مقایسه سقف تیرچه بلوک و سقف وافل

    
مقایسه سقف تیرچه بلوک و سقف وافل

سقف ها از مهمترین اعضای سیستم سازه‌ای در ساختمان‌ها محسوب می‌شوند. انتخاب مناسب یک سیستم سقف در ساختمان سبب کاهش خطرهای ساخت و ساز، بلایای طبیعی، و افزایش عمر مفید سازه خواهد شد. در این نوشتار، تیم تخصصی شرکت آبا به مقایسه سقف سنتی تیرچه بلوک و سقف وافل پرداخته است، هدف اصلی این نوشتار تبیین خصوصیات فنی، اجرایی و اقتصادی هر کدام از این سیستم‌ها می‌باشد. در نهایت با ارائه یک جدول کامل و جامع مقایسه مناسبی از سقف تیرچه و بلوک و سقف وافل ارائه شده است.

 

ایده اصلی معرفی سقف تیرچه و بلوک بر پایه حذف نواحی کششی بتن است، بتن در برابر نیروی کششی و یا عواملی که منجر به نیروی کششی می‌شوند بسیار ضعیف است و لذا از آرماتورهای فولادی برای رفع مشکل کشش استفاده می‌شود.

سقف تیرچه و بلوک را می‌توان مطابق تصویر 1 مجموعه ای از تیرچه‌های T شکل که تنها در یک جهت در سقف تشکیل می‎شوند تعریف کرد. در این تیرچه‌های T شکل، آرماتورهای کششی در پایین جان تیرچه قرار می‌گیرند. این فرض برمبنای ایجاد لنگر خمشی مثبت در نظر گرفته شده است و چنانچه لنگر منفی بر سقف وارد شود میبایست آرماتور کششی در ناحیه بالای سقف قرار گیرد، همچنین در شبکه بتن رویه از آرماتور افت و حرارت استفاده می‌شود.

تصویر1-ماهیت کلی سقف تیرچه و بلوک

در سقف های تیرچه و بلوک فضای خالی بین تیرچه‌ها با بلوک‌های سفالی، بتنی یا پلی استایرن پر می‌شود و این موضوع باعث ایجاد عایق صدا و یک دست شدن زیر سقف می‌شود. در تصویر 2 نمایی از سقف های تیرچه و بلوک نمایش داده شده است.

تصویر2-نمای جانبی سقف تیرچه و بلوک

برای اجرای سقف های تیرچه و بلوک، تیرچه ها اصولا در کارگاه های تیرچه و بلوک ساخته می‌شوند (تصویر3) و پس از ساخت به کمک جرثقیل بر روی سقف قرار داده می‌شوند (تصویر4)، سپس بلوک ها پر کننده سقف (بلوک سیمانی، سفالی، یونولیت و...) فضای مابین تیرچه‌ها را پر می‌کنند، پس از این مرحله، آرماتور رویه سقف بسته می‌شود و بتن ریزی سقف انجام می‌گیرد.

تصویر3-نحوه تولید تیرچه در کارگاه

تصویر4-نحوه قرارگیری تیرچه و مصالح پرکننده در سقف

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ایده اصلی ایجاد سقف وافل نیز مشابه با سقف تیرچه بلوک، حذف هوشمندانه بتن ناحیه کششی سقف می‌باشد، در این سیستم تیرچه سقف یا به اصطلاح ریب های سقف وافل، می‌تواند در یک و یا دو جهت تشکیل گردد (تصویر5)، در صورتی که تیرچه‌ها در دو طرف به طور یکنواخت تقسیم گردند، سقف وافل از نوع دو طرفه و در غیر این صورت، سقف وافل به صورت یک طرفه نامیده می‌شود.

 

تصویر5-سقف وافل یک طرفه و دو طرفه

در این سقف ها تیرچه های وافل با جان تیرچه و بتن رویه به صورت همزمان اجرا می‌شوند، این امر در پیوستگی سقف تاثیر شگرفی نسبت به سقف تیرچه بلوک دارد.

معرفی کامل سقف وافل، در سایت رسمی شرکت آبا انجام شده است و از آنجا که هدف این نوشتار صرفا مقایسه فنی و اقتصادی بین سقف تیرچه و بلوک و سقف وافل است، لذا جهت اطلاعات بیشتر در مورد سقف وافل به نشانی‌های درج شده در زیر مراجعه فرمایید.

 

 

 

 

 

 

سیستم سقف وافل یک طرفه مشابه دال یک طرفه عمل می‌کند و شباهت بسیاری با سقف تیرچه بلوک دارد، در هر دو سیستم نحوه پخش بار به صورت یک طرفه است و نیاز است تا چشمه های بین ستون ها توسط تیرها محصور شوند یا به اصطلاح قاب خمشی تشکیل شود، تفاوت اصلی سقف وافل یک طرفه با سقف تیرچه بلوک، در ایجاد جان و پاشنه تیرچه می‌باشد، در این سیستم پاشنه تیرچه و جان به صورت یکنواخت با بتن پر می‌شوند، همچنین آرماتور تیرچه‌ها به صورت درجا در سقف وافل بسته می‌شوند، حال آنکه در سیستم تیرچه و بلوک، تیرچه ها از قبل در کارگاه ساخته شده، و پاشنه آن‌ها بتن دارد، این موضوع سبب می‌شود تا اتصال سقف تیرچه بلوک، یک اتصال سرد محسوب شود.

اتصال سرد سقف تیرچه بلوک عملکرد مناسبی در زلزله نخواهد داشت، و عملا دیافراگم که خواه ناخواه، یک عضو لرزه بر است، نمی‌تواند به درستی بارهای سقف را انتقال دهد، پس از زلزله ازمیر در ترکیه، ضعف این سیستم بشدت نمایان شد و در بسیاری از سازه‌ها عملکرد ضعیف دیافراگم سبب خرابی سقف تیرچه بلوک و صدمات جبران ناپذیری در هنگام زمین لرزه بر سازه ها وارد شود.

در گذشته نه چندان دور، سیستمی مشابه سقف وافل یک طرفه تحت عنوان تیرچه درجا اجرا می‌شد (تصویر6)، در این نوع سقف ها تیرچه ها به صورت درجا بسته و قالب بندی سقف بسیار دشوار بود، هرچند از لحاظ فنی این سیستم مناسب تر از سقف تیرچه و بلوک بود، اما صعوبت اجرا منجر به عدم استقبال مهندسان و پیمانکاران شد.

تصویر6-بستن آرماتورهای تیرچه در سقف نیرچه درجا

پس از پیشرفت صنعت ساخت و ساز، قالب‌های وافل یکطرفه پدیدار شد، قالب های وافل روش اجرا سقف را بسیار سریع تر کرده است، همچنین به دلیل مواد پلاستیکی بکار رفته در این قالب ها، پس از بتن ریزی، قالب وافل به راحتی از سقف جدا شده و آماده بهره برداری سقف های دیگر است (تصویر7).

 

تصویر7-قالب وافل یکطرفه آبا

برای اجرای سقف وافل یکطرفه، قالب‌های وافل را به صورت موازی مونتاژ کرده و در چشمه های مختلف سقف قرار می‌دهیم (تصویر8)، بعد از انجام عملیات قالب گذاری سقف، تیرچه‌های وافل به صورت درجا درمحل بسته می‌شوند، راه حل سریع و اجرایی بستن تیرچه‌های سقف وافل یکطرفه اینست که ابتدا تیرچه‌ها در محلی خارج از سقف بسته شوند، و پس از قالب گذاری، آرماتور تیرچه ها در فاصله بین قالب های وافل گذاشته شوند. (تصویر9)

 

تصویر8-مونتاژ قالب وافل یک طرفه و چینش قالب وافل روی سقف

تصویر9-قراردادن آرماتور تیرچه سقف وافل یکطرفه در سقف

 

 

پس از بتن ریزی سقف، قالب های وافل یکطرفه از سقف باز می‌شود و نمای اکسپوز زیر سقف نمایان می‌شود (تصویر10)، قالب های وافل قابلیت استفاده زیاد را دارد بنابراین پیمانکار سقف وافل می‌تواند با داشتن تعداد محدودی از قالب‌های وافل، پروژه های زیادی را اجرا نماید.

 

تصویر10-قالب برداری سقف وافل و نمای زیر سقف پس از بتن ریزی

 

 

 

 

از لحاظ بعد اقتصادی پروژه با توجه به این موضوع که سقف تیرچه و بلوک برای هر سقف نیاز است تا خرید تیرچه و بلوک انجام گردد لذا، برای پروژه های با تعداد طبقات بالای 4 سقف عملا، استفاده از سقف تیرچه مقرون به صرفه نیست، این مهم در پروژه های با تعداد طبقات بالا بسیار تعیین کننده است، برای یک مثال نتایج تحلیل یک پروژه با سقف تیرچه و بلوک و وافل یک طرفه، که توسط واحد فنی آبا مورد بررسی قرار گرفت مطابق جدول 1 می‌باشد:

جدول1-مقایسه اقتصادی سقف تیرچه و بلوک با سقف وافل یک طرفه

نکته مهم در قیاس سقف وافل با سقف تیرچه بلوک آن است که شرکت آبا پس از آنکه پیمانکار و کارفرمایان سقف وافل، پروژه خود را به اتمام رساندند 50 درصد هزینه قالب ها را پرداخت و قالب های وافل را بازخرید مینماید، به این علت در اکثر پروژه‌ها، پیمانکار لازم نیست هزینه بالایی را جهت خرید قالب سقف وافل پرداخت نماید و در انتها عملا سرمایه بازگشته است.

 

 

همانطور که در قسمت قبلی توضیح داده شد، قالب سقف وافل یکطرفه با توجه به پیشرفت و تکنولوژی ساخته شد، به طور کلی سیستم‌هایی که پخش بار در آن‌ها به صورت دو طرفه است، عملکرد مناسبتری را نسبت به سیستم های یک طرفه دارند، در علم مهندسی عمران، سعی بر آن شده است که سازه‌ها به صورت متقارن باشند، این موضوع در ایجاد سختی مناسب سازه در دو جهت متعامد به وضوح قابل مشاهده است. دال‌های دوطرفه از دیرباز، مورد استقبال مهندسان عمران قرار گرفته است، هرچند اجرای سقف دال نسبت به سقف تیرچه و بلوک وقت گیرتر است، اما به دلیل نامعینی بالای این سیستم، به عنوان یک گزینه مناسب پیش روی مهندسان محاسب می‌باشد.

سقف وافل دو طرفه یک انتخاب هوشمندانه می‌باشد، از آنجا که بتن در نواحی کششی ترک می‌خورد و فرضیات محاسباتی بر این موضوع استوار است که تنها آرماتور‌ها در مقابله با کشش عمل می‌کنند (تصویر 11)، لذا وجود این بتن سبب افزایش وزن سقف و در نتیجه افزایش نیروی زلزله بر سازه می‌شود. در سقف وافل دو طرفه بتن ناحیه کششی به صورت خودکار حذف شده است که این موضوع سبب کاهش وزن و افزایش ایمنی ساختمان در برابر بارهای زلزله می‌باشد (تصویر12).

 

تصویر11-فرضیات محاسباتی بتن ناحیه کششی

 

 

تصویر12-نمای عرضی از سقف وافل و فضای خالی که بتن کششی حذف شده است

 

قالب های وافل به صورت یک و دو طرفه یا همان مستطیلی و مربعی هستند (تصویر13) تا عملا خط انتقال نیرو به طور منطقی باشد، ابعاد مختلفی برای قالب‌های وافل یک و دو طرفه  در بازار کشور وجود دارد که شرکت آبا با داشتن بیشترین سایزهای تیپ قالب متفاوت با ابعاد و ارتفاع متفاوت، بیشترین تنوع را در محصولات خود دارد، علاقه مندان میتوانند از لینک زیر جهت تولیدی های شرکت و قیمت های بروز تمامی محصولات بازدید کنند.

 

 

تصویر13-نمای کلی قالب وافل های وافل شرکت آبا

 

 

 

برای مقایسه فنی سقف تیرچه و بلوک با سقف وافل دو طرفه دو نکته از دید محاسباتی قابل تامل است، نخست آنکه در سقف تیرچه بلوک نحوه پخش بار به صورت یک طرفه است و همچنین برای ایجاد یک سیستم پیرامونی در یک چشمه نیاز است تا تیر قاب خمشی حضور داشته باشد تا بتوان نیروها را انتقال داد، نکته دوم بحث کنترل خیز و ارتعاش سقف در دهانه های بلند است، سقف های تیرچه و بلوک در صورتی که دهانه از 7 متر افزایش یابد دو رویکرد را می‌توان اتخاذ نمود، اول استفاده از تیرچه دوبل (که این موضوع هم به دلایل اقتصادی زیاد مقرون به صرفه نیست) دوم آنکه استفاده از تیرهای با ارتفاع بلند (آویز) و طول بلند (تصویر14) که کنترل خیز و ارتعاش این تیرها بسیار سخت است، در عمل برای استفاده از سقف تیرچه بلوک با محدودیت های جدی آیین نامه ای مواجه هستیم، حتی در مورد بارهای دینامیکی سقف (بار پارکینگ، بارهای ضربه ای)نیاز است تا از سیستم های دیگر سقف نظیر دال، سقف وافل و... استفاده شود.

در سیستم وافل دو طرفه ایجاد دهانه های بلند امری آسان تر نسبت به سقف تیرچه و بلوک است، در این سیستم با توجه به وجود سختی مناسب سقف و کاهش وزن کل سقف، کنترل خیز دراز مدت سقف و همچنین ارتعاش به سهولت انجام می‌گیرد، همچنین در این سیستم از آنجا که بار به صورت دو طرفه پخش می‌شود (وجود تیرچه‌های متعامد وافل) امکان کاهش ضخامت تمام شده سقف و همچنین کاهش ارتفاع تیر و در بعضی از موارد حذف تیرهای میانی امکان پذیر است، برای مثال این موضوع در تصویر 15 نمایش داده شده است، در این پلان سازه‌ای با استفاده از سیستم وافل دو طرفه آبا و استفاده از قالب 28*80*80 گروه فنی آبا توانست ضخامت تیرهای دهانه بلند را به 50 سانتی متر محدود نماید در صورتی که در طرح اولیه که با سقف تیرچه و بلوک طراحی شده بود، ضخامت تیرهای بلند برابر 80 سانتی متر در نظر گرفته شده بود، این مهم در ارتفاع مفید طبقه بسیار حائز اهمیت است.

 

تصویر14-پلان تیر ریزی سقف تیرچه بلوک جهت اجرای دهانه بلند 14 متری

 

تصویر15-پلان تیر ریزی و آرایش بلوک گذاری سقف وافل دو طرفه جهت اجرای دهانه بلند 14 متری

در این پروژه واحد فنی آبا از بعد اقتصادی پروژه هر دو سیستم سازه را بررسی کرد و پس از جمع بندی نهایی جدول 3 به عنوان پیشنهاد به کارفرما ارائه شد، لازم بذکر است این پروژه در نهایت با نظر کارفرما و مشاور آن استفاده از سقف وافل مورد تایید قرار گرفت.

جدول3-مقایسه اقتصادی سقف تیرچه و بلوک با سقف وافل دو طرفه

به طور کلی پیشرفت علم عمران سبب ظهور سیستم‌های نوین شده است، شرکت آبا مفتخر است که به عنوان پیشتاز سیستم وافل در داخل و خارج کشور پروژه‌های متفاوتی را طراحی و اجرا کرده است، در حال حاضر سقف وافل به عنوان یکی از مهمترین سیستم های نوین در کشور عزیزمان در بسیاری از پروژه‌ها استفاده می‌شود، سیستم سقف تیرچه و بلوک تاریخچه مناسبی را در ساخت و ساز کشور دارد اما می‌توان گفت سقف وافل جایگزین بسیار مناسبی برای این سیستم می‌باشد. در انتهای این مقاله تیم فنی آبا در یک جدول به طور جامع سقف وافل یک و دو طرفه را با سقف تیرچه و بلوک مقایسه کرده است، لازم به ذکر است که برای هر پروژه تیم فنی شرکت اقدام به ارائه یک طرح اولیه جهت مشاوره کارفرما ارئه می‌دهد و درصورتی که تیم مهندسین مشاور کارفرما تاییدی مبنی بر استفاده از سقف وافل مبذول نماید، واحد فنی شرکت در طی مراحل طراحی و اجرای سقف پشتیبان کارفرما خواهد بود.

 

 

 

 

آیتم	سقف وافل دو طرفه	سقف وافل یک طرفه	سقف تیرچه و بلوک
سهولت اجرا	متوسط	متوسط	متوسط
ایجاد پلان نامنظم	عالی	ضعیف	ضعیف
ایجاد دهانه بلند	عالی	متوسط	ضعیف
کیفیت فنی و محاسباتی	عالی	متوسط	ضعیف
حذف تیرهای میانی	عالی	ضعیف	ضعیف
کاهش هزینه های ساخت	عالی	خوب	متوسط
میزان مقاومت در برابر زلزله	عالی	متوسط	ضعیف
میزان مقاومت در برابر حریق	متوسط	متوسط	ضعیف
قابلیت برگشت پذیری سرمایه	عالی	عالی	ضعیف

 

جدول4-مقایسه کلی سقف وافل با سقف تیرچه و بلوک