تعریف
سقفهای عرشه فولادی، سقفهایی با عملکرد توأم بتن و فولاد (کامپوزیت) هستند که با استفاده از دو عنصر ورقهای فولادی گالوانیزه ذوزنقهای شکل تحتانی و برش گیرها که در این نوع سقفها مورد استفاده قرار میگیرد از سایر سقفها متمایز میشوند. در شکل زیر نمونهای از این نوع سقف و اجزای آن نشان داده شده است.
کاربردها
در ابتدا از اینگونه سقفها تنها به عنوان قالب درجا برای بتنریزی سقفهای متداول استفاده میشد. سپس مهندسین محاسب به این نتیجه رسیدند که با ایجاد تمهیداتی به منظور درگیری کامل بتن و عرشه فولادی، پس از گیرش و سخت شدن بتن، از نقش سازهای این عرشهها نیز بصورت مرکب (عملکرد توام) در مرحله بهرهبرداری استفاده نمایند. در دهه 1980 و با افزایش نیاز به سقفهای مرکب عرشه فولادی، شرکتهای بزرگی در این زمینه آغاز به فعالیت کردند. در حال حاضر از این نوع سازه به عنوان یک سیستم گسترده باربر (سقف) با عملکرد توام فولاد و بتن استفاده میشود.
مزايا و معایب
مزایا
1- سرعت اجرای بالا (11 برابر سریعتر از سقفهای دیگر)
2- بازگشت سریع سرمایه
3- کاهش تیرهای فرعی به حداقل مقدار آن (20 تا 30 درصد صرفهجویی در مصرف فولاد اسکلت سازه)
4- 15 تا20 درصد صرفهجویی در مصرف بتن سقف
5- کاهش وزن سقف، اسکلت، فونداسیون و در نهایت کاهش وزن سازه40 درصد سبکتر از سقفهای تیرچه بلوک و 22 درصد سبکتر از سقفهای کامپوزیت سنتی میباشد (وزن بار مرده این پروفیل با 8 سانتیمتر حجم بتن رویه 210 کیلوگرم بر متر مربع است در حالی که وزن سقف کامپوزیت سنتی با همین خصوصیات فنی 270 کیلوگرم و سقفهای تیرچه بلوک 360 کیلوگرم میباشد)
6- عملکرد مناسب در برابر زلزله (بالابردن صلبیت ساختمان) و مقاومت در برابر نیروهای جانبی
7- امکان اجرا و عملیات بتنریزی کلیه سقفهای ساختمان در یک زمان
8- عبور آسان وسالم تاسیسات از زیر سقف وهمچنین تعمیر وتعویض بسیار راحت موارد آسیب دیده. با توجه به شکل ورقها گرفتن ساپورت و عبور تاسیسات مکانیکی از زیر سقفها امکان پذیر میباشد.
9- کاهش قابل توجه هزینههای جاری کارگاه
10- تأمین میلگرد کششی سقف (60 تا 70 درصد صرفه جویی در مصرف میلگرد)
11- ایجاد یک سکوی فولادی با ایمنی بالا در زمان اجرای سقف
12- کاهش ضخامت سقف و در نتیجه افزایش ارتفاع مفید در طبقات
13- ایجاد سطحی یکنواخت در زیر سقف
14- انعطاف پذیری با هر نوع طراحی از لحاظ معماری وکاربری
15- امکان اجرا بر روی هر نوع سازه فلزی
16- بدون نیاز به شمعگذاری و زیرسازی
17- حذف عملیات کفراژبندی و دکفراژ
18- اجرای بدون مانع داکتها و رایزاها منطبق با نقشههای معماری
19- حمل آسان و نیاز به حداقل فضا برای دپو و نگهداری
20- دقت بالا و قابل کنترل در اجرا
21- نیازی به آرماتور کششی در این سقف نبوده و ورقهای عرشه پس از گیرش بتن به عنوان فولاد کششی عمل خواهند کرد.
22- در این نوع سقفها نگهداری و عمل آوری بتن به دلیل حفظ کامل آب بتن به نحو بسیار مناسبی انجام میگردد.
23- در ساختمانهای صنعتی، پارکینگها و بطور کلی فضاهائی که نیاز به سقف کاذب ندارند، زیبائی ورقهای گالوانیزه سطح تمام شده یکدست و مناسبی را ایجاد مینماید.
معایب
- خوردگی فلز در مقابل عوامل خارجی.
- جوش نامناسب: استفاده از جوش برای اتصالات، بعلت مهارت کم جوشکاران، قدیمی بودن ماشین آلات، عدم کنترل دقیق توسط مهندسین ناظر، گران بودن هزینه آزمایش جوش و غیره؛ برزگترین ضعف اسکلتهای فلزی با عرشه فولادی میباشد.
- ضعف در برابر حرارت: مقاومت فلز با افزایش دما کاهش مییابد. اگر دمای اسکلت فلزی با عرشه فولادی به حدود 600 درجه سانتیگراد برسد، تعادل ساختمان به خطر میافتد.
اجزاء تشكيل دهنده
سقف کامپوزیت عرشه فولادی در مجموع شامل چهار نوع مصالح است که عبارتند از:
الف) ورق فولادی
ب) برشگیر
ج) آرماتور
د) بتن
در اینجا به اختصار به مشخصات آنها میپردازیم:
ورق فولادی (Steel Sheet)
ورق فولادی شاخصترین مصالح این نوع سقف میباشد که برای ساخت آن، ورق فولادی گالوانیزه (هر دو طرف) با ضخامتهای 0.8تا 1.2 میلیمتر را به وسیله دستگاههای (Rol Forming) به روش نورد سرد (Cold Forming) به حالت موجدار شکل دهی میکنند بصورتی که در مقطع ورق حاصله هر موج به شکل یک ذوزنقه دیده میشود. برای محاسبه مشخصات هندسی مقطع میبایست از ضخامت پوشش گالوانیزه (Zinc Coating) صرف نظر نمود؛ ارتفاع ذوزنقهها (عمق کنگره) حداکثر 75 میلیمتر میباشد همچنین عرض متوسط کنگرههای پر شده با بتن نمیبایست کمتر از 50 میلیمتر باشد.
ضمن رعایت ضوابط موجود با این ورقها میتوان آنها را برای کاربریهای مختلف به حالتهای خاصی از ذوزنقه شکل داد تا به قابلیتهای جدیدی دست یابند. این ورقها میبایست در جان خود ( قسمت شیبدار ورق) دارای فرو رفتگیها و برجستگیهایی باشند تا درگیری (Interlock) بین فولاد و بتن را ایجاد نمایند.
در طی مراحل بارگیری حمل و دپوی این ورقها میبایست دقت لازم برای جلوگیری از تغییر شکل (Deformation) آنها صورت گیرد.
برشگیر (Stud Shear Connector)
برشگیرها یا گلمیخهای خاصی که در این نوع سقف استفاده میشود به جهت نوع مصالح و روش خاص اجرا یکی دیگر نقاط قوت این نوع سقف محسوب میشود. قطر این برشگیرها حداکثر 20 میلیمتر و ارتفاع آنها بسته به شکل ورق فولادی متغیر میباشد.
این گلمیخها بوسیله دستگاه جوش قوس الکتریکی خاصی که Stud Welder خوانده میشود به بال تیرهای سازهای جوش میشود. این فرآیند جوشکاری میتواند هم به صورت مستقیم روی بال تیر سازهای انجام گیرد (Direct Attach Welding) و هم از روی ورق فولادی انجام گیرد (Through the Sheet Welding) قبل از قرارگیری گلمیخ یک حلقه سرامیکی در محل جوش قرار میگیرد تا از حوضچه مذاب ایجاد شده در لحظه ایجاد قوس الکتریکی محافظت نماید.
آرماتور (Reinforcement)
آرماتوربندی در چهار مورد زیر میبایست اجرا گردد:
1- مقاومت در برابر لنگر منفی در دهانه های ممتد و کنسولها
2- بار های متمرکز یا باز شوها
3- آرماتور حرارتی
4- مقاومت در برابر لنگر مثبت در صورتی که با استفاده از میلگرهای آجدار مرسوم و موجود در بازار صورت گیرد تا حدودی وقتگیر ( نسبت به سایر مراحل اجرای این نوع سقف) خواهد بود اما در صورت استفاده از مشهای آماده (Fabric Reinforcement) این مرحله از اجرای سقف نیز با سرعت قابل قبولی صورت خواهد پذیرفت؛ البته این مشهای آماده میبایست مطابق با استانداردهای مربوط ساخته، حمل و نصب گردند.
بتن
مقاوت فشاری بتن مورد استفاده با توجه به اینکه از بتن سبک یا بتن معمولی استفاده شود، می تواند از 200 تا 300 کیلوگرم بر سانتیمترمربع متغیر باشد، که با توجه به نوع بارگذاری و مشخصات دهانه تعیین خواهد شد.
ضخامت دال بتنی در بالای کنگره ورق ذوزنقهای نباید از 50 میلیمتر کمتر باشد. با توجه به این موضوع در صورت استفاده از ورق فولادی با ارتفاع حداکثر mm 75 مجموع ضخامت سقف mm125 خواهد بود.
یکی دیگر از راهکارهای سرعت بخشیدن به اجرای این سقف استفاده از بتن دارای فیبرهای پلیمری یا فولادی (Fiber Reinforced Concrete) میباشد که با استفاده از ان میتوان آرماتوربندی را در اکثر نقاط عرشه فولادی حذف نموده که البته تهیه، حمل و ریختن آن میبایست با دقت خاص و بر اساس آیین نامههای مربوطه باشد.
نحوه اجرای کلی
- پس از طراحی سقف و مشخص شدن فواصل تیرهای فرعی، نقشههای شاپ (نقشههای خرید) جهت جاگزاری صفحات برروی دهانههای مختلف تهیه و دستور تولید به کارخانه داده میشود.
- دپو و انتقال به طبقات: ورقهای کامپوزیت پس از انتقال به کارگاه و دپو در یک فضای کوچک، به کمک نیروی انسانی و بدون نیاز به ماشین آلات و تنها با کمک یک بالابر به ترازهای مختلف طبقات منتقل میشود.
- جاگذاری عرشههای فولادی: این عرشهها شامل گیرههاینر و مادگی هستند که براحتی توسط نیروی انسانی نیمه ماهر در یکدیگر چفت میشوند و پس از این مرحله، رفت و آمد در طبقات بسیار ساده میشود و سرعت کار به طرز قابل ملاحظهای افزایش مییابد. بارگذاری، راه رفتن و انجام هرگونه فعالیت بر روی عرشهها تا زمان ثابت کردن عرشهها ممنوع است. جهت ثابت کردن عرشهها با استفاده از دستگاه هیلتی عرشهها را به بال تیرها پرچ میکنند.
- نصب میلگرد و گلمیخ: در محلی که عرشههای فولادی برروی تیرها قرار گرفتهاند، برای اتصال این دو، از گل میخ استفاده میشود و این عمل باعث کاهش وزن تیرهای فولادی مصرفی خواهد شد. با توجه به اینکه این برشگیرها (گل میخ) نقش مهمی در ایمنی سقف حین بهره برداری وهنگام زلزله ایفا میکنند، در انتخاب گل میخ میبایستی دقت کافی صورت گیرد و همچنین نصب گلمیخها باید توسط افراد متخصص انجام شود. بهتر است در این مرحله (پس از اتصال 40 تا 50 گلمیخ اول) کنترل گلمیخها انجام شود. در بخش “کنترل کیفی و فاکتورهای تعیین کننده” نحوه کنترل گلمیخها ارئه شده است.
- پس از نصب گلمیخ آرماتورهای حرارتی مورد نیاز سقف بصورت شبکه مش آرماتور بسته شده و فلاتینگ (قالبهای دور) اطراف نصب و سقف آماده بتنریزی میگردد. در شکل های زیردتایلهای اجرایی سقف عرشه فولادی نشان داده شده است.
- بتنریزی: پس از اتصال میلگردها، بتنریزی انجام میشود، ضخامت کم دال و یکنواختی سطح صفحات موجب خروج سریع هوا و سادهتر شدن اجرا میشود. باید توجه داشت ضخامت بتن از روی بالاترین سطح ورق نباید کمتراز 50 میلیمتر باشد. لازم بذکر است با توجه به اینکه صفحات فولادی قالب سقف را تشکیل داده اند لذا شیره بتن بعد از بتنریزی کاملاً حفظ شده و بتن سقف در شرایط ایدهآلتری به عمل میآید و دارای مقاومت بهتری میباشد
الزامات اجرای سقف عرشه فولادی
1- ارتفاع ورقهای فولادی ذوزنقهای در این مقاطع به mm75 محدود میشود.
2- تامین ضوابط دیافراگم صلب با توجه به ضوابط موجود در فصل 12آیین نامه ASCE7-05 و ضوابط موجود دراستاندارد2800 ایران الزامی است.
3- حداکثر تغییر مکان مجاز ناشی از بار مرده حین اجرا به L/180 یا mm 20 برای هر دهانه محدود میشود.
4- حداکثر تغییر مکان مجازی ناشی از بار زنده بهرهبرداری به L/360 برای هر دهانه محدود میشود.
5- رعایت الزامات مربوط به بازشو در سقفها، براساس مبحث نهم مقررات ملی ساختمان الزامی است.
6- رعایت ضوابط طراحی برشگیرهابراساس بند10-1-2-7 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان یا براساس ضوابط موجود در بخش 13 آیین نامه ASCE 7-05 الزامی است.
7- قطر گلمیخهای برشگیر باید mm 20 یا کمتر بوده و حداقل ارتفاع آنها بعد از نصب، که از بالای ورق ذوزنقهای اندازهگیری میشود، نباید کمتر از mm 40 باشد.
8- ضخامت دال بتن آرمه در بالای کنگره ورق ذوزنقه ای نباید از mm50 کمتر باشد.
9- رعایت مشخصات فولادهای بکار برده شده بر اساس استاندارد ASTM با حداقل Fy برابر MPa230 الزامی است.
10- رعایت مشخصات بتن سازهای برای بتن مورد استفاده در دال بتن آرمه،مطابق با ضوابط موجود در AISC و با حداقل fc برابر MPa21 و حداکثر آن برابر MPa 70 وهمچنین رعایت ضوابط مربوط به آرماتور گذاری دال بتن آرمه براساس ضوابط موجود در آیین نامه ACI 318-05 الزامی است.
11- مقاومت تسلیم آرماتورهای مورد استفاده در دال بتن آرمه، مطابق ضوابط AISC نباید از MPa525 تجاوز کند.
12- رعایت ضوابط ومقررات مربوط به جوشکاری اعضای سرد نورد شده مطابق استاندارد AISI وآیین نامههای AWS و AISC الزامی است.
13- رعایت ضوابط راهنمای طراحی Floor vibrations due to human activity منتشر شده توسط انجمن AISC برای کنترل ارتعاش کفها الزامی است.
14- رعایت مبحث سوم مقررات ملی ساختمان در خصوص حفاظت ساختمانها در مقابل حریق و همچنین الزامات نشریه شماره 444 مرکز تحقیقات ساختمان ومسکن مربوط به مقاومت جدارهها در مقابل حریق با در نظر گرفتن تعداد طبقات، ابعاد ساختمان،کاربری و وظیفه عملکردی عنصرساختمانی ضروری است.
15- صدابندی هوابرد وکوبهای سقف بین طبقات میبایست مطابق مبحث هجدهم مقررات ملی ساختمان تامین شود.
16- رعایت الزامات مبحث 19 مقررات ملی ساختمان، جهت صرفهجوئی در مصرف انرژی الزامی است.
17- در نظر گرفتن جزئیات دقیق مسیر و محل نصب کلیه اجزای تاسیات مکانیکی و برقی در مرحله طراحی و اجرای سقف، ضروری است.
پرسنل و مدت زمان اجرا
در مرحله پهنکردن عرشهها نیاز به دو نفر (بدون نیاز به مهارت بالا) میباشد. که ورقها را بر روی تیرها پهن کرده و با استفاده از دستگاه هیلتی به بال تیرآهنها به وسیله پرچ متصل میکنند. در مرحله بعد جهت اتصال گلمیخها نیاز به یک اوستا کار و یک شاگرد به منظور نصب گلمیخها توسط دستگاه اِستاد ولدینگ (Stud Welding) میباشد. در بخش بعد نیز جهت پخش و نصب شبکه میلگردها نیاز به یک استادکار و یک شاگرد خواهد بود که نهایتاً انجام 500 تا 1000 متر مربع از مراحل فوق میتواند در یک روز کاری انجام شود. غالباً گروه آرماتور بند مسئولیت بتن ریزی عرشهها را نیز دارد.
دستگاههای مورد نیاز برای اجرا
در زمان پهن نمودن عرشهها نیاز به دستگاه هیلتی و یک دستگاه فرز (جهت برش ورقها در بعضی مواقع) میباشد. دستگاه اِستاد ولدینگ (Stud Welding) نیز به منظور اتصال گلمیخها به تیرها مورد استفاده قرار میگیرد. دستگاه استاد ولدینگ خود شامل اجزای مختلفی همچون اینورتور اصلی، تپانچه (گان یا اسلحه)، کابل و انبر ارت میباشد که در شکل زیرنشان داده شده است. وجود تاسیسات پمپ بتن و تسطیح آن نیز به تبع در مرحله بتنریزی الزامی میباشد.
نکته مهم: اکثر دستگاههای استاد ولدینگ با برق سه فاز کار میکنند، و چنانچه به برق سه فاز دسترسی نباشد حتماً باید از دیزل ژنراتور با قدرت حداقل KVA[2] 180 و یا 200 آمپر استفاده شود، در غیر اینصورت اتصال ضعیف شده و گلمیخها با یک ضربه از محل خود کنده میشوند .
[[type8]]
هزینهها
هزينه مواد، مصالح و حمل در واحد معمول
دستمزد پرسنل اجرایی
هزینه کل در واحد متداول
مطابق بخش هزینههای سایت
شرایط جوی مناسب
جوشکاری در مواقعی که دمای فلز پایه 18- درجه سانتیگراد است و یا سطح ورق به دلیل نزولات جوی مرطوب می باشد مجاز نیست .همچنین بتن ریزی در دمای کمتر از 5+ اکیداٌ توصیه نمیشود.
شرایط نگهداری پس از اجرا
پس از بتنریزی سقف میبایست عملیات مراقبت و نگهداری از بتن (Curing) صورت پذیرد. همچنین تا قبل از رسیدن بتن به مقاومت 7 روزه، از بارگذاری و دپو مصالح در طبقات خودداری شود.
توالی اجرا
اجرای سقف عرشه فولادی پس از اتمام جوشکاری اسکلت شروع شده و با انجام بتنریزی بر روی عرشهها به پایان میرسد.
کنترل کیفی و فاکتورهای تعیین کننده
اجرای صحیح
- با استفاده از یک میله داربست حدود 1 متری، یک گل میخ را 30 درجه به یک سمت و سپس 60 درجه به سمت مخالف خم کرده؛ اگر گلمیخ از جای خود کنده شود، نصب آن بدرستی صورت نگرفته و گلمیخها بدون این که نفوذ کامل داشته باشند نصب شدهاند. این اتفاق غالباً به این دلیل است که فرد نصب کننده برای افزایش سرعت خود آمپراژ دستگاه را پایین آورده است. کنترل فوق بهتر است در همان ابتدای کار و پس از نصب 40 تا 50 گلمیخ اول انجام شود (در شکل زیرنحوه و روند اتصال گلمیخ نشان داده شده است).
- پس از پخش ورق عرشه بر روی اسکلت از پرتاب ابزارآلات، حرکت تجهیزات و ماشین آلات اجرایی و غیره بر روی عرشههای فولادی که باعث تغییر شکلهای ماندگار میگردد، خودداری شود.
- حداقل ارتفاع گل میخ بعد از نصب که از بالای ورق ذوزنقهای اندازهگیری میشود نباید کمتر از 40 میلیمتر باشد.
- از اجرای ورقهای عرشه فولادی که دچار تغییر شکلهای ماندگار گردیده اند خودداری شود .
- دپوی مصالح قبل از گیرش بتن سقف بر روی عرشههای فولادی به هیچ نحو مجاز نیست .
- گلمیخها بایستی عاری از هرگونه زنگ زدگی، روغن، رطوبت و هرگونه مواد زائد دیگر باشد.
- حلقه سرامیکی محافظ جوشکاری میبایست به طور کامل خشک باشد، در غیر اینصورت قبل از اجرا بایستی به مدت 2 ساعت در دمای 170 درجه سانتیگراد خشک و سپس مورد استفاده قرارگیرد.
- در سازههای فولادی با اتصالات خمشی، در فاصله ای برابر با ارتفاع تیر از بر ستون اجرای گلمیخ مجاز نیست و مهار عرشهها در این نواحی صرفاً با استفاده از پرچ و یا خال جوش مجاز میباشد.
- در صورت مشخص نبودن آرایش گلمیخهای روی تیرهای اصلی در نقشه ها، با رعایت بند فوق، گلمیخ ها بایستی به صورت یک کنگره در میان اجرا شوند.
- تپانچه جوشکاری تا پایان عملیات جوشکاری و سفت شدن حوضچه مذاب بایستی به صورت عمودی در محل جوشکاری نگهداشته شود.
- پس از اتمام جوشکاری و سرد شدن حوضچه مذاب، حلقههای سرامیکی بایستی شکسته و برداشته شوند.
- در هنگام بتنریزی از تجمع بتن در یک نقطه اجتناب شود.
- در هنگام آرماتوربندی فاصله بین میلگردها و کاور بتن کنترل شود.
- سطح بتنریزی باید کاملاً صاف و یکنواخت باشد.
- میلگردهای مصرفی در هنگام اجرا بایستی تمیز و عاری از هرگونه زنگ زدگی و چربی باشند.
- عرض متوسط کنگرههای پرشده با بتن نباید کمتر از ۷۵ میلیمتر باشد.
- ضخامت دال بتنی در بالای کنگره ورق ذوزنقهای نباید از ۵۰ میلیمتر کمتر باشد.
- در بازشوها با ابعاد کوچک (کمتر از 300 میلیمتر در هر وجه) قبل از بتنریزی محل بازشو با پلاستوفوم پوشیده شده و پس از بتنریزی برشکاری در ورق عرشه انجام میگیرد .
- در بازشوهای با ابعاد متوسط (بین 300 تا 700 میلیمتر در هر وجه) علاوه بر اجرای پلاستوفوم اجرای آرماتور قطری در گوشه بازشوها مطابق نقشههای اجرایی الزامی است.
- در بازشوهای با ابعاد بزگ (بزرگتر از 700 میلیمتر در هر وجه) اجرای تیر لبه در لبه بازشوها مطابق نقشههای اجرایی الزامی است.
- حداکثر اندازه سنگدانه مصرفی در بتنریزی دال مرکب عرشه فولادی برابر با 24 میلیمتر میباشد.
- بتن باید حتی المکان در محل نهایی خود ریخته شود، و در مواردی که این امر ممکن نیست، دپوی بتن صرفاً بر روی تیرهای اصلی و فرعی مجاز میباشد. دپوی بتن بر روی ورق عرشه به هیچ وجه مجاز نیست.
- پس از بتنریزی با توجه به شرایط جوی اقدامات لازم جهت عملآوری بتن الزامی است.
- شرایط نگهداری عرشههای دپو شده در محوطه کارگاه مطابق موارد زیر میباشد.
الف- در زیر عرشهها تختههای چوبی قرار داده شود و یک سمت آن به منظور خروج آب و دیگر ضایعات بالاتر قرار گیرد.
ب- سطح روی عرشهها با پوشش مناسب از جنس پلاستیک یا پارچه ضد آب پوشانده شود. ابتدا و انتهای این پوشش برای تهویه رطوبت و … بهتر است باز باشد.
اجرای اشتباه
عدم توجه و رعایت موارد ذکر شده در بخش اجرای صحیح باعث بروز اشتباه در کار و افزایش هزینهها و خطرات احتمالی میشود.
قراردادها، ضمانتهای لازم و حدود تخفیف
مطابق بخش قراردادهای سایت