Tuesday ,17 October 2017 / سه شنبه ,۲۵ مهر ۱۳۹۶
خانه / کارشناسی / مفاهیم علمی / معرفی کامل سقف عرشه فولادی و مراحل اجرای آن
نسخه چاپی    کد مطلب : 2871

معرفی کامل سقف عرشه فولادی و مراحل اجرای آن

هر چند مدت زیادی از رواج سقف عرشه فولادی (متال دک – Metal Deck) در کشورمان نمی گذرد اما در واقع این سیستم اجرای سقف از سال ۱۹۳۹ و با تدوین یک استاندارد صنعتی برای طراحی، اجرا و بهره برداری از این نوع سقف توسط انستیتو سقف فولادی (SDI) به طور رسمی وارد صنعت ساختمان شده است.

سقف های عرشه فولادی گامی است در راستای صنعتی سازی ساختمان چرا که ضمن معرفی الزامات و روش های اجرای آن در آیین نامه های معتبر بین المللی و تایید آن توسط مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن در کشورمان، دارای سرعت اجرای بالایی است.

با استفاده از این روش انواع مختلف سقف ها با کاربری ها و حالات متفاوت را میتوان اجرا نمود که در مبحث دهم مقررات ملی ساختمان تحت عنوان مقاطع مختلف با استفاده از ورق های ذوزنقه ای به آن اشاره شده است.

سقف عرشه فلزی شامل چهار نوع مصالح است که عبارتند از:

  • ورق فولادی
  • برشگیر (گل میخ)
  • آرماتور
  • بتن

سقف عرشه فولادی

شکل ۱ : سقف عرشه فولادی

در ادامه هر یک از اجزای تشکیل دهنده سقف عرشه فولادی را به اختصار توضیح می دهیم.

ورق فولادی

ورق فولادی شاخص ترین مصالح سقف عرشه فولادی می باشد که برای ساخت آن، ورق فولادی گالوانیزه (هر دو طرف) با ضخامتهای ۰٫۸ تا ۱٫۲ میلی متر را به وسیله دستگاه های (Rol Forming) به روش نورد سرد به حالت موجدار شکل دهی میکنند، به صورتی که در مقطع ورق حاصله هر موج به شکل یک ذوزنقه دیده میشود.

برای محاسبه مشخصات هندسی مقطع می بایست از ضخامت پوشش گالوانیزه صرف نظرنمود.

ارتفاع ذوزنقه ها (عمق کنگره) حداکثر ۷۵ میلیمتر میباشد، همچنین عرض متوسط کنگره های پر شده با بتن نمی بایست کمتر از ۵۰ میلیمتر باشد.

ضمن رعایت ضوابط موجود برای این ورق ها میتوان آن ها را برای کاربری های مختلف به حالت های خاصی از ذوزنقه شکل داد تا به قابلیت های جدیدی دست یابند.

این ورق ها می بایست در جان خود (قسمت شیبدار ورق) دارای فرورفتگی ها و برجستگی هایی باشند تا درگیری بین فولاد و بتن را ایجاد نمایند.

در طی مراحل بارگیری، حمل و دپوی این ورق ها می بایست دقت لازم برای جلوگیری از تغییر شکل آن ها صورت گیرد.

برشگیر (گل میخ)

برشگیرها یا گل میخ های خاصی که در این نوع سقف استفاده می شود به جهت نوع مصالح و روش خاص اجرا، یکی دیگر نقاط قوت این نوع سقف محسوب می شود.

قطر این برشگیرها حداکثر ۲۰ میلیمتر و ارتفاع آن ها بسته به شکل ورق فولادی متغیر می باشد و در نهایت حداقل ارتفاع گل میخ بعد از نصب که از بالای ورق ذوزنقه ای اندازه گیری میشود نباید کمتر از ۴۰ میلیمتر باشد.

این گل میخ ها به وسیله دستگاه جوش قوس الکتریکی خاصی که (Stud Welder) خوانده میشود به بال تیرهای سازه ای جوش می شود. این فرآیند جوشکاری میتواند هم به صورت مستقیم روی بال تیر سازه ای انجام گیرد و هم از روی ورق فولادی انجام گیرد.

قبل از قرارگیری گل میخ یک حلقه سرامیکی در محل جوش قرار میگیرد تا از حوضچه مذاب ایجاد شده در لحظه ایجاد قوس الکتریکی محافظت نماید.

سقف متال دک

آرماتور

آرماتوربندی در چهار مورد زیر می بایست اجرا گردد:

  • مقاومت در برابر لنگر منفی در دهانههای ممتد و کنسول ها
  • بارهای متمرکز یا بازشوها
  • آرماتور حرارتی
  • مقاومت در برابر لنگر مثبت در صورتی که از عملکرد کششی ورق فولادی صرف نظر شود

آرماتوربندی سقف متال دک در صورتی که با استفاده از میلگردهای آجدار مرسوم و موجود در بازار صورت گیرد تا حدودی وقت گیر (نسبت به سایر مراحل اجرای این نوع سقف) خواهد بود اما در صورت استفاده از مش های آماده این مرحله از اجرای سقف نیز با سرعت قابل قبولی صورت خواهد پذیرفت البته این مش های آماده می بایست مطابق با استانداردهای مربوطه ساخته شده و حمل و نصب گردند.

بتن 

مقاومت فشاری بتن مورد استفاده با توجه به اینکه از بتن سبک یا بتن معمولی استفاده شود، می تواند از ۲۰۰ تا ۹۰۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع متغیر باشد که با توجه به نوع بارگذاری و مشخصات دهانه تعیین خواهد شد.

در هنگام محاسبه مشخصات هندسی مقطع می بایست به جهت کنگره های ورق فولادی نسبت به تیر سازه ای موجود دقت نمود، چرا که در صورت عمود بودن کنگره ها بر تیر، از بتن موجود در زیر سطح فوقانی ورق ذوزنقه ای باید صرف نظر نمود.

ضخامت دال بتنی در بالای کنگره ورق ذوزنقه ای نباید از ۵۰ میلیمتر کمتر باشد. با توجه به این موضوع در صورت استفاده از ورق فولادی با ارتفاع حداکثر ۷۵ میلیمتر مجموع ضخامت سقف ۱۲۵ میلیمتر خواهد بود.

یکی دیگر از راهکارهای سرعت بخشیدن به اجرای این سقف استفاده از بتن دارای فیبرهای پلیمری یا فولادی می باشد که با استفاده از آن میتوان آرماتوربندی را در اکثر نقاط عرشه فولادی حذف نمود که البته تهیه، حمل و ریختن آن می بایست با دقت خاص و براساس آئین نامه های مربوطه باشد.

روش های طراحی

اصولا دو روش کلی برای طراحی این نوع سقف وجود دارد که عبارتند از:

  • ورق فولادی به عنوان قالب ماندگار
  • ورق فولادی به عنوان المان کششی

روش سوم دیگری نیز وجود دارد که طراحی براساس نتایج بدست آمده از یک سری آزمایش های استاندارد انجام می پذیرد که این امر مستلزم ساخت نمونه هایی با دقت بالا و سپس انجام آزمایش های مذکور با شیوه و الگوریتم خاص خود و در نهایت گرفتن خروجی های قابل استفاده از آن ها می باشد.

جهت مدلسازی و طراحی سقف های عرشه فولادی از نرم افزار ETABS و نرم افزار مخصوص طراحی این سقف که قابلیت مدلسازی سقف در حالت های مختلف و با در نظر گرفتن المانهای متغیر این سقف (ضخامت ورق، شکل ورق، شمع بندی، ضخامت دال بتن، میلگرد، گل میخ و …) را دارا می باشد استفاده می شود.

ورق فولادی به عنوان قالب ماندگار

در این روش طراحی، از قابلیت مقاومت کششی ورق فولادی در مقطع صرف نظر میکنند، به عبارت دیگر به ورق فولادی به عنوان یک قالب نگاه می کنند که می بایست قادر به تحمل بارهای زنده موجود تا مرحله بتن ریزی همچنین وزن بتن خیس و خشک باشد که البته پس از گیرش بتن نیازی به دکفراژ ندارد و تا پایان عمر ساختمان باقی خواهد ماند.

در این حالت در واقع از عملکرد سازه ای ورق فولادی چشم پوشی شده و سقف به عنوان یک دال بتنی مسلح در نظر گرفته می شود.

این نحوه طراحی، موجب می شود مقدار آرماتور محاسباتی مقطع بیشتر شود چرا که می بایست به جای ورق فولادی نیز در تحمل کشش مقطع شرکت نمایند.

طراحان در این حالت، معمولا این آرماتورهای کششی را درکف کنگره ها قرار داده و آن ها را آرماتورهای طولی می نامند.

ورق فولادی به عنوان المان کششی

در این روش ورق فولادی به عنوان المان کششی مقطع در نظر گرفته می شود و مقطع حاصله به صورت مرکب عمل میکند، در واقع در این حالت درگیری بتن و ورق فولادی به اندازه ای کافی است که در حین مقاومت در برابر لنگرها و برش های موجود با یکدیگر عمل کرده و دچار لغزش نسبت به هم نمی شوند.

طراحی با استفاده از این فرضیات، اقتصادی ترین حالت این سقف را به دست میدهد چرا که موجب کاهش آرماتور محاسباتی مقطع خواهد شد.

هر چند درستی این فرضیات، نیازمند داشتن اطلاعات دقیق از مشخصات هندسی ورق و رفتار مشترک بتن و ورق فولادی است.

مراحل اجرای سقف عرشه فولادی

نصب ورق های فولادی با سرعت بالایی انجام می گیرد چرا که کافی است پس از چیدن ورق ها و پوشش دهانه ها، به وسیله دستگاه های میخکوب مخصوص، ورق ها را در محل نشیمن روی تیرهای سازه ای ثابت کرد، پس از این مرحله که می بایست به صورت هم زمان یا بلافاصله بعد از چیدن ورق ها انجام گیرد، گلمیخ ها نصب و سپس آرماتوربندی و در نهایت بتن ریزی انجام خواهد شد.

دستگاه میخکوب سقف عرشه فولادی

شکل ۳ : دستگاه میخکوب

همانطور که گفته شد مراحل اجرای سقف عرشه فولادی یکی پس از دیگری با سرعت بالایی انجام می شود و با توجه به این موضوع که برای اجرای سقف عرشه فولادی نیازی به شمع بندی نیست (تا دهانه ۳ متر) این امکان وجود دارد که چندین سقف به طور هم زمان پس از نصب ورق ها، ثابت کردن آن ها و نصب گل میخ ها و اجرای آرماتوربندی، بتن ریزی شوند.

این امر موجب میگردد تا در ساختمان های بلند مرتبه که معمولا عملیات نصب اسکلت با سرعت بیشتری صورت میگیرد دیگر با مشکل سرعت پایین اجرای سقف ها مواجه نباشیم.

آنچه در اینجا لازم به ذکر است این است که در برخی از پروژه های ساختمانی، سازه براساس نوع سقف دیگری طراحی شده است، بنابراین تیرهای فرعی می بایست از نو و با توجه به مشخصات فنی سقف عرشه فولادی طراحی شوند.

این سقف عرشه فولادی به طور معمول تا دهانه ۳ متر بدون نیاز به شمع بندی قابلیت اجرا دارد، یعنی دهانه ای به طول ۶ متر بدون نیاز به شمع و فقط با نصب یک تیر فرعی به وسیله این نوع سقف قابل اجرا خواهد بود.

معمولا برای دهانه های بیش از ۳ متر از شمع بندی موقت استفاده می شود که بسته به نیاز و شرایط از یک یا دو ردیف شمع استفاده خواهد شد. برای این نوع سازه باید حتما از بعد اتمام کار از سقف کاذب استفاده شود.

برای نصب گل میخ از دستگاه (stud welder) و برای نصب ورق از دستگاه (میخ کوب) استفاده می شود. البته قابل ذکر است این نوع سقف در سازه های کمتر از ۱۴۰۰ متر توصیه نمی شود، زیرا توجیه اقتصادی ندارد.

دستگاه جوش گل میخ

شکل ۴ : دستگاه stud welder (دستگاه جوش گل میخ)

مزایای سقف عرشه فولادی

  • بازگشت سریع سرمایه
  • کاهش وزن سازه
  • کاهش تیرهای فرعی (۲۰ تا ۳۰ درصد صرفه جویی در مصرف فولاد اسکلت سازه)
  • کاهش بتن سقف (۱۵ تا ۲۰ درصد صرفه جویی در مصرف بتن )
  • سرعت اجرای بالا (۱۱ برابر سریعتر از سقف های دیگر)
  • عملکرد مناسب در برابر زلزله (بالا بردن صلبیت ساختمان)
  • مقاومت در برابر نیروهای جانبی
  • امکان اجرا و عملیات بتن ریزی کلیه سقف های ساختمان در یک زمان
  • اجرای سریع و آسان تاسیسات
  • کاهش قابل توجه هزینه های جاری کارگاه
  • تامین میلگرد کششی سقف (۶۰ تا ۷۰ درصد صرفه جویی در مصرف میلگرد)
  • ایجاد یک سکوی فولادی با ایمنی بالا در زمان اجرای سقف
  • کاهش ضخامت سقف و در نتیجه افزایش ارتفاع مفید در طبقات
  • انعطاف پذیری با هر نوع طراحی از لحاظ معماری و کاربری
  • بدون نیاز به شمع گذاری و زیرسازی
  • حذف عملیات کفراژ بندی و دکفراژ

گردآوری : مهندس سجاد تیموریان (کارشناس ارشد مهندسی مدیریت ساخت)

درباره‌ی محمد حسن دانشور

دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی عمران گرایش ژئوتکنیک دانشگاه شیراز هستم امیدوارم بتوانم آموخته های 7 سال تحصیل و پژوهش خود را در دانشگاه شیراز با شما دانشجویان و مهندسین عمران به اشتراک بگذارم

جوابی بنویسید

ایمیل شما نشر نخواهد شدخانه های ضروری نشانه گذاری شده است. *

*

*