شناخت و تحلیل نیروهای وارد بر سقف دو طرفه نقش مهمی در طراحی اساسی این نوع سقفها و اجرای مناسب آن دارد. سقفهای دوطرفه از سیستمهای سقفی مهم و پرکاربرد در سازههای بتنی هستند که با داشتن مزایا و ویژگیهای مهمی در ساختمانهای تجاری و مسکونی اجرا میشوند. نحوه انتقال نیروها در سقف دو طرفه بهصورت همزمان و در دوجهت عمود بر یکدیگر است و این ویژگی سقف دوطرفه را از سقف یکطرفه متمایز میکند.
عملکرد بهتر در برابر زلزله و استحکام بالا در برابر بارهای متقارن از مزایای استفاده از سقف دو طرفه است که آنها را به یک گزینه مناسب و مهم در سیستمهای سقف تبدیل کرده است. در این مقاله از شرکت PSP وافل سقف وافل و نیروهای وارد بر سقف دو طرفه را بررسی میکنیم.
سقف وافل و انواع آن
در سیستمهای سقفی، سقف وافل یکی از انواع سقفهای مدرن، مستحکم و زیبایی است که به دلیل ویژگیهای منحصربهفرد خود موردتوجه مهندسان ساختمان و معماران قرار گرفته است. این نوع سقف که در دو نوع یکطرفه و دوطرفه است از بتن مسلح بوده و لایههای بتنی در بخش زیرین آن در دو جهت اجرا میشوند. بیشترین کاربرد سقف وافل یکطرفه در دهانههای کوتاه بوده و به دلیل آنکه تیرچههایی که در ساخت آن بهکار میرود یکطرفه قرار میگیرند میلگرد کمتری مصرف میشود.
در مقابل از سقف وافل دوطرفه در دهانههای بلند استفاده میشود و به دلیل دوطرفه بودن میزان میلگردهای مورداستفاده بیشتر است. در این میان به دلیل دوطرفه بودن و استفاده از میلگردهای بیشتر نیروهای وارد بر سقف دو طرفه بهخوبی کنترل میشوند. این عوامل موجب میشود تا سقف وافل دوطرفه استحکام بالاتری در برابر نیروهای واردشده از زلزله و طوفانهای شدید داشته باشد. نقش سقف وافل در بهبود عایقبندی حرارتی و صوتی ساختمان یکی از مزایای مهم این نوع سقفها است.
نحوه انتقال نیروها در سقف دو طرفه
یکی از موارد بسیار مهم برای مهندسان و معماران در این زمینه مربوط به نحوه انتقال نیروها در سقف دو طرفه است. در این نوع سقفها انتقال نیروها در دوجهت عمود بر یکدیگر بهصورت همزمان انجام میشود. این ویژگی یکی از وجوه تمایز سقف وافل یکطرفه از دوطرفه است. نیروهای وارد بر سقف دو طرفه در سطح توزیع شده و با کمک آرماتورهای خمشی در دو راستا بهصورت مستقیم به ستونها یا تیرها منتقل میشوند.
به دلیل اینکه انتقال بار در دالهای دوطرفه متقاطع است نیروهای واردشده هم در جهات کوتاه و هم جهتهای بلندتر دهانه توزیع شده و تنشهای ناشی از بارها بهصورت متعادل و یکنواخت در کل دال دوطرفه توزیع شده و مانع از متمرکز شدن آنها در یک جهت میشود. این روش عملکرد بر افزایش مقاومت خمشی در دو جهت تأثیر گذاشته و با افزایش مقاومت خمشی عملکرد لرزهای سقف نیز بهتر میشود. نحوه انتقال نیروهای وارد بر سقف دو طرفه به عوامل مهمی بستگی دارد که عبارتاند از:
- نوع بارگذاری
- نوع و ویژگیهای تکیهگاهی
- جهتهای هندسی دال
- نسبت ابعاد دهانهها
نیروهای وارد بر سقف دو طرفه
شناسایی و تحلیل نیروهای وارد بر سقف دو طرفه و یکطرفه اهمیت دارد؛ زیرا تنها از این طریق است که میتوان یک طراحی اصولی انجام داد. علاوه بر این، با شناخت نیروها و نحوه انتقال نیروها در سقف دو طرفه میتوان فاکتورهای مهمی مانند انتخاب ضخامت مناسب دال، نوع آرماتور و روش اجرای سقف را پیادهسازی کرد. در سقفهای دوطرفه ترکیبی از نیروهای مختلف بهصورت همزمان عمل میکنند که در ادامه آنها را معرفی میکنیم.
1. نیروهای وارد بر سقف دو طرفه؛ بار زنده
منظور از نیروی زنده بارهایی مانند حرکت افراد، بارهای موقتی، تجهیزات و اثاثیه هستند که در طول عمر ساختمان بهصورت متغیر بر سقف وارد میشوند. توزیع نیروهای زنده در سقفهای دوطرفه در دوجهت و کاملاً متوازن بوده و دالها در مقابله با این نیروها عملکرد خوبی از خود نشان میدهند. این ویژگی که از مزایای استفاده از سقف دو طرفه است موجب افزایش ایمنی و عملکرد پایدار سازه در برابر بارهای زنده (متغیر) میشود. تحلیل بارگذاری در سقف دوطرفه با نرمافزار Etabs روشی مطمئن برای متوازن ککردن نیروهای واردشده است.
2. بار مرده
نوع دیگری از نیروهای وارد بر سقف دو طرفه بار مرده یا نیروی وزن مرده است. بار مرده از مهمترین و اصلیترین نیروهایی است که باید در طراحی دال دوطرفه موردتوجه قرار گیرد. منظور از نیروی مرده وزن آرماتورها، دال بتنی، گچکاری، پوش نهایی کف و سایر بخشها و اجزای ثابت سقف است.
توزیع بار مرده بر سطح سقف دوطرفه بهصورت کاملاً متقارن و یکنواخت بوده و آرماتورها آن را در دو جهت به تکیهگاه منتقل میکنند. به دلیل آنکه نحوه انتقال نیروها در سقف دو طرفه در دو جهت انجام میشود طراحی این نوع سقفها باید بهصورتی باشد که آرماتورهای خمشی در هر دو جهت X و Y قرار گیرند.
3. نیروی برشی
یکی دیگر از نیروهای وارد بر سقف دو طرفه نیروی برشی است که در اثر اختلاف بارهای عمودی در قسمتهای مختلف دال بوجود میآید. در دالهای دوطرفه نیروهای برشی در دو جهت بهصورت متقاطع ظاهر میشوند. با وجود آنکه طراحی سقفهای دوطرفه بیشتر برای خمش انجام میشود؛ ولی در بخشهایی که تمرکز بار وجود دارد و در اطراف ستونها نیروهای برشی مهمی بهوجود میآید. در چنین حالتی ممکن است با پدیدهای به نام پانچ شدن روبر شویم که از طریق تقویت آراتورها در قسمت ستون میتوان آن را کنترل کرد.
4. نیروی حرارتی و انقباض
شناخت نیروهای وارد بر سقف دو طرفه و طراحی اساسی برای توزیع متقارن آنها اهمیت زیادی دارد. تغییرات ناشی از دما و جمعشدن بتن نیز از نیروهای واردشده بر دال دوطرفه است و درصورت بیتوجهی به آن در زمان طراحی و اجرای سقف، میتواند موجب ایجاد ترک در سقف شود. برای کنترل این نیروها باید از آرماتورهای حرارتی و درز انقباضی در هر دو جهت استفاده کرد.
5. نیروی خمش
نحوه انتقال نیروها در سقف دو طرفه برای نیروی خمش در دو جهت اصلی است و ممکن است در هر نقطه از سقف دو گشتاور خمشی یکی در راستای طولی و دیگری در راستای عرضی وجود داشته باشد. توزیع گشتاورها به چگونگی قرارگیری دال روی تیرها، نسبت طول دهانهها و نوع تکیهگاه بستگی دارد.
مزایای استفاده از سقف دو طرفه
سقف وافل یا دال وافل دالهای سبکتر و مقاومتری نسبت به دال مسطح ارائه میدهند. علاوه بر این در مقایسه با دالهای معمولی، سرعت ساخت دالهای وافل سریعتر بوده و نسبتاً مقرونبهصرفهتر است. در این بین سقف وافل دوطرفه مزایای ساختاری بیشتری نسبت به وافل یکطرفه دارد. مزایای استفاده از سقف دو طرفه عبارتاند از:
- توزیع متقارن نیروهای وارد بر سقف دو طرفه
- پایداری بالا در برابر بارهای نامتقارن
- پوشش دهانههای بزرگتر
- توزیع بهتر ترکها از طریق آرماتوربندی در دوجهت
- مقاومت بالا در برابر زلزله
- کاهش هزینه ها با سقف دو طرفه
از سقفهای دوطرفه برای اجرای سقف پارکینگهای طبقاتی، مدارس و بیمارستانها، ساختمانهای اداری و مسکونی با پلانهای مربعی و ساختمانهایی که به مقاومت لرزهای قوی نیاز دارند استفاده میشود.
نکات مهم در طراحی سقف وافل دو طرفه
برای افزایش استحکام و پایداری و توزیع متقارن نیروهای وارد بر سقف دو طرفه باید در هنگام طراحی و اجرای این نوع سقف نکات مهمی موردتوجه قرار گیرد. آرماتورگذاری یکی از این اصول است که باید در هر دو جهت اصلی و بر اساس نقشههای سازهای اجرا شود. علاوه بر این باید بین طول دهانهها تناسب وجود داشته و نسبت طول به عرض دهانه 2-5/. باشد. نکته مهم دیگر در طراحی سقف وافل کنترل خیز و ترک است و باید از کمترین ضخامت دال و کمترین قطر آرماتورهای حرارتی استفاده شود.
جمعبندی
سقفهای وافل از پرکاربردترین انواع سقفها هستند که به دلیل ویژگیها و مزایای چشمگیر موردتوجه معماران و مهندسان ساختمان قرار گرفتهاند. سقف وافل در دو نوع یکطرفه و دوطرفه وجود دارد که نوع دوطرفه به دلیل ویژگیهای ساختاری عملکرد بهتری داشته و برای دهانههای بزرگ استفاده میشود. نیروهای وارد بر سقف دوطرفه شامل بار مرده، بار زنده، نیروی خمشی و نیروی برشی هستند که با رعایت نکات اصولی در طراحی باید این نیروها متعادل شوند. نحوه انتقال نیروها در سقف دو طرفه بهصورت همزمان و در دوجهت عمود بر یکدیگر است و این ویژگی سقف دوطرفه را از سقف یکطرفه متمایز میکند.
پایداری بالا در برابر بارهای نامتقارن، توزیع بهتر ترکها و مقاومت بیشتر در برابر زلزله از مزایای استفاده از سقف دو طرفه است. شرکت PSP وافل، ارائهدهنده تخصصی انواع سقفهای تیرچه و بلوک، دالهای بتنی ساده، پیشتنیده و سقف وافل است. حضور تیم مهندسی مجرب، استفاده از فناوری روز دنیا و مصالح استاندارد موجب شده است تا محصولات این شرکت در بهترین سطح کیفی و مطابق با معیارهای استاندارد در بازارهای جهانی باشند. برای خرید محصولات و مشاوره تخصصی با متخصصان این مجموعه میتوانید از بخش تماس با ما اقدام کنید.
