سامانه جامع تحلیل و آنالیز سازه های پیشرفته نظام مهندسی کل کشور
Related Articles
سقف وافل یکی از انواع سقف های بتنی است که علاوه بر ظاهری شکیل، مزایای اقتصادی و فنی بسیاری را نیز دارد. برای اجرای این سازه از قالب وافل استفاده می شود که وزن مرده سازه را به مراتب کاهش می دهد. سازه وافل نمای زیبایی در سطح زیرین سقف ایجاد می کند.
تاریخچه سقف وافل از ابتدای قرن 19 میلادی با پیشرفت فناوری های سازه ای، ماشین آلات مدرن در زمینه ساختمان سازی شروع می شود. سقف وافل در ابتدا به صورت اصولی در کشورهای آمریکایی و اروپایی اچرا گردید. مزیت ها و راحتی و از همه مهمتر استقامت این سقف ها باعث شد تا امروزه نیز از این سیستم سازه ای استفاده شود. بسیاری از مهندسان و طراحان سازه های حرفه ای برای ساختمان های خاص و سازه های پیشرفته نیز سقف وافل را انتخاب می نمایند. از سقف وافل در سازه های مختلفی با دهانه های وسیع مانند فروشگاه ها، پارکینگ ها، هتل ها، مراکز تجاری، موزه ها، دانشگاه ها، لابی ها، استخرها و سالن های ورزشی نیز بهرمند می شوند.
تاریخچه سقف وافل در ایران
برای اینکه به سوال سقف وافل چیست و تاریخچه آن، پاسخ دهیم باید به تاریخ خود رجوع کنیم. جالب است بدانید ایده باربری دو طرفه به دوره هخامنشیان یعنی حدود 2500 سال پیش بر می گردد. طبق آثار بجا مانده و مطابق تحلیل باستان شناسان، سقف تخت جمشید از الوارهای چوبی متعامد تشکیل شده بود. همچنین ایده بکار گیری عملکرد سقف وافل را در بنای آکروپولیس یونان، هم دوره با هخامنشیان می توان دید.
اولین مرحله اجرای سقف وافل عملیات زیر سازی است که با نصب جک ها آغاز می شود و با کار گذاشتن قالب های وافل ادامه می یابد. اما تفاوت اجرای سقف تیرچه با سقف وافل چیست؟ نصب جک ها مانند سقف تیرچه بلوک انجام می شود و نیازی به قالب فلزی نیست چراکه قالب های وافل مستقیم روی قوطی های فلزی قرار می گیرد و تمام فضای مورد نیاز برای نگه داری بتن تازه را تامین می کنند. . البته خالی از لطف نیست که بدانید در اصلاح خودمانی مهندسان و پیمانکاران سقف وافل به این مرحله، مرحله شاسی کشی نیز خواهند گفت. در واقع این مرحله زمینه را برای چیدن قالب های وافل بر طبق پلان قالب چینی، مهیا می سازد.
پس از جایگذاری قالب های وافل، عملیات میلگرد گذاری و آرماتور بندی آغاز می شود. در حین میلگرد گذاری عبور و مرور عوامل اجرایی بدون مشکل انجام می شود. چراکه قالب ها از استحکام بالایی برخوردارند. البته این ویژگی در حین اجرا بسیار حائز اهمیت می باشد. به دلیل رفت و آمدن آسان کارگران قطعاً زمان اجرای سقف کوتاهتر خواهد شد.
بتن ریزی سقف وافل
پس از کنترل های نهایی، عملیات بتن ریزی انجام شده و در صورت تمایل سطح بالایی نیز کاملا سیقل می گردد این کار می تواند با استفاده از ماله پروانه ای انجام شود. اگرچه این کار زیبایی و کیفیت کار را بالا می برد اما الزامی نیست.
مرحله قالب برداری سقف وافل
پس از گذشت زمان و تکمیل فرآیند عمل آوری، بتن سخت شده و عملیات قالب برداری انجام می شود. در این مرحله باید دقت کرد تا قالب ها در بتن گیر نکنند و در هنگام بیرون کشیدن دچار ترک خوردگی نشوند.
- نسبت ضخامت دال به دهانه 1 به 24 است و ضخامت تقریبی کل دال بین 250 تا 500 میلی متر می باشد. که مقدار 35 سانی متری آن متداول تر است.
- عرض تیرچه یا فاصله دو لبه قالب حداقل 100 و حداکثر 150 میلی متر است. عرض تیرچه 12 سانتی متری متداول تر است.
- فاصله محور تا محور تیرچه حداقل 600 و حداکثر 915 میلی متر می باشد. فاصله 800 میلیمتری از جنبه زیبایی بیشتر توصیه می گردد.
- خیز بلند مدت باید کنترل گردد.
مهمترین مزیت سقف وافل حذف ستون های متعدد و دهانه های بلند تر است. ستون های اضافه علاوه بر تاثیر منفی در معماری سازه، وزن و هزینه تمام شده آن را نیز افزایش می دهد.این سازه با پوشش دهانه های طولانی تر، این امکان را ایجاد می کند که تعداد ستون های موردنیاز سازه کمتر شود. علاوه بر این، ساختار مشبک ظرفیت باربری را نسبت به دال های معمولی افزایش می دهد.
افزایش ظرفیت باربری به همراه حذف ستون و کاهش وزن مرده برابر است با صرفه جویی اقتصادی و کاهش هزینه تمام شده پروژه.
سقف وافل یک طرفه چیست ؟
سقف وافل یک طرفه بسیار شبیه به سقف تیرچه بلوک یا تیرچه یونولیت است. ولی در سقف وافل تیر میانی و قالب یونولیت حذف میشود. در این سقف وافل از قالب وافل استفاده میشود که هزینه سازه را کاهش میدهد. زیرا قالب وافل دوام و استحکام بالایی دارد و بیش از 50 بار میتوان بدون آسیب از آن در پروژه های دیگر استفاده کرد.
اجرای قالب وافل یک طرفه به صورتی است که بار سقف فقط بر دو دهانه وارد میشود. یا بار بر تیر ها به صورت بالا یا پایین و یا به صورت چپ و راست وارد میشود. به همین دلیل چون بار سقف تنها در یک جهت به تیر ها منتقل میشود حداکثر دهانه قالب وافل باید 10 متر باشد.
سقف وافل یک طرفه، قالب‌ها مستطیلی شکل بوده تا عملکرد تیرچه ها را در سقف تداعی کند. استفاده از قالب وافل یک طرفه نیز در مقایسه با تیرچه و یونولیت ارزان تر است. دلیل این کاهش قیمت این است که قالب وافل یک بار خریداری شده و در تمام سقف ها مورد استفاده قرار می گیرد.
عموما حدود 70 درصد سطح سقف نیازمند قالب وافل یک طرفه است. 30 درصد مابقی سقف شامل بازشوها، تیر، ستون، پلهف آسانسور و … است که نیازی به قالب ندارد. از سوی دیگر قالب های وافل یک طرفه قابلیت مونتاژ شدن را دارند، بنابراین می توان به راحتی از آن ها در پروژه های دیگر نیز استفاده کرد.
علاوه بر این در سقف وافل یک طرفه، تیرچه‌ها به صورت درجا در یک جهت قرار می‌گیرند. و به‌همین دلیل، مصرف میلگردها کاهش پیدا می‌کند. قالب وافل یک طرفه شرکت سهند سازه بتن از سه بخش قالب 10 سانتی(فیلر)، قالب 15سانتی‌متری (درپوش) و قالب‌های میانی 50 سانتی‌متری تشکیل شده است.
قالب وافل یک طرفه عملکرد بتن درجا دارد. زیرا سیستم شبیه تیرچه یونولیت است تفاوتی که دارد بتنی که زیر تیرچه اجرا میشود از بتن کارگاه نیست یعنی بتن ریزی به صورت همزمان با تیرچه های متعامد ریخته میشود. این همزمانی بتن ریزی باعث میشود که تیرچه ها گیرداریی بالایی دارد. در طراحی سقف وافل یک طرفه حتما باید میلگرد ها از تیرچه ها عبور کند. مزیتی که طراحی سقف وافل یک طرفه دارد این است که سر تیرچه ها اعمال نمیشود. همچنین در وزن سازه میلگرد کاهش می باید در نتیجه هزینه سازه کاهش می یابد.
کاربرد سقف وافل یک طرفه :
چون در سقف وافل یک طرفه تیر های میانی حذف نمیشود سقف بر روی تیر قرار می گیرد میلگرد گذاری در یک جهت است. سقف وافل یک طرفه دو تکیه گاه ستونی دارد که بار را از سقف به این دو ستون منتقل می کندو به دلیل خم شدن در فاصله کوتاه تری تامین میشود. به همین دلیل در سازه های بزرگ تر بهتر است که از سقف وافل دو طرفه استفاده شود. سقف وافل یک طرفه عموما برای انواع سوله ها ، کتابخانه ، امفی تئاتر و … کاربرد دارد. سقف وافل یک طرفه عموما برای سازه های فولادی نیز کاربرد دارد ولی دیتیل اجرایی خاصی دارد. سقف وافل یک طرفه علاوه بر اقتصادی بودن نمای زیبا تری به خانه و سازه ساختمانی می دهد. چون نمای این نوع سقف زیبا است در حین اجرا نیز میتوانید از روش های تزئینی مانند تعبیه لامپ ، رنگ آمیزی سقف مستعطیلی شکل ، اجرای نور پردازی نیز استفاده کنید.
چه عواملی در طراحی سازه سقف وافل تاثیر دارد؟
در طراحی سازه قالب وافل یک طرفه حداقل و حداکثر مجاز طبق آیین نامه اهمیت دارد. در طراحی سازه قالب وافل یک طرفه حداکثر دهانه مجاز و حداقل ضخامت مجاز بسیار مهم است.
حداقل ضخامت مجاز طراحی سازه سقف وافل :
شرکت سهند سازه بتن برای حداقل ضخامت مجاز سقف وافل یک طرفه به ضخامت قالب وافل یک طرفه توجه می کند. قالب وافل یک طرفه تولید شده ضخامتی حدود25 سانتی متر دارد و ضخامت دال روی سقف حدود5 تا 7 سانتی متر است پس حداقل ضخامت سقف وافل یک طرفه باید 32 سانتی متر باشد. نکته ای که باید به آن توجه کنید اگر دهانه سقف وافل بزرگ تر شود ضخامت قالب وافل باید 30 سانتی متر شود. ضخامت سقف وافل از این جهت اهمیت دارد که در طراحی سقف باید خیز بلند مدت و کوتاه مدت کنترل شود. چون سقف به طور مستقیم با بار ثقلی و بار مرده قرار دارد.
حداکثر دهانه مجاز برای طراحی سازه سقف وافل یک طرفه :
قالب وافل یک طرفه مانند سقف تیرچه راحی میشود ولی در سقف وافل یک طرفه تیرچه میانی حذف میشود. و طول دهانه مجاز برای طراحی سقف وافل یک طرفه 10 متر است.
طراحی سقف وافل یک طرفه :
شرکت سهند سازه بتن برای طراحی سازه ای قالب وافل یک طرفه اینگونه عمل می کند :
1 جدول طراحی قالب وافل یک طرفه بر اساس دهانه می توان ضخامت، عرض تیرچه و عمق تیرچه و نحوه دقیق میلگرد گذاری را بدست آورد.
2 با تایید مهندس ناظر، سقف هایی که برای تیرچه یونولیت یا تیرچه بلوک طراحی شده اند نیز قابل اجرا با قالب وافل یک طرفه هستند. تنها با جایگزینی یونولیت با قالب وافل یکطرفه با ابعاد آکس به آکس 60 سانتی متر این امکان وجود دارد که از چند جهت به اقتصاد و اجرای سازه کمک می کند. در صورت جایگزینی سقف تیرچه یونولیت با قالب وافل یک طرفه، بتن به صورت یکپارچه ریخته شده و تیرچه ها به صورت درجا اجرا می شوند.
3 برای تبدیل طراحی سقف تیرچه بلوک به وافل یک طرفه نیازی به تغییر مقاطع تیر و ستون و دیوار های برشی و حتی بارگذاری سازه نیست. به طور خلاصه شما فقط نیاز به تغییر پلان تیرچه به پلان وافل یک طرفه دارید.
شروع ساخت سازه سقف وافل دو طرفه :
برای شروع ساخت سازه قالب وافل دو طرفه ابتدا لازم است یک طرفه بودن قالب وافل یا دو طرفه بودن قالب وافل را با استفاده ازطول دهانه سقف وافل انتخاب کرد. عملکرد سقف وافل دو طرفه به صورتی است که بار وارد شده از دو جهت به تیر ها وارد میشود. شرکت سهند سازه بتن با تولید قالب وافل دو طرفه با کیفیت و اجرای سقف وافل به صورت دقیق گامی بزرگ در جهت طراحی و اجرای پروژه های ساختمانی برداشته است.
طراحی سقف وافل دو طرفه :
قالب دو طرفه برای دهانه های بلند تر از 12 متر اجرا میشود. طراحی قالب وافل دو طرفه اینگونه است که ابتدا فونداسیون اجرا میشود در ساختمان های فلزی اسکلت ها اجرا میشود و بعد آن تیر ها کار گذاری میشود بعد از اجرای تیر ها برای ورود به سقف زیر سازی سقف وافل دو طرفه انجام میشود. بعد از جای گذاری قالب وافل دو طرفه میلگرد ها را نسبت به نقشه و تیر ها جای گذاری میشود که اتصال میلگرد ها باید به صورت گیر دار و محکم باشد.
برای انتخاب قالب وافل دو طرفه یا قالب وافل یک طرفه ابتدا باید طول و عرض دهانه را تقسیم اگر عدد به دست آمده بیشتر از 2 متر باشد باید از قالب وافل یک طرفه استفاده کرد اما اگر کمتر از 2 یا مساوی 2 به دست آمد از سقف وافل دو طرفه استفاده میشود.
الزاماتی که برای طراحی قالب وافل دو طرفه باید انجام شود :
عرض تیرچه در تمام طول تیرچه باید حداقل 10 سانتی متر باشد.
عمق تیرچه نباید از 3.5 برابر عرض تیرچه بیشتر باشد.
فاصله لب تیرچه تا تیرچه بعدی نباید 75 سانتی متر بیشتر باشد.
عملکرد سقف وافل دو طرفه بدین صورت است که در چهار سمت توسط تیرها پشتیبانی می شوند که همیشگی و دائمی نمی باشد و یا از چهار طرف بار را به چهار ستون اطراف منتقل می کنند. بارها توسط تکیه گاه در هر دو جهت حمل می شوند. به دلیل اینکه در سقف وافل دو طرفه، بار از هر دو جهت منتقل می شود پس تقویت اصلی نیز در هر دو جهت برای دال دو طرفه فراهم می شود.
به کارگیری از سقف وافل دو طرفه، وزن مرده سقف را کاهش می دهد. در این حالت می توان با حذف برخی از ستون های ناکارامد، وزن سازه را کاهش داده و دهانه های بزرگتری داشته باشیم. قالب های وافل دو طرفه مربعی شکل بوده و موجب ایجاد تیرچه‌های متعامد در سقف می شوند.
میلگرد گذاری در دو جهت باعث افزایش مقاوت و استحکام در سقف وافل دو طرفه می شود. این قالب ها در ابعاد 60*60 تا 90*90 موجود می‌باشند که بهینه ترین حالت استفاده از قالب 80*80 و ضخامت سقف 35 سانتی‌متر است.
نکاتی برای عملکرد سقف وافل یک طرفه و دو طرفه :
1- بعضی از سقف ها از نظر سازه ای به گونه ای هستند که صرفا می توانند عملکرد یک طرفه داشته باشند (مانند سقف های تیرچه بلوک). در این نوع از سقف ها، وضعیت تکیه گاه ها و نسبت ابعاد دهانه ها تاثیری در جهت باربری سقف ندارد.
2- در سقف هایی که قادر به انتقالب بار به صورت دوطرفه هستند (مانند دال های بتنی)، عملکرد سقف با توجه به وضعیت تکیه گاه ها و نسبت ابعاد دهانه ها مشخص خواهد شد.
3- در بعضی از دهانه ها ممکن است سقف فقط در یک راستا دارای تکیه گاه بوده و یا سختی تکیه گاه ها در یک راستا نسبت به راستای دیگر بسیار کم باشد. در این حالت بار ها فقط می توانند به تکیه گاه های یک راستای سقف انتقال یابند. بنابراین عملکرد این سقف ها بدون در نظر گرفتن نوع سقف، یک طرفه خواهد بود.
4- در صورتی که نوع سقف توانایی انتقال بار را به صورت دوطرفه داشته باشد و تکیه گاه های اطراف سقف نیز شرایط مناسبی را تامین کنند، باز هم ممکن است رفتار سقف به صورت یک طرفه یا دوطرفه باشد. ثابت می شود که اگر نسبت ابعاد دهانه های سقف (بعد بزرگ به بعد کوچک سقف) بیشتر از 2 باشد، عملکرد سقف به صورت یک طرفه است. به عبارت دیگر اگر نسبت ابعاد طول به عرض سقف حداکثر برابر 2 باشد، سقف عملکردی دو طرفه خواهد داشت.
تفاوت سقف وافل دو طرفه و یک طرفه چیست ؟
در اجرای سقف وافل دو طرفه در هر دو جهت تیر ها یا ستون ها به عنوان تکیه گاه عمل می کند. به همین دلیل چهار تکیه گاه برای انتقال بار به ستون وجود دارد.
میلگرد گذاری در قالب سقف وافل دو طرفه به صورت شبکه ای و اصلی است. سقف وافل دو طرفه در اجرای پروژه ها هزینه بیشتری دارد ولی مزیت استفاده از این نوع سقف ها بیشتر است. در قالب وافل یک طرفه تیر های میانی حذف نمیشود زیرا این نوع سقف روی تیر ها قرار می گیرد و میلگرد گذاری تیرچه ها در یک جهت است که دارای دو تکیه گاه ستونی است که بار را به تیر ها منتقل می کند. میلگرد گذاری در اجرای سقف وافل یک طرفه به صورت حرارتی است.
تفاوت سقف وافل یک طرفه و دو طرفه در نگاه کلی :
تفاوت سقف وافل یک طرفه و سقف وافل دو طرفه در نگاه کلی :
- در سقف وافل یک طرفه بار در یک جهت به تیرها و تکیه گاه وارد میشود. اما در سقف وافلدو طرفه بار در دو جهت به ستون ها منتقل میشود.
- تکیه گاه اصلی در سقف وافل یک طرفه تیر ها هستند که در یک جهت قرار دارد ولی در سقف وافل دو طرفه تکیه گاه اصلی ستون ها هستند که در دو جهت قرار دارد.
- در سقف وافل یک طرفه تیر ها در دو جهت مخالف ولی در سقف وافل دو طرفه توسط چهار تیر مجزا و ستون های اطراف کنترل و انتقال بار صورت می گیرد.
- سقف وافل یک طرفه به دلیل یک جهته بودن اتقال بار در دهانه های کوتاه اجرا میشود. ولی در سقف وافل دو طرفه به دلیل انتقال بار در دوجهت در دهانه های بلند قابل اجرا است.
- سقف وافل یک طرفه دارای استحکام کمتری است و قیمت پایین تری دارد. ولی سقف وافل دو طرفه استحکام ، کاربرد ، و زیبایی بیشتری دارد و قیمت بالاتری دارد.
تفاوت اجرای سقف وافل یک طرفه :
مونتاژ و نصب قالب وافل یک طرفه : به دلیل تغیر طول دهانه در سقف وافل برای قالب گذاری سقف وافل یک طرفه باید طبق نقشه سازه عمل کرد که معمولا مونتاژ به صورت 3 قطعه 50 سانتی و 2 قطعه 15 سانتی است. که طول هر قالب 180 و عرض آن 60 ، 70 یا 75 است.
تفاوت اجرای سقف وافل دو طرفه :
فواصل جک ها و اسکافولد ها باید نزدیک تر باشد و هر 7 متر اسکافولد باید به وسیله داربست یا میل مهار شود. در هنگام قالب برداری باید به صورت مرحله ای این کار انجام شود و از برداشتن قالب ها به صورت کلی اجتناب کنید.
تفاوت زیر سازی سقف وافل یک طرفه و سقف وافل دو طرفه :
در زیر سازی سقف وافل یک طرفه و دو طرفه تفاوت زیادی وجود ندارد در زیرسازی هر دو میتوان از جک و اسکافولد استفاده کرد. در زیر سازی سقف وافل یک طرفه به فاصله تیرچه ها زیر سازی انجام میشود و یا زیر سازی در جهت عمود بر تیرچه ها است. در زیر سازی سقف وافل دو طرفه در همه تیرچه ها یک ردیف پروفیل قوطی استفاده میشود و زیر سازی لایه دوم پروفیل ها به صورت عمود بر هم انجام میشود که مقاومت سقف بالا رود.
بیشترین دهانه سقف وافل دو طرفه :
شرکت سهند سازه بتن برای اجرای قالب وافل دو طرفه در پروژه های خود چون بار سقف از چهار طرف به ستون ها منتقل میشود و این نوع سقف مقاومت بیشتری دارد حداکثر طول دهانه میتواند 12 متر یا بیشتر باشد. که در شرایط خاص سقف وافل 16-17 متر را نیز اجرا کرده است. برای اقتصادی بودن پروزه ها با دهانه بیشتر از 12 متر توصیه میشود که از تیر های آویز دار استفاده شود.
هزینه سقف وافل دو طرفه :
هزینه سقف وافل به عوامل زیادی مانند نوع قالب ، وزن قالب ، نوع پروژه ، طول دهانه ، طراحی سقف وافل ، تجهیزات زیر سازی سقف وافل ، میلگرد گذاری ، آرماتور بندی بستگی دارد. که در کل بیشترین هزینه ای سقف وافل دارد خرید قالب وافل و اجرای سقف وافل است.
اهمیت اندازه قالب وافل :
اولین و مهمترین نکته در طراحی پلان قالب چینی سقف وافل، ضخامت سقف است که با توجه به پلان معماری و فاصله آکس به آکس ستون ها در نظر گرفته می شود. با تعیین شدن ضخامت سقف، ابعاد مناسب قالب وافل انتخاب شده و به دنبال آن پلان قالب چینی طراحی خواهد شد.
توجه: گاهی اوقات در پلان قالب چینی برخی از دهانه ها ممکن است مجبور شویم در کناره های سقف از قالب های شکسته استفاده کنیم. نگران نباشید! این مسئله به هیچ وجه خللی در طراحی و استحکام سقف ایجاد نمی کند و توسط یک مجری حرفه ای سقف وافل، قابل اجرا می باشد.
نکته ی مهم دیگر در طراحی سازه بار مرده ساختمان است که به صورت ثقلی به سقف، تیرها، ستون ها و پی سازه وارد خواهد شد. از این رو قبل طراحی باید از مشخصات فنی و ابعاد قالب وافل اطلاعات جامع و کاملی کسب نماییم. چرا که ابعاد مختلف قالب وافل دارای وزن های متفاوت در طراحی سازه می باشد که در بحث بارگذاری سازه بسیار حائز اهمیت است.
ابعاد قالب وافل یک طرفه :
همانطور که می دانید قالب های سقف وافل یک طرفه به صورت مستطیلی با ارتفاع 25 سانتی متری و 30 سانتی متری در بازار موجود هستند. همچنین فاصله آکس به آکس بین قالب ها 60 و 70 سانتی متری می باشند. قابل توجه است که عرض تیرچه هایی که در سقف وافل یک طرفه تشکیل می شود بین 12 تا 14 سانتی متر است.
ابعاد قالب وافل دو طرفه :
رخلاف قالب های یک طرفه که به صورت مستطیل هستند، قالب های وافل دو طرفه داری شکل هندسی مربعی می باشد که در عرض های 60، 80، 86 و 90 سانتی متری در بازار عرضه می شوند. همچنین ارتفاع قالب ها با توجه به عرض آن ها متفاوت می باشند. قالب های دو طرفه وافل 60 در 60 دارای عمق 18، 25 و 30 سانتی متر، قالب های با ابعاد 80 در 80 با عمق 28 سانتی متر، قالب های با ابعاد 86 در 86 با عمق 25 سانتی متر و ابعاد قالب دو طرفه 90 در 90 سامنی متری با عمق 33 و 40 سانتی متر در بازار موجود هستند.
تهیه و تنظیم: پرفسور حشمدار فوق دکترای سازه گرایش سازه های غیرخطی دینامیکی
سامانه جامع تحلیل و آنالیز سازه های پیشرفته (نظام مهندسی کل کشور)
