تعیین و ارزیابی بارهای اعمال شده بر روی سقف کامپوزیت، اهمیت بسیار بالایی در حفظ ایمنی، جلوگیری از ریزش سازه در حین ساخت و عملکرد مناسب سازه پس از تکمیل ساخت دارد. ریزش سازه در حین یا پس از تکمیل اجرای سقف می‌تواند ضررهای جانی و مالی قابل توجهی را در پی داشته باشد.
به همین دلیل، محاسبه بارگذاری سقف کامپوزیت فرآیند بسیار مهمی در طراحی آن است. بارگذاری سقف کامپوزیت مانند تمام عضوهای سازه‌ای دیگر توسط بارهای مرده، زنده و اجرایی صورت می‌گیرد. در هنگام ساخت سقف کامپوزیت، عرشه فولادی مانند یک قالب عمل می‌کند. در این شرایط، بارهای زیر به ورق عرشه وارد می‌شوند:
- وزن عرشه فولادی
- وزن بتن تازه
- اثر انباشت (افزایش عمق بتن به دلیل خمش ورق)
- بارهای اجرایی
وزن عرشه فولادی، وزن بتن و اثر انباشت، به عنوان بارهای دائمی و بارهای اجرایی (وزن کارکنان، تجهیزات و غیره)، به عنوان بارهای موقتی در نظر گرفته می‌شوند. با ترکیب فولاد و بتن (تشکیل ماده کامپوزیت)، منشا بارگذاری سقف کامپوزیت موارد زیر خواهد بود:
- وزن عرشه فولادی و بتن
- وزن لایه‌های بالایی (پرداخت)
- بار زنده
بار مرده در بارگذاری سقف کامپوزیت چیست؟
«بار مرده» (Dead Load)، باری است که با وزن سازه ارتباط مستقیم دارد. این بار با عنوان بار دائمی یا استاتیک نیز شناخته میشود و مقدار آن در طول زمان تغییر نمی‌کند. جهت اعمال بارهای مرده به صورت عمودی و رو به پایین است. محاسبه بار مرده با ضرب حجم المان مورد نظر در وزن ماده سازنده آن صورت می‌گیرد. به منظور تعیین این بار، باید چگالی مواد سازنده سقف را مانند جدول زیر تهیه و مجموع وزن آن‌ها را محاسبه کرد.
| ماده | وزن (کیلو نیروتون بر متر مکعب) |
| بتن معمولی | 23.5 |
| بتن مسلح | 24 |
| شیشه | 25.5 |
| فولاد نرم | 77 |
| چوب سخت | 11 |
| چوب نرم | 8 |
بار زنده در بارگذاری سقف کامپوزیت چیست؟
«بار زنده» (Live Load)، باری است که توسط وسایل و تجهیزات بر روی سازه وارد میشود. این نوع بار معمولا به صورت موقتی، قابل تغییر و دینامیک هستند. میزان بار زنده اعمال شده بر سازه به پارامترهای مختلفی بستگی دارد. به عنوان مثال برای یک ساختمان اداری، تعداد افراد حاضر در ساعت کاری باعث افزایش بارهای زنده اعمال شده بر روی سقف میشود. محاسبه بار زنده با توجه به افراد و وسایل روی سقف صورت می‌گیرد. بنابراین، با توجه به کاربری سقف، مقدار این بار متفاوت خواهد بود. به این ترتیب، باید بارهای زنده اعمال شده برای بخش‌های مختلف سازه، محاسبه و جدولی مشابه زیر تهیه کرد.
| محل اعمال بار | میزان بار بر حسب کیلو نیوتون بر متر مکعب |
| دفتر کاری | 4 |
| راهرو | 4 |
| سرویس بهداشتی | 2 |
بار اجرایی در بارگذاری سقف کامپوزیت چیست؟
«بار اجرایی» (Construction Load)، باری است که در هنگام ساخت و نهایی سازی سازه به آن اعمال میشود. این بار معمولا در دو مرحله حین ساخت و پس از اتمام ساخت مورد بررسی قرار می‌گیرد. در سقف کامپوزیت، پروفیل یا همان عرشه فولادی در حین بتن‌ریزی به عنوان قالب و پس از اتمام بتن‌ریزی (ترکیب بتن و فولاد)، به عنوان یک عضو تقویت کننده عمل می‌کند. به این ترتیب، بارهای اجرایی اعمال شده بر سقف کامپوزیت را باید در حین بتن‌ریزی و پس از آن مورد ارزیابی قرار داد.
بارگذاری سقف کامپوزیت در حین بتن‌ریزی چگونه است؟
بارگذاری سقف کامپوزیت در حین بتن‌ریزی شامل وزن کارکنان، بتن تازه، لوله‌ها، قالب، تجهیزات کوچک و ضربه‌های ناشی از بتن‌ریزی یا تجهیزات دیگر است. در تحلیل بارگذاری سقف کامپوزیت باید به موارد زیر توجه داشت:
- تعداد و وزن کارکنان بتن‌ریزی نباید بیش از شش نفر باشد. به علاوه، حداکثر چهار نفر می‌توانند بر روی محدوده بتن‌ریزی قرار داشته باشند.
- بار اعمال شده از سمت قالب و تجهیزات کوچک را می‌توان به راحتی محاسبه و در حین طراحی استفاده کرد.
- بار اعمال شده از سمت بتن به ارتفاع آن مربوط میشود. بتن‌ریزی باید طبق نقشه اجرایی و تا ارتفاع مشخص شده توسط طراحان انجام شود. در غیر اینصورت، با اعمال بارهای اضافی، احتمال خمش سقف، انباشت بتن و افزایش بار مرده به وجود می‌آید.
- وزن لوله بتن‌ریزی با در نظر گرفتن بتن درون آن مورد محاسبه قرار می‌گیرد. استفاده از چوب در زیر لوله‌ها می‌تواند باعث توزیع مناسب بار بر روی سطح بزرگ‌تر و جلوگیری از آسیب‌های موضعی عرشه فولادی شود.
- یکی دیگر از بارهای در نظر گرفته شده توسط طراحان، بار ناشی از بتن جمع شده در محل بتن‌ریزی است. این جمع شدگی معمولا به شکل مخروطی با ارتفاع 20 سانتی‌متر و قطر قاعده 100 سانتی‌متر است. به منظور جلوگیری از انباشت بیش از حد بتن و احتمال رخ دادن آسیب‌های موضعی در عرشه فولادی، بهتر است لوله بتن‌ریزی به طور منظم به اطراف حرکت داده شود.
- در برخی از موارد، به منظور رسیدن به سطح نهایی طراحی شده برای سقف، احتمال بتن‌ریزی اضافی وجود دارد. در این شرایط باید هماهنگی‌های لازم با طراحان جهت بررسی مجاز بودن یا نبودن بارهای اضافی صورت گیرد.
بارگذاری سقف کامپوزیت پس از بتن‌ریزی چگونه است؟
بارگذاری سقف کامپوزیت پس از بتن‌ریزی شامل کیسه‌های آتش بند، سطل نخاله (اسکیپ)، پالت و تجهیزات دیگر میشود. در صورتی که بارهای اعمال شده توسط این تجهیزات از 1.5 کیلو نیوتون بر متر مربع بیشتر نباشد، اتفاق نامساعدی در سقف بتنی ساخته شده رخ نخواهد داد. اگرچه، در صورت بیشتر بودن این بارها، باید مقاومت بتن را مورد بررسی قرار داد. این مقدار بار نباید تا رسیدن مقاومت بتن به 75 درصد از مقاومت 28 روزه به سقف اعمال شود. اگر سقف کامپوزیت پیش از رسیدن بتن به مقاومت 28 روزه در معرض بارگذاری قرار گیرد، باید مقاومت فعلی آن را برای اطمینان توسط نمونه‌های استوانه‌ای یا مکعبی آزمایش کرد.
در تحلیل بارگذاری سقف کامپوزیت، باید وسائل و تجهیزاتی را که باعث اعمال بار پس از بتن ریزی می‌شوند، بالای پالت‌های مستقر بر روی تیرهای نگهدارنده قرار داد. در جدول زیر، نمونه‌هایی از بارهای اعمال شده توسط اشیا مختلف و مقدار آن‌ها آورده شده است. از این مقادیر می‌توان به منظور طراحی سقف کامپوزیت استفاده کرد.
| شی | بارهای اعمال شده پس از بتن‌ریزی بر حسب کیلو نیوتون بر متر مربع |
| بلوک بتنی (یک پالت بلوک بتنی با ارتفاع 1 متر) | حداکثر 10 |
| آجر (یک پالت آجر با ارتفاع ۱ متر) | حدود ۱۵ |
| کیسه آتش بند (یک پالت کیسه با ارتفاع ۱ متر) | 2.5 |
| کیسه سیمان (یک پالت استاندارد کیسه سیمان) | 12 |
در صورت وجود بارهای سنگین، مهندسان باید محل قرارگیری عوامل به وجود آورنده این بارها را بر روی تیرهای نگهدارنده طراحی کنند. جدول زیر، برخی از منابع اعمال بارهای سنگین و مقادیر آن‌ها را نمایش می‌دهد.
| شی | بارهای سنگین اعمال شده پس از بتن ریزی بر حسب کیلو نیوتون |
| ژنراتورها (ژنراتورهای جوشکاری) | 50 |
| لیفتراک (بار مرده ناشی از لیفتراک) | 100 |
| وزنه تعادلی جرثقیل | وزن هر وزنه تعادلی جرثقیل بر روی آن نوشته شده است. |
| تجهیزات متحرک | وزن تمام تجهیزات متحرک مورد استفاده برای عملیات‌‌های پس از بتن‌ریزی باید مورد بررسی قرار گیرد. |
نکته: بارهای اعمال شده بر روی سقف کامپوزیت را باید برای بازه‌های زمانی طولانی و همچنین احتمال رخ دادن خزش و جمع شدگی بتن در نظر گرفت.