اجرای سقف تیرچه بلوک در اسکلت فلزی
اجرای سقف تیرچه بلوک در اسکلت فلزی به عنوان یک روش ساختمانی ترکیبی به دلیل مزایای متعدد از جمله سرعت اجرا وزن سبک عایق بندی مناسب و صرفه اقتصادی به طور فزاینده ای در پروژه های ساختمانی گوناگون مورد توجه قرار گرفته است. این سیستم با ترکیب مزایای مقاومت بالای اسکلت فلزی و سهولت اجرای سقف تیرچه بلوک امکان ایجاد سازه هایی ایمن کارآمد و با کیفیت را فراهم می آورد.
این مقاله برگرفته از لینک زیر است .
اجرای سقف تیرچه بلوک در اسکلت فلزی
سیستم سقف تیرچه بلوک در اسکلت فلزی نوعی دال بتن مسلح یک طرفه است که در آن تیرچه های پیش ساخته بتنی (یا فولادی) به عنوان عضو باربر اصلی و بلوک های سیمانی یا سفالی (و گاهی پلی استایرن) به عنوان پرکننده و قالب دائمی بین تیرچه ها عمل می کنند. این سیستم در اسکلت فلزی با استفاده از اتصالات مناسب به تیرهای اصلی و فرعی سازه متصل شده و بارهای ثقلی را به ستون ها و فونداسیون منتقل می کند.
عملکرد فنی این سیستم بر پایه عملکرد مرکب اجزای بتنی و فولادی استوار است. تیرچه ها که معمولاً از بتن مسلح پیش تنیده یا معمولی ساخته می شوند بار اصلی سقف را تحمل کرده و به تیرهای فلزی انتقال می دهند. بلوک ها علاوه بر پر کردن فضای بین تیرچه ها و کاهش حجم بتن ریزی نقش عایق حرارتی و صوتی را نیز ایفا می کنند. بتن پوششی (درجا) که پس از نصب تیرچه ها و بلوک ها روی آنها ریخته می شود یکپارچگی سیستم را افزایش داده و دال بتنی یکپارچه ای را شکل می دهد که به عنوان دیافراگم افقی عمل می کند و به پایداری کلی سازه کمک می کند.
اجزای اصلی سقف تیرچه بلوک در اسکلت فلزی
سیستم سقف تیرچه بلوک در اسکلت فلزی از اجزای اصلی زیر تشکیل شده است :
- تیرچه ها : تیرچه ها اعضای پیش ساخته ای هستند که بار اصلی سقف را تحمل می کنند. انواع رایج تیرچه ها عبارتند از :
- تیرچه های بتنی پیش تنیده : این نوع تیرچه به دلیل استفاده از بتن با مقاومت بالا و میلگردهای پیش تنیده ظرفیت باربری بالایی دارد و دهانه های بزرگتری را پوشش می دهد. پیش تنیدگی باعث افزایش مقاومت خمشی و کاهش خیز تیرچه می شود.
- تیرچه های بتنی معمولی (غیر پیش تنیده) : این تیرچه ها از بتن مسلح معمولی ساخته شده و برای دهانه های کوچکتر و بارهای سبکتر مناسب هستند.
- تیرچه های فلزی (نادر) : در موارد خاص از تیرچه های فلزی نیز استفاده می شود که معمولاً پروفیل های فولادی سبک هستند و برای دهانه های بلند و بارهای سنگین کاربرد دارند.
- بلوک ها : بلوک ها عناصر پرکننده بین تیرچه ها هستند که نقش قالب دائمی را ایفا می کنند و وزن سقف را کاهش می دهند. انواع بلوک ها شامل :
- بلوک های سیمانی : رایج ترین نوع بلوک ارزان و در دسترس هستند و مقاومت فشاری مناسبی دارند.
- بلوک های سفالی : وزن کمتری نسبت به بلوک های سیمانی دارند و عایق حرارتی و صوتی بهتری ارائه می دهند.
- بلوک های پلی استایرن (یونولیت) : بسیار سبک هستند و عایق حرارتی و صوتی بسیار خوبی محسوب می شوند اما مقاومت فشاری کمتری دارند و باید در طراحی به این نکته توجه شود.
- بتن پوششی (درجا) : بتن پوششی لایه ای از بتن است که پس از نصب تیرچه ها و بلوک ها روی آنها ریخته می شود. این بتن یکپارچگی سیستم را تامین کرده و دال بتنی را شکل می دهد. مقاومت فشاری بتن و ضخامت بتن پوششی از عوامل مهم در طراحی این سیستم هستند.
- میلگردهای حرارتی : میلگردهای حرارتی شبکه ای فولادی هستند که در بتن پوششی قرار می گیرند و برای کنترل ترک های ناشی از تغییرات دما و جمع شدگی بتن استفاده می شوند. قطر و فاصله میلگردهای حرارتی بر اساس محاسبات سازه ای تعیین می شود.
- اتصالات به اسکلت فلزی : اتصالات نقش حیاتی در انتقال بار از سقف به اسکلت فلزی دارند. انواع رایج اتصالات عبارتند از :
- اتصالات جوشی : تیرچه های فلزی یا پلیت های اتصال به تیرهای فلزی جوش داده می شوند.
- اتصالات پیچی : تیرچه های بتنی یا فلزی با استفاده از پیچ و مهره به تیرهای فلزی متصل می شوند.
- اتصالات ترکیبی : از ترکیب جوش و پیچ برای ایجاد اتصال قوی تر استفاده می شود.
کاربرد اجزای سقف تیرچه بلوک
- انتقال بار : بارهای ثقلی وارد بر سقف (بار مرده و بار زنده) ابتدا توسط بلوک ها به تیرچه ها منتقل می شوند.
- عملکرد تیرچه ها : تیرچه ها بار متمرکز شده را به صورت بار گسترده به تیرهای اصلی و فرعی اسکلت فلزی منتقل می کنند. مقاومت خمشی و برشی تیرچه ها باید برای تحمل این بارها کافی باشد.
- عملکرد تیرهای فلزی : تیرهای فلزی بارهای منتقل شده از تیرچه ها را به ستون ها و در نهایت به فونداسیون منتقل می کنند. ظرفیت باربری تیرهای فلزی باید بر اساس تحلیل سازه ای دقیق تعیین شود.
- عملکرد دیافراگم افقی : بتن پوششی به همراه تیرچه ها و بلوک ها یک دیافراگم افقی صلب ایجاد می کند که به توزیع بارهای جانبی (زلزله و باد) و پایداری جانبی سازه کمک می کند. صلبیت دیافراگم به ضخامت بتن پوششی و آرایش میلگردهای حرارتی بستگی دارد.
- عملکرد مرکب : در سیستم های پیشرفته تر از اتصالات برشی بین تیرچه ها و بتن پوششی استفاده می شود تا عملکرد مرکب واقعی بین بتن و فولاد (در صورت استفاده از تیرچه فلزی) ایجاد شود. این عملکرد مرکب ظرفیت باربری و سختی سیستم را افزایش می دهد.
کاربردهای صنعتی سقف تیرچه بلوک
سیستم سقف تیرچه بلوک در اسکلت فلزی به دلیل مزایای ذکر شده در طیف وسیعی از پروژه های صنعتی و ساختمانی کاربرد دارد. برخی از کاربردهای مهم عبارتند از :
- ساختمان های مسکونی و تجاری : در ساختمان های بلند و متوسط به ویژه در مواردی که سرعت اجرا و کاهش وزن سازه اهمیت دارد استفاده از این سیستم رایج است. برج های مسکونی ساختمان های اداری مراکز خرید و هتل ها نمونه هایی از این کاربرد هستند.
- ساختمان های صنعتی و انبارها : در سوله های صنعتی کارخانه ها و انبارها که نیاز به دهانه های بزرگ و بارهای سنگین وجود دارد سیستم سقف تیرچه بلوک با تیرچه های فلزی یا پیش تنیده بتنی می تواند گزینه ای مناسب باشد. کارخانجات تولیدی انبارهای صنعتی سالن های ورزشی و پارکینگ های طبقاتی از جمله کاربردهای صنعتی این سیستم هستند.
- ساختمان های آموزشی و درمانی : در مدارس دانشگاه ها بیمارستان ها و مراکز درمانی که نیاز به فضاهای باز و بدون ستون های میانی و همچنین عایق بندی صوتی و حرارتی مناسب است این سیستم مورد استفاده قرار می گیرد. کلاس های درس سالن های اجتماعات بخش های بستری بیمارستان و آزمایشگاه ها نمونه هایی از این کاربرد هستند.
- پروژه های زیربنایی : در برخی پروژه های زیربنایی مانند پل ها و تونل ها نیز از سیستم های مشابه سقف تیرچه بلوک در اسکلت فلزی استفاده می شود هرچند جزئیات طراحی و اجرا ممکن است متفاوت باشد.
- برج های بلندمرتبه : بسیاری از برج های بلندمرتبه در شهرهای بزرگ از سیستم اسکلت فلزی با سقف تیرچه بلوک استفاده می کنند. این سیستم به دلیل سرعت اجرا و وزن سبک به کاهش زمان و هزینه ساخت کمک می کند.
- مراکز لجستیک و انبارهای بزرگ : انبارهای بزرگ و مراکز لجستیک که نیازمند فضاهای وسیع و بدون ستون هستند از این سیستم برای پوشش دهانه های بزرگ و تحمل بارهای سنگین استفاده می کنند.
- پارکینگ های طبقاتی : سیستم سقف تیرچه بلوک در اسکلت فلزی به دلیل سرعت اجرا و امکان ایجاد دهانه های بزرگ در ساخت پارکینگ های طبقاتی بسیار کارآمد است.
- کارخانجات پیش ساخته : کارخانجات تولید قطعات پیش ساخته بتنی اغلب از سیستم اسکلت فلزی با سقف تیرچه بلوک برای ساختمان های اداری و تولیدی خود استفاده می کنند.
استاندارد های ساخت سقف تیرچه بلوک
طراحی و اجرای سیستم سقف تیرچه بلوک در اسکلت فلزی باید مطابق با استانداردهای ملی و بین المللی معتبر انجام شود. برخی از استانداردهای مهم مرتبط عبارتند از :
- استاندارد ملی ساختمان ایران (مبحث نهم و دهم مقررات ملی ساختمان) : این استانداردها الزامات طراحی و اجرای سازه های بتنی و فولادی را در ایران تعیین می کنند و مبنای اصلی طراحی سیستم سقف تیرچه بلوک هستند.
- Eurocodes (استانداردهای اروپایی) : سری استانداردهای Eurocodes به ویژه EN ۱۹۹۴ (Eurocode ۴ : Design of composite steel and concrete structures) راهنمایی های جامع و دقیقی برای طراحی سازه های مرکب فولادی و بتنی ارائه می دهد که برای طراحی سیستم سقف تیرچه بلوک در اسکلت فلزی بسیار مفید است.
- ACI Standards (استانداردهای موسسه بتن آمریکا) : استانداردهای ACI مانند ACI ۳۱۸ (Building Code Requirements for Structural Concrete) و ACI ۳۶۹ (Seismic Design of Reinforced Concrete Special Structural Walls and Coupling Beams) دستورالعمل های مفیدی برای طراحی و اجرای سازه های بتن مسلح ارائه می دهند که در طراحی اجزای بتنی سیستم سقف تیرچه بلوک کاربرد دارند.
- AISI Standards (استانداردهای موسسه آهن و فولاد آمریکا) : استانداردهای AISI مانند AISI S۱۰۰ (North American Specification for the Design of Cold-Formed Steel Structural Members) راهنمایی هایی برای طراحی سازه های فولادی سرد-شکل داده شده ارائه می دهند که ممکن است در طراحی تیرچه های فلزی سبک مورد استفاده قرار گیرند.
معایب سقف تیرچه بلوک در اسکلت فلزی
علیرغم مزایای فراوان اجرای سقف تیرچه بلوک در اسکلت فلزی با چالش ها و محدودیت های فنی نیز همراه است که باید در طراحی و اجرا به آنها توجه شود :
- کنترل خیز : خیز سقف تیرچه بلوک به ویژه در دهانه های بزرگ می تواند یک چالش باشد. محاسبات دقیق خیز استفاده از تیرچه های پیش تنیده و اجرای صحیح بتن پوششی برای کنترل خیز ضروری است.
- ترک خوردگی بتن : ترک خوردگی بتن پوششی به ویژه در مراحل اولیه سخت شدن می تواند رخ دهد. استفاده از میلگردهای حرارتی کافی عمل آوری مناسب بتن و رعایت نسبت آب به سیمان برای کاهش ترک خوردگی مهم است.
- انتقال صوت : عایق بندی صوتی سقف تیرچه بلوک ممکن است در مقایسه با سیستم های دال بتنی توپر کمتر باشد. استفاده از بلوک های عایق صوتی لایه های عایق صوتی زیر کف و طراحی مناسب جزئیات اجرایی برای بهبود عایق بندی صوتی ضروری است.
- عملکرد لرزه ای : در مناطق زلزله خیز طراحی اتصالات سقف تیرچه بلوک به اسکلت فلزی برای تحمل نیروهای جانبی زلزله از اهمیت ویژه ای برخوردار است. استفاده از اتصالات شکل پذیر و رعایت الزامات لرزه ای استانداردها ضروری است.
- حمل و نقل و نصب تیرچه ها و بلوک ها : حمل و نقل و نصب قطعات پیش ساخته تیرچه و بلوک نیازمند برنامه ریزی دقیق و تجهیزات مناسب است. هماهنگی بین تولیدکننده حمل کننده و پیمانکار اجرا برای اجرای موفق پروژه ضروری است.
- کنترل کیفیت اجرا : کیفیت اجرای سیستم سقف تیرچه بلوک به شدت به مهارت و دقت اکیپ اجرایی وابسته است. نظارت دقیق بر مراحل اجرا استفاده از مصالح با کیفیت و انجام آزمایش های کنترل کیفیت برای اطمینان از عملکرد مطلوب سیستم ضروری است.
نکات کلیدی برای طراحی مطلوب
برای بهینه سازی و بهبود عملکرد سیستم سقف تیرچه بلوک در اسکلت فلزی نکات کلیدی زیر باید مد نظر قرار گیرند :
- طراحی دقیق و محاسبات سازه ای : طراحی سیستم باید توسط مهندسین مجرب و بر اساس استانداردهای معتبر انجام شود. تحلیل دقیق بارها محاسبات خیز و ترک خوردگی و طراحی اتصالات مناسب از جمله موارد ضروری در طراحی هستند.
- انتخاب مصالح مناسب : انتخاب مصالح با کیفیت و مطابق با مشخصات فنی مورد نیاز نقش مهمی در عملکرد و دوام سیستم دارد. استفاده از بتن با مقاومت مناسب میلگردهای با کیفیت و بلوک های استاندارد ضروری است.
- عمل آوری صحیح بتن : عمل آوری صحیح بتن پوششی به ویژه در مراحل اولیه سخت شدن برای دستیابی به مقاومت و دوام مورد نظر بسیار مهم است. رعایت زمان و روش های عمل آوری توصیه شده ضروری است.
- اجرای دقیق و نظارت مستمر : اجرای سیستم باید توسط اکیپ های ماهر و تحت نظارت مهندسین ناظر انجام شود. کنترل ابعاد و تراز اجرای صحیح اتصالات و بتن ریزی با کیفیت از جمله موارد مهم در اجرا هستند.
- رعایت جزئیات اجرایی : رعایت جزئیات اجرایی مانند فاصله تیرچه ها ضخامت بتن پوششی آرایش میلگردهای حرارتی و اتصالات به اسکلت فلزی بر اساس نقشه های اجرایی برای عملکرد صحیح سیستم ضروری است.
- بازرسی و کنترل کیفیت : بازرسی و کنترل کیفیت مصالح و مراحل اجرا باید به طور منظم انجام شود تا از انطباق با مشخصات فنی و استانداردهای مربوطه اطمینان حاصل شود. آزمایش های بتن بازرسی اتصالات و کنترل ابعاد از جمله اقدامات کنترل کیفیت هستند.
نتیجه گیری بحث
اجرای سقف تیرچه بلوک در اسکلت فلزی یک راهکار مهندسی شده و کارآمد برای ساخت و ساز مدرن است که مزایای قابل توجهی از جمله سرعت اجرا وزن سبک صرفه اقتصادی و عملکرد مناسب سازه ای را ارائه می دهد. این سیستم با ترکیب مزایای اسکلت فلزی و سهولت اجرای سقف تیرچه بلوک امکان ایجاد سازه هایی ایمن پایدار و با کیفیت را در پروژه های مختلف ساختمانی فراهم می سازد.
برای دستیابی به عملکرد مطلوب این سیستم طراحی دقیق بر اساس استانداردهای معتبر انتخاب مصالح با کیفیت اجرای صحیح و نظارت مستمر بر مراحل اجرا ضروری است. با رعایت نکات فنی و بهره گیری از فناوری های پیشرفته می توان از مزایای کامل سیستم سقف تیرچه بلوک در اسکلت فلزی بهره مند شد و سازه هایی کارآمد و پایدار احداث کرد. تحقیقات و توسعه در زمینه مصالح جدید روش های نوین اجرا و بهینه سازی طراحی می تواند به بهبود عملکرد و گسترش کاربردهای این سیستم در آینده کمک کند.