الزامات اجرایی و دتایل سقف کامپوزیت

بخش «الزامات طراحی اعضای با مقطع مختلط» در مبحث دهم مقررات ملی ساختمان (طرح و اجرای ساختمان‌های فولادی)، به معرفی دستورالعمل‌های طراحی اعضای مختلط (مرکب یا کامپوزیت) متشکل از نیمرخ فولادی نورد شده یا ساخته شده از ورق، محیط یا محاط در بتن که به صورت توام عمل می‌کنند (حالت مرسوم سقف‌های کامپوزیت) و اعضای خمشی با مقطع فولادی با دال‌بتنی متکی بر آن به همراه برشگیر (حالت مرسوم سقف‌های کامپوزیت عرشه فولادی) می‌پردازد. الزامات مربوط به پوشش بتن روی آرماتور، وصله آرماتور، فواصل آرماتورها، خم آرماتورها و مقاومت برشی اجزای بتنی نیز با توجه به مبحث نهم مقررات ملی ساختمان (طرح و اجرای ساختمان‌های بتن‌آرمه) تعیین می‌گردد. در ادامه، به معرفی الزامات اجرایی و مشخصات مصالح مورد نیاز برای ساخت سقف‌های کامپوزیت می‌پردازیم.

اجرای برشگیر مورد استفاده در سقف کامپوزیت 

در اجرای سقف‌های کامپوزیت، معمولا از برشگیر به منظور درگیری بهتر و افزایش اتصال برشی بین بتن و فولاد استفاده می‌شود. برشگیرهای مرسوم در اجرای این نوع سقف‌ها، به صورت ناودانی یا گل میخ هستند.

مطابق الزامات مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، برشگیرهای مورد استفاده در سقف‌های کامپوزیت باید دارای مشخصات زیر باشند:

1. قطر گل میخ نباید از 2.5 برابر ضخامت ورق فلزی بیشتر باشد؛ مگر اینکه گل میخ دقیقا در امتداد جان مقطع فولادی (تیر نگهدارنده) قرار بگیرد.
2. برای برشگیرهای نصب شده داخل کنگره (قسمت تو رفتگی ورق)، حداقل فاصله گل میخ تا بال بالایی ورق، 20 میلی‌متر برای بتن معمولی و 25میلی‌متر برای بتن سبک باشد.
3. برشگیرها باید حداقل 25 میلی‌متر پوشش جانبی از بتن داشته باشند.
4. حداقل فاصله مرکز به مرکز گل میخ در در هر امتداد، چهار برابر قطر گل میخ باشد.
5. حداکثر فاصله مرکز به مرکز گل میخ، 30 برابر قطر گل میخ باشد.
6. حداکثر فاصله مرکز تا مرکز برشگیرهای نوع ناودانی، 500 میلی‌متر باشد.
7. گل میخ باید از طریق ورق فولادی با به طور مستقیم به تیر نگهدارنده جوش داده شود.
8. گل میخ باید بر روی تیر فولادی به خوبی ذوب شود.

اجرای بتن مورد استفاده در سقف کامپوزیت 

بتن مورد استفاده در سقف کامپوزیت معمولا از نوع معمولی یا سبک است. مطابق الزامات مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، مشخصات عرض و ضخامت دال بتنی مورد استفاده در سقف‌های کامپوزیت باید به صورت زیر باشد:

1. حداقل ضخامت دال بتنی، 80 میلی‌متر باشد.
2. ضخامت دال بتنی روی بخش فوقانی ورق نباید کمتر از 50 میلی‌متر باشد.
3. عرض موثر دال بتنی که در هر طرف، تیر با آن به صورت مختلط عمل می‌نماید، حداکثر یک هشتم دهانه تیر (فاصله مرکز به مرکز تکبه‌گاه‌های تیر) باشد.
4. عرض موثر دال بتنی، حداکثر به اندازه نصف فاصله محور تیر تا محور تیر مجاور باشد.
5. عرض موثر دال بتنی، حداکثر به اندازه فاصله محور تیر تا لبه دال باشد.
6. پوشش بتن روی گل میخ نباید کمتر از 15 میلی‌متر باشد.

اجرای ورق فولادی مورد استفاده در سقف کامپوزیت 

مطابق الزامات مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، مشخصات ورق فولادی مورد استفاده در سقف‌های کامپوزیت باید به صورت زیر باشد:

1. ارتفاع اسمی ورق‌های فولادی نباید از 75 میلی‌متر بیشتر باشد.
2. چنانچه ارتفاع اسمی ورق‌های فولادی 40 میلی‌متر یا بیشتر باشد، پهنای متوسط کنگره‌های پر شده با بتن نباید کمتر از 50 میلی‌متر باشد.
3. در صورت استفاده از گل میخ اضافی، پهنای کنگره باید به اندازه 4 برابر قطر گل میخ افزایش یابد.
4. ورق فولادی باید در فواصل حداکثر 450 میلی‌متری بر روی تیر فولادی مهار شوند.

مشخصات مواد مورد استفاده در سقف کامپوزیت 

سقف‌های کامپوزیت از ترکیب بتن و فولاد ساخته می‌شوند. در این بخش، مشخصات استاندارد بتن و تقویت‌کننده‌های مورد استفاده در این سقف‌ها را مورد بررسی قرار می‌دهیم.

مشخصات بتن مورد استفاده در سقف کامپوزیت

بتن، یکی از مهم‌ترین اجزای تشکیل دهنده سقف‌های کامپوزیت است. استفاده از بتن با استحکام و اسلامپ نامناسب، کیفیت سقف نهایی را کاهش می‌دهد. این مسئله می‌تواند ضررهای مالی و جانی قابل‌توجهی را در پی داشته باشد. در ادامه، به معرفی ویژگی‌های استاندارد بتن مورد استفاده در سقف‌های کامپوزیت می‌پردازیم.

•  بتن مورد استفاده در سقف کامپوزیت 

در اجرای سقف کامپوزیت، از بتن معمولی یا بتن سبک استفاده می‌شود. معمولا استفاده از مدل‌های C25/30 ،C28/35 یا C32/40 بتن معمولی و مدل‌های LC25/28 ،LC28/31 یا LC32/35 بتن سبک برای ساخت سقف کامپوزیت رایج است. چگالی بتن خشک مورد استفاده در سقف کامپوزیت، 24 کیلونیوتون بر متر مکعب برای بتن معمولی و 19 کیلونیوتن بر متر مکعب برای بتن سبک است. این مقادیر برای بتن تازه (آبدار) به‌ترتیب به 25 و 20 کیلونیوتن بر متر مکعب می‌رسد.

نکته: در صورت دسترسی به بتن سبک، استفاده از این نوع بتن در ساخت سقف‌های کامپوزیت مناسب‌تر خواهد بود؛ چراکه بتن سبک از مزایایی نظیر وزن کمتر (25 درصد کاهش وزن نسب به بتن معمولی)، ضخامت پایین‌تر و عملکرد بهتر از نظر مقاومت در برابر آتش بهره می‌برد.

• عیار بتن مورد استفاده در سقف کامپوزیت 

عیار بتن، حداقل مقاومت فشاری مورد نیاز بتن برای ساخت یک سازه بتنی است. طبق استانداردهای BS EN 206-1 و BS 8500، به منظور اجرای سقف کامپوزیت باید از بتنی با عیار C25/30 یا LC25/28 استفاده کرد. برای به کارگیری بتن به عنوان سطح پوششی نیز استفاده از بتنی با عیار C28/35 یا C32/40 پیشنهاد می‌شود.

پرداخت بتن سقف کامپوزیت

به منظور پرداخت سقف کامپوزیت دو حالت وجود دارد. در حالت اول، بتن به عنوان سطح پوششی برای پرداخت سقف مورد استفاده قرار می‌گیرد. در حالت دوم، از المان‌هایی نظیر کف کاذب، شمشه، پارکت، کاشی و غیره برای پوشاندن بتن سقف استفاد می‌شود.

• بتن به عنوان سطح پوششی

در این حالت، ابتدا زمانی را به سفت شدن بتن سقف اختصاص می‌دهند. پس از گذشت این زمان، سطح سقف با استفاده از ماله برقی صاف، فشرده و جلا داده می‌شود. این کار، سختی و دوام سطح بتن را افزایش می‌دهد (استاندارد BS 8204).

• کف سازی

در این حالت، پرداخت سقف کامپوزیت توسط ماله چوبی، ماله دسته‌دار یا ماله موتوری صورت می‌گیرد.

خشک شدن بتن سقف کامپوزیت 

در سقف‌های کامپوزیت، فقط سطح بالایی بتن در معرض هوا قرار دارد. به همین دلیل، خشک شدن بتن در سقف کامپوزیت از خشک شدن یک دال بتن مسلح معمولی بیشتر طول می‌کشد. در صورت استفاده از کف‌های حساس به رطوبت، زمان انتظار برای خشک شدن بتن افزایش می‌یابد. به همین دلیل، در شرایطی که زمان کافی برای خشک شدن بتن وجود ندارد، باید ویژگی‌های بتن مورد استفاده، نحوه عملیات زهکشی و استفاده یا عدم استفاده از کف‌های ضد آب را هنگام طراحی در نظر گرفت.

تراز بودن بتن سقف کامپوزیت 

هنگام اجرای سقف کامپوزیت، نیازی به تراز و صاف کردن دقیق سطح بتن وجود ندارد؛ مگر اینکه این مسئله بسیار ضروری باشد. در واقع، تراز کردن سطح بتن به دلیل تغییرشکل‌های احتمالی در نزدیکی تیرها و همچنین خمش احتمالی سقف پس از برداشتن شمع‌ها (در صورت شمع‌بندی) بسیار دشوار خواهد بود. معمولا تراز بودن دو محل (سطح بتن و سطح تیر نگهدارنده) در اجرای سقف کامپوزیت مورد بررسی قرار می‌گیرد. میزان اختلاف ارتفاع مجاز نسبت به سطح مبنا برای این دو محل عبارت است از:

• سطح بالایی بتن: 15± میلی‌متر
• سطح تیر نگهدارنده: 10± میلی‌متر

اختلاف ارتفاع سطح معمولا در محل ستون‌ها اندازه‌گیری می‌شود. طبق استاندارد BS 8204، سه سطح اختلاف تراز برای سطح بتن تعریف شده است. جدول زیر، این سطوح اختلاف تراز را نمایش می‌دهد.

مشخصات تقویت کننده مورد استفاده در سقف کامپوزیت 

یکی دیگر از اجزا اصلی سقف‌های کامپوزیت که تاثیر زیادی بر روی عملکرد سقف دارد،‌ تقویت کننده است. در ادامه، مشخصات تقویت‌کننده‌های سقف‌های کامپوزیت را بررسی می‌کنیم.

• مشخصات میلگرد مورد استفاده در سقف کامپوزیت 

با جوش دادن چند میلگرد فولادی به یکدیگر، شبکه‌ای نسبتا سبک به وجود می‌آید که به عنوان تقویت کننده بتن سقف کامپوزیت مورد استفاده قرار می‌گیرد. هدف از به کارگیری این شبکه فولادی عبارت است از:

• افزایش مقاومت خمشی در تکیه‌گاه‌های سقف، هنگام رخ دادن آتش‌سوزی
• کاهش و کنترل ترک خوردگی در تکیه‌گاه‌های سقف، به دلیل اعمال تنش‌های خمشی و تاثیر جمع شدگی نامتقارن
• تقویت استحکام بازشوها
• افزایش مقاومت جانبی تیرهای کامپوزیت

مش‌های فولادی A142 و A193، متداول‌ترین شبکه‌های فولادی مورد استفاده در سقف‌های کامپوزیت هستند. شکل این مش‌های فولادی به صورت مربعی و ابعاد اسمی آن‌ها 2*2 متر است. جدول زیر، مشخصات تکمیلی این مش‌ها را نمایش می‌دهد.

در اجرای سقف‌های کامپوزیت، معمولا از مش‌های نوع A استفاده می‌شود. در صورت نیاز به تقویت بیشتر سقف و افزایش مقاومت آن در برابر آتش‌سوزی می‌توان از مش‌های نوع B (مش‌هایی با تراکم بالاتر) نیز استفاده کرد. در مجموع، استفاده از مش‌های کوچکتر از نوع A142 مجاز نیست؛ چراکه این مش‌ها در برابر آتش‌سوزی و کنترل جمع‌شدگی بتن عملکرد مناسبی ندارند.

• مشخصات الیاف مورد استفاده در سقف کامپوزیت

تقویت‌کننده‌های الیافی، الیاف کوتاهی از جنس فولاد، پلی‌پروپیلن یا ترکیبی از این دو ماده هستند که پیش از بتن‌ریزی سقف کامپوزیت، به ترکیب بتن اضافه می‌شوند. در شرایط کنترل شده می‌توان الیاف تقویت‌کننده را به جای مش‌های فولادی در تمام بخش‌های سقف مورد استفاده قرار داد. این الیاف، مقاومت بتن را در هر سه جهت افزایش می‌دهند. به علاوه، الیاف فولادی باعث صرفه‌جویی در هزینه (نیروی کار) و زمان اجرای سقف (حذف آرماتوربندی) نیز می‌شوند. توجه داشته باشید که استفاده از الیاف تقویت‌کننده در اجرای سقف‌های کامپوزیت عمومیت ندارد؛ چراکه میزان و نوع الیاف به کار رفته در بتن باید با ورق فولادی سقف سازگاری داشته باشد.

نکته: بتن و تقویت‌کننده‌ها (میلگرد یا الیاف)، دو جز مشترک در تمام سقف‌های کامپوزیت هستند. برای آشنایی با خصوصیات اجزا دیگر مورد استفاده در هر یک از انواع سقف‌های کامپوزیت، به استانداردهای مربوط به آن‌ها (مبحث نهم و دهم مقررات ملی ساختمان) مراجعه کنید.