سقف کامپوزیت چیست؟ سقف عرشه فولادی یا سقف کامپوزیت؟

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.

اجزای سقف کامپوزیت را بشناسید:

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

اجزای اصلی سقف‌ های کامپوزیت:

• 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.

با انواع سقف کامپوزیت آشنا شوید:

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.

از بین موارد گفته شده، سقف عرشه فولادی، محبوبیت و کاربرد بیشتری دارد. در ادامه با هر کدام از این سقف‌ها آشنا خواهیم 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:

سقف ‌های کامپوزیت کرومیت، از شیوه ‌های اجرای سقف و کف می باشند که در آن‌ ها از ورق فولادی موجدار یا قالب ماندگار، تیرچه کرومیت یا تیرچه ‌هایی با جان باز، میلگردهای حرارتی و بتن استفاده می ‌گردد. اجرای سقف‌های کامپوزیت کرومیت طی پنج مرحله زیر انجام می شود:

·      اول، نصب تیرچه کرومیت.

·      دوم، قالب‌بندی.

·      سوم، آرماتوربندی.

·      چهارم، بتن‌ریزی.

·      پنجم، باز کردن قالب.

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.

به طور معمول سقف عرشه فولادی متشکل از:

• اول، ورق گالوانیزه ذوزنقه ای یا موجدار.
• دوم، گل میخ یا برشگیر.
• سوم، آرماتور یا میلگرد.
• چهارم، بتن یا معمولی یل سبک.
• پنجم، تیر فرعی.
• ششم، فلاشینگ یا دوربند لبه‌های ورق.

اجرای این سقف را می‌توان به شش مرحله تقسیم کرد:

• اول، جانمایی ورق فولادی.
• دوم، ثابت کردن ورق فولادی به همراه فلاشینگ.
• سوم، اتصال ورق فولادی به تیر به وسیله ی گل میخ.
• چهارم، آرماتوربندی.
• پنجم، اتصال گل میخ به شبکه میلگردها.
• ششم، بتن ‌ریزی.

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.

الزامات اجرایی و جزییات سقف کامپوزیت:

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.

در ادامه ی این متن، به معرفی الزامات اجرایی و مشخصات مصالح مورد نیاز به منظور ساخت سقف ‌های کامپوزیت خواهیم ‌پرداخت.

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؟

بتن به کاررفته در سقف کامپوزیت به طور معمول از مدل معمولی یا سبک می باشد. بر اساس الزامات مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، مشخصات عرض و ضخامت دال بتنی به کاررفته در سقف‌های کامپوزیت باید به صورت زیر باشد:

• اول، حداقل ضخامت دال بتنی، ۸۰ میلی‌متر باشد.
• دوم، ضخامت دال بتنی روی قسمت فوقانی ورق از ۵۰ میلی‌متر کمتر نباشد.
• سوم، عرض موثر دال بتنی که در هر طرف، تیر با آن به صورت مختلط عمل می‌ کند، حداکثر یک هشتم دهانه تیر باشد.
• چهارم، عرض موثر دال بتنی، حداکثر به اندازه نصف فاصله محور تیر تا محور تیر مجاور باشد.
• پنجم، عرض موثر دال بتنی، حداکثر به اندازه فاصله محور تیر تا لبه دال باشد.
• ششم، پوشش بتن روی گل میخ کمتر از ۱۵ میلی‌متر نباشد.

اجرای ورق فولادی به کاررفته در سقف کامپوزیت:

بر اساس الزامات مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، مشخصات ورق فولادی به کاررفته در سقف‌های کامپوزیت باید به شکل زیر باشد:

اول، ارتفاع اسمی ورق‌های فولادی از ۷۵ میلی‌متر بیشتر نباشد.

دوم، اگر ارتفاع اسمی ورق‌های فولادی ۴۰ میلی‌متر یا بیشتر باشد، پهنای متوسط کنگره‌های پر شده با بتن از ۵۰ میلی‌متر کمتر نباشد.

سوم، در صورت استفاده از گل میخ اضافی، پهنای کنگره باید به اندازه ۴ برابر قطر گل میخ افزایش پیدا کند.

چهارم، ورق فولادی باید در فواصل حداکثر ۴۵۰ میلی‌متری بر روی تیر فولادی 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.

• 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:

اول، عدم نیاز به شمع‌بندی:

در اجرای هیچ یک از سقف ‌های کامپوزیت نیاز به شمع‌بندی نمی باشد. البته، در صورت بالا رفتن دهانه اجرای سقف، شمع‌بندی موقت یا استفاده از نگهدارنده‌های موقت ضروری می باشد.

دوم، ایمنی مناسب:

ورق فولادی و قالب‌های به کاررفته در سقف‌های کامپوزیت، ایمنی کافی به منظور فعالیت کارکنان را فراهم می ‌کند.

سوم، سرعت اجرای بالا:

به علت عدم نیاز به شمع‌بندی و ایمنی مناسب، امکان اجرای چندین سقف به صورت همزمان وجود دارد. این ویژگی، سبب کاهش زمان اجرای سقف خواهد شد.

چهارم، کاهش وزن سقف:

به صورت کلی، وزن سقف‌ های کامپوزیت و بارهای مرده آن نسبت به سقف ‌های تیرچه و بلوک کمتر می باشد. البته این امر به ابعاد تیرهای فرعی (نمره 12 تا 24) و ضخامت بتن‌ریزی (8 تا 10 سانتی‌متر) وابسته است. در بعضی از موارد، وزن سقف‌های کامپوزیت می‌تواند از سقف‌های تیرچه و بلوک بیشتر باشد.

پنجم، سهولت اجرای تاسیسات:

فضای باز زیر سقف‌های کامپوزیت، امکان استفاده از لوله و سیم‌کشی در این فضا را فراهم می‌آورد. این ویژگی، علاوه بر سهولت اجرای تاسیسات، هزینه‌های اضافی ناشی از اجرای سقف کاذب را نیز کم می کند.

مزایای سقف کامپوزیت عرشه فولادی:

سقف‌ های عرشه ی فولادی علاوه بر مزایای عمومی سقف‌های کامپوزیت، مقاومت بالایی در مواجه با آتش‌سوزی و زلزله دارند.

مزایای سقف کامپوزیت روفیکس:

سقف ‌های روفیکس علاوه بر مزایای عمومی سقف‌های کامپوزیت، از مزایای دیگری بهره می برند:

• اول، سهولت جابجایی.
• دوم، عدم نیاز به نیروی ماهر.
• سوم، قابلیت اجرای سازه‌های پیچیده.
• سوم، امکان ساخت طاق ضربی.
• چهارم، امکان ساخت سطح تراز بهتر.

معایب سقف های کامپوزیت:

اول، لرزش زیاد:

به علت نازک و سبک بودن سقف کامپوزیت، به ویژه بخش فولادی، لرزش این نوع سقف نسبت به سقف‌های دیگر زیاد می باشد. به همین جهت، در صورت اجرای سقف کامپوزیت در ساختمان‌های مسکونی، کنترل لرزش از اهمیت بسیار  بالایی برخوردار است.

دوم، اجرای دشوار در اسکلت ‌های بتنی:

اجرای سقف‌های کامپوزیت بر روی اسکلت‌های فلزی غیر ممکن نمی باشد؛ اما پیچیدگی و دشواری زیادی دارد.

سوم، هزینه اجرای سقف کاذب:

در بعضی از موارد، پس از اجرای سقف‌های کامپوزیت، قسمت پایینی آن با سقف کاذب پوشانده خواهد شد. اجرای سقف کاذب، هزینه تمام شده سقف‌های کامپوزیت را نسبت به دیگر سقف‌ها افزایش می دهد.

معایب سقف کامپوزیت فلزی:

سقف ‌های کامپوزیت فلزی علاوه بر معایب عمومی سقف‌ های کامپوزیت، هزینه بیشتری نسبت به سقف‌های تیرچه و بلوک دارند.

معایب سقف کامپوزیت کرومیت:

سقف ‌های کامپوزیت کرومیت نیز مانند سقف‌های کامپوزیت فلزی، هزینه بیشتری نسبت به سقف‌های تیرچه و بلوک در بر خواهند داشت.

معایب سقف کامپوزیت روفیکس:

سقف‌های روفیکس علاوه بر معایب عمومی سقف‌های کامپوزیت، معیاب دیگری مانند عدم امکان به کارگیری هر نوع بتن، قیمت بالاتر و نیاز به تعویض کل قالب در صورت آسیب‌ دیدگی دارند.