الزامات فنی و نحوه اجرای سقف کامپوزیت عرشه فولادی  ( Composite Metal Deck )

 

کشور درحال توسعۀ ما، امروز بیش از پیش نیازمند ساز و کارهای علمی دقیق است تا قادر به ایجاد زیرساخت های ضروری و اولیه، جهت گذار از این مرحله حساس و حیاتیِ رشد و توسعه باشد. آنچه که در این میان بسیار مهم است، دستیابی به راهکارها و روش هایی است که ضمن داشتن شرط کلیِ اجرایی بودن، از نظر علمی نیز قابل توجیه و از دید مراجع یا آیین نامه های رسمی بین المللی قابل تأیید باشد. صنعت ساختمان یکی از صنایع تعیین کننده در عرصه بین المللی است. این نقشِ تعیین کنندگی در کشورهای در حال توسعه از جمله کشورمان، پر رنگتر است؛ از این رو آنچه که در سطرهای پیشین به آن اشاره شد از اهمیت دوچندانی در صنعت ساختمان کشورمان برخوردار است.
سقف‌های کامپوزیت عرشه فولادی گامی است در راستای صنعتی سازی ساختمان چرا که ضمن معرفی الزامات و روش‌های اجرای آن در آیین نامه‌های معتبر بین المللی و تأیید آن توسط مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن در کشورمان، ‌دارای سرعت اجرایی بالایی است. همان طور که اشاره شد با استفاده از این روش انواع  مختلف سقف‌ها با کاربری‌ها و حالات متفاوت را می‌توان اجرا نمود که ما در این مطلب به ویژگی‌ها و شیوه‌ی اجرای نوع خاصی از این سقف که در مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، بند 10-1-2-7-5، تحت عنوان «مقاطع مختلط با استفاده ورق‌های ذوزنقه ای» به آن اشاره شده است می‌پردازیم.اجزای سقف کامپوزیت عرشه فولادی


اجزای سقف کامپوزیت عرشه فولادی


سقف کامپوزیت عرشه فولادی در مجموع شامل چهار نوع مصالح است که عبارتند از:‌
الف) ورق فولادی             ب)‌برش گیر
ج)‌آرماتور                        د) بتن
در اینجا به اختصار به مشخصات آنها می پردازیم:

 


الف)‌ورق فولادی( Steel sheet )


ورق فولادی شاخص‌ترین مصالح این نوع سقف می‌باشد که برای ساخت آن ورقه‌ی  فولادی گالوانیزه، هر دو طرف، با ضخامت‌های 8/0 تا 2/1 میلیمتر را به وسیله‌ی دستگاه‌های  Roll Forming به روش نورد سرد(  Cold Forming ) ، به حالت موجدار شکل دهی می‌کنند؛ به صورتی 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 کمتراز 50 میلیمتر باشد.
ضمن رعایت ضوابط موجود برای این ورق‌ها می‌توان آنها را برای کاربری‌های مختلف به حالت‌های خاصی از ذوزنقه شکل داد. تا به قابلیت‌های جدیدی دست یابند. این ورق‌ها می‌بایست درجای خود، ‌قسمت شیب دار 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.

 

مقطع ورق عرشه فولادی با ارتفاع گام 7.5 سانتیمتر

 

 

مقطع ورق عرشه فولادی با ارتفاع گام 6.5 سانتیمتر

 


ب) برش گیر( Stud Shear Connedctor )


برش گیرها یا گل میخ‌های خاصی که در این نوع سقف استفاده می‌شود به جهت نوع مصالح وروش خاص اجرا، یکی دیگر از نقاط قوت این نوع سقف محسوب می شود. قطر این برش گیرها حداکثر20میلیمتر و ارتفاع آنها بسته به شکل ورق فولادی متغیر می‌باشد و در نهایت حداقل ارتفاع گل میخ بعد از نصب که از بالای ورق ذوزنقه‌ای اندازه‌گیری می‌شود نباید کمتراز 40 میلیمتر باشد.
این گل میخ ها بوسیله دستگاه جوش قوس الکتریکی خاصی که  Stud Welder خوانده می شود به بال تیرهای سازه‌ای جوش می‌شود. این فرآیند جوشکاری می‌تواند هم به صورت مستقیم ( Direct Attach Welding ) روی بال تیر سازه‌ای، و هم از روی ورق فولادی ( Through The Sheet Welding ) انجام گیرد ، قبل از قرار گیری گل میخ یک حلقه سرامیکی در محل جوش قرار می‌گیرد تا از حوضچه مذاب ایجاد شده در لحظه ایجاد قوس الکتریکی محافظت نماید.آرماتور

ج) آرماتور( Reinforcement )


آرماتور بندی در چهار مورد زیر می‌بایست اجرا گردد:
1-    مقاومت در برابر لنگر منفی در دهانه‌های ممتد و کنسول؛
2-    بارهای متمرکز یا باز شوها؛
3-    آرماتور حرارتی؛
4-    مقاومت در برابر لنگر مثبت در صورتی که از عملکرد کششی ورق فولادی صرف نظر شود.

آرماتوربندی این سقف، در صورتی که با استفاده از میلگردهای آجدار مرسوم و موجود در بازار انجام شود، تا حدودی وقتگیر ( نسبت به سایر مراحل اجرای این نوع سقف ) خواهد بود؛ اما در صورت استفاده از مش های آماده ( Fabric Steel Reinforcement ) این مرحله از اجرای سقف نیز با سرعت قابل قبولی صورت خواهد پذیرفت. البته این مش های آماده باید مطابق با استانداردهای مربوطه ساخته،حمل و نصب شوند.


د)‌بتن ( Concrete )


مقاومت فشاری بتن مورد استفاده با توجه به اینکه از بتن سبک یا بتن معمولی استفاده می شود می‌تواند از 200 تا 300 کیلو گرم بر سانتی‌متر مربع متغیر باشد، که با توجه به نوع بارگذاری و مشخصات دهانه تعیین خواهد شد.
در هنگام محاسبه مشخصات هندسی مقطع می‌بایست به جهت کنگره‌های ورق فولادی نسبت به تیر سازهای موجود دقت نمود چرا که در صورت عمود بودن کنگره‌ها بر تیر، از بتن موجود در زیر سطح فوقانی ورق ذوزنقه‌ای باید صرف نظر نمود.
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 حداکثر75 مجموع ضخامت سقف، 125 خواهد بود.

یکی دیگر از راهکارهای سرعت بخشیدن به اجرای این سقف، استفاده از بتن دارای فیبرهای پلیمری یا فولادی ( Fibre Reinforced Concrete ) است که با استفاده از آن میتوان آرماتوربندی را در بیشتر نقاط عرشه فولادی حذف کرد؛ که البته تهیه،حمل و ریختن این نوع بتن باید با دقت خاص و بر اساس آیین نامه های مربوطه باشد.

روش های طراحی :


اصولاً دو روش کلی برای طراحی این نوع سقف وجود دارد :
الف) ورق فولادی به عنوان قالب ماندگار( Permanent Shuttering )
 ب)‌ورق فولادی به عنوان اِلمان کششی  ( Tensile Component )
روش سوم دیگری نیز وجود دارد؛ که طراحی بر اساس نتایج بدست آمده از یک سری آزمایش‌های استاندارد انجام می‌پذیرد که این امر مستلزم ساخت نمونه‌هایی با دقت بالا وسپس انجام آزمایش‌های مذکور با شیوه خاص خود و در نهایت گرفتن خروجی‌های قابل استفاده از آنهاست.

الف) ورق فولادی بعنوان قالب ماندگار


در این روش طراحی، از قابلیت مقاومت کششی ورق فولادی دو مقطع صرف نظر می‌کنند، به عبارت دیگر به ورق فولادی بعنوان یک قالب نگاه می‌کنند که می‌بایست قادر به تحمل بارهای زنده، ‌ابزار و نفرات، موجود تا مرحله بتن‌ریزی و همچنین وزن بتن خیس و خشک باشد که البته پس از گیرش بتن نیازی به دکفراژ ندارد و تا پایان عمر ساختمان باقی خواهد ماند. در این حالت در واقع از عملکرد (  Contribution ) سازه‌ای ورق فولادی چشم پوشی شده و سقف بعنوان یک دال بتنی مسلح در نظر گرفته می‌شود این نحوه‌ی طراحی، موجب می‌شود مقدار آرماتور محاسباتی مقطع بیشتر شود چرا که می‌بایست به جای ورق فولادی نیز در تحمل کشش مقطع شرکت نمایند. طراحان سقف‌های کامپوزیت عرشه فولاد در این حالت، ‌معمولاً این آرماتورهای کششی را در کف کنگره‌ها قرار داده و آنها را آرماتورهای طولی ( Longitudinal Reinforcement ) می‌نامند.


ب) ورق فولادی به عنوان المان کششی


در این روش ورق فولادی به عنوان اِلمان کششی مقطع در نظر گرفته می شود و مقطع حاصله بصورت مرکب ( Composite )، عمل می‌کند در واقع در این حالت درگیری بتن و ورق فولادی به اندازه‌ای کافی است که در حین مقاومت در برابر لنگرها و برش‌های موجود با یکدیگر عمل کرده و دچار لغزش نسبت به هم نمی‌شوند.
طراحی با استفاده از این فرضیات اقتصادی‌ترین حالت این سقف را به دست می‌دهد چرا که موجب کاهش آرماتور محاسباتی مقطع خواهد شد.
هر چند در نظر گرفتن درستی این فرضیات منوط به داشتن اطلاعات دقیق از مشخصات هندسی ورق و اندرکنش ( Interaction ) بتن و ورق فولادی دارد.


نصب واجرا:


نصب ورق‌های فولادی با سرعت بالایی انجام می‌گیرد چرا که کافی است پس از چیدن ورق‌ها و پوشش دهانه‌ها به وسیله‌ی دستگاه‌های میخکوب مخصوص ،‌ورق‌ها را در محل نشیمن روی تیرهای سازه‌ای ثابت کرد. پس از این مرحله که می بایست بصورت همزمان یا بلافاصله بعد از چیدن ورق‌ها انجام گیرد، گل میخ ها نصب خواهد شد و سپس آرماتوربندی و در نهایت بتن‌ریزی انجام خواهد شد.

همانطور که گفته شد مراحل اجرای این سقف یکی پس از دیگر با سرعت بالایی انجام می‌شود و با توجه به این موضوع که برای اجرای سقف کامپوزیت عرشه فولادی نیازی به شمع بندی نیست( تا دهانه 3 متر )، این امکان وجود دارد که چندین سقف بطور همزمان بتن‌ریزی شوند، آنچه در اینجا لازم به ذکر است که در برخی از پروژه‌های ساختمانی، سازه بر اساس نوع سقف دیگری طراحی شده است، ‌بنابر این تیرهای فرعی می‌بایست از نو و با توجه به مشخصات فنی سقف کامپوزیت عرشه فولادی طراحی شوند، این سقف بطور معمول تا دهانه 3 متر بدون نیاز به شمع بندی قابلیت اجرا دارد معمولاً برای دهانه‌های بیش از 3 متر از شمع بندی موقت (  Temporary Propping )، استفاده می‌شود که بسته به نیاز و شرایط از یک یا دو ردیف شمع استفاده خواهد شد.


نتیجه گیری:


بر اساس اطلاعات ارائه شده و در مقایسه با سایر روش‌های اجرای سقف، مزیت‌های سقف کامپوزیت عرشه فولادی را می‌توان بطور خلاصه به این ترتیب بیان نمود:‌
-    سرعت اجرای بالا؛
-    امکان بتن‌ریزی چندین سقف بطور همزمان؛
-    کاهش ضخامت سقف؛
-    کاهش بار مرده؛
-    عدم نیاز به شمع بندی، قالب بندی و دکفراژ.
مزیت‌های بیان شده در کنار یکدیگر، برتری غیر قابل انکار این روش را از لحاظ فنی و اجرایی نسبت به سایر روش‌ها نشان می‌دهد. همین موضوع باعث خواهد شد تا در آینده نه چندان دور شاهد فراگیر شدن این نوع سقف در صنعت ساختمان سازی کشور باشیم.