سقف های وافل بسته به عملکرد پخش بارشان میتوانند به صورت یک طرفه و یا دال دو طرفه عمل نمایند، سوالاتی که اکثر معماران و طراحان سازه در مورد عملکرد این سقف ها در ذهنشان دارند ماکزیمم فاصله ستون ها از همدیگر یا به اصطلاح حداکثر دهانه قابل اجرا در سقف وافل است، سوالاتی که ذهن کارفرمایان را درگیر خود میکنند به شرح زیر است:
- بیشترین دهانه یا فاصله ستون ها در سقف وافل چقدر است؟
- آیا تعداد پارکینگ با حذف ستون ها اضافه خواهد شد؟
- آیا استفاده از سقف وافل هزینه های ساخت و ساز را کم می کند؟
- دستمزد اجرای سقف وافل چقدر است؟
- ضخامت سقف با دهانه بلند چقدر است و ارتفاع تیرها (آویز) باید چقدر باشد؟
قالب وافل
سوالاتی از این دست صرفا با مطالعه دقیق پروژه قابل پاسخگویی است، جواب های لحظه ای و کلی از قبیل، سقف وافل ارزانترین سقف است یا اینکه ستون ها تماما قبلیت حذف شدن دارند و آویزی برای تیرها متصور نیستیم، بیشتر پاسخ های بازاری و عوام فریب میباشد. مهمترین نکته ای که کارفرما یا معماران باید بدانند این است که قبل از پرسیدن این سوالات، میبایست مهندس محاسب و طراح سازه، درک درستی از صورت مساله و ستون گذاری پلان داشته باشد.
سقف وافل با توجه به عملکرد مناسبی که دارد و کاهش وزن مرده بتن که با حذف هوشمندانه نواحی کششی به این مهم دست یافته است میتواند در دهانه های بلند گزینه مناسبی باشد، هرچند بسته به اینکه بار کف سازی سقف، بار زنده سقف، رده بتن مصرفی و ... چه باشد، انتخاب قالب وافل مناسب و به طبع ضخامت مناسب سقف امری دشوار می باشد، بارها توسط افراد مختلف و غیر فنی شنیده شده است، که دهانه های بالای 20 متر هم قابل طراحی و اجرا با سقف وافل میباشد، هر گونه کلی گویی بالاخص در دهانه های بلند که فوق العاده بحث خیز و ارتعاش آنها مهم است بدون ارزش و فاقد صلاحیت است.
از آنجا که اکثریت ساختمان های مورد طراحی در کشور عزیزمان ایران، دارای کاربری مسکونی است میتوان گفت بارگذاری معمولی زنده و بار مرده کف سازی مشخص مورد بحث این مقاله میباشد، برای درک بهتر این نوشتار سعی شده است از یک مدل سازه ای با ابعاد پلان 8*8، 9*9 و 10*10 متر استفاده شود و نتایج اولیه با سقف وافل در ابعاد مختلف مورد بررسی قرار گیرد، همچنین مدل ارائه شده صرفا با قالب وافل دو طرفه مورد بررسی قرار گرفته است و در نهایت با بررسی یکی از پروژه های واقعی مورد بررسی توسط مهندسین مشاور آبا به تمامی 5 سوال مطرح شده در اول نوشتار پاسخ داده شده است.
در ابتدا با بررسی یک پلان 8*8 متر مربعی با کاربری مسکونی و بارگذاری کف سازی 220 کیلوگرم بر متر مربع و بار زنده 200 کیلوگرم بر متر مربع به پاسخ سوالات مطرح شده میپردازیم. در تصویر زیر مدل معرفی شده، ابعاد تیرها و نوع سقف وافل دو طرفه نمایش داده شده است.
.png)
تصویر1-مدل سازه با تیرهای به ابعاد 40 سانتی متر عرض و 35 سانتی متر ارتفاع
.png)
تصویر2-مشخصات سقف وافل دو طرفه معرفی شده در مدل (18*60*60)
نکته اصلی حذف ستون و افزایش دهانه مفید سقف کنترل خیز دراز مدت سقف میباشد، در مدل بررسی شده پس از آنالیز ترک خوردگی در نرم افزار safe خیز دراز مدت سقف که مطابق با آیین نامه میبایست از .jpg)
بیشتر نشود مطابق با تصویر 2 میباشد.
بیشتر نشود مطابق با تصویر 2 میباشد..png)
تصویر3-خیز دراز مدت سقف 1.88 سانتی متر و خیز مجاز برابر 3.33 سانتی متر
مشخصا در این مدل ضخامت تیرها برابر 35 سانتی متر و ضخامت سقف برابر 25 سانتی متر پاسخگو خواهد بود. اصولا در دهانه های 8 متری از هر دو طرف، وافل دو طرفه با ضخامت سقف 25 سانتی متر پاسخگوی معیار های خیز و ارتعاش خواهد بود.
در مدل بعدی حداکثر فاصله ستون ها از هم 9 متر و ضخامت سقف وافل برابر 32 سانتی متر در نظر گرفته شده است (در تصویر 4 مشخصات هندسی سقف وافل دو طرفه مدل نمایش داده شده است)، همچنین ابعاد تیرها و ستون ها برابر 50*50 سانتی متر میباشد. نتایج خیز دراز مدت سقف در تصویر 5 نمایش داده شده است. (خیز مجاز دارز مدت در سقف با توجه به فاصله 9 متری ستون ها از هم حداکثر برابر 3.75 سانتی متر میباشد.)
.png)
تصویر4-مشخصات سقف وافل دو طرفه معرفی شده در مدل (25*60*60)
.png)
تصویر5-خیز دراز مدت سقف 3.6 سانتی متر و خیز مجاز برابر 3.75 سانتی متر
در دهانه 9 متر در 9 متر وافل 25*60*60 انتخاب مناسب و معقولی خواهد بود.
به همین ترتیب یک فایل با دهانه 10 متر در 10 متر و ضخامت سقف وافل 35 سانتی متری (وافل 28*80*80) مدل بعدی مورد مطالعه در این نوشتار میباشد که مشخصات فنی سقف وافل و خیز دراز مدت سقف در تصاویر 6 و 7 نمایش داده شده است.
.png)
تصویر6-مشخصات سقف وافل دو طرفه معرفی شده در مدل (28*80*80)
.png)
تصویر7-خیز دراز مدت سقف 3.8 سانتی متر و خیز مجاز برابر 4 سانتی متر
با بررسی این سه مدل تا به اینجای کار به دو سوال از 5 سوال اول این مقاله پاسخ میتوان داد:
1- بیشترین دهانه یا فاصله ستون ها در سقف وافل چقدر است؟
بسته به بارگذاری پروژه، نوع کاربری میتوان از دهانه 8 متر تا 12 متر پوشش داد (12 متر سایز قالب های بزرگتری نظیر وافل 40*90*90 مورد استفاده قرار میگیرد).
2-ضخامت سقف با دهانه بلند چقدر است و ارتفاع تیرها (آویز) باید چقدر باشد؟
ضخامت سقف تابعی از مقاومت بتن مصرفی، ابعاد آویز تیرها و نوع بارگذاری پروژه میباشد، اما برای دهانه های 8 متر ضخامت سقف 25 سانتی متر وافل، برای دهانه 9 متر ضخامت سقف 32 سانتی متر و برای دهانه 10 متر ضخامت سقف 35 سانتی متر برای کاربری مسکونی مناسب است همچنین در صورت وجود دهانه بلند تر ضخامت سقف میتواند تا 50 سانتی متر هم افزایش یابد.
ارتفاع تیرها در دهانه های 8 متر برابر 35 سانتی متر، در دهانه های 9 متری برابر 50 سانتی متر و در دهانه 10 متر برابر 60 سانتی متر بنظر مناسب خواهد آمد البته باید توجه داشت در صورتی که سیستم باربر جانبی سازه دارای دیوار برشی های مناسب باشد و قاب خمشی تاثیر کمتری در زلزله داشته باشد میتوان این ارتفاع تیرها را تا حدی کاهش داد.
در قسمت دوم این نوشتار با بررسی یک پروژه واقعی به مطالعه دقیق و واقعی یک پروژه میپردازیم:
سازه مد نظر در شهر اصفهان واقع شده است، بنابر مطالعه مقدماتی نقشه های معماری، طرح سازه ای و جانمایی ستون و دیوارهای برشی در ادامه ارائه شده است.
جدول1-مشخصات تعریف شده و فرضیات طراح برای سازه
|
تعداد طبقات
|
7
|
نوع سقف
|
وافل دو طرفه
|
یوبوت
|
تیر دال
|
|
ارتفاع سازه از تراز پایه
|
10/22
|
بار مرده سقف طبقات
|
600kg/m2
|
840kg/m2
|
810kg/m2
|
|
سیستم باربر جانبی جهت X
|
قاب خمشی بتن آرمه با شکل پذیری متوسط
|
بار مرده سقف بام
|
650kg/m2
|
890kg/m2
|
860kg/m2
|
|
سیستم باربر جانبی جهت Y
|
قاب خمشی بتن آرمه با شکل پذیری متوسط
|
بار زنده پارکینگ
|
300kg/m2
|
300kg/m2
|
300kg/m2
|
|
نوع تحلیل
|
دینامیکی
|
بار زنده طبقات
|
200kg/m2
|
200kg/m2
|
200kg/m2
|
.
پلان ستون گذاری سازه مطابق با تصویر زیر است:
.png)
پلان جانمایی ستون
بررسی سقف وافل و یوبوت پروژه
استفاده از سقف وافل دو طرفه نسبت به سقف وافل یک طرفه باعث ایجاد صلبیت و مقاومت بشتر سقف خواهد شد. همچنین با توجه به عملکرد دو طرفه سقف تیرهای سازه نسبت به طرح وافل یک طرفه میزان آماتور کمتری خواهند داشت.
ابتدا باید جزییات سقف وافل ارتفاع 28 سانتی مشخص گردد. جزییات اجرایی مطابق تصویر زیر است:
.png)
جزییات اجرایی سقف وافل مرتبط با پروژه
بار مرده ناشی از وزن بتن سقف برای این تیپ سقف برابر 396 کیلوگرم بر متر مربع میباشد. با فرض بار کفسازی 200 کیلوگرم بر متر مربع مقدار برا نهایی سقف برابر 596 کیلوگرم بر متر مربع میباشد .
جزییات سقف یوبوت مطابق با تصاویر زیر است:
.png)
استفاده از سیستم وافل علاوه بر کاهش وزن ساختمان، که از لحاظ فنی گزینه مطلوبتری است، از لحاظ اقتصادی نیز، هزینه نهایی پروژه را کاهش می‌دهد. در این فصل ابتدا مزایای فنی استفاده از سیستم وافل ارائه می‌شود و در پایان آنالیز اقتصادی پروژه در دو حالت استفاده از دال مجوف یوبوت و وافل ارائه می‌شود.
1-3-مزایای فنی سقف وافل:
1-کاهش وزن مرده و جرم لرزه‌ای:
عامل تعیین کننده بار مرده و جرم لرزه‌ای ساختمانها، سیستم سازه سقف میباشد. کاهش بتن مصرفی در سقف‌ها علاوه بر صرفه جویی در هزینه بتن مصرفی، موجب کاهش بارهای وارده بر ساختمان شده (v=c×w) در نتیجه ابعاد و احجام مصالح مصرفی اعضای باربر سازه نظیر شالوده،تیرها،ستون‌ها و دیوارهای برشی کاهش می‌یابند.
2-امکان اجرای دهانه‌های بلند:
با توجه به وزن کم و سختی خمشی بالای سقف وافل (کاهش جرم سقف وافل تاثیر اندکی روی سختی خمشی آن نسبت به دال توپر دارد)، امکان اجرای دهانه‌های بلند در سازه‌های مختلف میسر است.
3-سرعت اجرا:
با توجه به مدولار بودن قالب‌ها و پوشش هر متر مربع سقف وافل با حدود دو قالب، و همچنین حجم اندک میلگردهای بکار برده شده در سقف، سرعت اجرای آن مشابه با سیستم دال تخت و بسیار سریعتر از سایر سیستم‌های دال بتنی (یوبوت،کوبیاکس،پس کشیده) میباشد.
4-ضخامت ثابت سقف:
با توجه به شبکه‌ای بودن سقف وافل، در نواحی اطراف ستون و دیوارهای برشی که به علت برش پانچ مقاومت برشی بیشتری نیاز است، به سادگی و با پر کردن چشمه‌های وافل میتوان الزامات سازه‌ای را بدون تغییر در ضخامت سقف برآورده کرد. این در حالیست که، در دال‌های تخت، افزایش مقاومت برشی سقف در نواحی اشاره شده، عموما با تعبیه کتیبه در اطراف ستون انجام می‌شود که منجر به افزایش ضخامت سقف در این نواحی می‌شود.
5-آزادی عمل در طراحی فضا و چیدمان ستون‌ها:
نظر به اینکه سقف وافل در نحوه چیدمان قالب‌ها در پلان انعطاف پذیری بالایی دارد، مهندس معمار بدون وجود محدودیت خاصی از لحاظ ابعاد دهانه و یا شکل هندسی چشمه‌ها، قادر به آرایش ستون‌ها برای تطبیق هرچه بیشتر با نیازهای معماری فضا میباشد.
6-زیبایی معماری و نمای اکسپوز جذاب:
نمای چشم نواز سقف وافل، این امکان را فراهم می‌نماید که در اغلب فضاها بدون نیاز به هرگونه آماده سازی و یا عملیات پرداخت، از بتن نمایان (Expose Concrete) به عنوان سطح نهایی استفاده شود.
.png)
7-کنترل تغییر شکل:
به علت حذف هوشمندانه بتن ناحیه کششی در سقف وافل، سختی خمشی سقف وافل نسبت به دال تخت معادل، حدود 4 برابر بیشتر میباشد. این امر کمک شایانی در کاهش تغییر شکل‌های سقف خصوصا در دهانه‌های بلند می‌کند. به علاوه مشکلات ناشی از تغییر شکل‌های بلند مدت ناشی از خزش و جمع شدگی که چالش بزرگی در طراحی سایر دال‌ها میباشد، در سقف وافل با توجه به سختی خمشی قابل توجه و وزن کم آن، به سادگی حل شده است.
8-امکان استفاده از فضای توخالی سقف:
از فضای توخالی زیر سقف وافل میتوان به منظور نورپردازی، تعبیه دوش‌های سیستم اطفاء حریق،تعبیه سیستم روشنایی، کاهش ارتفاع کف سازی طبقه استفاده کرد.
مقایسه اقتصادی پروژه:
مقادیر زیر بر اساس برآورد تقریبی سازه استخراج شده وحداکثر8 درصد تلورانس وخطا دارد:
حال میتوان به 3 سوال باقیمانده که در اول مقاله پرسیده شد، پاسخ داد:
2-آیا تعداد پارکینگ با حذف ستون ها اضافه خواهد شد؟
بله، باتوجه به اینکه در اکثر پروژه ها دهانه های روتین طراحی به 7 یا 6 متر محدود میگردد، میتوان با افزایش این فواصل تعداد پارکینگ ها را افزایش داد.
3-آیا استفاده از سقف وافل هزینه های ساخت و ساز را کم می کند؟
بله، در قیاس با سیستم های مشابه برای اجرای دهانه های بلند مشابه دال های مجوف و سیستم تیر دال باعث کاهش هزینه ها خواهد بود.
4-دستمزد اجرای سقف وافل چقدر است؟
در مورد اجرای سقف وافل و دستمزد آن نمیتوان یک قیمت برای تمامی پروژه ها داد، در کلان شهرها این قیمت به مراتب بالاتر از مابقی نقاط کشور میباشد، همچنین با توجه به ارتفاع طبقات، میزان دیوار برشی، ارتفاع تیرها و سنگینی و سبکی آرماتور ها این قیمت میتواند متفاوت میباشد، در زمان نگارش این نوشتار به تاریخ خرداد 1402 قیمت اجرای سقف وافل دو طرفه در پروژه های مسکونی معمولی مابین 5/000/000 ریال به ازای هر متر مربع تا 6/000/000 ریال میباشد.
بازدید: 1205تاریخ انتشار : 1403/08/14