کاربرد سقف وافل در ساختمان
امروزه روشهای مختلفی برای طراحی و اجرای سقف وجود دارد، یکی از این روش ها اجرای سقف وافل است. با توجه به مسئله استحکام و پایداری بناها، متخصصین امر همواره در تلاش بوده اند که از سقف های سبک برای ساخت بناها استفاده کنند تا خطرات ناشی از اتفاقات طبیعی مانند زلزله و … آسیب کمتری به بنا وارد کند. سقف سبک به دلیل اینکه وزن کمتری دارد، بار مرده کمتری به سازه تحمیل میکند و همین امر در استحکام ساختمان تاثیر دارد. به طور مثال سقف های وافل، یوبوت و کوبیاکس. با کهن دک همراه باشید تا کاربرد سقف وافل را برای شما تشریح کنیم:
این سه نوع سقفی که در بالا بیان شدند، معمولا نسبت به سایر سقف ها سبک هستند زیرا بخشی از بتن سازه ای آنها حذف شده است. به عبارتی این سقف ها در برابر سایر سقف های امروزی، مقداری فضای توخالی دارند. البته قاعدتا این سه نوع سقف یکسان نیستند و مقداری تفاوت دارند! به طور مثال در سقف های یوبوت و کوبیاکس، قالب های بتن ریزی پس از اتمام کار از سقف خارج نمیشوند و در آن میمانند، ولی قالب های سقف وافل پس از بتن ریزی از سقف جدا میشوند و علاوه بر این، قابلیت استفاده مجدد و حتی فروش به عنوان قالب دست دوم را نیز دارند.
تاریخچه سقف وافل
میتوان گفت که سال تولد سقف وافل، ۱۹۹۹ میلادی است. در این سال شخصی به نام دکتر ابراهیم، سقف های، T شکل با کمک مدل ریاضی نمود. این روش بر اساس طراحی دال یک طرفه با تکیه گاه ساده بر اساس اصول طراحی الاستیک و روش مقاومت نهایی بنا نهاده شده بود. در سالهای ۲۰۰۰ تا ۲۰۰۵ محققان تلاش های بسیاری انجام دادند تا دالهای بتنی را با استفاده از الگوریتم ژنتیک به انجام برسانند.
و در نهایت در سال ۲۰۰۵ فردی به نام پاراساد مدلی بهینه از دال بتنی را ارائه نمود که وافل نام داشت. وافل نوعی نان و شیرینی پنجره ای است و وجه تسمیه سقف های وافل نیز به همین شباهت باز میگردد. پاراساد در تلاش بود که بتواند، شرایط کارکرد صحیح سقف را نیز مشخص کند. یعنی ابعاد بهینه برای ضخامت دال، فاصله بین تیرچه ها و عرض آنها. یکی دیگر از پیشنهادات او اتصال یکپارچه دال به تیرهای کناری بود.
سقف وافل و نحوه کارکرد آن
وافل نوعی سیستم سازه ای سقف است که در بالا طراحی ساده و در نمای پایینی سقف دارای نمای مشبک میباشد. این نمای مشبک دقیقا شبیه به شیرینی وافل است و برای همین این نام برای آن انتخاب شده است. این نوع سقف با توجه به انتقال باری که صورت میدهد برای مکانهای با دهانه بزرگ و برای کم کردن تعداد ستون ها استفاده میشود. از آنجایی که در بتن های مسلح شده نیروی کششی توسط آرماتورها تحمل می شود، به منظور کاهش وزن سقف، میلگردهای کششی حفظ و بتن های زیر تار خنثی حذف می شوند. به همین منظور از اجسام مکعبی شکلی به عنوان قالب بتن ریزی استفاده می شود تا شکل وافل را بعد از گیرایی بتن در پایین تار خنثی تامین نمایند.
با توجه به اینکه تمامی آرماتور ها مستقیماٌ به تیرها و یا ستون ها متصل می شوند، ارتفاع آرماتورگذاری برابر با عمق سر ستون ها و تیرها می باشد و به علت همین میلگرد گذاری دو طرفه، در عین سبک بودن، تحمل باربری بالایی داشته و در دهانه بزرگ، مقاومت کافی را تامین می نماید. این نوع سقف، نسبت به سایر نمونه ها علاوه بر وزن کمتر استحکام بیشتری نیز دارد. سرعت اجرای آن نیز نسبت به نمونه های سنتی بیشتر است و در مصرف بتن و میلگرد نیز ۳۰ و ۲۰ درصد صرفه جویی میشود. به طور کلی عرض بهینه برای تیرچه ها را بین ۱۹۱ تا ۳۵۰ میلی متر و عمق دال بتنی روی آنها را بین بین ۷۵ تا ۱۲۵ میلی متر در نظر می گیرند.
ویژگی های سقف وافل
- برای تیرها قالب بندی متفاوت لازم نیست.
- ضخمات آن بین ۸۵ تا ۱۰۰ میلیمتر است در حالی که ضخامت دال بتنی بین ۳۰۰ تا ۶۰۰ میلیمتر است.
- فاصله بین آرماتورگذاری ها بین ۶۰۰ تا ۱۵۰۰ میلیمتر است.
- امکان اجرای دهانه های تا اندازه ۱۶ متر را نیز دارد.
- نسبت به دال های معمولی در برابر خزش رفتار بهتری دارد.
- با توجه به ظاهر مشبک آن در داخل ساختمان ها، میتواند یک عنصر نمایان یا Expose باشد.
- میلیگرد گذاری در این سقف ها دو طرفه است و همین امر لرزش های ناشی از حرکت بار زنده را به شدت کاهش میدهد.
اصول طراحی سقف وافل
سقف وافل نیز مانند تمام عناصر سازه ای دیگر اصول طراحی منحصر به فرد خودش را دارد که در آیین نامه های معتبر به طور دقیق و کامل ذکر شده اند به طور مثال انجمن بتن آمریکا. در این زیر تعدادی از اصول اساسی آن را بیان خواهیم کرد.
- اندازه قالب ها باید طوری باشد که در هر دهانه، در هر دو جهت حداقل سه قالب و بیشتر قرار بگیرد.
- ابعاد دهانه ها باید طوری باشد که بعد بزرگ بیشتر از دوبرابر بعد کوچک نباشد ( آکس به آکس).
- بار زنده حداکثر دو برابر مرده باشد و نه بیشتر. بار زنده در طراحی به صورت یکنواخت در نظر گرفته شود.
- این نوع سقف دارای دال دو طرفه است بنابراین نسبت سختی تیرهای عمود بر هم بین ۲ تا ۰.۵ باید باشد.
- میزان خروج از محوریت هر ستون نسبت به ستون های مجاورش در یک محور از ۱۰% طول آن دهانه در راستای همان محور تجاوز ننماید.
- نسبت دهانه مجاور در یک راستا نمی بایست بیش از ۱/۳ باشد.
آماده سازی سقف وافل
در ابتدا اجزای سقف وافل را مرور میکنیم و در ادامه طریقه آماده سازی و اجرای آن بیان خواهد شد.
- قالب وافل
- ساپورت افقی یا شمع
- پروفیل های مخصوص شاسی کشی افقی
- اتصال مخصوص پروفیل های افقی
- اتصلات قالب ها
- میلگرد
اولین مرحله کار، شمع بندی است. برای انجام آن لازم است ساپورتهای عمودی را در محل های مناسب قرار دهید و آنها را با کمک اتصالات به یکدیگر متصل کنید. اگر دیوار های برشی نیز وجود داشت، لازم است از نوعی قالب استفاده کرد تا بتوان اتصال مناسبی را بین دیافگرام سقف و دیوار برقرار کرد.
پس از شمع بندی، ساپورت های افقی از طریق اتصالات مخصوص به یکدیگر متصل میشوند و همراه با ساپورت های عمودی، سیستم باربر ثقلی با هدف تحمل وزن بتن مسلح تازه، تشکیل میشود که این امر تا زمان رسیدن بتن به گیرایی مناسب باقی خواهد ماند.
پس از مرحله شمع بندی و نصب شاسی افقی، قالب های مخصوص سقف وافل بر روی شبکه افقی ایجاد شده قرار گرفته و با بست های مخصوص، به شاسی زیرین متصل می گردند و پس از حصول اطمینان از صحت اتصالات در کل شبکه توسط تیم های نظارتی، عملیات میلگرد گذاری دو طرفه آغاز می گردد.
زمانی که شمع بندی و نصب شاسی افق انجام شد، قالب های وافل روی شبکه افقی ایجاد شده قرار میگیرند و با بست های مخصوص، به شاسی های زیرین متصل میشوند. پس از اینکه تمامی اتصالات موجود در شبکه توسط تیم های نظارتی بررسی شده و تایید شدند، میلگرد گذاری دو طرفه انجام میشود. در نهایت در آخرین مرحله بتن ریزی بین قالب ها و تا ارتفاع مشخص شده در نقشه های سازه ای، انجام میشود.
زمانی که بتن به مقاومت و سفتی لازم برسد ، میتوان شمع بندی، شاسی های افقی و همچنین قالب های وافل را جمع کرد. حاصل کار یک سقف با نمای مشبک در قسمت زیرین است که تیرچه های بتنی به نام ریب در بین فواصل قالب ها تشکیل میشوند، نمایان میشود.
ابعاد قالب های وافل متفاوت و متنوع است ولی تنوع به این معنی نیست که برای هر پروژه ای میتوان از هر نوعی که بخواهید استفاده کنید. بلکه ابعاد و اندازه قالب ها کاملا وابسته به طراحی سازه و نکاتی است که لازم است در اجرای آن رعایت شوند. ولی یکی از مهمترین الزامات و نکات عمومی این است که هرچه دهانه کار بزرگتر باشد، برای رسیدن به استحکام و مقاومت لازم، تعداد قالب های بیشتری نیاز است.
ویژگی قالب های وافل
قالب های وافل معمولا جنس نرم و وزن سبکی دارند و توسط کارگران قابل حمل هستند. جنس آنها کامپوزیت بوده و این امکان را دارند که با نحوه تغییر مونتاژ آنها بتوان سقف را به صورت دال یک طرفه یا دو طرفه اجرا کرد.
به علت نوع پلاستیک به کار رفته در آنها این قالب ها برای جدا شدن از بتن نیازی به چرب کردن ندارند.
جنس مرغوب پلاستیکی که در ساخت آنها به کار رفته این امکان را فراهم میکند که بدون استفاده از روغن از بتن جدا شوند و پس از پایان عملیات و جداسازی آنها از بتن قبلی، مجدد از آنها استفاده کرد. قالب های وافل یک ویژگی مثبت محیط زیستی نیز دارند: اینکه از مواد تجدید پذیر ساخته شده اند و پس از پایان کاربری، میتوان انها را بازیافت نمود. همین بازیافت هم از تولید پلاستیک های بیشتر جلوگیری میکند هم از تولید زباله های پلاستیکی. این امر برای دوستداران محیط زیست بسیار خوشایند است.
معایب سقف وافل
- قالب های وافل قالب های خاصی هستند و اتصالات خاصی نیاز دارند، همین امر هزینه قالب بندی و آماده سازی را بالا میبرد.
- برای استفاده از سقف های وافل لازم است که ارتفاع سقف ها بیشتر در نظر گرفته شود. زیرا این نکته جزیی از الزامات اجرایی است.
- اگر از متریال مناسب جهت اتصال قالب ها به یکدیگر و شبکه افقی استفاده نشود، ممکن است هزینه های هنگفتی به مجری و پیمانکار پروژه تحمیل شود.
- این نوع سقف ها برای سطوح شیبدار مناسب نیستند.
- اجرای سقف وافل نیازمند تیم خبره نظارتی است تا تمام نکات را بررسی و تایید کنند که همین امر هزینه تمام شده را بالا میبرد.
- به علت سبک بودن، در مناطق بادخیزی کاربرد ندارند.
قالب وافل قفل دار و مزایای آن
از جمله پیشرفته ترین انواع قالب وافل، قالب وافل قفل دار است که یکی از بهترین گزینه ها برای اجرای سقف های اکسپوز است. در قالب های قفل دار بین قالب ها شکل آچار است و پس از بتن ریزی سقف میتوان از آن به عنوان وسیله ای برای بیرون کشیدن قالب ها از زیر سقف استفاده کرد. سایر مزایای آن نیز در ادامه بیان شده اند.
- در قالب های قفل دار، به صورت اتوماتیک قالب ها هم راستا میشوند و اجرای کار نیز راحتتر است.
- قالب قفل دار باعث همبستگی قالب ها به یکدیگر شده و همین ویژگی امنیت جانی کارگران حین اجرای کار را به دنبال دارد.
- در دیوار و لبه های قالب سوارخ هایی تعبیه شده که باعث میشوند بیرون کشیدن قالب از سقف بسیار ساده تر شود.
- از بلند شدن و سقوط قالب در شرایط جوی نا مناسبت جلوگیری میکند.
- فرم گنبدی شکل با انحنای کم در سطح فوقانی قالب ها، باعث استحکام و جلوگیری از خیز قالب در حین بتن ریزی و یا عبور افراد می گردد.
- با توجه به اینکه در قالب رویه، یک بیرون زدگی به ضخامت سه میلیمتر و عرض یک سانتی متر وجود دارد، این بیرون زدگی روی نمای اکسپوز تاثیر مثبتی داشته و موجب زیبایی آن میشود.
- قالب های وافل قفل دار به وسیله قفل به یکدیگر متصل میشوند و همین امر موجب میشود تا بتن از بین قالب ها نریزد و سقف نمای زیبایی به خود بگیرد.
- ضخامت لبه دور قالب ۵ سانت و در سایر قالب های وافل ۲-۳ سانتی متر است. همین افزایش ضخامت لبه، این امکان را ایجاد میکند که لبه قالب با قالب های فلزی ترکیب شود. امکان استفاده از قالب همراه با ورق فلزی، تخته چوب روسی، تخته پلی وود و انواع دیگر ابزارها وجود داشته و هزینه مازادی نیز ندارد. همچنین این افزایش ضخامت، مقاومت در برابر بیرون کشیدن قالب با دیلم را چند برابر می کند.
قیمت سقف وافل
قیمت سقف وافل به عوامل متعددی بستگی دارد. از جمله مواد به کار رفته در ساخت آن، هزینه های پیمانکاری، یک طرفه یا دو طرفه بودن آن، قالب ها و ابعاد سقف، زمان اجرای کار، تعمیرات، هزینه مواد اولیه، هزینه کارهای اجرایی و …
قیمت سقف وافل اندکی نسبت به سقف های معمولی بیشتر است ولی در برابر این هزینه اضافی، نیاز های مشتریان از جمله استحکام، زیبایی و … را به راحتی فراهم میکند و ارزش این هزینه را دارد.