تاریخچه سقف وافل

بررسی این موضوع که سقف ها باربری 2 طرفه داشته باشند، به دوره هخامنشیان یعنی حدود 2500 سال پیش برمی گردد.طبق آثار بجا مانده و مطابق تحلیل باستان شناسان، سقف تخت جمشید از الوارهای چوبی متعامد بوده است. همچنین ایده بکارگیری عملکرد سقف وافل را در بنای آکروپولیس یونان، هم دوره با هخامنشیان می‌توان دید. بخش اعظم بنای آکروپولیس در سال های 429 تا 461 پیش از میلاد ساخته شده است. نمونه بارز دیگری از سقف وافل را در نقاشی معروف شام اخر اثر لئوناردو داوینچی می‌توان مشاهده نمود.
سقف وافل در قرن 19 میلادی با گسترش علم سازه ظاهر امروزی پیدا کرد و رشد صنعت منجر به تغییر بنیادین شرایط 
اجرای سازه ای و معماری سقف وافل نسبت به بناهای قدیمی شد. این تغییرات باعث شد سقف وافل به حوزه مهندسین معماری راه پیدا کند و باعث گسترش ساخت و ساز، سازه هایی با دهانه وسیع برای اجرای طرح های نا منظم شود که اجرای آن تا قبل از سقف وافل مشکل بود، در همین بازه زمانی سیستم سقف وافل کلاسیک در آمریکا و کشور های اروپایی برای تامین دهانه های گسترده بدون نیاز به ستون مورد توجه قرار گرفت؛ و در ساخت سازه های مختلفی نظیر فرودگاه ها، پارکینگ ها، برج های مسکونی، هتل ها، مراکز تجاری، موزه ها، دانشگاه ها و ... بیشتر مورد استفاده قرار بگیرد.

  تاریخچه سقف وافل  تاریخچه سقف وافل  تاریخچه سقف وافل
در ایران نیز از سال 1354 سقف وافل مورد توجه قرار گرفت و بدلیل استفاده از قالب های فلزی و فایبرگلاس و سختی هایی که این نوع قالب ها داشتند گسترش چندانی نداشت، لیکن امروزه در ساخت قالب ها از پلاستیک پایدار و فشرده استفاده می شود که امر مشکلات فنی و اجرایی سقف وافل قدیمی را برطرف نموده است.
تاریخچه سقف وافل
از اولین بناهای قدیمی وافل در ایران میتوان به ایستگاه راه آهن اصفهان (سال ساخت 1354)اشاره کرد

هدف ساخت قالب وافل

صنعتی سازی اجرای سقف های بتنی از جمله ایده های نوین در علم عمران میباشد که با سقف وافل می توان به این ایده دست پیدا کرد.ایده‌هایی در جهت کاهش هزینه سازه، استفاده از طبیعت برای ساخت و ساز و عدم ایجاد آلودگی‌های زیست محیطی سبب شد تا قالب‌های کامپوزیتی وافل در پروژه‌های عمرانی به عنوان یک گزینه معقول مطرح شوند.بدلیل استفاده کمتر بتن سقف وافل علاوه بر کاهش وزن مرده سقف باعث میشود مصرف سوخت و مواد اولیه نیز کاهش یابد لازم به ذکر است مهندسان محیط زیست توجه دارند كه كاهش میزان انتشار كربن و انتشار كیفیت هوا معمولاً به همان اندازه كاهش بتن مورد نیاز برای هر پروژه بنیادی است. از آنجایی که استفاده از یک سطح وافل منجر به کاهش 20٪ - 30٪ بتن می شود ، کاهش مشابه یا حتی بیشتر در انتشار کربن و انتشار هوا نیز رخ خواهد داد. از آنجا که یک قالب وافل از مواد اولیه کمتری (سیمان ، آهن ، سوخت ، آب ، سنگدانه و شن و ماسه) نسبت به پایه های سنتی سطح دال استفاده می کند ، این سیستم همچنین از نظر زیست محیطی پایدارتر است. قالب‌های وافل تولیدی شرکت‌های عمرانی در داخل و خارج کشور از جنس پلاستیک کامپوزیت می‌باشند، دلیل استفاده از این مواد در ساخت قالب، استفاده چندین باره از قالب، ایجاد یک سطح زیرین مناسب و صیقلی و بازیافت مجدد قالب‌های وافل پس از شکست آن‌ها استاین سقف به طوری چیده می شود که امکان رفت و آمد بر روی آن وجود دارد و همین امر سبب افزایش ایمنی در پروژه می شود و از نکات قابل اهمیت کنترل کیفیت اجرا در حین ساخت می باشد.ایده خلاقانه سقف وافل به جهت دست یابی به تضادهایی نسبت به سقف های سنتی ( تیرچه و بلوک ) از جمله مقاومت در برابرزلزله و آتش سوزی می باشد , حذف مرحله ساخت , تولید و حمل هرنوع تیرچه و بلوک ساخت سقف وافل سرعت بیشتری دارد.

قالب وافل
نمای کلی از قالب وافل کامپوزیتی (تولید شرکت آبا)

پس از استفاده مکرر از قالب های وافل در صورت شکست قالب ها، شرکت آبا به صورت انحصاری تعویض قالب را در مدت گارانتی محصولات به صورت رایگان و پس از اتمام دوره گارانتی با تعویض دو قالب شکسته به یک قالب سالم بر عهده می گیرد.

 کاربرد سقف وافل

سقف وافل در تمامی پروژه های عمرانی با کاربری های مختلف قابل استفاده است. ایستایی بالا و کاهش هزینه های ساخت سبب شده است؛ استفاده از این نوع سقف پیشرفت چشمگیری در صنعت ساخت و ساز کشور داشته باشد. یک دیدگاه بسیار غلط در توجیه سقف وافل مبنی بر استفاده، تنها در دهانه های بلند در میان مهندسان رایج شده است، تنها یکی از حالات استفاده از سقف وافل این گزینه می باشد و در تمامی پروژه ها اعم از اسکلت فلزی و بتنی و کاربری های متفاوت، این نوع سقف قابل استفاده است. استفاده از سرعت بالای سیستم وافل در پروژه های عمرانی می تواند گام مهمی در برنامه زمان بندی پروژه باشد که اکثر دست اندرکاران صنعت ساخت و ساز به این موضوع واقف هستند.

کاربرد  سقف وافل
کاربرد سقف وافل در پروژه های مختلف
کاربرد  سقف وافل
پروژه واقع در بهبهان،با کاربری مسکونی

کاربرد در پروژه مسکونی

در پروژه ارائه شده در تصویر بالا، ابتدا سازه با سقف تیرچه و بلوک سنتی طراحی شده و افزایش مصرف فولاد و بتن در این پروژه بدلیل وجود دهانه بلند و همچنین عملکرد ضعیف سقف تیرچه و بلوک مشاهده شده است، که پس از بررسی های واحد فنی شرکت آبا و بررسی سازه و طراحی مجدد آن با سقف وافل، دهانه 11 متری ایجاد شده و در نهایت هزینه های سازه به علت کاهش مصرف فولاد و بتن 20 درصد کاهش یافته است.

کاربرد  سقف وافل   جزئیات اجرایی سقف وافل

کاربرد در پروژه تجاری

در پروژه ارائه شده در تصویر زیر با متراژ 6000 متر مربع در 3 سقف، ابتدا با دال بتن آرمه طراحی شده، پس از بررسی واحد فنی شرکت آبا و تغییر سیستم باربر ثقلی به وافل دو طرفه، کنترل خیز دراز مدت کاهش یافته، همچنین ارتفاع تیرهای میانی در طرح اول برابر 85 سانتی متر در نظر گرفته شده که پس از طراحی مجدد ارتفاع تیرها به 55 سانتی متر کاهش یافته است.

کاربرد  سقف وافل
پروژه واقع در دهلران، با کاربری پایانه مسافربری
کاربرد  سقف وافل جزئیات اجرایی سقف وافل
پروژه واقع در تهران، با کاربری تجاری
پروژه ای که در تصویر 7 مشاهده می کنید ابتدا با سقف عرشه فولادی طراحی شده، در سقف های زیر تراز پایه از سیستم وافل دو طرفه استفاده شده است، و با حذف تیرهای داخلی بالغ بر 25 درصد هزینه های سازه کاهش یافته است.

 مزایای سیستم وافل

اصولا هر گونه سیستم سازه ای اگر به درستی طراحی و اجرا گردد مزایای مناسبی را خواهد داشت، تفکر مهندسی ایجاب می کند برای پیدا کردن یک راهکار مناسب در جهت بهبود عملکرد فنی و اقتصادی پروژه راهکارهای مختلفی را بررسی نمود. نداشتن علم مناسب در طراحی، ضعف اجرا و عدم توجه به مسائل فنی در هنگام اجرای پروژه می تواند خسارات جبران ناپذیری را وارد نماید. جملات کلیشه ای که اغلب بعضی از مهندسان تحت عنوان سبک سازی ساختمان ها عنوان می کنند مبنی بر کم کردن آرماتور به میزان n کیلوگرم، ایجاد دهانه تا 20 متر بدون تیر آویزدار، کاهش هزینه ساخت تا میزان 50% و ... بیشتر نشان از عدم آشنایی و تسلط بر سیستم های مختلف می باشد. 
سیستم وافل یک و دوطرفه نیز اگر به صورت مناسب طراحی و اجرا گردند، پتانسیل فنی و اقتصادی بالایی را خواهند داشت، هرچند طرح غیر معقول اینگونه سیستم ها بدون توجه به 
ضوابط آیین نامه و استاندارد موجب خرابی های گسترده ای خواهد شد.
سقف وافل امکان اجرای دهانه های بلند را مقدورساخته زیرا مانند دال دوطرفه عمل می کند و مقطع T شکل دارد به دلیل تغییر نحوه مونتاژ قالب سقف این قابلیت را دارد که  به صورت دال یکطرفه یا دو طرفه اجرا شود.بسته به این‌که قالب‌ها مستطیلی شکل یا مربعی شکل در سقف استفاده شوند.دال یک طرفه یعنی باربری در یک‌ جهت(قالب‌های مستطیلی شکل) و دال 2 طرفه یعنی باربری در دو امتداد (قالب‌های مربعی شکل) بکار میروند.
حجم بتن مورد نیاز سقف وافل در مقایسه با سقف های دیگر بسیار کمتر است و این پدیده باعث کاهش وزن مرده سقف میشود و نیازی به میلگردهای اودکا و منفی و اتصال آنها به تیرها ندارد بنابراین میتواند از زمان اجرای سریع تر و هزینه کم تر برخوردار باشد.در اجرای سقف وافل در پایان مرحله بتن ریزی پس از اینکه که بتن به مقاومت نهایی خود رسید قالب ها باز می گردند و میتوان قالب وافل را از بتن جدا کرد و مجدد از قالب در پروژه های بعدی استفاده نمود بهمین سبب از نوع  قالب غیرماندگار محسوب می شود و زمانی که کارایی قالب ها به اتمام برسد قابل بازیافت است. به دلیل این مزیت تمامی بلوک های سقفی را می توان از ساختمان حذف کرد و علاوه بر حفظ منابع ملی به استحکام، سبک سازی و ایمنی بیشتر ساختمان در زمان وقوع زلزله کمک خواهد کرد در زیر به توضیح مزیت های وافل میپردازیم:


 مقاوم در برابر حریق

در نتیجه استفاده از سقف وافل به عنوان جایگزین روش های سنتی ، بلوک های یونولیت به عنوان عامل اصلی گسترش حریق حذف شده و افزایش ارتفاع دیوارها تا زیر دال فوقانی باعث جلوگیری از گسترش حریق میشود و بدین صورت شاهد ساختمانی مقاوم در برابر حریق هستیم.

عملکرد لزره ای بهتر

قالب های وافل علاوه بر سبک سازی وزن مرده سقف باعث افزایش دوام و استحکام سقف نیز میشوند وزن سقف در برش پایه نیز تاثیر گذار است (V=C.W cعدد ثابتی میباشد ) کاهش وزن مرده سقف و بطور کلی کاهش وزن سازه برش پایه را نیز کمتر میکند بهمین دلیل ساختمان در برابر وقوع حوادث طبیعی مانند زلزله ایمن می شود.

حفظ محیط زیست

اجرای سقف وافل باعث حذف بلوک های ماندگار در سقف و در نهایت حذف نخاله های بوجود امده در راستای تخریب سازه میشود،و از ویژگی های این نوع قالب ها تجدیدپذیری آنهاست که بعد از به پایان رسیدن عمر مفید این قالب ها میتوان آنها را بازیافت کرد وبدین ترتیب باعث حفظ محیط می شوند.

کاربری بهتر از نظر معماری

سقف وافل امکان اجرای دهانه بزرگ تا 16 متر را فراهم میکند که باعث افزایش تعداد پارکینگ ها وآزادی عمل طراح  معمارمیشود و میتواند فضای باز بیشتری ایجاد کند . این ویژگی به خصوص در طراحی مکان های تجاری، اداری، فروشگاه ها و…،می تواند کاربرد اشته باشد. از طرفی ظاهر سقف وافل نیز بدلیل ایجاد حفره های بتنی نمایان و زیبا مورد توجه معماران قرار گرفته است و عدم استفاده از سقف کاذب باعث کاهش بار مرده سقف نیز می شود. 

فضای بهینه برای عبور تاسیسات

به دلیل شبکه های حفره ای ایجاد شده در سقف وافل امکان عبور تاسیسات را فراهم می شود که باعث کاهش ضخامت کفسازی و افزایش ارتفاع مفید طبقه خواهد بود همچنین الزامی به قرار گیری فضای بهداشتی و تر در طبقات بر روی یکدیگر نیست.

 تشکیل نشدن درز سرد

از دیگر مزایای سقف وافل عدم تشکیل درز سرد می‌باشد. در سقف های وافل کل بتن ریزی سقف در یک مرحله انجام میشود که باعث ایجاد یکپارچگی کامل می گردد و دیگر مانند سقف تیرچه و بلوک ضعف و کاهش پایداری و مقاومت سقف وجود ندارد.

کنترل  ارتعاش و تغییر شکل سقف

با توجه به حذف بتن نواحی اضافی در سیستم وافل،کاهش وزن معقولی را خواهیم داشت از طرفی سختی خمشی سقف وافل نسبت به دال تخت با وزن معادل ، تقریبا 4 برابر بیشتر است ترکیب کاهش وزن و مناسب بودن سختی باعث شده است خیز دراز مدت ناشی از خزش و جمع شدگی بتن مرتفع گردد.یکی از عوامل مهم در بحث کنترل ارتعاش سقف ها سختی میباشد در سیستم وافل همانطور که گفته شد سختی خمشی بالایی را خواهیم داشت و لذا ارتعاشات سقف که مرتبط با حالات بهره برداری میباشند به میزان مطلوبی کاهش پیدا می کند.

کنترل بهینه سر و صدا و آکوستیک بودن سقف

فضاهای گنبدی شکل عایق مناسبی برای صوت می باشند در نتیجه سقف های وافل به علت ساختار شبکه ای و حفره ای می توانند در کاهش صوت موثر واقع شوند.

امکان اجرا در سازه‌های بتنی و فلزی

در سازه های با اسکلت فلزی به دلیل اینکه سقف های عرشه فولادی شامل معایب نسبتاً زیادی از جمله؛ ضعف در برابر آتش سوزی و هزینه های نسبتاً گزاف برای عایق نمودن در برابر آتش، لرزش زیاد، هزینه های بالاسری جهت تامین تیرهای تودلی و بحث کنترل برش آن در سر ستون ها می باشد میتوان امتیاز بیشتری را به سقف وافل داد.

ایجاد رفتار یکپارچه سقف وافل برای انتقال بار

در سقف وافل با توجه به اینکه کل مراحل بتن ریزی به صورت یکنواخت انجام می گیرد، سیستم در مقایسه با سقف های سنتی تیرچه بلوک پیش ساخته ،پیکربندی یکپارچه ای را خواهد داشت.

کاهش وزن مرده سقف و میزان بتن ریزی

همانطور که از روابط کلاسیک بتن آرمه می دانیم، مقاومت کششی بتن بسیار ناچیز است، در سیستم وافل سعی شده است که به صورت منطقی و هوشمندانه بتن نواحی کششی حذف گردد و در نتیجه میزان بتن مصرفی و وزن مرده سقف کاهش می یابد.

عدم کاهش سختی زیاد نسبت به دال توپر

همانطور که اشاره شد وزن سقف وافل نسبت به دال توپر کاهش چشمگیری دارد، جالب است بدانید که سختی سقف وافل در مقایسه با دال بتن آرمه، کاهش محسوسی ندارد و به همین علت است که می توان در دهانه های بلند از این سیستم استفاده نمود.

قابلیت استفاده مکرر از قالب های وافل

توجه به چرخه زیست محیطی، هموراه یکی از دغدغه های اصلی جوامع می باشد. در سیستم وافل، قالب ها به نحوی طراحی شده اند که قابلیت استفاده مکرر را دارند. این امر سبب شده است که علاوه بر کاهش هزینه های ساخت توجه مناسبی به محیط زیست و چرخه طبیعت شود.

تسریع در پیشرفت پروژه

استفاده از سیستم وافل با توجه به نوع اجرای آن که بدون نیاز به ابزار خاص و نیروی کار ماهر می باشد، سبب می شود سرعت اجرای پروژه به طور قابل توجهی افزایش یابد، در یک تحقیق میدانی صورت گرفته توسط تیم فنی مجموعه آبا دو پروژه مشابه با تعداد طبقات 8 سقف یکی با سیستم دال بتن آرمه و دیگری با سیستم وافل مورد بررسی قرار گرفت، در نتیجه مشخص شد که برای اجرای اسکلت با سیستم دال به 37 روز زمان بیشتر نیاز است.

کاهش ابزار اجرای سقف

قالب های وافل اگر به صورت مدولار اجرا شوند تنها نیاز به یک سری تکیه گاه اولیه برای قالب هستند و نیازی به کفراژ کل سطح نمی باشد. این موضوع از آن جهت حائز اهمیت است که می توان با کاهش ابزار چندین پروژه را به صورت همزمان انجام داد.

زیر سازی سقف وافل
روش اجرای مدولار سقف وافل (عدم نیاز به کفراژ سطح)

کاهش هزینه های ساخت اسکلت

به طور کلی نمی توان یک عدد واحد را برای کاهش هزینه ها در پروژه های ساختمانی که از سقف وافل استفاده می کنند عنوان کرد، ساختگاه پروژه، کاربری، تعداد طبقات و عوامل متعدد دیگری در هزینه نهایی اسکلت پروژه تاثیر گذار هستند، اما در بسیاری از پروژه های طراحی و اجرا شده توسط شرکت آبا هزینه های نهایی ساخت در قیاس با طرح های قبلی (تیرچه بلوک، تیر دال، دال مجوف، دال پیش تنیده، عرشه فولادی و...) هزینه ها به میزان قابل توجهی کاهش یافته است. این کاهش هزینه ها به دلایل ارائه شده در زیر منطقی می باشد.

  1. کاهش وزن مرده سقف
  2. افزایش سرعت اجرا
  3. استفاده مکرر از قالب وافل
  4. کاهش آرماتور و بتن مصرفی در پروژه