امروزه برای ساخت سقف ساختمان از سیستم های متنوعی از جمله سقف وافل استفاده می شود. به دلیل افزایش ایمنی ساختمان در برابر بارهای وارده مانند زلزله، مهندسین و معماران سعی می کنند از سیستم های سقف سبک برای ساختمان استفاده کنند.
این سیستم ها به علت وزن کم، بار مرده کمتری به سازه وارد می کنند و در نتیجه خطرات ناشی از حوادث طبیعی را کاهش می دهند، از جمله این موارد عبارتند از سقف یوبوت، کوبیاکس و سقف وافل.
ویژگی تمام این سقف ها سبک تر بودن آن ها به علت حذف بخشی از بتن سازه ای و یا به عبارتی تو خالی بودن آن ها نسبت به سیستم های متدوال امروزی می باشد، با این تفاوت که در سقف کوبیاکس و یوبوت، قالب های بتن ریزی به صورت ماندگار هستند.
اما در سقف وافل، بعد از عملیات بتن ریزی، قالب ها جدا می شوند و قابلیت استفاده مجدد را دارند. در ادامه این مطلب از ساختمانچی به بیان جزئیات بیشتر در این زمینه می پردازیم، پس تا انتها با ما همراه باشید.
تاریخچه سقف وافل
در سال 1999 شخصی به نام دکتر ابراهیم سعی در بهینه سازی سقف های T شکل با استفاده از مدل های ریاضی نمود. روش ارائه شده از سوی او بر اساس طراحی دال یک طرفه با تکیه گاه ساده بر اساس اصول طراحی الاستیک و روش مقاومت نهایی بنا نهاده شده بود.
در سال های 2000 تا 2005 محققان متفاوتی تلاش های بسیاری در بهینه سازی دال های بتنی با استفاده از الگوریتم ژنتیک به انجام رساندند.
در نهایت در سال 2005 شخصی به نام پاراساد اقدام به ارائه مدلی بهینه از دال بتنی به شکل وافل نمود. او در تلاش بود تا بتواند ابعادی بهینه برای ضخامت دال، فاصله بین تیرچه ها (Ribs) و عرض آن ها ارائه دهد، همچنین او پیشنهاد اتصال یکپارچه دال به تیرهای کناری را مطرح نمود.
سقف وافل و نحوه کارکرد آن
نوعی سیستم سازه ای سقف با سطحی ساده در بالا و سیستم شبکه ای زیرین می باشد که شکلی به مانند شیرینی وافل در ذهن مخاطب ایجاد می نماید.
به طور کلی به جهت کاهش تعداد ستون ها در پروژه هایی به مانند فرودگاه ها، بیمارستان ها و مراکز تجاری که دارای دهانه های بزرگی هستند، از سقف وافل استفاده می گردد.
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 این که تمامی آرماتورها مستقیماٌ به تیرها و یا ستون ها متصل می شوند، ارتفاع آرماتورگذاری برابر با عمق سر ستون ها و تیرها می باشد، به علت همین میلگرد گذاری دو طرفه، در عین سبک بودن، تحمل باربری بالایی دارد و در دهانه بزرگ، مقاومت کافی را تامین می نماید.
بطور کلی این سیستم سازه ای سقف های سبک تر و در عین حال مقاوم تر را برای طراحان و مجریان فراهم می سازد. به همین دلیل سرعت اجرای آن، نسبت به موارد متداول و سنتی بیشتر بوده و در مصرف بتن و میلگرد نیز به ترتیب 30 و 20 درصد صرفه جویی می شود.
به طور کلی عرض بهینه برای تیرچه ها را بین 191 تا 350 میلی متر و عمق دال بتنی روی آن ها را بین 75 تا 125 میلی متر در نظر می گیرند.
ویژگی های سقف وافل
- قالب بندی متفاوت برای تیرها لازم نمی باشد.
- ضخامت آن معمولاٌ بین 85 تا 100 میلی متر بوده، در حالی که ضخامت دال بتنی بین 300 تا 600 میلی متر طراحی می شود.
- فاصله بین آرماتورگذاری ها معمولاٌ بین 600 تا 1500 میلی متر در نظر گرفته می شود.
- امکان اجرای دهانه ها تا 16 متر را نیز دارا می باشد.
- در برابر خزش رفتار مناسب تری نسبت به دال های معمولی دارد.
- با توجه به شکل ظاهری سطح زیرین، می توان از آن به عنوان عنصر نمایان یا Expose استفاده نمود.
- به علت میلگرد گذاری دوطرفه، لرزش های ناشی از حرکت بار زنده به شدت کاهش می یابد.
اصول طراحی سقف وافل
مسلما به عنوان یک عنصر سازه ای دارای اصول طراحی منحصر به فرد خود می باشد که می توان در آیین نامه های معتبر از جمله انجمن بتن آمریکا (ACI)، تمام جزئیات مربوط به آن را مطالعه کرد. اما در اینجا قصد داریم بعضی از اصول اساسی آن را به اختصار بررسی نماییم.
- می بایست اندازه قالب ها طوری انتخاب شود که در هر دهانه، در هر دو جهت حداقل 3 قالب و بیشتر قرار گیرد.
- ابعاد دهانه ها می بایست طوری انتخاب شود که نسبت بعد بزرگ تر به کوچک تر بیشتر از 2 برابر نباشد. (آکس به آکس)
- بار زنده به صورت یکنواخت در طراحی در نظر گرفته می شود و همچنین بار زنده بیش از 2 برابر بار مرده نیز نباشد.
- با توجه به این که این نوع دال از نوع دوطرفه در نظرگرفته می شود، می بایست نسبت سختی تیرهای عمود بر هم بین 0.2 تا 0.5 در نظرگرفته شود.
- میزان خروج از محوریت هر ستون نسبت به ستون های مجاورش در یک محور از 10% طول آن دهانه در راستای همان محور تجاوز ننماید.
- نسبت دهانه مجاور در یک راستا نمی بایست بیش از 1/3 باشد.
آماده سازی سقف وافل
در ابتدا با اجزای سقف وافل آشنا می شویم و سپس نحوه حاضرسازی آن را بر خواهیم شمرد.
- قالب وافل
- ساپورت افقی یا شمع
- پروفیل های مخصوص شاسی کشی افقی
- اتصال مخصوص پروفیل های افقی
- اتصالات قالب ها
- میلگرد
در ابتدا شمع بندی انجام می پذیرد؛ به همین منظور ساپورت های عمودی در محل های مناسب جانمایی می شوند و با کمک اتصالات به یکدیگر متصل می گردند.
درصورت وجود دیوارهای برشی از نوعی قالب استفاده می شود تا بتوان اتصال مناسب بین دیافراگم سقف و دیوار را برقرار نمود.
در مرحله بعدی ساپورت های افقی از طریق اتصالات مخصوص به یکدیگر وصل می شوند که به همراه ساپورت های عمودی، سیستم باربر ثقلی را به جهت تحمل وزن بتن مسلح تازه تا رسیدن آن به گیرایی مناسب، تشکیل می دهد.
پس از مرحله شمع بندی و نصب شاسی افقی، قالب های مخصوص سقف وافل بر روی شبکه افقی قرار می گیرد و با بست های مخصوص، به شاسی زیرین متصل می گردند.
پس از حصول اطمینان از صحت اتصالات در کل شبکه توسط تیم های نظارتی، عملیات میلگرد گذاری دو طرفه آغاز می گردد. در مرحله آخر، عملیات بتن ریزی در فواصل بین قالب ها و تا ارتفاع مذکور در نقشه های سازه ای پروژه صورت می پذیرد.
بعد از آن که بتن به مقاومت لازم رسید، امکان جمع آوری شمع بندی، شاسی افقی و قالب ها فراهم می شود و در نهایت شکل ظاهری زیرین سقف به صورت مشبک های تو خالی که توسط تیرچه های بتنی به نام Ribs که در بین فواصل قالب ها تشکیل می شوند، نمایان می شود.
ویژگی قالب های وافل
- قالب های وافل از پلاستیک کامپوزیت تولید می شوند و دارای وزن سبکی هستند. به نحوی که حمل آن ها توسط کارگران بسیار آسان است و این امکان را فراهم می کنند که با نحوه تغییر مونتاژ آن ها بتوان سقف را به صورت دال یک طرفه یا دو طرفه اجرا کرد.
- به علت نوع پلاستیک مورد استفاده در آن ها، این قالب ها برای جدا شدن از بتن نیازی به چرب کردن ندارند.
- همچنین این قالب ها بعد از انجام عملیات بتن ریزی سقف، قابلیت جداسازی از بتن را دارد و می توان از آن ها مجددا در پروژه های دیگر ساخت و ساز استفاده نمود.
- از دیگر ویژگی های قالب های وافل، تجدیدپذیری می باشد که بعد از پایان عمر مفید، می توان این قالب ها را بازیافت نمود.
معایب سقف وافل
- به دلیل استفاده از قالب های خاص و اتصالات آن ها هزینه قالب بندی و حاضرسازی بالایی دارد.
- به علت الزامات طراحی و اجرایی، ارتفاع طبقات می بایست بیشتر در نظرگرفته شود.
- عدم استفاده از متریال نامناسب جهت اتصال قالب ها به یکدیگر و شبکه افقی، می تواند هزینه زیادی به مجریان پروژه تحمیل نماید.
- نیاز به تیم اجرایی زبده و تیم های نظارتی با تجربه دارد که هزینه نهایی را افزایش می دهد.
- برای سطوح شیب دار مناسب نمی باشد.
- به دلیل وزن سبک، برای مناطق بادخیز مناسب نمی باشند.
انواع سقف وافل
سقف وافل به دو نوع یک طرفه و دو طرفه تقسیم می شود:
سقف وافل یک طرفه
از سقف وافل یک طرفه معمولا در دهانه های کوتاه استفاده می شود. در این سقف، قالب ها مستطیلی هستند و به صورت دال یک طرفه عمل می کنند.
در سقف های وافل یک طرفه، میزان مصرف میلگردها کاهش می یابد و این به دلیل یک جهته قرار گرفتن تیرچه ها می باشد. اجرای سقف وافل یک طرفه بسیار به صرفه می باشد.
قالب های یک طرفه با نام مهانیت یا گرین وافل شناخته می شوند و به صورت تیرچه درجا عمل می کنند. با استفاده از این قالب ها هزینه های پروژه کاهش می یابد.
تیرچه های قالب یک طرفه در محل ساخته می شوند، به همین دلیل اتصال بهتری با ستون و تیرهای انتهایی دارند. استفاده از قالب های یک طرفه علاوه بر کاهش هزینه، سبب کاهش میلگرد و بتن مصرفی نیز می شوند.
قالب های یک طرفه در ابعادی معادل 50 سانتی متر طول، 60 تا 70 سانتی متر عرض، 10 سانتی متر فیلر و 15 سانتی متر درپوش موجود می باشند. حداکثر طول دهانه سقف وافل یک طرفه، 8 تا 9 متر می باشد.
سقف وافل دو طرفه
از سقف وافل دوطرفه بیشتر در دهانه های بزرگ استفاده می شود. قالب های این نوع سقف وافل به صورت قابلمه ای می باشد و به شکل دال دو طرفه عمل می کند.
در سقف وافل دو طرفه، تیرچه ها عمود بر هم قرار می گیرند. قیمت سقف های وافل دو طرفه بیشتر از یک طرفه می باشد اما از استحکام و مقاومت بیشتری برخوردار هستند.
قالب های وافل دوطرفه باعث ایجاد تیرچه های متعامد با ضخامت های گوناگون می شوند. ضخامت سقف وافل در این حالت، بسته به دهانه و قالب وافل مورد استفاده، از 25 تا 70 سانتی متر متفاوت است. حالت بهینه ضخامت این سقف ها بین 30 تا 40 سانتی متر می باشد.
قالب های وافل دو طرفه مربعی شکل در ابعاد 60، 80، 86 و 90 موجود می باشند. در این نوع سقف، تیرچه ها به صورت عمودی است و به عنوان تکیه گاه استفاده نمی شوند، به همی دلیل بارهای وارد شده به چهار طرف ستون انتقال می یابند.
سقف های وافل دو طرفه در برابر خم شدگی مقاومت بالایی دارند، به همین دلیل می توانند در دهانه های بلندی استفاده گردند. از لحاظ فنی، ضخامت این سقف ها حداکثر 12 متر و در شرایط خاص تا 16 متر نیز قابل اجرا می باشند.
عملکرد دال وافل در سازه های فولادی
سقف وافل را می توان در پروژه های بتنی اجرا کردف اما دیتیل اجرایی خاص خود را دارد. سقف وافل یک طرفه مانند سقف یونولیت در سازه های فولادی عمل می کند. همچنین استفاده از نوع دو طرفه سقف در سازه هی فولادی موجب ایجاد دهانه های بلندتر در سازه و بالطبع کم شدن مقطع ستون ها می شود. در نتیجه از نظر اقتصادی کمک بزرگی به پروژه خواهد کرد.
قالب وافل قفل دار و مزایای آن
این مدل نمونه ای از پیشرفته ترین انواع این محصول می باشد و می توان آن را بهترین محصول برای اجرای سقف های اکسپوز در نظر گرفت.
در این نمونه بين قالب ها به شکل آچار می باشد که پس از بتن ريزی سقف می توان از آن به عنوان وسيله ای برای بيرون کشيدن قالب ها از زير سقف استفاده کرد. از مزایای این المان می توان به موارد زیر اشاره کرد.
- سهولت در اجرا و یک راستا شدن اتوماتیک قالب های وافل از مزایای آن می باشد.
- باعث همبستگی قالب ها به يکديگر می شود و افزایش ايمنی جانی کارگران در حين اجرای سقف وافل را به همراه دارد.
- سوراخ های تعبيه شده در ديوار و لبه قالب، باعث سهولت در بيرون کشيدن قالب از زير سقف، بدون آسيب ديدگی آن می گردد.
- از بلند شدن و سقوط قالب در شرایط جوی نامناسب جلوگيری می کند.
- فرم گنبدی شکل با انحنای کم در سطح فوقانی قالب ها، باعث استحکام و جلوگيری از خيز قالب در حين بتن ريزی و يا عبور افراد می گردد.
- در لبه رويه قالب، بيرون زدگی به عرض يک سانتی متر و ضخامت 3 ميلی متر قرار داده شده است که باعث ايجاد نمای اکسپوز زيبايی از زير سقف می شود.
- این قالب ها به وسیله قفل به یکدیگر متصل می شوند و مانع از ريزش بتن از بين قالب ها می شود و موجب ايجاد سقف با نمای اکسپوز و زيبا می گردد.
- ضخامت لبه دور قالب 5 سانتی متر است که در ساير قالب های وافل 2-3 سانتی می باشد. افزايش ضخامت لبه قالب امکان ترکيب شدن با قالب فلزی را فراهم می کند.
نمای داخلی سقف وافل
امروزه از سقف های وافل برای ساخت پروژه های مدرن جهانی به وفور استفاده می شود؛ زیرا اشکال زیبا، هندسی و مشبک این قالب ها، امکان پیاده کردن نقش و نگارهای زیبا را بر روی آن ممکن می سازد. دهانه های سقف وافل می تواند چشم ها را به سمت خود بکشد و فضا را بزرگ تر از حد معمول جلوه دهد.
شکل منظم و نهایی سقف های وافل می تواند نورپردازی محیط داخلی ساختمان را به راحتی امکان پذیر نماید. همانطور که گفتیم سقف های وافل به سرعت قابل اجرا می باشند و از لحاظ زیبایی و هزینه نیز گزینه ای مطلوب در سبک مدرن و امروزی بشمار می آیند.
استفاده از تاسیسات در سقف وافل
با توجه به این که قالب های وافل، توخالی و مجوف هستند، می توان از این فضا در زیر سقف استفاده نمود. همچنین می توان با رعایت مفاد آیین نامه ای، به عبور تاسیسات از زیر سقف های وافل اقدام نمود.
از مزایای استفاده از تاسیسات در زیر سقف وافل می توان به عدم نیاز به کفسازی اشاره نمود. این کار در نهایت سبب کاهش وزن سازه و سبک شدن بار مرده ساختمان می شود. همچنین تعمیر تاسیسات در زمان بهره برداری از این سقف ها راحت بوده و نگرانی از این بابت وجود ندارد.
مقایسه سقف وافل با دیگر سقف ها
- سقف وافل نسبت به دال تخت معادل آن، دارای صلبیت بیشتر و وزن کمتری می باشد.
- سرعت ساخت سازه با سقف وافل نسبت به دال معمولی بیشتر است.
- از نظر اقتصادی، استفاده از سقف های وافل مقرون بصرفه می باشد، زیرا از 30 درصد بتن و 20 درصد میلگرد کمتر نسبت به دال توپر مانند یوبوت استفاده می گردد.
- سقف وافل عملکرد بهتری در برابر لرزش نسبت به دیگر سقف ها دارد.
قیمت سقف وافل
عوامل بسیاری در قیمت قالب های وافل نقش دارند. از جمله زمان اجرای کار، متریال به کاررفته در ساخت، هزینه پیمانکاری، تعمیرات، هزینه مواد اولیه در ساخت تیرک ها، یک طرفه یا دو طرفه بودن قالب ها و ابعاد سقف.
هر چند قیمت این سقف به نسبت سقف های معمولی کمی بالاتر است، اما به خوبی نیاز مشتریان را تامین می نماید. هر چه در ساخت آن از مواد با کیفیت تری استفاده شود، هزینه اجرایی آن نیز بالاتر می رود. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد قیمت های این محصول می توانید به قسمت قیمت سقف وافل مراجعه نمایید.
سخن پایانی
ما در این مقاله به بررسی نوعی سقف بتنی به نام سقف وافل پرداختیم که از لحاظ ظاهری زیبا و شکیل است. این سقف به دلیل مزایای زیادی از جمله قیمت مناسب و مزایای فنی زیادی که دارد، مورد توجه مردم می باشد. امیدواریم این مطلب به تمام پرسش های شما پیرامون این نوع سقف پاسخ دهد و به اطلاعات شما در این باره افزوده باشد.
سوالات متداول
به جرات می توان گفت بزرگ ترین و زیباترین پروژه وافل در ایران مربوط به ساختمان کتابخانه ملی ایران است. به علت ترکیب این سیستم سازه ای با سرستون های کتیبه ای، طراحان آن توانستند دهانه های بسیار بزرگی را برای این پروژه در نظر بگیرند. همچنین به علت کیفیت بالای اجرای آن، سقف سازه ای به صورت نمایان در نظر گرفته شده است.
با توجه به پیچیدگی های اجرایی در این سیستم سازه ای که نیازمند به کارگیری تیم های اجرایی زبده و همچنین استفاده از متریال اجرایی خاص به مانند قالب ها، اجرای این سقف در این قبیل پروژه ها صرفه جویی اقتصادی خود را از دست می دهد.
امروزه با توجه تغییرات قیمتی در مواد پلاستیکی، متاسفانه شاهد به کارگیری قالب ها و اتصالات بی کیفیت در اجرای این نوع سقف ها از طرف مجریان و یا مالکان پروژه ها هستیم که می تواند علاوه بر افت کیفی کار، موجب بروز حوادث غیر قابل جبرانی به مانند ریزش سقف قبل از گیرش مناسب بتن شود.
بحث جالبی هم درباره زیبا شناسی سقف های وافل وجود داره
سقف وافل چشم ها را جلب می کنه و نگاه ها را به سمت بالا می کشه تا اتاق را به اندازه ای بزرگتر نشان دهد. به این ترتیب، آنها می توانند خانه ها را بزرگتر جلوه بدهند و از این طریق ارزش ساخت ملک را افزایش می دهند. علاوه بر این، آنها دارای زیبایی شناسی عالی هستند، تا جائیکه می توانند ارزش خانه را در بازار املاک و مستغلات افزایش دهند.
مقاله بسیار خوبی بود ممنون
سلام به نظرم این مقاله جایی بیشتر برای کار کردن داره
سلام مطالب جالب و در عین حال قابل تامل بود از لطف شما سپاسگزارم اما اگر واقعاً میزان میلگرد و بتن مصرفی کاهش یافته و از طرف دیگر ساختمان سبک سازی میشود به نظر در کل هزینه های ساخت نیز کاهش می یابد
خیلی عالی و کامل