مفهوم علمی ۱۱ شهریور ۱۳۹۶ زمان خواندن: ۸ دقیقه

معرفی کامل سقف عرشه فولادی و مراحل اجرای آن

در این پست می‌خوانید:

هر چند مدت زيادی از رواج سقف عرشه فولادی (متال دک – Metal Deck) در كشورمان نمي گذرد اما در واقع اين سیستم اجرای سقف از سال 1939 و با تدوين يک استاندارد صنعتي برای طراحي، اجرا و بهره برداری از اين نوع سقف توسط انستیتو سقف فولادی (SDI) به طور رسمي وارد صنعت ساختمان شده است.

سقف های عرشه فولادی گامي است در راستای صنعتي سازی ساختمان چرا كه ضمن معرفي الزامات و روش های اجرای آن در آيین نامه های معتبر بین المللي و تايید آن توسط مركز تحقیقات ساختمان و مسکن در كشورمان، دارای سرعت اجرای بالايي است.

با استفاده از اين روش انواع مختلف سقف ها با كاربری ها و حالات متفاوت را ميتوان اجرا نمود كه در مبحث دهم مقررات ملي 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 كه عبارتند از:

ورق فولادی
برشگیر (گل میخ)
آرماتور
بتن

شکل 1 : 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 ترين مصالح سقف عرشه فولادی مي باشد كه برای ساخت آن، ورق فولادی گالوانیزه (هر دو طرف) با ضخامتهای 0.8 تا 1.2 میلی متر را به وسیله دستگاه های (Rol Forming) به روش نورد سرد به حالت موجدار شکل دهي ميكنند، به صورتي كه در مقطع ورق حاصله هر موج به شکل يک ذوزنقه ديده ميشود.

برای محاسبه مشخصات هندسي مقطع مي بايست از ضخامت پوشش گالوانیزه صرف نظرنمود.

ارتفاع ذوزنقه ها (عمق كنگره) حداكثر 75 میلیمتر ميباشد، همچنین عرض متوسط كنگره های پر شده با بتن نمي بايست كمتر از 50 میلیمتر باشد.

ضمن رعايت ضوابط موجود برای اين ورق ها ميتوان آن ها را برای كاربری های مختلف به حالت های خاصي از ذوزنقه شکل داد تا به قابلیت های جديدی دست يابند.

اين ورق ها مي بايست در جان خود (قسمت شیبدار ورق) دارای فرورفتگي ها و برجستگي هايي باشند تا درگیری بین فولاد و بتن را ايجاد نمايند.

در طي مراحل بارگیری، حمل و دپوی اين ورق ها مي بايست دقت لازم برای جلوگیری از تغییر شکل آن ها صورت گیرد.

برشگیر (گل میخ)

برشگیرها يا گل میخ های خاصي كه در اين نوع سقف استفاده مي شود به جهت نوع مصالح و روش خاص اجرا، يکي ديگر نقاط قوت اين نوع سقف محسوب مي شود.

قطر اين برشگیرها حداكثر ۲۰ میلیمتر و ارتفاع آن ها بسته به شکل ورق فولادی متغیر مي باشد و در نهايت حداقل ارتفاع گل میخ بعد از نصب كه از بالای ورق ذوزنقه ای اندازه گیری ميشود نبايد كمتر از 40 میلیمتر باشد.

اين گل میخ ها به وسیله دستگاه جوش قوس الکتريکي خاصي كه (Stud Welder) خوانده ميشود به بال تیرهای سازه ای جوش مي شود. اين فرآيند جوشکاری ميتواند هم به صورت مستقیم روی بال تیر سازه ای انجام گیرد و هم از روی ورق فولادی انجام گیرد.

قبل از قرارگیری گل میخ يک حلقه سرامیکي در محل جوش قرار ميگیرد تا از حوضچه مذاب ايجاد شده در لحظه ايجاد قوس الکتريکي محافظت نمايد.

آرماتور

آرماتوربندی در چهار مورد زير مي بايست اجرا گردد:

مقاومت در برابر لنگر منفي در دهانههای ممتد و كنسول ها
بارهای متمركز يا بازشوها
آرماتور حرارتي
مقاومت در برابر لنگر مثبت در صورتي كه از عملکرد كششي ورق فولادی صرف نظر شود

آرماتوربندی سقف متال دک در صورتي كه با استفاده از میلگردهای آجدار مرسوم و موجود در بازار صورت گیرد تا حدودی وقت گیر (نسبت به ساير مراحل اجرای اين نوع سقف) خواهد بود اما در صورت استفاده از مش های آماده اين مرحله از اجرای سقف نیز با سرعت قابل قبولي صورت خواهد پذيرفت البته اين مش های آماده مي بايست مطابق با استانداردهای مربوطه ساخته شده و حمل و نصب گردند.

بتن

مقاومت فشاری بتن مورد استفاده با توجه به اينکه از بتن سبک يا بتن معمولي استفاده شود، مي تواند از ۲۰۰ تا ۹۰۰ كیلوگرم بر سانتيمتر مربع متغیر باشد كه با توجه به نوع بارگذاری و مشخصات دهانه تعیین خواهد شد.

در هنگام محاسبه مشخصات هندسي مقطع مي بايست به جهت كنگره های ورق فولادی نسبت به تیر سازه ای موجود دقت نمود، چرا كه در صورت عمود بودن كنگره ها بر تیر، از بتن موجود در زير سطح فوقاني ورق ذوزنقه ای بايد صرف نظر نمود.

ضخامت دال بتني در بالای كنگره ورق ذوزنقه ای نبايد از 50 میلیمتر كمتر باشد. با توجه به اين موضوع در صورت استفاده از ورق فولادی با ارتفاع حداكثر 75 میلیمتر مجموع ضخامت سقف 125 میلیمتر خواهد بود.

يکي ديگر از راهکارهای سرعت بخشیدن به اجرای اين سقف استفاده از بتن دارای فیبرهای پلیمری يا فولادی مي باشد كه با استفاده از آن ميتوان آرماتوربندی را در اكثر نقاط عرشه فولادی حذف نمود كه البته تهیه، حمل و ريختن آن مي بايست با دقت خاص و براساس آئین نامه های مربوطه باشد.

روش هاي طراحی

اصولا دو روش كلي برای طراحي اين نوع سقف وجود دارد كه عبارتند از:

ورق فولادی به عنوان قالب ماندگار
ورق فولادی به عنوان المان كششي

روش سوم ديگری نیز وجود دارد كه طراحي براساس نتايج بدست آمده از يک سری آزمايش های استاندارد انجام مي پذيرد كه اين امر مستلزم ساخت نمونه هايي با دقت بالا و سپس انجام آزمايش های مذكور با شیوه و الگوريتم خاص خود و در نهايت گرفتن خروجي های قابل استفاده از آن ها مي باشد.

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

ورق فولادي به عنوان قالب ماندگار

در اين روش طراحي، از قابلیت مقاومت كششي ورق فولادی در مقطع صرف نظر ميكنند، به عبارت ديگر به ورق فولادی به عنوان يک قالب نگاه مي كنند كه مي بايست قادر به تحمل بارهای زنده موجود تا مرحله بتن ريزی همچنین وزن بتن خیس و خشک باشد كه البته پس از گیرش بتن نیازی به دكفراژ ندارد و تا پايان عمر ساختمان باقي خواهد ماند.

در اين حالت در واقع از عملکرد سازه ای ورق فولادی چشم پوشي شده و سقف به عنوان يک دال بتني مسلح در نظر گرفته مي شود.

اين نحوه طراحي، موجب مي شود مقدار آرماتور محاسباتي مقطع بیشتر شود چرا كه مي بايست به جای ورق فولادی نیز در تحمل كشش مقطع شركت نمايند.

طراحان در اين حالت، معمولا اين آرماتورهای كششي را دركف كنگره ها قرار داده و آن ها را آرماتورهای طولي مي نامند.

ورق فولادي به عنوان المان کششی

در اين روش ورق فولادی به عنوان المان كششي مقطع در نظر گرفته مي شود و مقطع حاصله به صورت مركب عمل ميكند، در واقع در اين حالت درگیری بتن و ورق فولادی به اندازه ای كافي است كه در حین مقاومت در برابر لنگرها و برش های موجود با يکديگر عمل كرده و دچار لغزش نسبت به هم نمي شوند.

طراحي با استفاده از اين فرضیات، اقتصادی ترين حالت اين سقف را به دست ميدهد چرا كه موجب كاهش آرماتور محاسباتي مقطع خواهد شد.

هر چند درستي اين فرضیات، نیازمند داشتن اطلاعات دقیق از مشخصات هندسي ورق و رفتار مشترک بتن و ورق فولادی است.

مراحل اجراي سقف عرشه فولادی

نصب ورق های فولادی با سرعت بالايي انجام مي گیرد چرا كه كافي 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 كرد، پس از اين مرحله كه مي بايست به صورت هم زمان يا بلافاصله بعد از چیدن ورق ها انجام گیرد، گلمیخ ها نصب و سپس آرماتوربندی و در نهايت بتن ريزی انجام خواهد شد.

شکل 3 : دستگاه میخکوب

همانطور كه گفته شد مراحل اجرای سقف عرشه فولادی يکي پس از ديگری با سرعت بالايي انجام مي شود و با توجه به اين موضوع كه برای اجرای سقف عرشه فولادی نیازی به شمع بندی نیست (تا دهانه 3 متر) اين امکان وجود دارد كه چندين سقف به طور هم زمان پس از نصب ورق ها، ثابت كردن آن ها و نصب گل میخ ها و اجرای آرماتوربندی، بتن ريزی شوند.

اين امر موجب ميگردد تا در ساختمان های بلند مرتبه كه معمولا عملیات نصب اسکلت با سرعت بیشتری صورت ميگیرد ديگر با مشکل سرعت پايین اجرای سقف ها مواجه نباشیم.

آنچه در اينجا لازم به ذكر است اين است كه در برخي از پروژه های ساختماني، سازه براساس نوع سقف ديگری طراحي شده است، بنابراين تیرهای فرعي مي بايست از نو و با توجه به مشخصات فني سقف عرشه فولادی طراحي شوند.

اين سقف عرشه فولادی به طور معمول تا دهانه 3 متر بدون نیاز به شمع بندی قابلیت اجرا دارد، يعني دهانه ای به طول ۶ متر بدون نیاز به شمع و فقط با نصب يک تیر فرعي به وسیله اين نوع سقف قابل اجرا خواهد بود.

معمولا برای دهانه های بیش از 3 متر از شمع بندی موقت استفاده مي شود كه بسته به نیاز و شرايط از يک يا دو رديف شمع استفاده خواهد شد. برای اين نوع سازه بايد حتما از بعد اتمام كار از سقف كاذب استفاده شود.

برای نصب گل میخ از دستگاه (stud welder) و برای نصب ورق از دستگاه (میخ كوب) استفاده مي شود. البته قابل ذكر است اين نوع سقف در سازه های كمتر از 1400 متر توصیه نمي شود، زيرا توجیه اقتصادی ندارد.