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. در این مقاله، ما قصد داریم تا به معرفی اجزا، انواع، مشخصات مواد سازنده، جزئیات اجرایی و مبانی طراحی سقف کامپوزیت بپردازیم.
سقف کامپوزیت یا (Composite Slab)، سازه ای است که از ترکیب پروفیل فولادی با بتن مسلح ایجاد می شود. اصطلاحا به سقف کامپوزیت، سقف مرکب یا سقف مختلط نیز گفته می شود. سقف های کامپوزیت، جهت اجرا بر روی اسکلت های فلزی بسیار کاربرد دارد.
اجزا کردن سقف کامپوزیت:
توجه داشته باشید که بسته به نوع سقف کامپوزیت، اجزای مورد استفاده، برای اجرای آن متفاوت است. اجزای اصلی سقف های کامپوزیت به شرح زیر است.
- اول، بتن
- دوم، ورق فولادی (ورق نورد شده، روفیکس و غیره)
- سوم، تیر فرعی
- چهارم، آرماتور حرارتی (مش، میلگرد یا الیاف فولادی)
- پنجم، برش گیر، 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، سقف عرشه فولادی از محبوبیت و کاربرد بالاتری برخوردار است که در ادامه، به معرفی هر کدام از این سقف ها خواهیم پرداخت.
سقف کامپوزیت فلزی و نحوه ی اجرای آن:
سقف های کامپوزیت فلزی، از روش های اجرای سقف و کف بوده که از ترکیب بتن و اسکلت فولادی تشکیل شده است. در روش کامپوزیت فلزی، پس از نصب برشگیر به روی تیر های فرعی، توسط تخته کوبی، سقف بندی بدون نیاز به شمع بندی و بر روی تیر ها انجام می گیرد.
در گام بعدی، بعد از قرار گرفتن و جوشِ پروفیل های ناودانی به روی بال تیر های باربر، میلگرد های حرارتی به روی پروفیل ها قرار می گیرد. در نهایت، عملیات اجرای سقف به وسیله ی بتن ریزی با عمقی حدود هشت سانتی متر ایجاد می شود. بعد از اینکه بتن ها کاملا سفت شدند، نوبت به برداشتن قالب ها از زیر سقف می رسد.
سقف کامپوزیت ساده، ترکیبی از تیر های فولادی، چوب و بتن می باشد.
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 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 و نحوه ی اجرای آن:
در روش سقف کامپوزیت عرشه فولادی، از روش های اجرای سقف و کف، با استفاده از ترکیب ورق های فلزی گالوانیزه موجدار همراه با بتن است. سقف های عرشه فولادی، از نوع معروف سقف های کامپوزیت می باشد. سقف عرشه فولادی متشکل از:
- اول، ورق گالوانیزه ذوزنقه ای (موجدار).
- دوم، گل میخ (برشگیر).
- سوم، آرماتور (میلگرد).
- چهارم، بتن (معمولی یل سبک).
- پنجم، تیر فرعی.
- ششم، فلاشینگ (دوربند لبه‌های ورق).
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.
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 و نحوه اجرای آن:
سقف های کامپوزیت روفیکس، نوعی روش اجرای سقف و کف بوده که از قالب های فلزی مشبک در آن استفاده می شود. روفیکس، ورق فولادی مشبک بوده که ابعاد تقریبی آن 82 سانتی‌متر و در 12 متر می باشد. در زمان اجرای سقف های کامپوزیت روفیکس، در گام اول باید ورق فولادی مشبک توسط دست و یا جرثقیل، به محل مورد نظر منتقل گردد. در گام بعد، جوشکاری روفیکس به روی برشگیر تیر های فرعی انجام می شود. در گام بعدی، به دلیل ایجاد ارتفاع کافی جهت قرار دادن شبکه میلگرد ها، چندین فاصله دهنده و یا به اصطلاح اسپیسر (Spacer) به روی تیر ها نصب می گردد. با تمام شدن آرماتور بندی، بتن ریزی در مرحله ی آخر صورت می پذیرد.
استفاده کردن از ویبره، در اجرای سقف کامپوزیت روفیکس، به هیچ عنوان مجاز نخواهد بود. هنگامی که ضخامت بتن ریزی بیشتر از 12 سانتی‌متر باشد، از بتن مگر یا سبک به عنوان اولین لایه و پوشاندن سطح روفیکس با یک نایلون استفاده می کنند.
جزئیات و الزامات اجرایی آن:
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.
الزاماتی که باید رعایت کرد:
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 ادامه ی مقاله، با الزامات اجرایی و مشخصات مصالح مورد نیاز جهت ساخت سقف های کامپوزیت خواهیم پرداخت.
سقف کامپوزیت و اجرای برشگیر در آن:
در اجرای سقف های کامپوزیت، از برشگیر جهت درگیر شدن و بالا رفتن اتصال برش بین بتن و فولاد مورد استفاده قرار می گیرد. برشگیر هایی که در اجرای این نوع سقف ها وجود دارند، به صورت ناودانی یا گل میخ می باشند.
بر طبق الزامات مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، برشگیر هایی که در سقف های کامپوزیت وجود دارند، باید دارای مشخصات زیر باشند:
- اول، قطر گل میخ نباید بیشتر از 2.5 برابر ضخامت ورق فلزی باشد. در صورتی که گل میخ دقیقا در امتداد جان مقطع فولادی (تیر نگهدارنده) قرار بگیرد، این امر ممکن است.
- دوم، برای برشگیر های نصب شده درون کنگره یعنی قسمت فرو رفتگی ورق، حداقل فاصله ی بین گل میخ تا بال بالایی ورق، 20 میلی متر بوده که برای بتن معمولی 25 میلی‌متر در نظر گرفته شده تا سبک باشد.
- سوم، برشگیر ها باید حداقل 25 میلی متر بوده و پوشش جانبی از بتن داشته باشند.
- چهارم، حداقل فاصله از مرکز تا مرکز گل میخ در هر امتداد، باید چهار برابر قطر گل میخ باشد.
- پنجم، حداکثر فاصله ی مرکز به مرکز گل میخ، باید 30 برابر قطر گل میخ باشد.
- ششم، حداکثر فاصله از مرکز تا مرکز برشگیر های نوع ناودانی، 500 میلی متر خواهد بود.
- هفتم، گل میخ باید به تیر نگهدارنده جوش داده شده و این کار از طریق ورق فولادی انجام می گیرد.
- هشتم، گل میخ باید بر روی تیر فولادی ذوب گردد.
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.
سقف کامپوزیت و مشخصات مواد مورد استفاده از آن:
همانطور که در ابتدای مقاله اشاره شد، سقف های کامپوزیت از ترکیب بتن و فولاد ساخته می شوند. در این بخش به مشخصات استاندارد بتن و تقویت کننده های مورد استفاده در سقف های کامپوزیت خواهیم پرداخت.
سقف کامپوزیت و مشخصات بتن مورد استفاده در آن:
بتن، از مهم ترین قسمت های تشکیل دهنده سقف های کامپوزیت می باشد. استفاده از بتن با استحکام و اسلامپنامناسب، باعث کاهش کیفیت سقف نهایی خواهد شد. این امر می تواند باعث ایجاد ضرر های مالی و جانی قابل توجهی شود. در ادامه ی مقاله به معرفی ویژگی های استاندارد بتن هایی که در سقف های کامپوزیت مورد استفاده قرار می گیرند؛ خواهیم پرداخت.
سقف کامپوزیت و نوع بتن در آن:
در اجرای سقف کامپوزیت، می توان از بتن معمولی یا بتن سبک استفاده کرد. استفاده از مدل های C25/30 ،C28/35 یاC32/40 در بتن های معمولی و مدل های LC25/28 ،LC28/31 یا LC32/35 در بتن سبک برای ساخت سقف کامپوزیت رایج است. چگالی بتن خشک که در سقف کامپوزیت استفاده می شود، 24 کیلو نیوتون بر متر مکعب بوده و برای بتن معمولی 19 کیلو نیوتن بر متر مکعب برای بتن سبک در نظر گرفته می شود. این مقادیر جهت بتن تازه (آبدار) به ترتیب به 25 و 20 کیلو نیوتن بر متر مکعب می رسد.
در صورت دسترسی به بتن سبک و استفاده از آن، در ساخت سقف های کامپوزیت، مناسب تر خواهد بود؛ چرا که بتن سبک از مزایایی نظیر وزن کمتر (25 درصد کاهش وزن نسب به بتن معمولی)، ضخامت پایین‌تر و عملکردی بهتر از نظر مقاومت در برابر آتش بهره خواهد برد.
سقف کامپوزیت و عیار بتن مورد استفاده از آن:
عیار بتن، حداقل مقاومت فشاری مورد نیاز بتن جهت ساخت یک سازه بتنی می باشد. طبق استاندارد های BS EN 206-1 و BS 8500، به منظور اجرای سقف کامپوزیت باید از بتنی با عیار C25/30 یا LC25/28 استفاده کنید. جهت به کارگیری بتن به عنوان سطح پوششی، استفاده از بتنی با عیار C28/35 یا C32/40 را پیشنهاد می کنیم.