صفحه اصلی  »  طراحی سازه های ساختمانی و صنعتی  »  طراحی سقف عرشه فولادی با حل یک مثال کاربردی به همراه دانلود دیتیل عرشه فولادی (dwg)

طراحی سقف عرشه فولادی با حل یک مثال کاربردی به همراه دانلود دیتیل عرشه فولادی (dwg)

سقف عرشه فولادی چیست؟

همانطور که قطعا می دانید سقف کامپوزیت عرشه فولادی در واقع، بهبود یافته سقف کامپوزیت معمولی است که به عنوان یکی از اقتصادی ترین انواع سقف معرفی می شود اما اصلا عرشه فولادی چیست؟ حداکثر دهانه سقف عرشه فولادی به چه میزان است؟ بارگذاری سقف عرشه فولادی به چه صورتی است؟ نقش گلمیخ در سقف عرشه فولادی چیست؟

ما در این مقاله جامع به معرفی اجزای سقف عرشه فولادی مانند ورق عرشه فولادی می پردازیم و سپس طراحی دستی و مراحل اجرایی آن را با یک مثال فوق العاده برای شما کاملا باز خواهیم کرد.

با مطالعه این مقاله جامع چه می آموزیم؟

سقف‌ عرشه فولادی

سقف کامپوزیت عرشه فولادی (composite metal deck floor) نیز، مانند دیگر سیستم‌ های کامپوزیتی که به عنوان سقف ساختمان‌ ها مورد استفاده قرار می‌گیرند، دارای اجزاء مختلفی هستند که مشخصاً دو جزء اصلی این قبیل اعضاء، فولاد ساختمانی و بتن می‌باشد که با یک نگاه اجمالی به شکل زیر نیز، می‌توان به این موضوع پی برد. به طور کلی، سقف‌ های عرشه فولادی از شبکه‌های آرماتور، بتن، ورق‌ های گالوانیزه (عرشه فولادی)، برشگیرهایی از نوع گلمیخ، و پیچ، پرچ یا دیگر اجزائی که منظور مهار ورق‌های گالوانیزه با استفاده از اتصالات مکانیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد، تشکیل می‌شوند. در اولین بخش از آموزش جاری، قصد داریم تا هر کدام از قسمت‌های تشکیل دهنده‌ ی سقف‌ های عرشه فولاد را به طور کامل مورد بررسی قرار دهیم.

 

سقف کامپوزیت عرشه فولادی

جزئیات سقف عرشه فولادی

ورق های عرشه فولادی

ورق‌ های فولادی گالوانیزه که در واقع نقش عرشه‌ی این نوع سیستم سقف را دارا می‌باشند. (دیگر اجزاء سقف روی این ورق‌ها قرار خواهند گرفت) و از همین رو نام این نوع سقف یعنی عرشه‌ فولادی نیز، از این خصوصیت برگرفته شده است، ابتدا در سال 1920 میلادی به عنوان قالب بتن در آمریکا مورد استفاده  قرار گرفت.  سپس در سال 1926، سیستم عرشه فولادی به عنوان سیستمی ایمن و مناسب برای سقف‌ سازه‌ های ساختمانی معرفی گردید.

به دلیل اهمیت نقش ورق‌های گالوانیزه در این سیستم، تا سال های بعد، به طور مستمر اصلاحاتی به منظور توسعه و بهبود عملکرد سیستم سقف، در خصوصیات مکانیکی و ظاهری این بخش از سقف‌ های عرشه فولادی صورت می‌گرفت تا اینکه در نهایت، در سال 1961، شرکت Inland-Ryerson، ورق‌های گالوانیزه را در شکلی ذوزنقه‌ ای که با ایجاد زائده‌هایی روی آن، قادر به ایجاد درگیری مناسبی بین ورق گالوانیزه و بتن روی آن، در جهت تحمل نیروهای برشی بود، ارائه کرد. این ورق‌ های عرشه فولادی، در کارخانه به روش‌های نورد سرد (Cold Forming) ، با استفاده از دستگاه  “Roll Forming” که نمونه‌ای از این دستگاه را در ذیل مشاهده می‌نمائید، مشابه ذوزنقه شکل داده می‌شوند.

 

 

عرشه فولادی

ساخت ورق گالوانیزه در کارخانه

 

سپس در ادامه، در بخش بعدی فرآیند تولید، ورق‌های عرشه فولادی نسبت به طول مورد نیاز که با توجه به ابعاد دهانه‌ های سازه بر مبنای نقشه‌ های سازه‌ای مشخص و به وسیله دستگاه برش ورق‌ها (اصطلاحاً گیوتین) برش داده می‌شوند. این ورق‌ها معمولاً ضخامتی بین 0.8 تا 1.2، و عرضی حدود 1000 تا 1250 میلی‌متر دارند و سطح آنها دارای زائده‌هایی به منظور درگیری (locking) بین بتن و ورق‌ گالوانیزه، که عملکرد یکپارچه‌ی این دو جزء مهم از سقف را به ارمغان می‌آورند، ایجاد می‌شوند و می‌توانند دارای اشکال و طرح‌های گوناگونی به صورت برآمدگی و تورفتگی باشند.

 

 

شکل ورق عرشه فولادی

شکل دهی ورق گالوانیزه سقف عرشه فولادی

 

پس از اتمام پروسه‌ی تولید، ورق‌های عرشه فولادی مشابه شکل زیر، دسته بندی و آماده ارسال به محل ساخت می‌شوند. به هر کدام از این دسته ورق‌ها، اصطلاحاً بندیل گفته می‌شود و جالب است بدانید که این اصطلاح از لغت لاتین Bundle (بخوانید باندل)، به معنی بسته یا دسته گرفته شده است. در زمان حمل این ورق‌ها، می‌بایست به این نکته توجه نمود که به دلیل لاغر بودن آنها (ضخامت کم در مقابل دو بعد دیگر)، می‌بایست دقت لازم به منظور جلوگیری از تغییرشکل (Deformation) به عمل آید.

 

 

بندیل کردن عرشه فولادی

دسته بندی و حمل ورق ها

 

دسته بندی درست ورق گالوانیزه

دسته بندی ورق ها بر اساس اندازه آنها

 

نکات سقف عرشه فولادی چرا ورق های عرشه فولادی به شکل ذوزنقه هستند؟

فلسفه‌ی چنین شکلی از مقاطع ورق‌های گالوانیزه، به یکی از مهم‌ترین خصوصیت مقاطع یعنی، ممان اینرسی بر می‌گردد. برای درک بهتر این موضوع، یک کاغذ را در نظر بگیرید که شخصی قصد دارد از برگه‌ی کاغذی، به عنوان بادبزن استفاده نماید. حتما می‌توانید این موضوع را در ذهن تحلیل و تصور نمایید که یک برگه‌ی کاغذی با حالت و شکل معمول خود، نمی‌تواند به خوبی نیروی مورد نیاز برای به حرکت در آوردن ذرات هوا را ایجاد نماید و به دلیل صلبیت و اینرسی ضعیف، دچار تغییرشکل‌های زیادی می‌شود. اما اگر کاغذ مورد نظر را، به شکل مثلث‌های متوالی در آوریم، خواهیم دید که این کار باعث افزایش مقاومت کاغذ می‌شود. این کار تنها باعث افزایش اینرسی برگه‌ی کاغذ شده و همین اتفاق، بهبود عملکرد کاغذ را نتیجه می‌دهد. می‌توانید این موضوع را با قرار دادن یک کاغذ معمولی بین دو شی مشابه یک تیر، و سپس یک کاغذ تغییرشکل داده شده را آزمایش، مقایسه و نتیجه را مشاهده نمایید.

این موضوع در مورد ورق‌ های گالوانیزه نیز صادق بوده و شکل ذوزنقه‌ای این ورق‌ها، شرایط را برای حرکت پرسنل پروژه روی سقف، بدون ایجاد خمیدگی، تغییرشکل و حرکت محسوس و همینطور افزایش اینرسی دال ایجاد می‌نماید.

 

 

 

مقاومت سقف عرشه فولادی

کاغذ تغییرشکل داده شده به منظور استفاده به عنوان بادبزن

 

 

نکات اجرایی و آیین نامه ای ورق های عرشه فولادی

هر کدام از اجزاء سازه‌ ای ساختمان‌ها، دارای ضوابط و الزاماتی است که آیین‌ نامه‌ ها، رعایت این موارد را در امور طراحی، اجرا و نظارت مربوط به آن جزء را الزامی دانسته و در این بین، یکی از مهم‌ ترین اجزاء سقف‌ های عرشه فولادی یعنی ورق‌های عرشه فولادی نیز از این امر مستثناء نمی‌باشند و “استاندارد ملی ایران شماره‌ی 21973 : 1396” که مربوط به سقف‌های مرکب عرشه فولادی می‌باشد، در بخش اول، کلیاتی را در مورد خصوصیات ورق‌ های گالوانیزه مورد استفاده به عنوان عرشه‌‌ی سقف‌های عرشه فولادی، ارائه گردیده است؛

 

نکات ورق های عرشه فولادی

 

استاندارد مذکور، در مورد خصوصیات مصالحی و مکانیکی ورق‌های عرشه فولادی، در بخش چهارم بیان می‌دارد که؛

 

استاندارد های ورق عرشه فولادی

 

آیین‌نامه سقف‌ های مرکب عرشه فولادی ایران در ادامه، مقادیر مجاز رواداری (مقدار خطا در ابعاد یا انحراف در جاگذاری و ساخت اعضاء) ورق‌های عرشه‌ی سقف، و همینطور خصوصیات لایه پوششی ورق‌ها، نکاتی را متذکر گردیده است که در ذیل مشاهده می‌نمایید؛

 

نکات اجرایی سقف عرشه فولادی

 

اولین مرحله از اجرای این نوع از سقف‌ها، انتقال ورق‌های عرشه فولادی از کارخانه به محل ساخت و نصب آنها می‌باشد. ورق‌های عرشه فولادی، با توجه به ابعاد دهانه‌ های سازه که از طریق نقشه‌های As Built (بخوانید اَز بیلت) یا “چون ساخت” استخراج می‌کنند تولید می‌شوند.

در طول پروژه‌ های عمرانی، ممکن است بنا به دلایلی مانند خطاها و مشکلات  به وجود آمده‌ی پیش‌بینی نشده در حین ساخت و یا به هر دلیل دیگری، بخش اجرا شده مغایراتی با نقشه‌های اجرایی داشته باشد که در این صورت می‌بایست گزارشات دقیقی از جزئیات و دلایل تغییرات به وجود آمده تهیه، و در نهایت، پس از تأیید کارشناس پروژه، با در نظر گرفتن این تغییرات، و در نظر گرفتن آنها در نقشه‌ های موجود و تغییر و اصلاح نقشه‌ها بر مبنای تغییرات ایجاد شده، نقشه‌های جدیدی حاصل خواهند شد که تحت عنوان نقشه‌های As Built یا چون‌ساخت شناخته می‌شوند.

با توجه به توضیحات بالا، کاملاً مشخص است که نقشه‌های As Built ، انطباق بیشتری با پروژه‌ی اجرا شده داشته و از همین رو، کارخانجات ساخت ورق‌های عرشه فولادی، به منظور ساخت این ورق‌ها، در هنگام سفارش ساخت، نقشه‌های “چون‌ ساخت” را درخواست، و ابعاد ورق‌های عرشه فولادی را بر مبنای این نقشه‌ها تعیین و تولید می‌نمایند.

ورق‌های گالوانیزه مورد استفاده در سقف‌های عرشه‌فولادی، بنا بر تولید کننده، می‌توانند دارای اشکال مختلفی باشند که تولیدکنندگان موظف‌اند، اشکال و خصوصیات هندسی و مکانیکی مقاطع تولیدی خود را تحت جداولی، به منظور تصمیم‌گیری و طراحی بهتر و دقیق‌تر توسط مهندس طراح ارائه نمایند. در ذیل، چند نمونه از اشکال مختلف موجود از ورق‌های عرشه‌ فولادی را مشاهده می‌نمایید.

 

 

شکل ورق های عرشه فولادی

چند نمونه از انواع شکل های ورق سقف عرشه فولادی

 

 

همانطور که گفته شد، پس از تولید ورق‌های فولادی، این ورق‌ها با توجه به ابعادشان دسته‌ بندی و یا اصطلاحاً، “بندیل” می‌شوند. عملیات دسته‌بندی می‌تواند به انواع روش‌ها صورت پذیرد. اما این عمل به طور کلی باید به گونه‌ای صورت گیرد که ورق‌های گالوانیزه دچار آسیب‌ دیدگی و تغییرشکل نشوند. در ذیل، انواع حالت‌های مرسوم دسته‌ بندی ورق‌ها را به همراه توضیحات لازم مشاهده می‌نمایید.

حالت اول

در این شیوه که ابعاد همه‌ی ورق‌های یک دسته برابر هستند، حالت ایده‌آل بندیل کردن ورق‌های گالوانیزه بوده و عمل حمل بندیل‌ها در این حالت آسان می‌باشد و همینطور مقدار و احتمال آسیب‌دیدگی ورق‌ها بسیار کم می‌باشد.

 

بهترین حالت دسته بندی عرشه فولادی

 

حالت دوم

این حالت از دسته‌بندی مناسب نبوده و حدالامکان نباید از این روش استفاده نمود، چرا که هم عملیات حمل این بندیل‌ها، و هم عملیات جداسازی ورق‌ها با توجه ابعاد مختلف ورق‌های یک بندیل، در کارگاه و انتقال مجدد آنها به بخش‌های مختلف ساختمان نیز دشوار می‌باشد.

 

بدترین حالت بندیل کردن

 

حالت سوم

در این حالت نیز، احتمال آسیب‌دیدگی ورق‌های زیرین در حین حمل و نقل بندیل‌ها زیاد می‌باشد.

 

بندیل کردن ورق های عرشه فولادی

 

 

حالت چهارم

این حالت مشابه حالت قبل بوده با این تفاوت که تعداد ورق‌های (شیت‌ها) کوچکتر بر روی شیت‌های بزرگتر کمتر می‌باشد. قرار دادن تعداد کمی از ورق‌های کوچکتر بر روی تعدادی ورق‌ بزرگ، مشکل خاصی را ایجاد نکرده و به مراتب از حالت قبل بهتر است.

 

دسته بندی ورق های عرشه فولادی

 

به طور کلی در هنگام عملیات بندیل کردن و انتقال ورق‌های گالوانیزه، رعایت موارد زیر، باعث افزایش ایمنی افراد و در عین حال، کاهش خسارات و همینطور اصطلاحاً پِرتی مصالح می‌شود؛

  • تمام ورق‌های عرشه بایستی حداقل تفاوت طولی را نسبت به ورق‌های مجاور داشته باشند. پرسنل نصب نبایستی مجبور شوند که ورق‌های عرشه را در مسافت زیاد بر روی سازه حمل نمایند و ورق‌های عرشه فولادی طبقات مختلف نبایستی در یک بندیل قرار گیرند.
  • تنوع طول ورق‌های عرشه فولادی بایستی به حداقل رسانده شود و این کار کمک می‌کند که ورق‌ها در هنگام حمل آسیب نبینند.
  • بایستی سعی گردد که وزن بندیل‌ها از 2000 کیلوگرم تجاوز ننماید. این یک وزن ایده‌آل برای جابجایی آنها با جرثقیل می باشد.
  • ورق های عرشه کوچک، در صورت بندیل شدن با ورق‌های بزرگ باعث رساندن آسیب به آنها می شوند و بایستی از این کار پرهیز گردد.
  • حداقل تعداد ورق‌های یک بندیل 10 تا 12 عدد می باشد. کم بودن تعداد ورق‌ها، بسته بندی و بندیل کردن آنها را دچار مشکل می سازد.

 

 

بندیل کردن ورق های عرشه فولادی

 

جابجایی درست ورق های عرشه فولادی

 

پس از انتقال ورق‌های گالوانیزه به محل پروژه، و انتقال مجدد بندیل‌ها به طبقات و محل‌ های مورد نظر، ورق‌ها در دهانه‌ی مربوطه جای گذاری و سپس، با استفاده از دستگاه میخ‌کوب (اصطلاحاً تفنگ میخ‌کوب) و میخ‌های مخصوص، و یا به وسیله‌ی جوش به تیرهای اصلی و فرعی سازه متصل و  مهار می‌شوند.

 

نصب ورق های گالوانیزه

 

ورق‌های عرشه فولادی می‌توانند توسط جوش‌ نقطه‌ای یا جوش‌ خطی به تیرهای سازه متصل شوند. بخش‌هایی از “استاندارد ملی ایران شماره‌ی 21973 : 1396” که به “سقف‌های مرکب عرشه فولادی” اختصاص داده شده است، در مورد مهار ورق عرشه به تیرهای سازه توسط اتصالات جوشی یا مکانیکی، چنین بیان می‌دارد؛

 

نکات طراحی سقف عرشه فولادی

 

همینطور استاندارد مذکور، در بخش هشتم، نکاتی را در مورد اتصال ورق‌ها توسط جوش متذکر گردیده که عیناً در ذیل آورده شده است؛

 

نکات طراحی سقف کامپوزیت عرشه فولادی

 

و در بخش نهم از استاندارد مربوط به سقف‌های عرشه فولادی، در مورد اتصالات مکانیکی صحبت شده است؛

 

استاندارد های سقف عرشه فولادی

 

در ذیل، نمونه‌هایی از اتصال ورق‌های گالوانیزه‌ی سقف عرشه فولادی به تیرهای مجاور را توسط اتصالات مکانیکی و جوشی مشاهده می‌نمایید؛

 

اتصال مکانیکی سقف عرشه فولادی

میخ کوبی سقف عرشه فولادی

 

علاوه بر این، ورق‌های عرشه فولادی مجاور یکدیگر در امتداد عرضی یک دهانه از سقف سازه، باید با استفاده از روش‌ هایی، ضمن رعایت هم‌پوشانی ورق‌ها، به یکدیگر بسته و مهار شوند. بخش 7-3 از استاندارد سقف‌های مرکب عرشه فولادی، در مورد همین موضوع الزاماتی را به منظور اتصال و مهار ورق‌ها در نظر گرفته است که شما خواننده‌ی گرامی را به مطالعه‌ی این بخش از آیین‌نامه دعوت می‌نماییم؛

 

نکات اتصال ورق های عرشه فولادی

 

استاندارد مذکور، در بخش 7-6 ، الزامات و توصیه‌هایی را در مورد طره‌ها ارائه کرده است که بخش مربوطه را در ذیل مشاهده می‌نمایید؛

 

اتصال ورق های عرشه فولادی در طره ها

 

استاندارد سقف‌ های مرکب عرشه فولادی ایران، در بخش پنجم، در مورد تغییرشکل‌های خمشی (افتادگی) ورق‌های گالوانیزه، تحت اثر وزن ورق و همینطور بتن روی آن، بیان می‌دارد که؛

 

افتادگی عرشه فولادی

 

فلاشینگ‌ها

در سقف‌ های عرشه فولادی، به منظور جلوگیری از خروج بتن از روی ورق‌های عرشه فولادی، از مقاطع L شکل (مشابه نبشی) در لبه‌ی آزاد دهانه‌ها استفاده می‌شود که این مقاطع، اصطلاحاً فلاشینگ (Flushing) نام دارند که نمونه‌ای از آنها را در اشکال زیر، در بخش‌های مختلف ساختمان از قبیل؛ بخش پیرامونی سقف، رمپ، اطراف بازشوهای موجود در سقف و… ملاحظه می‌نمایید؛

 

فلاشینگ های سقف عرشه فولادی

 

جهت حفظ پایداری فلاشینگ‌ها در مقابل نیروی جانبی وارده از طرف بتن (به علت خاصیت سیالیت و روان بودن بتن تازه)، لازم است تا به وسیله‌ی تسمه‌های مخصوصی که وظیفه‌ی اتصال و مهار فلاشینگ‌ها توسط ورق‌های گالوانیزه عرشه‌ی سقف را بر عهده دارند، استفاده نماییم. در اشکال زیر، موقعیت و جزئیات بیشتری را از فلاشینگ و طریقه‌ی مهار آن به وسیله‌ی اتصال مکانیکی به ورق گالوانیزه را ملاحظه می‌نمایید.

 

اجزای سقف کامپوزیت عرشه فولادی

 

برشگیرها (گلمیخ)

به طور کلی نقش گلمیخ در سقف عرشه فولادی، همانطور که از نامشان مشخص است، نقش جذب و انتقال تنش‌های برشی به تیرهای سازه در جهت حفظ پایداری جانبی سقف را دارند. اما یکی از نقاط قوت سقف‌ های عرشه فولادی، ایفای این نقش سازه‌ای بسیار مهم، توسط گلمیخ‌ها می‌باشد. گلمیخ‌ها در واقع، میخ‌ های سرپهن از جنس آلیاژی از فولاد با مقدار کربن پائین و با مقاطع استوانه‌ای با حداکثر قطر 20 میلی‌متر هستند. نمونه‌ای از گلمیخ‌های مورد استفاده در سقف عرشه فولادی را  در شکل زیر مشاهده می‌نمائید.

 

نقش گلمیخ در سقف عرشه فولادی

 

طبق الزامات آیین‌نامه A.W.S-D1.1 ، که یکی از استاندارهای ارائه شده توسط (A.W.S(American Welding Society) یا جامعه جوشکاری آمریکا می‌باشد، به منظور تولید گلمیخ‌ها، به دلیل اهمیت بالای خصوصیات مکانیکی این جزء از سقف‌های عرشه فولادی، می‌بایستی از آلیاژ خاصی از فولاد و روش فورج سرد (Cold Forging) در جهت ساخت آنها استفاده نمود. در روش فورج سرد، تمامی امور لازم در جهت شکل‌دهی مقاطع، به صورت سرد انجام گرفته و به هیچ عنوان عمل حرارت‌دهی به مصالح صورت نمی‌گیرد.

روش فورج سرد، یکی از بهترین روش‌ها برای ساخت اجزایی است که تحت تنش‌ها و شرایط بحرانی قرار دارند. گلمیخ‌ها، قابلیت تحمل و انتقال تنش‌های برشی در همه‌ی جهات را دارند در حالی که نبشی‌ها یا ناودانی‌های مورد استفاده به عنوان برشگیر در سقف‌ های کامپوزیت سنتی، تنها در جهت طولی خود قادر به تحمل برش‌ می‌باشند. اما به منظور حصول اطمینان ار صحت عملکرد مطلوب گلمیخ‌ها، در بکارگیری آنها باید به نکاتی از قبیل؛ عدم وجود زنگ‌ زدگی، رطوبت، ترک، لهیدگی و دیگر مشکلات مؤثر در خواص مکانیکی در بدنه‌ی گلمیخ‌ها توجه نمود. عملیات جوشکاری گلمیخ‌ها به تیرهای سازه، توسط دستگاه جوش قوس الکتریکی خاصی به نام Stud Welder انجام می‌گیرد که نمونه‌ای از این دستگاه را به همراه دیگر تجهیزات همراه آن در ذیل مشاهده می‌نمائید.

 

 

تفنگ میخکوب

 

 

گلمیخ‌ها توسط دستگاه جوش قوس الکتریکی، به تیرهای سازه جوش داده می‌شوند. به منظور محافظت از حوضچه‌ی مذاب تشکیل شده نسبت به پدیده پاشش در لحظه‌ی ایجاد قوس الکتریکی، حفظ کیفیت و بٌعد مناسب جوش، یک حلقه‌ی سرامیکی دندانه‌ دار در محل مورد نظر قرار می‌گیرد که در شکل بالا نیز قابل مشاهده می‌باشد. این حلقه‌های سرامیکی، می‌بایست پس از سرد شدن کامل جوش، از گلمیخ‌ها جدا شوند.

علاوه بر این، یک زائده در بخش انتهایی گلمیخ‌ها، همانند شکل زیر، به منظور ایجاد فاصله بین گلمیخ و سطح مورد نظر برای جوشکاری (معمولاً بال فوقانی تیر)، در نظر گرفته می‌شود که در واقع این زائده که نمونه‌ای از آن را در ذیل مشاهده می‌نمایید، نقش همان فاصله‌ای که یک جوشکار برای جلوگیری از چسبیدن الکترود به سطح، بین الکترود و سطح فلزی در نظر می‌گیرد را ایفا می‌کند.

 

نقش گلمیخ در سقف عرشه فولادی

 

 

و اما به طور کلی، فرآیند عملیات جوشکاری گلمیخ‌ها به فلز پایه(عموماً تیرها) به شکل زیر است؛

  1. قرار دادن حلقه‌ی سرامیکی محافظ حوضچه مذاب در محل مورد نظر
  2. قرار دادن گلمیخ، درون گیره‌ی تپانچه دستگاه Stud Welder
  3. شروع عملیات جوشکاری و تشکیل حوضچه مذاب
  4. شکستن حلقه‌ی سرامیکی محافظ حوضچه‌ی مذاب پس از سرد شدن کامل جوش

همچنین مراحل بالا، در ذیل به صورت تصویری نشان داده شده است؛

 

مراحل نصب برشگیر

 

مبحث دهم مقررات ملی ساختمان که مربوط به ساختمان‌های فولادی است، در بخش‌هایی از فصل دوم خود به ارائه‌ی الزامات و توصیه‌هایی در مورد گلمیخ‌ها پرداخته است و اولین بحث در این مورد را در قسمت دوم از بخش « پ-1 » در بند 10-2-8-3-3 که در ذیل نیز مشاهده می‌نمایید، شاهد هستیم؛

 

نکات آیین نامه ای گلمیخ

 

بخش 10-2-8-7 از مبحث دهم، کاملاً به الزامات مربوط به برشگیرها اختصاص داده شده است که مهم‌ترین بند‌های این بخش از آیین‌نامه را در ذیل ملاحظه می‌نمایید؛

 

گلمیخ های سقف عرشه فولادی

 

همینطور، آیین‌نامه جوشکاری ساختمانی ایران (نشریه 228)، در فصل هفتم به ارائه الزاماتی در مورد خصوصیات گلمیخ‌های مورد استفاده، و همچنین خصوصیات جوش و عملیات جوشکاری آنها پرداخته است که در ادامه‌ی این بخش از مقاله‌ی جاری، با مهم‌ترین موارد این بخش از آیین‌نامه آشنا خواهیم شد؛

 

آیین نامه در رابطه با گلمیخ های سقف عرشه فولادی چه می گوید؟

 

یکی از مهم‌ترین مواردی که می‌بایست نسبت به گلمیخ‌های سقف عرشه فولادی رعایت نمود، آزمایش‌ گلمیخ‌ها می‌باشد که نشریه 228، در بخش 7-6-6 به این موضوع مهم اشاره نموده است. روش‌های مختلفی به منظور ارزیابی مقاومت، چگونگی عملکرد و رفتار گلمیخ‌ها وجود دارد اما، یکی از ساده‌ ترین روش‌های مرسوم که توسط آیین‌نامه نیز پیشنهاد شده است، آزمایش خمش کارگاهی می‌باشد که مهم‌ترین خصوصیت این آزمایش، عدم نیاز به تجهیزات و امکانات خاص در جهت تست گلمیخ‌ها می‌باشد. این آزمایش پس از پایان یافتن عملیات نصب گلمیخ، به شکلی که آیین‌نامه در ذیل توضیح داده است، صورت می‌گیرد؛

 

آزمایش خمش گلمیخ در نشریه

 

در ذیل، تصویری از چگونگی انجام این آزمایش کارگاهی و همینطور یک گلمیخ خم شده پس از انجام آزمایش را ملاحظه می‌نمایید؛

 

خم گلمیخ

 

نشریه 228، علاوه بر آزمایش خمش، دو آزمایش کشش و پیچش را نیز توصیه کرده و در مورد آنها، اینگونه شرح می‌دهد؛

 

آزمایش پیچش برشگیر های سقف عرشه فولادی

 

شبکه آرماتور

همانطور که می‌دانید، به علت مقدار آب مازاد مورد نیاز سیمان موجود در بتن به منظور هیدراتاسیون، و خروج این مقدار آن به دلایلی نظیر خاصیت موئینگی و… ، با شروع عملیات گیرش، بتن تمایل به جمع‌شدگی پیدا کرده و پدیده‌ی انقباض اتفاق می‌افتد و به دنبال آن، شاهد ایجاد ترک‌ هایی در سطح بتن نیز خواهیم بود که این حالت در بتن‌ ریزی‌ های حجیم محسوس‌تر خواهد بود.

همینطور تغییر دما نیز می‌تواند باعث انقباض و انبساط، و متعاقباً ایجاد تنش در بتن شود. از این رو، در سقف‌های عرشه فولادی نیز، مانند سیستم‌های سنتی مانند سقف تیرچه‌بلوک، می‌بایست از آرماتورهای اٌفت و حرارت که معمولاً میلگرهای ساده با قطر 8 میلی‌متر و از نوع  AIII هستند، استفاده نماییم.

یکی از مهم‌ترین مزایای سقف‌ های عرشه فولادی، که در بخش‌ های آتی از مقاله جاری، بیشتر به آن خواهیم پرداخت، سرعت بالای اجرای آن‌ها می‌باشد. اما از طرفی به دلیل زمان‌ بر بودن عملیات میلگردگذاری در سقف‌های کامپوزیت، با استفاده از میلگردهای شاخه‌ای موجود در بازار (روش سنتی) در سقف‌های عرشه‌فولادی، باعث کاهش سرعت اجرا خواهد شد، در نتیجه، به منظور حفظ خصوصیت سرعت اجرای بالا در این نوع از سقف‌ها، عموماً از مش‌های آماده (شبکه‌ای از میلگردها که به وسیله‌ی جوش، متصل و پایدار شده‌اند) استفاده می‌شود که در ذیل، نمونه‌ای از آنها را مشاده می‌نمایید.

البته لازم به ذکر است که استفاده از میلگردها در سقف‌ های عرشه فولادی، ممکن است به منظور ایفای نقش سازه‌ای  نیز باشد. به طور مثال، در صورتی که از ظرفیت کششی ورق‌های عرشه فولادی صرف نظر شود، به منظور افزایش ظرفیت خمشی مقطع دال در برابر لنگرهای مثبت و کنترل گسترش ترک‌های ناشی از خمش، می‌بایست از میلگردهای تقویتی در نواحی وسط دهانه دال استفاده نماییم که نمونه‌ای از این مورد را در ذیل مشاهده می‌نمایید.

 

میلگرد گذاری سقف عرشه فولادی

میلگرد تقویتی برای مقابله با خمش مثبت و کشش در ورق

 

همینطور در  نزدیکی تیرهای سقف و نواحی طره‌ای سازه، مشابه اشکال زیر، شاهد ایجاد نیرو و به دنبال آن تغییرشکل‌های کششی هستیم و از همین رو، به منظور جلوگیری از گسیختگی کششی بتن و گسترش ترک‌ها در این نواحی، نیازمند استفاده از میلگردهای تقویتی خواهیم بود.

 

استفاده از میلگرد تقویتی در سقف عرشه فولادی

 

استاندارد سقف‌ عرشه فولادی ایران، در بخش 5-2-13، الزامات مربوط به میلگردهای اُفت و حرارت در سقف‌های عرشه فولادی را مورد بحث قرار داده است که بخش مذکور، عیناً در ذیل ارائه گردیده است؛

 

کم کردن ترک های سقف عرشه فولادی با میلگرد های منفی

 

استاندارد مربوط به سقف‌های مرکب عرشه فولادی ایران، در بند 4-2-4 و 4-2-5 ، به شکلی که توضیحات مربوطه در ذیل نیز آورده شده است، مهندسین را به رعایت ضوابط، الزامات و توصیه‌های ارائه شده توسط دیگر آیین‌نامه‌های مرتبط با میلگردها و شبکه‌های جوش‌شده، و همینطور تقویت بتن با استفاده از الیاف‌ها، ارجاع و الزام می‌کند؛

 

استفاده از میلگرد آج دار در سقف عرشه فولادی

 

بتن

بتن مورد استفاده در سقف‌های عرشه‌فولادی، تفاوت خاصی با بتن در دیگر اجزای سازه‌ای نداشته و معمولاً دارای مقاومتی بین 200 تا 300 کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع دارد.

همچنین آیین‌نامه، در بندهای 4-2-1 و 4-2-2 در مورد ویژگی‌های بتن مورد استفاده در سقف‌های عرشه فولادی بحث می‌کند که بندهای مذکور در ذیل ارائه گردیده است؛

 

اجزای سقف کامپوزیت عرشه فولادی

 

همینطور در مورد مقدار پوشش بتن روی ورق‌های گالوانیزه، در بند 5-2-4-1، بیان می‌شود که؛

 

بتن مورد استفاده در سقف کامپوزیت

 

مزایای سقف‌ کامپوزیت عرشه فولادی

  1. سرعت اجرای بالا (حدود 11 برابر سریعتر از دیگر سیستم‌ها)
  2. بازگشت سرمایه کارفرما در زمان کمتر که نتیجه‌ی سرعت اجرای بالای این سیستم می‌باشد.
  3.  سیستم صنعتی سازی شده و کاهش خطاهای ناشی از عملکرد انسانی
  4.  افزایش فواصل تیرریزی، کاهش مصرف فولاد اسکلت
  5.  مقاومت فوق العاده نسبت به آتش سوزی و زلزله
  6.  امکان بتن ریزی همزمان کلیه طبقات
  7. دسترسی بسیار آسان به تاسیسات (به دلیل فضای خالی سقف بین دال و تیرآهن‌ها و مخفی کردن تاسیسات توسط سقف کاذب و یا دیگر روش‌ها)
  8.  کاهش ضخامت سقف
  9.  حذف شمع، قالب بندی و برخی تیرهای فرعی
  10. انعطاف‌پذیری سیستم و انطباق خوب با طرح‌های معماری
  11. حذف سیستم قالب‌بندی سنتی دشوار و کند و حذف کامل عملیات دکفراژ (باز کردن قالب‌ها)
  12. عملکرد مناسب در برابر زلزله (بالابردن صلبیت ساختمان) و مقاومت در برابر نیروهای جانبی
  13. ایجاد یک سکوی فولادی با ایمنی بالا در زمان اجرای سقف
  14. تسهیل در امر عمل‌آوری بتن به دلیل حفظ کامل آب توسط ورق‌های گالوانیزه در برابر خروج از روزنه‌ها
  15. سهولت اجرا بدلیل دائمی بودن و سبکی قالب های این سیستم
  16. امکان اجرای سقف بین ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ متر مربع در روز
  17. امکان اجرا در انواع شرایط آب و هوایی
  18. عمر مفید طولانی

 

معایب سقف‌ عرشه فولادی

  1. عدم آشنایی عموم کارگران با نحوه‌ی اجرای سقف‌های عرشه فولادی و در نتیجه نیاز به نیروی متخصص برای اجراء
  2. میزان لرزش سقف
  3. اجرای دشوار در سازه‌های بتنی

 

مزایای سقف عرشه فولادی نسبت به سقف‌های کامپوزیت سنتی

  1. امکان افزایش فاصله‌ی تیرهای فرعی در سقف عرشه فولادی تا 3 متر بدون استفاده از شمع‌بندی (این فاصله در سقف کامپوزیت سنتی حدود یک متر است)
  2. کاهش ارتفاع بتن روی قالب
  3. کاهش وزن سقف در حدود 50 کیلوگرم بر متر مربع
  4. کاهش مقدار میلگرد مصرفی
  5. استفاده از گلمیخ‌ها به عنوان برشگیر به جای نبشی‌

طراحی سقف‌ عرشه فولادی به صورت دستی

همانطور که در بخش مربوط به گلمیخ‌های مورد استفاده به عنوان برشگیر در سقف‌ عرشه فولادی بیان شد، هدف از استفاده‌ی این المان‌ها (برشگیرها)، ایجاد پیوستگی در بتن و تیرهای سقف و به دنبال آن، عملکرد یکپارچه‌ی سیستم سقف (دال و تیرها) و در نتیجه، افزایش سختی سیستم می‌باشد. همچنین، چنین رویکردی در طراحی سقف‌های کامپوزیت، باعث کاهش مقاطع تیر و به طور کلی، اقتصادی‌ تر شدن طرح را به همراه خواهد داشت. در چنین شرایطی، سقف سازه مورد نظر، همانطور که در شکل زیر مشاهده می‌نمایید، از مجموعه‌ای متوالی از مقاطع T شکل تشکیل می‌شود که در این حالت دال بتنی، نقش بال فوقانی مقطع تیر سقف را ایفا می‌کند.

استاندارد سقف مرکب عرشه فولادی ایران نیز، رویکردی مشابه داشته و روابط محاسبه مقاومت و طراحی سقف‌ عرشه فولادی را بر مبنای مقاطع  مرکب ارائه کرده است که در ادامه‌ی مقاله جاری، بخش‌های مربوطه در استاندارد مذکور را مورد بررسی قرار خواهیم داد.

 

طراحی سقف عرشه فولادی

 

مقاومت برشی یک طرفه سقف عرشه فولادی

استاندارد سقف مرکب عرشه فولادی ایران، در بند 5-2-7، روابطی را به منظور محاسبه‌ی مقاومت برشی یکطرفه سیستم مرکب سقف عرشه فولادی ارائه می‌کند که بخش مربوطه، در ذیل نیز آورده شده است؛

 

مقاومت سقف عرشه فولادی

 

مقاومت برشی دو طرفه (پانچ) سقف عرشه فولادی

همینطور در ادامه، مشابه بخش قبل، در استاندارد مذکور، در مورد برش پانچ سقف عرشه فولادی داریم؛

 

برش پانچ در سقف عرشه فولادی

 

 

توضیحات، الزامات و ترکیب‌بارهای طراحی

قسمت ابتدایی بخش پنجم از استاندارد ملی سقف مرکب عرشه فولادی، به توضیحاتی در مورد روش‌های طراحی (LRFD و ASD)، ترکیب‌ بارهای طراحی و ضوابطی در مورد ورق‌های فولادی عرشه‌ها اختصاص یافته است. این نکته در مورد ورق‌های عرشه فولادی قابل ذکر است که در بحث طراحی، به طور کلی دو رویکرد نسبت به نقش ورق‌های گالوانیزه سقف‌ عرشه فولادی وجود دارد. در روش اول، ورق‌های گالوانیزه تنها به عنوان قالب‌های ماندگار در نظر گرفته می‌شود. اما در رویکرد دوم که نگاهی دقیق‌تر دارد، ورق‌های گالوانیزه را به عنوان یه جزء سازه‌ای از سیستم سقف، و به عنوان یک المان کششی مؤثر در افزایش ظرفیت خمشی مقطع مرکب، در برابر لنگرهای مثبت محسوب می‌نماید. بخش‌هایی از استاندارد مذکور که به بحث نقش ورق‌های گالوانیزه، و دیگر موارد پرداخته است را در ذیل ملاحظه می‌نمایید؛

 

طراحی سقف کامپوزیت عرشه فولادی

 

همچنین آیین‌نامه در ادامه، در مورد خمش ورق‌ها(دچار خیز و خمیدگی شدن)، در اثر بارهای وارده در حین اجرا بیان می‌دارد که؛

 

کنترل های سقف عرشه فولادی

 

مثال طراحی سقف عرشه فولادی

همانطور که گفته شد، می‌توان از نقش سازه‌ای ورق‌های گالوانیزه‌ی سقف‌ عرشه فولادی صرف نظر نمود. در اینجا نیز ابتدا به منظور محاسبه‌ی مقاومت برشی عمود بر صفحه دال بتنی سقف، با صرف نظر از مقاومت ورق، در قالب یک مثال ساده، با در نظر گرفتن فرضیات زیر، اجزاء مختلف سسیتم سقف را مورد تحلیل و طراحی قرار می‌دهیم؛

  • فاصله‌ی تیرچه‌ها 2 متر، و طول آنها برابر 4.5 متر
  • وزن بار مرده سقف (بتن + عرشه): 300 کیلوگرم بر متر مربع
  • وزن بار زنده سقف: 200 کیلوگرم بر متر مربع 

در این مثال، یکی از دهانه‌های سقف سازه، با خصوصیات مذکور را مورد بررسی قرار خواهیم داد.

 

 

مثال طراحی سقف عرشه فولادی

 

به طور مثال در اینجا، ابتدا نیروی برشی وارد بر تیرهای اصلی سازه را در دهانه‌ی مورد نظر، تحت ترکیب‌ بار 1.2D+1.6L تحلیل می‌نماییم. به این منظور داریم؛

 

D=300Kg/m2

L=200Kg/m2 

 بار گسترده سطحی Wu=(1.2 ×300) + (1.6 ×200) = 680 kg/m2

680 kg/m2 × 2 =1360 kg/m  بار خطی

بنابراین تیرهای سازه در دهانه‌ی مورد نظر، تحت بار خطی 1360 kg/m قرار دارند.

نیروی برشی ایجاد شده در تیر، تحت اثر بار خطی برابر است با؛

 

نیروی برشی در سقف عرشه فولادی

 

 

 

از آنجایی که در سازه‌های فولادی، عموماً مقاطع IPE به عنوان تیر مورد استفاده قرار می‌گیرند، در جهت انتخاب مقطع مناسب  به منظور تأمین مقاومت برشی مقاوم مورد نیاز، از رابطه‌ی ارائه شده توسط مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، در بند 10-2-6-2-1 استفاده می‌نماییم؛

 

مقاومت برشی سقف کامپوزیت

 

در ادامه‌ی متن بالا از آیین‌نامه، روابطی به منظور محاسبه‌ی ضریب Cv در نظر گرفته شده است که در اینجا، به منظور تسهیل در امر محاسبات، Cv=1 فرض می‌شود.

با توجه به توضیحات بالا و رابطه‌ی محاسبه‌ی مقاومت برشی داریم؛

 

محاسبات طراحی سقف عرشه فولادی

 

 

 

 

 

 

 

با توجه به محاسبات انجام شده، مقطعی با A= 212.5 mm2      (مساحت جان) مورد نیاز است. با نگاهی به بخش مقاطع IPE در جدول پروفیل‌های ساختمانی و محاسبه‌ی مساحت جان پروفیل‌ها، متوجه می‌شویم که مقطع IPE80، با مساحت جان304m2    ، مقطعی مناسب برای مقاومت در برابر نیروی برشی وارده می‌باشد. نیروی مقاوم نهایی مقطع IPE80 برابر است با؛

 

طراحی سقف کامپوزیت عرشه فولادی

 

 

 

 

کنترل مقاومت مقطع بر مبنای توصیه بند 10-2-6-1 مبحث دهم؛

 

مقاومت برشی طراحی سقف

 

محاسبه مقطع تیر سیستم مرکب، تحت لنگر خمشی

 

محاسبه مقطع تیر سیستم مرکب

 

 

لنگر ایجاد شده در تکیه‌گاه‌ها، تحت بار خطی منتقل شده به تیرها برابر است با؛

 

لنگر تکیه گاه ها

 

 

 

طبق آیین‌نامه ACI 318، مقدار عرض مؤثر دال، برابر کوچک‌ترین مقدار از بین مقادیر حاصل از سه رابطه‌ی زیر است؛

 

عرض موثر دال بتنی سقف عرشه فولادی

 

 

 

 

طراحی سقف کامپوزیت عرشه فولادی

 

در جهت سادگی محاسبات، به منظور محاسبه‌ی پارامتر be ، اولین رابطه از بین روابط بالا را ملاک قرار داده و داریم؛

محاسبه عرض موثر سقف عرشه فولادی

 

 

 

با فرض Fc = 210 kg /cm2  و   Fy  = 2400 kg/cm2    ، با برقراری تعادل افقی بین بلوک فشاری و کششی مقطع مرکب داریم؛

 

طراحی سقف کامپوزیت

 

 

 

توجه کنید که پارامتر a، بیانگر فاصله‌ی دورترین تار فشاری مقطع تا محور خنثی می‌باشد.

با توجه به رابطه‌ی بدست آمده، می‌توان با فرض فشاری بودن بتن مقطع (دال بتنی)، a = 5 cm، مقدار As مورد نیاز  را محاسبه نمود؛

 

ضخامت دال بتنی

 

 

 

با استفاده از بخش مربوط به مقاطع IPE  در جدول پروفیل‌های ساختمانی، مقطع IPE270 با مساحت 45.9 cm2  را به عنوان یک مقطع مناسب برای تیر تحت کنش‌های خمشی انتخاب می‌نماییم.

حال به کمک لنگرگیری نیروهای مقاوم داخلی مقطع حول تار خنثی، مقادیر لنگر مقاوم و لنگر وارده را مقایسه، و شرایط مقطع را ارزیابی می‌نماییم؛

 

طراحی سقف کامپوزیت

 

 

 

 

 

 

 

 

 

در نتیجه، مقطع  IPE270 تحت نیروی برشی و لنگر خمشی اعمالی مقاوم می‌باشد.

 

طراحی برشگیرهای سقف عرشه فولادی (گلمیخ)

در مورد الف از بند 10-2-8-7-2 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، رابطه‌ای به منظور محاسبه‌ی مقاومت برشی اسمی گلمیخ‌ها ارائه کرده است که بند مذکور، در ذیل نیز آورده شده است؛

 

الزامات طراحی گلمیخ

 

ابتدا بخش سمت چپ رابطه‌ی 10-2-8-33 مبحث دهم را محاسبه می‌نماییم؛

با فرض قطر 19 میلی‌متر برای گلمیخ (قطر مرسوم در ساخت گلمیخ‌ها)، مساحت یک گلمیخ برابر است با؛

 

نقش گلمیخ در سقف عرشه فولادی

 

 

 

همچنین برای محاسبه‌ی مدول الاستیسیته‌ی بتن(Ec)  بر مبنای رابطه‌ی ارائه شده توسط مبحث نهم در بند 9-13-7-1 داریم؛

 

طراحی برشگیر های سقف عرشه فولادی

 

 

 

 

 

 

محاسبه بخش سمت راست رابطه‌ 10-2-8-33 ؛

محاسبات طراحی سقف عرشه فولادی

 

 

بررسی برقراری رابطه‌؛

 

 

 

با توجه به عدم برقراری رابطه بالا، و ازآنجایی که Qn نمی‌تواند بزرگتر از 6282.6 kg  باشد، می‌بایست همین مقدار(6282.6 kg  ) را به عنوان مقاومت برشی یک گلمیخ در نظر بگیریم.

زمانی که یک مقطع مرکب تحت خمش قرار می‌گیرد، نیروهای بلوک فشاری و کششی باعث می‌شود تا گلمیخ‌ های فولادی، تحت اثر نیروی برشی قرار گیرند. بنابراین گلمیخ‌ها، می‌بایست بر مبنای حداقل نیروی مقاوم بلوک فشاری و کششی مقطع طراحی ‌شوند. از این رو داریم؛

 

نقش گلمیخ در سقف عرشه فولادی

 

 

 

مشاهده می‌شود که نیروی فولاد، با مقدار اختلاف کم، به عنوان نیروی برشی وارده به گلمیخ‌ها در طراحی غالب می‌باشد.

از بخش مربوط به بررسی گلمیخ‌ها در مقاله‌ی جاری، الزامات مبحث دهم مقررات ملی ساختمان در مورد فواصل بین گلمیخ‌ها مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به مطالب گفته شده، حداکثر و حداقل مقادیر مجاز فواصل گلمیخ‌ها عبارتند از؛

  • حداقل فاصله گلمیخ‌ها در امتداد محور طولی تیر؛ 6 برابر قطر گلمیخ
  • حداقل فاصله گلمیخ‌ها در امتداد عمود بر محور طولی تیر؛ 4 برابر قطر گلمیخ
  • حداکثر فاصله‌ی طولی بین گلمیخ‌ها؛ 8 برابر ضخامت دال یا 800 میلی‌متر

حال با استفاده از نسبت بین مقدار نیروی برشی کل وارده، و نیروی مقاوم یک گلمیخ، می‌توان به راحتی تعداد گلمیخ ‌های مورد نیاز در نصف تیر را محاسبه نمود؛

 

تعداد گلمیخ در برشگیر ها

 

 

 

به این موضوع توجه داشته باشید که در یک تیر تحت خمش، جهت نیروهای برشی در امتداد صفحه‌ی مقطع دال، از وسط دهانه به طرفین، دارای جهتی عکس یکدیگر هستند از این رو، تعداد برشگیرهای مورد نیاز، بر مبنای نیمی از طول دهانه محاسبه می‌شود.

کنترل فاصله‌ی گلمیخ‌ها؛

 

کنترل فاصله گلمیخ ها

 

 

 

 

 

 

در صورتی که فاصله‌ی بین گلمیخ‌ها از حد مجاز تعیین شده توسط مبحث دهم مقررات ملی ساختمان (800 میلی‌متر یا 8 برابر ضخامت دال) فراتر بود، می‌توان دو گلمیخ را در امتداد عرضی تیر فولادی، ضمن کنترل مقدار مجاز فاصله‌ی عرضی آنها، در نظر گرفت.

 محاسبه‌ و کنترل خیز ورق گالوانیزه 

سیستم‌ مرکب سقف‌های کامپوزیت که عموماً از دو ماده اصلی بتن و فولاد تشکیل شده است، در واقع زمانی کامل شده و عملکردی مختلط پیدا می‌کند که بخش بتنی سیستم، کاملاً خشک شده و کسب مقاومت کرده باشد. این موضوع بدین معناست که یک سیستم مرکب مانند سقف عرشه فولادی، تا قبل، حین و زمان کسب مقاومت قابل قبول توسط بتن، یک مقطع کامپوزیت محسوب نمی‌شود و نتیجتاً در این شرایط، تنها تیرهای سقف سازه در برابر بارهای وارده مقاومت می‌نمایند. تا قبل از تشکیل سیستم کامپوزیت در سقف سازه، وظیفه‌ی تحمل نیروهای وارده از طرف بتن خشک نشده (بتن تازه و مرطوب)، ورق‌های گالوانیزه و همینطور وزن خود المان‌های باربر (تیرها)، بر عهده‌ی تیرهای سقف سازه می‌باشد.

پس از خشک شدن و کسب مقاومت بتن، سیستم کامپوزیت مورد نظر تشکیل شده و قادر به تحمل بارهای کف‌سازی و سربارهایی مانند وزن سقف‌های کاذب، تاسیسات و…  می‌باشد. بنابراین، محاسبه‌ی مقدار خیز ناشی از سربار در سقف‌های عرشه فولادی و به طور کلی این قبیل سیستم‌ها، در دو حالت 1) قبل از تشکیل سیستم کامپوزیت و 2) بعد از شکل‌گیری سیستم کامپوزیت، که تحت بارهای مربوط‌ به دو حالت مذکور محاسبه می‌گردد.

حالت اول؛ محاسبه‌ی مقدار خیز تیر سازه تحت بار وزن بتن قبل از گیرش(بتن مرطوب و آبدار) و وزن المان باربر(تیر)

با فرض مفصلی بودن دو انتهای تیرها، به منظور محاسبه‌ی خیز ایجاد شده ناشی از بار گسترده خطی، با استفاده از رابطه‌ زیر برای تیر دوسر مفصل از تحلیل سازه‌ها داریم؛

 

کنترل خیز ورق گالوانیزه

 

مقدار آب داخل بتن؛

با توجه به فرضیات زیر داریم؛

 

 

 

 

با توجه به فرضیات بالا داریم؛

 

 

 

مقدار نیروی وارده از طرف وزن سیمان موجود در بتن بر واحد سطح، با فرض ضخامت 5 سانتی‌متر برای بتن سقف برابر است با؛

وزن سیمان در سقف کامپوزیت عرشه فولادی

 

 

 

از آنجایی نسبت آب به سیمان بتن ریخته شده 30 درصد می‌باشد، نیروی وارده از طرف آب موجود در بتن، برابر سی درصد از وزن سیمان است و داریم؛

 

محاسبات وزن سیمان در سقف کامپوزیت

 

 

 

نیروی(وزن) وارده از طرف بتن بر حسب واحد سطح؛

 

 

نیروی(وزن) وارده از طرف بتن بر حسب واحد سطح؛

بنابراین وزن بتن مرطوب بر واحد سطح، به صورت تقریبی برابر است با؛

 

 

 

با صرف نظر از وزن ورق‌های گالوانیزه‌، مقدار نیروی خطی وارد بر تیر، ناشی از وزن بتن مرطوب برابر است با؛

نیروی خطی ناشی از وزن بتن وارد بر سقف کامپوزیت

 

 

مقدار خیز تیر فولادی با مشخصات زیر، تحت وزن المان و بتن مرطوب یا تازه برابر است با؛

 

 

 

 

 

 

 

 

 

بند 10-2-10-2 از مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، به موضوع مقادیر مجاز خیز در تیرها و همینطور چگونگی محاسبه‌ی خیز در مقاطع مختلط (که البته پیشتر شرح داده شد) اختصاص یافته است. همنطور بند مذکور عیناًدر ذیل آورده شده است؛

 

تغییر شکل در سقف کامپوزیت عرشه فولادی

 

بنابراین، مقدار خیز مقطع مختلط تحت بارهای مرده، تیغه‌بندی، زنده می‌بایست مورد کنترل قرار گیرد که رابطه‌ی محاسبه‌ی آن، تفاوتی با رابطه‌ی ارائه شده در بخش قبل نداشته و تنها تفاوت مقاطع مختلط با مقطع غیر مختلط، خصوصیت مدول الاستیسیته‌ی متفاوت مصالح تشکیل‌دهنده‌ی مقطع می‌باشد. از آنجایی که در مقاطع مختلط، با حداقل دو جنس مختلف روبرو هستیم، می‌بایست با استفاده از روش مقطع معادل، مقطع کامپوزیت را با مقطعی معادل با مدول الاستیسیته‌ی یکسان، اما با ابعاد متفاوت جایگزین نماییم.

برای انجام این کار ابتدا کافیست تا یکی از مصالح تشکیل‌دهنده‌ی مقطع مختلط را به عنوان مصالح مبنا انتخاب نماییم. در اینجا بتن(دال بتنی) را به عنوان مصالح مبنا قرار می‌دهیم. سپس با استفاده از یک ضریب(n)، که در عرض مقطعی که می‌بایست بر مبنای مصالح مبنا تغییر کند اعمال می‌کنیم. به منظور محاسبه‌ی ضریب n می‌باست مراحل ذیل را طی نماییم؛

 

طراحی سقف کامپوزیت عرشه فولادی

 

 

 

 

 

 

 

 

 

با ضرب کمیت بدون بعد(بدون واحد) n در عرض بخش بتنی مقطع مختلط (دال)، مقطعی همگن با مدول الاستیسیته‌ی مصالح مبنا (فولاد) حاصل می‌شود.

 

محاسبه مدول الاستیسیته‌ی مصالح

 

 

 

 

حال می‌بایست ممان اینرسی مقطع همگن شده را مورد محاسبه قرار دهیم اما قبل از آن لازم است تا محور خنثی مقطع مختلط را نسبت به انتهای بال پایین مقطع  IPE270بیابیم؛

 

محاسبه ممان اینرسی مقطع همگن

 

 

 

 

 

توجه نمایید که دال بتنی روی مقطع IPE160، باعث حرکت تار خنثی مقطع به سمت بالا شده است.

محاسبه‌ی ممان اینرسی مقطع معادل نسبت به محور خنثی؛

 

محاسبات طراحی سقف کامپوزیت

 

 

 

 

ممان اینرسی دال و مقطع IPE نسبت به محور خنثی؛

محاسبات ممان اینرسی

 

 

 

 

ممان اینرسی کل مقطع مرکب؛

 

 

 

حال به راحتی می‌توان با استفاده از رابطه‌ی محاسبه‌ی خیز که در بخش قبل از مقاله جاری ارائه شد، خیز مقطع مرکب تحت بارهای وارده را، بر مبنای وزن مخصوص بتن خشک شده و دیگر بارهای وارده، محاسبه و نسبت به مقادیر مجاز ذکر شده توسط مبحث دهم کنترل نمود. در صورتی که مقدار خیز مقطع بیشتر از مقدار مجاز آیین‌نامه باشد، می‌توان با استفاده از دو راهکار افزایش ابعاد مقطع تیر و یا کاهش فاصله‌ی تیرهای عرضی(تیرچه‌ها)، مقدار خیز تیر را  کاهش دهیم اما می‌بایست به این نکته توجه نمود که حداکثر فاصله‌ی مجاز بین تیرهای عرضی 2.5 متر می‌باشد.

یکی از مهم‌ترین معایب سقف‌های عرشه فولادی، مقدار لرزش این نوع سقف‌ها می‌باشد. میزان لرزش در سقف‌های عرشه فولادی، تابع پارامترهای زیادی مانند؛ فاصله‌ی بین تیرهای عرضی، کیفیت اتصالات، گام عرشه، ارتفاع بتن روی ورق‌ها و… می‌باشد. مبحث دهم از مقررات ملی ساختمان، در بند 10-2-10-4، به موضوع میزان فرکانس ارتعاشی تیرها پرداخته است و لازم است که این موضوع نیز مورد کنترل قرار گیرد؛

 

نکات آیین نامه ای سقف کامپوزیت

محاسبه ضخامت ورق‌های فلاشینگ 

آیین‌نامه سقف مرکب عرشه فولادی ایران، در پیوست «ث»، جدولی را به منظور تعیین ضخامت ورق‌های فلاشینگ سقف، بر مبنای ضخامت دال و طول طره ارائه می‌کند که این جدول را در ذیل ملاحظه می‌نمایید. به این نکته نیز توجه نمایید که در ستون اول که مربوط به مقادیر طول طره می‌باشد،  این مقدار صفر در نظر گرفته شده است که نشان دهنده‌ی دهانه‌های معمولی سازه (دارای تیر در همه‌ی جهات) می‌باشد.

 

محاسبه ضخامت سقف عرشه فولادی

 

 

 ضخامت سقف عرشه فولادی در آیین نامه

 

حداکثر دهانه سقف عرشه فولادی

حداکثر دهانه سقف عرشه فولادی بر اساس میزان ضخامت سقف تعیین می شود. معمولا نظام مهندسی های مناطق مختلف به منظور یکسان سازی طراحی سازه ها؛ با توجه به ضخامت سقف ها حداکثر دهانه را تعیین می کنند.

 

حداکثر دهانه سقف عرشه فولادی

 

منابع

  1. سازه‌های بتن‌آرمه بر اساس روش طرح مقاومت ACI 318-14 و طراحی در حالات حدی/تألیف داود مستوفی‌نژاد،انتشارات ارکان دانش،1394.
  2. مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ایران
  3. استاندارد ملی ایران شماره‌ی 21973 : 1396، سقف‌های مرکب عرشه فولادی
  4. استاندارهای ارائه شده توسط ANSI/SDI
  5. آیین نامه جوشکاری ساختمانی ایران (نشریه شماره 228)؛ انتشارات سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور؛ 1380
خرید لينک هاي دانلود

دانلود رایگان اعضای ویژه

دانلود رایگان این آموزش و ده ها آموزش تخصصی دیگر به ازای پرداخت فقط 29 هزار تومان (+ اطلاعات بیشتر)

خرید با اعتبار سایت به ازای پرداخت فقط 3 هزار تومان

دانلود و ذخیره فقط همین آموزش ( + عضو شوید و یا وارد شوید !)

دانلود سریع و بدون نیاز به عضویت به ازای پرداخت فقط 3 هزار تومان

پیش از همه باخبر شوید!

تعداد علاقه‌مندانی که تاکنون عضو خبرنامه ما شده‌اند: 14,661 نفر

تفاوت اصلی خبرنامه ایمیلی سبزسازه با سایر خبرنامه ها نوآورانه و بروز بودن آن است ، ما تنها تازه ترین های آموزشی ، تخفیف ها و جشنواره ها و ... مورد علاقه شما را هر هفته به ایمیل تان ارسال می کنیم

نگران نباشید، ما هم مثل شما از ایمیل های تبلیغاتی متنفریم ، خاطر شما را نخواهیم آزرد!

تولید کنندگان آموزش
ارسال نظرات
نظرات کاربران
  1. مهین صیادی

    سلام
    این مقالتون واقعا عاااالی و کامل بود من قبلا اطلاعاتی داشتم در مورد این سقف اینجا کامل طراحی اش رو گفتین.
    اگه میشه لینک مقاله رو رایگان قرار بدین و همچنین برای بقیه سقف ها هم اماده کنین همچین مقاله ای رو

    پاسخ دهید

  2. مرضیه صبور

    سلام خانم مهندس
    خیلی ممنون از لطفتون، همیشه تلاش سبزسازه بر کامل بودن در آموزش ها بوده
    به شهریادگیری سبزسازه یک سر بزنید حتما فکر میکنم خیلی برای شما مفید باشه

    پاسخ دهید

  3. سیده فاطمه رضوی

    سلام وقتتون بخیر…ممنون از سایت خوبتون
    من پروژه فولاد دارم و دو نوع سقف کامپوزیت و عرشه فولادی دارم .فرقشون چیه؟
    فقط فاصله بین تیرهای فرعی این دو سقف تفاوت داره؟
    برای طراحی در ایتبس ۲۰۱۵ چه فرقی میکنه طراحیشون؟
    بازم ممنونم ازتون

    پاسخ دهید

  4. سعید کاویان‌پور

    سلام. این موارد فقط تفاوت داره برای طراحی سقف کامپوزیت و عرشه فولادی:
    ۱- فاصله تیرهای فرعی
    ۲- بار مرده سقف
    ۳- مقاومت برشی گلمیخ و برشگیر

    پاسخ دهید

  5. سلام من قصد خرید ایبوک عرشه فولادی دارم ونمیخوام وارد ایمیلم شود لطفا توضیح بفرمایید چطور خریداری کنم

    من خریدار ایبوک عرشه فولادی دارم وقصد ندارم از طرف ایمیلم وارد شود لطفا توضیح بفرماید چطوری خریداری بنمایم

    پاسخ دهید

  6. مرضیه صبور

    سلام
    مهندس شما خرید کنید ما لینک دانلود ایبوک عرشه فولادی رو برای آیدی تلگرام شما میفرستیم.

    پاسخ دهید

  7. maryamniazi65@gmail.com

    سلام
    من این ایبوک رو خریدم ولی باز نمیشه فایلش

    پاسخ دهید

  8. مرضیه صبور

    سلام خانم مهندس
    لینک دانلود اصلاح شد مجددا تست بفرمایید.

    پاسخ دهید

  9. ashzm75@ymail.com

    سلام میزنیم رو دانلو یه صفحه پر که توش کد وانگلیسی نوشته میاد لینکتون خرابه لطفا یا پولو بدین یا اینارو درست کنین ممنون

    پاسخ دهید

  10. سید سعید سرفرازی

    سلام وقت خوش
    لینک ها رو تست کردم مشکلی نداشت
    alt رو بگیرید و روی لینک کلیک کنید و همچنین سعی کنید روی یک مرورگر دیگه امتحان کنید.
    متشکرم

    پاسخ دهید

  11. leila.shahverdi1989@gmail.com

    سلام
    لطفا ایمیل خود را چک بفرمایید. فایلی برای مجموعه شما فرستادم که بررسی آن مهم است.

    پاسخ دهید

  12. شکوه شیخ زاده

    با سلام ایمیل شما دریافت و پاسخ آن ارسال شده است.

    پاسخ دهید

  13. hamed15799

    سلام مهندس
    نسخه اتوکد برای باز کردن فایل چند هست؟ با اتوکد ۲۰۱۷ باز نمیکنه

    پاسخ دهید

  14. سعید کاویان‌پور

    سلام. عمدتا فایلها در ورژن ۲۰۰۷ هست اما گاهی نقشه ها با تبدیل به ورژن پایینتر بعضی قابلیتها رو از دست میده و ورژن بالا رو قرار میدیم.
    در صورتی که سیستم شما آخرین ورژن رو ساپورت نمیکنه، پیشنهاد میکنم نسخه سبک اتوکد (جدیدترین آن) یعنی Autocad LT را دانلود و نصب کنید.

    پاسخ دهید

  15. arezrezaei@yahoo.com

    با عرض سلام و خسته نباشید
    بعد از کلیک بر روی لینک های دانلود به صفحه ی اول سایت بازمیگردد.
    لطفا لینک هارا اصلاح کنید.

    پاسخ دهید

  16. سعید کاویان‌پور

    سلام. لینکها تست شده و مشکلی نداره. صفحه رو رفرش کنید و اگر باز هم با کلیک روی لینک دانلود، وارد صفحه اول میشید، کلیدهای Ctrl+Shift+R رو بزنید.

    پاسخ دهید

  17. mojtabakhakpoor71

    سلام لینک دانلود دیتیل اتوکد کارنمیکنه متاسفانه

    پاسخ دهید

  18. سعید کاویان‌پور

    سلام. لینگ اصلاح شده میتونید دانلود بفرمایید.

    پاسخ دهید

  19. حسین محمودی

    لینک دانلود فایل اتوکد کار نمی کند لطفاً بررسی فرمائید.

    پاسخ دهید

  20. سعید کاویان‌پور

    سلام. لینک دانلود فایل اتوکد اصلاح شده میتونید دانلود بفرمایید.

    پاسخ دهید

  21. mahdi v72

    تصاویر لود نمیشن

    پاسخ دهید

  22. سعید کاویان‌پور

    سلام مهندس جان. به زودی یه ایبوک عالی برای این سقف و طراحی دستی اون، جایگزین میشه توی این صفحه

    پاسخ دهید

  23. 1m.ghalandari

    سلام و عرض ادب…هیچکدام از دو فایل دانلود نمیشن…ممنون میشم اصلاح کنید لینکشو…نیاز دارم بهشون…با تشکر از سایت خوبتون

    پاسخ دهید

  24. سعید کاویان‌پور

    سلام. لینکها قرار گرفت و تست شد، میتونید دانلود بفرمایید.

    پاسخ دهید

  25. عادل حمیدی زاده

    سلام
    فقط میتوانم بگوییم بسیارررررر عالی

    پاسخ دهید

؟

فقط کافیست ایمیلتان را وارد کنید

در کمتر از 5 ثانیه اطلاعاتتان را وارد کنید و 3 ایبوک طراحی سازه بتنی در ایتبس را به همراه هدیه ویژه آن در ایمیلتان دریافت کنید
برایم ایمیل شود
نگران نباشید ایمیل های مزاحم نمی فرستیم
close-link

دریافت رایگان این کتاب با طرح اولین‌های سبزسازه
هر نفر تنها 1 بار می‌تواند یکی از کتاب‌های سبزسازه را رایگان دریافت کند.
بنابرین شما می‌توانید این کتاب را همین الان رایگان دریافت کنید.
دریافت رایگان کتاب طراحی دستی عرشه فولادی
نگران نباشید ایمیل هرز برایتان ارسال نمی کنیم. ایمیل شما نزد ما محفوظ است.
close-link

افزایش درآمد طراحی سازه
63 دقیقه ویدئو رایگان دکتر سالار منیعی

یاد بگیرید پیش از رسیدن به سال 99 چه مهارتهایی را بصورت تخصصی بیاموزید تا جزو 10% موفق طراحان سازه باشید.
همین الان دریافت می کنم.
با بستن این صفحه دیگر این پیشنهاد را هیچ وقت نخواهید دید.
close-link