پایگاه علمی سعید سان دانلود رایگان مقالات علمی کنفرانس و ژورنال
سقف شاردک
سقف شاردک
- اساس طراحی سقف شاردک مبتنی بر سقف سازه‌ای با ویژگی سقف دال دو طرف مشابه سقف‌های بتنی دال دو طرفه مرسوم است. با این تفاوت که هسته بتن مرکزی در محل‌هایی که کاربرد سازه‌ای ندارد، با بلوک فوم‌های پلی اتیلن با وزن بسیار کم و عایق حرارتی و صوتی، جایگزین می‌شود. این تکنولوژی به لحاظ ایجاد زمینه‌های صرفه جویی، کاهش مصالح ساختمانی و شرایط مناسب برای تحول در طراحی ساختمان و امکان انجام تغییرات در معماری داخلی را فراهم نموده است.
مشخصات سازه‌ای سیستم سقف شاردک
- مشخصات فنی این سقف نسبت به دالهای مشابه، باعث شده که بتوان از آن در دهانه‌های بزرگ استفاده و ضوابط کنترل مقاومت، تغییر شکل، ترک و لرزش را تامین کرد. سختی زیاد، تغییرشکل ناچیز، مقاومت بسیار مناسب در برابر لرزش و نیاز به آرماتور کمتر، به دلیل ضخامت زیاد این سقف نسبت به دالهای بتنی غیر مجوف است.
- طراحی سیستم سازه‌ای شاردک مشابه سیستم سازه‌ای با دال تخت است. با این تفاوت که سختی سیستم شاردک به دلیل وجود فضای مجوف با اعمال ضریب کاهش سختی اصلاح می‌شود. ضوابط آرماتورگذاری، کنترل برش، تغییر شکل، ترک و … طبق مبحث نهم مقررات ملی ساختمان صورت می‌گیرد. طبق استاندارد ۲۸۰۰، در ساختمان‌های سه طبقه و کمتر می‌توان سازه را با سیستم دال تخت (بدون تیر) اجرا کرد. برایساختمان‌های بلندتر باید از دیوار برشی یا سیستم قاب دارای تیر استفاده نمود. توصیه می‌شود برای این ساختمان‌ها از سیستم دال تخت با تیرهای لبه استفاده شود.
بلوک و سقف بلوک فوم
- سقف‌های سبک بتن مسلح، دارای دو لایه شبکه آرماتور است که در لایه بالا و پایین دال به طور گسترده قرار می‌گیرد. حد فاصل این دو لایه با محصول مورد نظر با نام بلوک فوم ماندگار شار از جنس پلی اتیلن همراه با مفتول‌هایی از جنس فولاد، پر شده است. فوم پلی اتیلن ترکیبی از پلی اتیلن فشرده و حباب‌های ریز هوا است. به دلیل داشتن خاصیت تراکم سلول، بهترین ایزولاسیون و عالی‌ترین عایق بردت، حرارت و رطوبت و صدا است.
- پلی فوم در دمای ۴۰- تا ۹۰+ درجه سانتیگراد قابل استفاده است. در مقابل عوامل مخرب شیمیایی و فرساینده محیطی مقاوم بوده و ضد رطوبت است. همچنین از نفوذ آب جلوگیری می‌نماید. ساختار بلوک‌های فوم طوری طراحی شده که بتواند بارهای حین اجرا شامل بار کارگران و وسایل بتن ریزی را تحمل کند و بدون هیچ گونه ضایعات و خرابی است.
مزایای استفاده از بلوک شاردک
- در سیستم شاردک، اعضای دال سقف، شامل بتن، آرماتور، بلوک‌های پلی اتیلن و مفتول‌های متصل کننده بلوک‌ها هستند. بلوک‌های پلی اتیلن در هسته مرکزی دال قرار می‌گیرند. با حذف بتن غیر باربر از درون دال موجب سبک سازی آن در عین افزایش ضخامت دال می‌شود. برخی مزایای فنی برای این نوع سقف، شامل موارد زیر است.
ایجاد دهانه‌های بزرگ‌تر
- استفاده از فناوری شاردک باعث می‌شود تا در عین افزایش ضخامت دال سقف، وزن آن کاهش یابد که این امر ایجاد دهانه‌های بزرگ‌تر را امکان پذیر می‌نماید. این افزایش دهانه باعث آزادی عمل بیشتری در طرح معماری و ایجاد فضاهای خلاقانه، فضاهای تجاری، تامین پارکینگ بیشتر و .. می‌شود.
امکان حذف تیرهای و ایجاد دال تخت
- در صورت وجود دیوار برشی در سازه، امکان حذف تیرها وجود دارد. حذف تیرها مزایایی نظیر افزایش ارتفاع مفید طبقات، عبور راحت‌تر تاسیسات از زیر سقف، امکان حذف سقف کاذب در صورت هماهنگی با تاسیسات و امکان ایجاد بازشوهای بزرگ و نامنظم در سقف را در پی دارد.
امکان ستون گذاری نامنظم
- برخلاف سازه‌های بتنی معمولی که ستون گذاری معمولاً از اکس بندی منظم پیروی می‌کند، در این سیستم امکان ستون گذاری به صورت نامنظم وجود دارد که با کاهش تعداد ستونها در ایجاد فضاهای معماری خاص حائز اهمیت است.
- تسریع عملیات اجرایی
- در این سیستم ضمن آرایش سریع و راحت بلوک‌های پیش ساخته شار در کنار یکدیگر، به دلیل کاهش عملیات آرماتوربندی و بتن ریزی، سرعت عملیات اجرای دال سقف، بالا است. آرماتوربندی تیپ، بتن ریزی یک دست و بدون وقفه نیز در کنار استحکام و شکننده نبودن بلوک‌ها کمک شایانی به تسریع عملیات اجرایی می‌کند.
مزایای فنی بلوک شار
- بهبود عملکرد لرزه‌ای
- عدم محدودیت استفاده در مناطق با آب هوای مختلف
- توزیع دو طرفه و مناسب بارهای وارد بر کف به سازه
- کاهش میزان انتقال صوت حرارت
- ایمنی بالا در برابر آتش سوزی
- وزن کم، ضخامت کم و دو طرفه
- امکان خذف تیرها
- ایمنی در برابر انفجار
مزایای اقتصادی بلوک شار
- کاهش میلگرد مصرفی و حجم بتن ریزی در کل سازه
- کاهش هزینه نازک کاری و تاسیسات
- امکان حذف سقف کاذب در صورت هماهنگی با تاسیسات
- کاهش مصرف انرژی جهت بر آوردن نیازهای تاسیساتی در ساختمان‌ها
- کاهش نیاز به نیروی کارگری
- کاهش هزینه‌های ساخت و ساز اسکلت
- ساده‌تر شدن مراحل نصب و اجرا و عدم نیاز به کارگر ماهر
- کاهش زمان نصب و اجرا
- افزایش طول عمر مفید و کاهش هزینه‌های حاصل از تغییر در سازه
- تمایز بلوک شار با سایر محصولات مشابه
- عدم شکنندگی بلوم فوم هنگام آرماتور بندی و بتن ریزی
- استفاده از مواد اولیه نو
- سرعت اجرای بالا و ایمنی بیشتر هنگام اجرا
- ایجاد فضای خالی بین آرماتورهای زیر و رو در نتیجه غرق شده کامل آرماتور و بلوک فوم در بتن
- قیمت مناسبتر
- توپر و یکپارچه بودن کل سقف
- کاهش وزن سقف
مبانی طراحی سازه
بار مرده سقف شاردک
- بار مرده سقف شاردک شامل وزن سازه‌ای سقف، کفسازی و پوشش زیر سقف است. وزن سازه‌ای سقف شاردک شامل بتن مصرفی، میلگرد و بلوک‌ها است. در محاسبه سقف شاردک مسائلی مانند ضخامت لایه‌ها، فاصلهبلوک‌ها از یکدیگر، تعداد شناژهای رابط، تیرها، کتیبه‌های دور ستونها و … باید منظور شود. در طراحی‌های صورت گرفته در واحد طراحی شرکت، وزن واقعی سقف با توجه به مسائل فوق و با استفاده از اطلاعات دقیق تجربی بهدست آمده از پروژه‌های اجرا شده لحاظ می‌شود. مقدار بتن مصرف شده در سقف‌های ۳۰ سانتی متری شاردک با احتساب کتیبه‌ها و شناژهای واسط به طور متوسط بین ۲۰% تا ۲۴% است.
انتقال بار در سقف شاردک
- رفتار سقف شاردک، مانند یک دال دو طرفه است. البته نسبت جهت تقسیم بار به ابعاد چشمه دال و شرایط تکیه گاهی آن بستگی دارد. نوار ستونی دال حد واسط دو ستون قرار گرفته و پهنای آن در هر طرف این محور برابر یکچهارم دهانه دالهای طرفین است. این نوار از نظر جذب نیرو نسبت به نوار میانی بحرانی‌تر بوده و در برخی از موارد با توجه به لنگرهای خمشی زیادی که ممکن است به واسطه دهانه‌های بلند در دال ایجاد شود، بهتر است بدون بلوک اجرا شده و یا توسط شناژ و یا تیر تقویت شود. در غیر این صورت انتقال نیرو و لنگر خمشی مخصوصاً لنگرهای ناشی از تغییر مکان جانبی سازه در زلزله به صورت مناسبی به ستون منتقل نمی‌شود.
به طور کلی در دالهای تخت ناحیه اتصال دال به ستون از حساسیت زیادی برخوردار است. سه موضوع مهم در این رابطه به شرح زیر است.
- انتقال لنگر خمشی دال به ستون
- انتقال برش دال به ستون
- انتقال چرخش دورانیحاصل از خمش از دال به ستون.
- به همین دلیل استاندارد ۲۸۰۰، استفاده از سیستم دال تخت را در ساختمان‌های بلندتر از سه طبقه مجاز نمی‌داند، مگر اینکه از سیستم باربر جانبی جداگانه‌ای مانند قاب خمشی و یا دیوار برشی به منظور تحمل نیروها و تغییر شکل‌های حاصل از نیروی زلزله استفاده شود.
- در مواردی که دال تخت به صورت مستقیم و بدون استفاده از آرماتورهای برشی و خاموت به ستون متصل می‌شود، کفایت مقاومت برشی دال در ناحیه اتصال به ستون باید کنترل شود. بدین منظور در نواحی اطراف ستون که بیشترین نیروی برشی وجود دارد، مقطع دال بدون بلوک و به صورت توپر اجرا می‌شود.
طراحی برای خمش
- با توجه به نوع آرماتورگذاری لایه پایین سقف و موقعیت قرارگیری بلوک‌ها، رفتار دال مجوف شاردک در خمش بدون تاثیر پذیری از بلوک‌ها و مانند دال توپر است. البته این فرض زمانی صحیح است که تار خنثی مقطع ناشی از خمش وارد به دال، در لایه بتنی روی بلوک‌ها واقع شود. طبق بررسی‌ها وطراحی‌های صورت گرفته در اکثر پروژه‌های معمول حتی در تیرهای قوی عمق بلوک فشاری کمتر از ۵ سانتی متر است. البته در محاسبات ارائه شده باید این فرض دقیقا بررسی شود. چنانچه تار خنثی در خمش در محدوده جان مقطع واقع شود، محاسبات مربوط به مقاومت خمشی مقطع باید بر اساس مقطع مجوف صورت بگیرد.
طراحی برای برش
- همانطور که گفته شد، یکی از موضوعات حساس دالهای تخت، مقاومت برشی آنها مخصوصا در اطراف ستونها میباشد. در فنآوری شار دِک، به منظور تامین مقاومت برشی حاصل از بتن در اطراف ستونها برای مقابله با برش پانچ، به اندازه پهنه مورد نیاز دال به صورت توپر و بدون بلوک اجرا میگردد.بدین ترتیب یک کتیبه یا پهنه هم ضخامت با سقف اطراف ستون به وجود میآید. در مواردی که مقاومت سقف پاسخگوی برش پانچ نباشد، باید از آرماتور پانچ و یا کلاهک برشی در محل اتصال دال به ستون استفاده نمود.
کنترل خیز
- یکی از مسائل بسیار مهمی که در طراحی دال‌ها مخصوصاً دالهای با دهانه‌های بلند باید مورد توجه قرار بگیرد، موضوع کنترل تغییر شکل یا خیز دال است. در آئین نامه‌ها برای کنترل خیز دال، محدودیتی برای نسبت طول دهانه به ضخامت در نظر می‌گیرند. در صورت برآورده شدن این ضابطه طبق آئین نامه، نیازی به کنترل خیز نیست. برای دالهای تخت بدون تیر لبه، این نسبت ۳۳ است و چنانچه از تیر پیرامونی یا تیر لبه در چشمه‌های بیرونی ساختمان استفاده شود تا ۳۶ افزایش می‌یابد. یعنی برای یک دال به ضخامت ۳۰ سانتی متر حداکثر دهانه دال (بدون کنترل خیز) حدود ۱۰ متر، در صورت استفاده از تیر لبه حدود ۱۲ متر است.
- در صورت نیاز به دهانه‌های بلندتر می‌توان ضخامت سقف را افزایش داد یا اینکه از تیرهای آویزدار جهت تقویت سختی دال و کاهش خیز استفاده نمود.
کنترل برش ناشی از خمش
- یکی از موضوعات مهمی که دالهای مجوف نسبت به دالهای توپر باید به صورت اضافه کنترل شود، برش ناشی از خمش و کفایت مقاومت مقطع در انتقال برش مخصوصاً در ناحیه جان است. در دالهای مجوف با گوی‌های پلاستیکی این موضوع بحرانی بوده و متاسفانه مورد توجه قرار نمی‌گیرد. در فنآوری شاردک به دلیل استفاده از بلوک‌های مکعبی و ثابت بودن ضخامت جان در قسمت مقطع کاهش یافته این مشکل حل شده است. در عین حال مقاومت برشی بتن در ناحیه مقطع کاهش یافته برای برش کنترل می‌شود و در صورت نیاز فاصله بلوک‌ها افزایش می‌یابد.
مقاومت جانبی ساختمان‌های دارای سقف شاردک
- از لحاظ سیستم باربر جانبی، ساختمان‌های دارای سقف شاردک با سایر ساختمان‌ها تفاوتی ندارند. هر چند که به دلیل وجود سختی قابل توجه در دال شاردک، سیستم دال تا حدودی در سختی جانبی سازه مشارکت می‌کند ولی در طراحی های صورت گرفته در واحد طراحی شرکت، از این سختی صرف نظر کرده و برای تامین مقاومت جانبی از سیستم قاب خمشی یا دیوار برشی استفاده می‌شود. به طور کلی معمولاً ساختمان‌های زیر شش طبقه با سیستم قاب خمشی و ساختمان‌های بلندتر با دیوار برشی طراحی می‌شوند. البته برای بهره بردن از مزایای دال تخت، حتی در سیستم قاب خمشی تیرهای میانی آویزدار تا حد ممکن حذف می‌شوند و فقط از تیرهای لبه ساختمان استفاده می‌شود.
- طبق استاندارد ۲۸۰۰، استفاده از دال تخت در ساختمان‌های بلندتر از سه طبقه ممنوع است. در پروژه‌های با تعداد طبقه کمتر در صورت تامین مقاومت جانبی توسط ستونها می‌توان از دال تخت استفاده کرد. هر چند بهتر است در ساختمان‌هایی که دهانه‌ی ستون‌های لبه ساختمان نسبتاً زیاد است برای کنترل خیز دال از تیر لبه استفاده شود.