد.
· مطابق با ضوابط آیین نامه AISC 360_10 مقاومت فشاری بتن مورد استفاده برای سقف مرکب باید حداقل ۲۱ مگاپاسکال و حداکثر ۷۰ مگاپاسکال باشد.
· هنگام ایجاد اتصال بین اسکلت و سقف باید ظرفیت بارهای ثقلی و جانبی داخل سقف به اسکلت سازه انتقال داده شوند.
موسسه عرشه فولادی (SDI) اولین کتابچه طراحی عرشـه فولادی کامپوزیت را در سـال 1991 منتشر کرد ایـن کتابچه طراحـی در سـال 1997 دارای ویرایش بود. شناخت تغییر در فن آوری، شروع فعالیت های SDI به منظور توسعه استانداردهای جدیـدی برای دال عرشه فولادی کامپوزیت بود. در ابتدا انتشار استاندارد ANSI / SDI C1.0 برای کامپوزیت عـرشـه در سال 2006 اتفاق افتـاد. استاندارد سال 2006 در سـال 2011 تجـدیـد نـظر شـد و بـا نـام استـانـدارد ANSI / SDI C-2011 بـرای دال کامپوزیـت عرشـه فـولادی کـف و ANSI / SDI T-CD-2011 برای کامپوزیت عرشه فولادی گسترش یافت.
بـعد از گذشت 80 سـال، طراحی سقف های مرکـب عرشـه فولادی از طراحی تجربـی بـر اساس آزمایش به یـک محصول مورد اطمینان با رفتار خـوب تبدیـل گشته است و بـه استانداردهای طراحـی که توسـط کـدهای ساختمانی به رسمیت شناختـه شده انـد تبـدیل شده است.
ایـن تحول منـجر به یک سیستم کارآمد تر و مقرون به صرفه تر شده است.
مزایا در بهره برداری
بهبود عملکرد سقف در هنگام زلزله
در این نوع سقف یکپارچگی مناسبی بـین اجـزای سازه ای برقرار می باشد. در نتیجه این سیستم از صلبیت کافی در مقابل نیـروی جانبـی برخوردار است. همچنین بعلت کاهش نسبی وزن سـقف در هر مـترمربع سازه، در اثـر جـذب کمـتر نیروی زلـزله، عملکرد سازه در برابر زلزله بهتر خواهد بود.
کاهش خسارات جانی و مالی در هنگام وقوع زلزله و آتش سوزی
از آنجایی که می توان عمده سوانح رایج در هنگام وقوع زلزله را به سقوط اجزاء غیر سازه ای و پرکننده سقف (مانند بلوک) و اشتعال زا که سبب آتش سوزی و انتـشار گازهـای خطرنـاک ناشی از سوختـن می گردد (مثل یونولیت) نسبـت داد، استـفاده از سیستم سقف عرشـه فولادی با توجه به توانایی های ذاتـی خود (عدم وجود مواد پرکننده بعلت شکل موجدارو عدم وجود مواد اشتعال زا) به مراتب ایـمن تـر خواهد بود.
مزایا درحین اجرا
ایجاد سکوی کار مناسب و ایمن در زمان اجرا
عرشه های فولادی پس از پخش بر روی اسکلت با ایجاد یک سکوی کار دائمی برای پرسنل کارگاهی، ایمنی را در زمان اجرا ارتقاء می بخشد.
پیوستگی و یک دست بودن سطح زیرین سقف
سیستم سقفهای MCD دارای سطح تحتانی یکنواخت می باشد. در کاربری هایی نظیر پارکینگ می توان این سقف ها را بدون هیچگونه پـوشش سقـف کـاذب بکار برد چرا کـه بـا توجه به صیقلی بودن عرشـه ها نور در برخورj با آنها بازتاب بیشتری داشته و از این طریق بـا مصرف انرژی کمتری میتوان روشنایی را تامین نمود .
وزن کم وقابلیت حمل آسان وسریع
ایـن عرشـه ها سبـک و دارای صلبیـت بـالا می باشد کـه ایـن خصوصیت موجب سهولـت در حمـل و نقل آنها مـی گردد. همچـنین نـصب عرشه ها معمولا به سادگی و بدون نیاز به تجهیزات خاص و تنها متکی به تبحر و تجربه اکیپ اجرایی انجام می پذیرد.