معنی دیافراگم در ساختمان و اهمیت دیافراگم صلب سقف

به‌ طور خلاصه منظور از دیافراگم سازه (بتنی یا فلزی) همان سقف سازه می ‌باشد. در ادامه به اهمیت دیافراگم یک سازه و نقش آن در سازه و به‌ صورت محدود تر در مورد حالت خاصی از دیافراگم به اسم سقف کرومیت که یکی از  انواع سقف‌ رایج در اسکلت ‌های فولادی می ‌باشد، می‌پردازیم.

اهمیت صلبیت سقف ‌ها

حفظ صلبیت در انواع سقف برای عملکرد صحیح و مقاومت ساختمان در برابر زلزله امری ضروری است؛ زیرا ما در اکثر محاسبات، دیافراگم سازه خود را صلب در نظر می‌گیریم. با صلب در نظر گرفتن دیافراگم می ‌توانیم نیرو های جانبی وارد بر ساختمان را به اعضای قائم سیستم باربر جانبی انتقال دهیم.
اگر دیافراگم‌ سقف ها به عنوان اولین عضو از سازه که در مسیر انتقال بار قرار دارند، صلب نباشد، در این صورت حتی اگر اعضای قائم سیستم باربر جانبی با سختی بسیار زیادی داشته باشیم، نیروی زلزله به درستی از سقف ‌ها منتقل نشده و به‌ احتمال‌ زیاد مقاومت ساختمان در  برابر زلزله مختل می‌ شود؛ به‌ عبارت ‌دیگر سقف ساختمان، اعضای قائم سیستم باربر جانبی را با یکدیگر مرتبط می کند و توزیع‌کننده ی نیروی جانبی بین آنهاست.
به عنوان نمونه با توجه به تصویر زیر می‌توان مشاهده کرد که نیروی زلزله‌ی وارده به سازه از طریق دیافراگم بین سیستم قاب خمشی و قاب مهاربندی‌ شده توزیع می‌ شود. پس ایجاد صلبیت کافی در سقف باید بسیار جدی گرفته شود.

 

 

 

نقش دیافراگم‌ ها در سازه

1. مقاومت در برابر بارهای ثقلی
2. انتقال نیروهای جانبی ناشی از زلزله و باد به عناصر باربر جانبی
3. مهار جانبی برای عناصر عمودی
4. انتقال نیرو در خود دیافراگم (از نقطه‌ ای به نقطه‌ی دیگر)
5. نقش پایداری در برابر فشارهای ناشی از خاک در طبقات زیر زمین (در واقع دیافراگم در اینجا همان فونداسیون ساختمان می ‌باشد)

 

 

 

بنابراین از توضیحات بالا می ‌توان نتیجه گرفت که در اجرای یک سازه، سقف ‌ها اهمیت بالایی برای باربری نیروهای ثقلی و جانبی دارند و از این ‌رو باید سقف یک سازه از صلبیت کافی برخوردار باشد تا سازه به ‌صورت یکپارچه عمل کند و توانایی انتقال کامل نیروهای جانبی را به اعضای باربر جانبی قائم (مانند ستون‌ها، دیوار برشی و مهاربندها) را داشته باشد.

سقف تیرچه کرومیت چیست؟

در واقع سقف‌ تیرچه کرومیت یکی از انواع سقف تیرچه ‌بلوک می ‌باشد که به جای تیرچه با پاشنه بتنی، از تیرچه ‌های فلزی با جان باز که معروف به تیرچه ‌ی کرومیت هستند استفاده می‌ شود. از همین رو به سقف ‌هایی که در آن‌ ها از تیرچه‌ های کرومیت استفاده شده است، اصطلاحاً سقف کرومیت گفته می‌شود. دلیل استفاده از این نوع سقف ‌ها در نگاه اول عدم نیاز به شمع بندی (پایه ‌های مهار زیر سقف قبل و بعد از ریختن بتن) و همچنین اقتصادی بودن آن ‌هاست.

ضوابط این سقف ها در نشریه 151 سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور، تحت عنوان «راهنمای طراحی و اجرای سقف تیرچه ‌های فولادی با جان باز در ترکیب با بتن» تنظیم شده است تا حداقل ضوابط و معیار های لازم برای طراحی و اجرای این گونه سقف های خود ایستا را بیان نماید.خود ایستا بودن این نوع تیرچه ‌ها به این معناست که به دلیل خیز منفی تیرچه که در هنگام ساخت اعمال می‌ شود، نیاز به جک گذاری و شمع بندی زیر تیرچه وجود ندارد و خود تیرچه ‌ها تحمل وزن بتن خیس و عوامل اجرایی را دارند. بدیهی است با توجه به ترکیبی بودن این سقف‌ ها از بتن و فولاد رعایت کلیه ضوابط مرتبط با مباحث نهم و دهم مقررات ملی ساختمان در مورد این سقف‌ ها ضروری است.

چرا استفاده از تیرچه ‌های فلزی نسبت به تیرچه با پاشنه بتنی اقتصادی‌ تر است؟

1. برای یک طول مشخص، هر عدد تیرچه کرومیت گران‌ تر از تیرچه‌ ی پاشنه بتنی تمام می‌شود، اما بر خلاف تیرچه ‌های پاشنه بتنی که فاصله‌ی بین آن ‌ها معمولاً 50 سانتی‌متر است، این فاصله برای تیرچه‌ های کرومیت معمولاً 70 سانتی‌متر در نظر گرفته می‌شود. همین امر باعث کمتر شدن تعداد تیرچه ‌ها در هر پانل (چشمه) از سقف گردیده که حدود 30% هزینه‌ی ساخت و تولید تیرچه کاهش پیدا می‌کند.
2. در یک پانل مشابه برای دو نوع سقف تیرچه کرومیت و تیرچه ‌بلوک، برای پوشش آن با بتن به ضخامت مشخص، سقف کرومیت حدود 30 درصد مصرف بتن کمتری نسبت به تیرچه ‌بلوک دارد.
3. در سقف‌ های کرومیت چند سقف به ‌طور هم‌ زمان بتن‌ ریزی می‌شود و در سقف ‌های معمولی در سازه ‌های زیر هزار مترمربع باعث می‌شود که هزینه‌ ی حمل و کسر پمپ برای بتن‌ ریزی از بین می رود.

در مجموع اگر این سه عامل در کنار یکدیگر محاسبه شود خواهیم دید که هزینه‌ ی سقف کرومیت کمتر از پاشنه بتنی خواهد بود.

 

دتایل سقف تیرچه کرومیت

همان‌ طور که در شکل 4 مشاهده می‌شود سقف تیرچه کرومیت از قسمت ‌های مختلفی تشکیل شده است که در شکل 4 دتایل سقف تیرچه کرومیت را مشاهده می کنید، در ادامه به بررسی آیین ‌نامه ای و اجرایی این قسمت ‌ها می ‌پردازیم.که اجزای تیرچه فولادی بر اساس بار وارده و طول دهانه طبق نشریه 543 طرح می شود و می تواند قابل تغییر باشد.

 

 

1- تیرچه کرومیت

تیرچه کرومیت نوعی تیرچه پیش ساخته فلزی، مانند تیرچه بتنی (در سقف‌ های تیرچه ‌بلوک) می ‌باشد با این تفاوت که در بال تحتانی یا پاشنه تیرچه کرومیت به جای استفاده از میلگرد و بتن، از ورق فولادی (تسمه) با ضخامت و عرض مشخص و در بال فوقانی تیرچه کرومیت به جای میلگرد از نبشی استفاده شده است (شکل 5).

مشابه تیرچه‌ های بتنی، در این تیرچه ‌ها نیز میلگردی به‌ صورت زیگزاک و با عملکرد خرپایی، قسمت فوقانی و تحتانی تیرچه را به هم متصل می‌کند.

 

 

سیستم رایج در ایران استفاده از تیر آهن ‌های ساده یا لانه زنبوری به جای تیرچه‌ های جان باز کرومیت می ‌باشند که دارای جان پر نیستند ولی تیرچه‌ های کرومیت دارای جان باز بوده که در هنگام بتن‌ ریزی، جان تیرچه‌ ها کاملاً از بتن انباشته گردیده و تشکیل مقطعی ذوزنقه‌ ای شکل و بسیار مقاوم را می‌دهند؛ و این باعث می‌شود با مشاهده کیفیت بتن اجرا شده امکان نظارت بر اجرا در سقف تیرچه کرومیت فراهم شود. (شکل 6)

 

 

 

 

اجزا تشکیل دهنده تیرچه کرومیت

الف: ورق پایینی تیرچه

طبق استاندارد ملی شماره 1600 فولاد مصرفی ورق پایینی تیرچه سقف کرومیت (تسمه) باید فاقد هرگونه اعوجاج و زنگ‌زدگی باشد؛ اما متأسفانه موارد زیادی دیده شده که اجراکنندگان سقف برای اقتصادی کردن طرح از ورق ‌های زنگ زده و یا موج ‌دار استفاده می‌کنند که این امر باعث ضعیف شدن سقف و همچنین عدم جوشکاری مناسب می‌شود.

عرض ورق پایینی تیرچه طبق نشریه 151 بند 3-1-2 باید برای دهانه‌ های کمتر از 4 متر از ورق با عرض 8 سانتی‌متر و دهانه‌ های بالاتر 4 متر از ورق به عرض 10 سانتی‌متر استفاده کرد.

ضخامت ورق پایینی تیرچه

طبق نشریه 151 بند 3-1-6 باید حداقل ضخامت 3 میلی‌متر باشد؛ اما طبق بند 10-1-9-5 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ضخامت اجزای سازه‌ ای که در فضای خارج و در معرض عوامل جوی یا اثرات خورنده دیگر قرار داشته باشند نباید از 6 میلی‌متر کمتر باشد که البته این مقدار در محیط‌ های خشک به 5 میلی‌متر کاهش می‌ یابد؛ بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که ضخامت ورق تحتانی تیرچه نباید از ضخامت یاد داشته در بند 10-1-9-5 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان کمتر اختیار شود.

ب: میلگرد خرپایی تیرچه

وظیفه این میلگرد به وجود آوردن شرایط ایستایی برای تحمل برش در شرایط قبل و بعد از گیرش بتن می‌ باشد. نوع فولادی که باید در آن استفاده شود طبق بند 2-2-1-1 نشریه 151 نباید از فولاد نوع AIII باشد (به دلیل سختی زیاد و خشک بودن آن، امکان ایجاد ترک ‌های مویی در حین خم کردن میلگرد برای ساخت میلگرد زیگزاک وجود دارد و همچنین نیاز به جوش اعضای خرپایی به نبشی و ورق پایینی که برای این نوع آرماتور جوش غیرمجاز می ‌باشد) اما به دلیل ازدیاد این نوع فولاد در بازار به این نکته توجهی نشده و از آن در ساخت میلگرد خرپایی تیرچه استفاده می‌شود.

از خرابی‌های این سقف تیرچه کرومیت می‌توان از خرابی جوش اتصال میلگرد خرپایی یاد کرد که به علت عدم توجه کافی به این موضوع می‌باشد. طبق بند 3-6-1 نشریه 151 میزان جوش میلگردهای قطری روی ورق تحتانی باید بتواند در حد فاصل لنگر ماکزیمم و لنگر صفر ظرفیت برشی افقی (A_sF_y / 2 ) را تحمل کند.

 

 

پ: نبشی فوقانی میلگرد های خرپایی تیرچه

این نبشی باید تحمل بارهای وارده را تا قبل از گیرش بتن داشته باشد. از خرابی‌ های سقف کرومیت می‌توان به کمانش جانبی نبشی فوقانی تیرچه قبل از گیرش بتن اشاره کرد. این خرابی بیشتر در زمان اجرای سقف و حین بتن‌ ریزی و اثرات ضربه پمپ بتن رخ می‌دهد. برای حل این مشکل باید فاصله مهارهای جانبی کم شود.

طبق بند 2-1-4-3 نشریه 151 باید آرماتور فوقانیِ کلاف عرضی (Tie Beam) به نبشی فوقانی تیرچه جوش شود. برای این منظور باید کلاف عرضی در فاصله‌ هایی به طول L_r  اجرا شوند، به‌ طوری‌که ضریب لاغری عمود بر جهت طول تیرچه‌ ها از عدد 145 بیشتر نشود. این میلگرد های جوش شده به نبشی تیرچه، در نقش مهار جانبی تیرچه ظاهر شده و مانع از کمانش جانبی نبشی می‌شوند.

 

نکته اینجاست که در مواردی به جای استفاده از نبشی‌ های نورد شده از ورق‌ های خم شده با نورد سرد استفاده می‌شود که به علت وجود تنش پسماند در آن ‌ها احتمال کمانش جانبی آن‌ها بالاتر می‌رود؛ بنابراین توصیه می‌شود از پروفیل‌های نورد شده کارخانه ‌ای استفاده شود (شکل 8).

 

 

ت: میلگردهای تقویتی بالا و پایین تیرچه

اگر بر اساس بند های طراحی تیرچه در نشریه 151، تیرچه جوابگوی لنگرهای خمشی وارده نباشد، با جوش میلگرد هایی به نام میلگرد تقویت به تسمه تحتانی و نبشی فوقانی، می‌توان تیرچه را تقویت کرد. سطح مقطع مورد نیاز این آرماتورها از رابطه ‌های طراحی تیرچه در نشریه 151 (که در ادامه در مورد آن ‌ها مفصل توضیح داده ‌ایم) به دست می‌آیند. طول مورد نیاز این آرماتورها نیز از نمودار لنگر خمشی تیرچه، محدوده ‌ای که مقدار لنگر خمشی وارده بر تیرچه از ظرفیت خمشی تیرچه بیشتر می ‌باشد، به دست می‌آید. استفاده از این میلگرد تنها در صورتی مجاز می‌باشد که از فولاد AI و AII استفاده شود و با جوش مناسب طبق استاندارد جوشکاری ایران به ورق تحتانی وصل شود.

 

مراحل بارگذاری تیرچه کرومیت:

سقف تیرچه کرومیت در دو مرحله بارگذاری می شود:

در مرحله اول باربری، تیرچه بار ناشی از وزن خود را در زمان اجرای سقف و قبل از گیرش بتن، بار مرده سقف (شامل وزن تیرچه، بتن خیس و بلوک‌ ها) و بار زنده‌ی عوامل اجرایی را در حد فاصل تکیه گاهی تیرچه تحمل می‌کند.

در مرحله دوم باربری و پس از گیرش بتن، مقطع مرکب شامل تیرچه و بتن، تنش‌ های ناشی از همه‌ ی بارهای وارده به سقف را تحمل می‌کند.

2- بلوک ‌ها

پس از پخش و قرار دادن تیرچه ‌ها در پانل سقف (شکل 10)، باید فضای بین تیرچه‌ ها را با بلوک ‌های مناسب پر کرد. جنس این بلوک‌ ها می‌توانند از نوع بلوک ‌های سیمانی، سفالی، پلی استایرن (یونولیت)، قالب‌ های موقت فولادی (کامپوزیت) و یا هر پرکننده سبک دیگر باشد. تفاوت سقف ‌های کرومیت با یکدیگر در همین جنس بلوک‌ ها ظاهر می‌شود. در ادامه به تشریح هریک از این سقف ‌های کرومیت می ‌پردازیم.

 

 

طبق بند 2-1-2 نشریه 151 داریم:

 

 

بلوک ‌های سیمانی باید دارای 1.75 سانتی‌متر عرض برای نشیمن روی تیرچه داشته باشد. تأمین این نشیمن برای اطمینان از پایداری بلوک‌ ها و عدم در رفتن آن‌ ها تحت بارهای حین اجرا (نظیر وزن بتن خیس، وزن افراد و کارگرانی که روی سقف راه می‌روند و ضربه ناشی تجهیزات مثل پمپ بتن زمینی) ضروری است.

در نقاطی که امکان استفاده از بلوک کامل میسر نیست باید از بلوک به اندازه مناسب استفاده شود. پر کردن این قسمت ‌ها از خرد بلوک ممنوع می ‌باشد. تصویر زیر نمونه‌ ای از اجرای نادرست سقف تیرچه کرومیت در قسمتی که امکان استفاده از بلوک کامل را نداریم، نشان می‌دهد که با بلوک ‌های شکسته پر شده است.

 

 

3- میلگرد افت و حرارت

برای مقابله با تنش‌ های ناشی از افت و تغییرات دما، از میلگردهای صاف در جهت عمود بر تیرچه ‌ها استفاده می‌شود که به آن ‌ها میلگرد افت و حرارت گویند. اتصال آن‌ ها به تیرچه به‌ وسیله سیم آرماتوربندی و یا گاهی با استفاده از جوش می‌باشد. میلگرد افت و حرارت را حین اجرا باید تحت کشش قرار داد تا صاف و کشیده باقی بمانند. ارتفاع اجرای میلگردهای حرارتی باید به‌ گونه‌ای باشد که این میلگرد نه به بلوک‌ ها بچسبند و نه از بتن  بیرون بمانند.

ضوابط مربوط به میلگرد های افت و حرارت طبق بند 2-1-3 نشریه 151:

 

 

در شرایط محیطی معمولی، حداقل ضخامت بتن روی این میلگردها باید 2 سانتی‌ متر باشد. برای شرایط دیگر محیطی باید از جدول 8-2-9-1 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان استفاده می‌کنیم.

 

 

4- دال بتنی

پس از نصب تیرچه ‌های کرومیت و اجرای بلوک ‌های میانی آن‌ ها و نصب آرماتورهای افت و حرارت روی بلوک ‌ها، نوبت به بتن‌ ریزی می‌رسد. حداقل ضخامت بتن پوششی سقف باید طبق بند 3-1-1 نشریه 151 از 5 سانتی‌ متر و یک دوازدهم فاصله آزاد تیرچه ‌ها کمتر نباشد. لذا با توجه به فاصله تیرچه ‌ها برابر 75 سانتی‌متر این مقدار حداقل برابر 5.5 سانتی ‌متر می‌باشد. ولی متأسفانه در عمل حتی مقادیر کمتر از این نیز مشاهده شده است. ذکر این نکته خالی از لطف نیست که هنگام بتن‌ ریزی باید دقت داشت که بتن به صورت یکنواخت در سطح بلوک ‌ها پخش شوند و از تجمع بتن در یک نقطه خود داری شود؛ زیرا ممکن است باعث فروریختن بلوک ‌های آن قسمت شود.

 

 

5- کلاف عرضی

طبق بند 2-1-4 نشریه 151 داریم:

 

 

 

نکات اجرایی تیرچه‌ های سقف کرومیت

• بال تحتانی تیرچه ‌ها باید به تیرهای اصلی جوش داده شوند (در سازه ‌های فلزی) ولی بال فوقانی نباید جوش داده شود؛ زیرا تیرچه باید عملکردی مفصل مانند داشته باشد (انتهای آن‌ ها لنگر خمشی را تحمل نمی‌کند). حداقل طول جوش در هر طرف تیرچه 5 سانتی ‌متر و حداقل بعد آن 3 میلی‌ متر می ‌باشد. همچنین تیرچه‌ ها باید حداقل 2 سانتی‌ متر نشیمن روی لبه بال تیر داشته باشند (شکل 13).

در سازه‌ های بتنی، باید بال تحتانی تیرچه روی قالب چوبی یا فلزی زیر تیر قرار بگیرد و انتهای تیرچه باید به اندازه 10 سانتی‌متر داخل تیر بتنی قرار گیرد (شکل 16). در مورد تیرهای بتنی با ارتفاع بیشتر از تیرچه کرومیت باید تیرچه به داخل تیر بتنی امتداد یافته و روی لبه آویز قالب قرار گیرد (شکل 17).

ذکر این نکته خالی از لطف نیست که به دلیل محدودیت ‌های اجرایی (مانند عدم استفاده از جوش برای اتصال تیرچه کرومیت به میلگردهای تیر)، سقف تیرچه کرومیت در اسکلت بتنی به ندرت استفاده می‌شود ولی می‌توان در ساختمان‌های بنایی با کلاف افقی بتنی، با مهار کردن تیرچه در داخل کلاف، از آن استفاده کرد.

 

 

 

 

 

 

 

 

• درصورتی‌که طول تیرچه بزرگ ‌تر از اندازه لازم باشد، باید قسمت‌ های اضافی بریده شود و سپس در قسمت قطع ‌شده گوشواره‌ های اضافی تقویتی (شکل 18) با طول کافی متناسب با طول دهانه تأمین گردد. توصیه می‌شود جهت تقویت در برش در تکیه گاه‌ ها در تیرهای عادی نیز، گوشواره اضافی تقویت قرار داده شود.
• ورق تقویتی در انتهای تیرچه (برای تقویت مقاومت برشی تیرچه به دلیل برش زیاد ایجاد شده در نزدیکی تکیه‌گاه ‌های تیرچه) با طول کافی متناسب با طول دهانه تأمین گردد. طول ورق تقویتی برای دهانه ‌های کمتر از 5 متر حداقل یک چشمه و برای دهانه ‌های بزرگ ‌تر از 5 متر باید حداقل دو چشمه را پر کند. (شکل 19 دیتل این اتصال را به شما نشان می دهد.)

 

 

 

 

نکته مهم اجرایی در خصوص بتن داخل تیرچه

پس از بتن‌ ریزی سقف، بتن به داخل تیرچه ‌ها نفوذ کرده که این عمل سبب افزایش مقاومت برشی تیرچه‌ ها می‌شود. همچنین با پر شدن جان تیرچه‌ ها با بتن لرزش سقف ‌ها به نحو قابل توجهی کاهش می ‌یابد.

با توجه به نشیمن 2 سانتیمتری بلوک ‌ها روی تیرچه‌ ها و نبود شیب مناسب در دیواره های جانبی بلوک در برخی از انواع آن و عرض زیاد بال فوقانی (نبشی بالایی)، در موارد بسیاری دیده می‌شود فاصله ‌ای اندک بین نبشی فوقانی و دیواره‌ی جانبی بلوک وجود دارد و در نتیجه بتن کاملاً به داخل تیرچه نفوذ نمی‌کند و قسمت ‌هایی از تیرچه خالی مانده و تیرچه پس از اجرا کرمو می‌شود.

در این حالت سهم بتن در تحمل برش حذف شده و میلگرد های خرپایی تیرچه ‌ها باید به ‌تنهایی تمام بارهای پس از گیرش بتن را تحمل کنند که این امر امکان کمانش میلگرد های خرپایی را فراهم می ‌آورد. همچنین امکان پوسیدگی میلگردها و ورق تحتانی نیز در درازمدت وجود دارد. لذا توصیه می‌گردد قبل از بتن‌ ریزی حتماً این مورد کنترل شده و در حین بتن‌ ریزی نیز، بتن حتماً ویبره شود تا به ‌طور کامل درون تیرچه ‌ها نفوذ کند.

انواع سقف تیرچه کرومیت

1. سقف کامپوزیت کرومیت
2. سقف طاق ضربی کرومیت
3. سقف تیرچه‌ بلوک کرومیت
4. سقف کرومیت با بلوک پلی استایرن
5. سقف کرومیت با بلوک سفالی

1- سقف کامپوزیت کرومیت

در این نوع سقف فضای بین تیرچه‌ کرومیت را با قالب ‌های فلزی یا قالب‌ های پلاستیکی سمکو پر می‌کنند (شکل 20). بعد از بتن‌ ریزی و گیرش بتن این قالب‌ ها از زیر سقف بیرون کشیده شده و پس از تمیز کردن، مجدداً از آن‌ ها استفاده می‌شود.

 

 

مزایای اقتصادی سقف کامپوزیت کرومیت

الف: کاهش مصرف تیرچه

از آنجا که در این نوع سقف بلوک حذف می‌شود و وزن سقف کاهش پیدا می کند، حدود 10 درصد در کاهش مصرف تیرچه و حدود 7 درصد کاهش وزن اسکلت را در بر خواهد داشت.

ب: هزینه کاذب کاری کمتر

این سقف در مقایسه با سقف ‌های کامپوزیت معمولی و کامپوزیت عرشه فولادی، هزینه کاذب کاری کمتری دارد.

پ: کاهش هزینه به ‌واسطه جایگزینی قالب ‌بندی به جای بلوک

با توجه به اینکه از هر قالب فلزی به‌ راحتی تا ۲۰ بار امکان استفاده فراهم است، هزینه مربوطه به ‌مراتب کمتر از هزینه بلوک می‌باشد.

 2- سقف طاق ضربی کرومیت

به علت اجبار در استفاده از مصالح فشاری، از زمان ‌های قدیم استفاده از طاق قوسی متداول بوده است و به همین جهت استفاده از سیستم طاق ضربی نیز به عنوان نوعی طاق قوسی رواج داشته است. وجود اشکالات عمده در عملکرد سقف‌ های ضربی با تیر آهن مانند عدم ایجاد یک دیافراگم صلب مناسب بین ستون ‌ها و مصرف زیاد فولاد در مقایسه با مقدار باربری، باعث شد تا در سال 1356 با ارائه طرحی بهینه «سقف ضربی کرومیت» نسبت به اصلاح این سیستم اقدام گردد. در سیستم طاق ضربی کرومیت وجود بتن روی سقف می‌تواند یک دیافراگم مناسب بین ستون‌ ها ایجاد کند و همچنین به علت باز بودن جان تیرچه ‌ها مقدار زیادی در مصرف فولاد صرفه‌ جویی می‌شود. اگرچه از این سیستم در انبوه ‌سازی استفاده نمی‌شود ولی برای ساختمان ‌های بنایی کوچک و یا مکان هایی که امکان تأمین مصالح مناسب نیست (مانند خانه باغ‌ ها)، هنوز هم کاربرد دارد.

 

 

 

3- سقف تیرچه ‌بلوک کرومیت

با متداول شدن سقف ‌های تیرچه و بلوک سنتی برخی از مشکلات سیستم طاق ضربی مرتفع شد؛ اما این سقف ‌ها مشکلات دیگری را به همراه خود پدید آوردند که عمده ‌ترین آن ها ضرورت استفاده از شمع بندی در زیر سقف است. شمع بندی علاوه بر دست و پا گیر بودن، هزینه زیادی را نیز بر ساختمان تحمیل می‌کند. در سال 1363 با استفاده از بلوک کرومیت به جای طاق ضربی که قبلاً در این سیستم به عنوان قالب ثابت بکار می‌رفت، عملاً سقف تیرچه‌ بلوک کرومیت وارد بازار شد. این سقف به علت خود ایستا بودن تیرچه‌ ها نیازی به شمع بندی ندارند و به همین علت از سرعت اجرای بسیار بالایی برخوردار می‌باشد. اجرای این سقف بر روی اسکلت ‌های فولادی و بتنی و دیوارهای باربر امکان ‌پذیر می‌باشد.

 

 

 

4-سقف تیرچه کرومیت با بلوک پلی استایرن

این نوع سقف همانند سقف تیرچه ‌بلوک کرومیت می‌ باشد با این تفاوت که به جای استفاده از بلوک سفالی یا بتنی از بلوک‌ هایی با جنس مواد یونولیتی به نام پلی استایرن استفاده می‌گردد.

بلوک ‌های پلی استایرن به دلیل قیمت و وزن کم، مدتی است که برای ساختمان ‌سازی مورد استقبال انبوه سازان قرار گرفته است. این بلوک ‌ها در 2 نوع قابل اشتعال و غیر قابل اشتعال در بازار عرضه می‌شود که بر اساس ابلاغیه وزارت مسکن و شهرسازی استفاده از پلی استایرن قابل اشتعال ممنوع اعلام شده است. جهت کسب اطمینان از نسوز بودن این بلوک بعد از سفارش پیشنهاد می‌شود که با شعله آتش آن‌ ها را تست کرد (شکل 24).

با توجه به اینکه وزن هر قطعه بلوک سیمانی که در ساختمان‌ سازی بکار می‌ رود چیزی بین 4 تا 8 کیلوگرم است، در حالی‌که وزن بلوک‌ های یونولیتی ناچیز بوده و تا اندازه بسیار زیادی موجب پایین آمدن وزن ساختمان می‌ شود. بعد از اجرای این نوع بلوک‌ ها باید سطح زیرین آن‌ ها را با لایه‌ ای از رابیتس (شکل 25) بطوریکه به شکل مناسب به سقف اتصال پیدا کند، سپس با لایه ‌ای از گچ یه ضخامت حدود 2.5 سانتی‌ متر اندود گردد.

مزایای استفاده از سقف کرومیت با بلوک پلی استایرن:

• سهولت در اجرای کار و افزایش سرعت کار به دلیل سبک بودن بلوک ‌ها
• کاهش هزینه
• عدم نیاز به کاذب کاری
• شیارهای ایجاد شده در زیر بلوک ‌ها باعث ایجاد پیوستگی گچ ‌و خاک در زیر سقف می ‌شود
• کاهش چشمگیر وزن سقف به‌طوری‌که در مقایسه با کرومیت کامپوزیت در هر مترمربع 20 کیلوگرم کمتر می‌باشد و همین باعث کاهش وزن ساختمان و عملکرد بهتر در زلزله خواهد شد.
• یونولیت ‌ها جاذب صوت مناسبی محسوب می‌شوند که همین ویژگی در ترکیب با بتن، سقف را در مقابل صوت عایق خواهد کرد.

معایب استفاده از سقف تیرچه کرومیت با بلوک پلی استایرن:

• به دلیل عدم وجود شناخت کافی و لازم در مورد این سقف‌ ها و محدودیت ‌های زیاد آیین ‌نامه ‌ها، امکان اجرای صحیح و اصولی آن‌ ها کم می‌شود.
• به دلیل اختلاف ضریب انبساط طولی بلوک‌ های پلی استایرن و تیرچه‌ ها، در سقف ‌هایی که از زیر با گچ ‌اندود می ‌شوند، ترک ایجاد خواهد شد.
• مهم ‌ترین عیب آن‌ ها احتمال اشتعال بلوک ‌ها می ‌باشد که در مورد آن‌ ها توضیح داده شد.

 

 

 

 

 

5- سقف تیرچه کرومیت با بلوک سفالی

در واقع این نوع سقف همانند سقف تیرچه ‌بلوک و کرومیت می‌ باشد با این تفاوت که از بلوک سفالی برای فضای بین تیرچه ‌ها استفاده می‌گردد. نکته ‌ای باید به آن توجه داشت این است که بعد از اجرای سفال ‌ها و قبل از عملیات بتن‌ ریزی، باید سطح سفال آب ‌پاشی شود تا از جذب آب بتن توسط سفال‌ ها جلوگیری به عمل آید. بلوک ‌های سفالی باید عاری از هرگونه ترک و دانه‌ های آهکی بوده و رنگ آن ‌ها کاملاً یکنواخت باشد و به ‌طور یکسان پخته شده باشد. سطح بلوک سفالی باید صاف و عاری از انحنا و خمیدگی باشد و دارای لبه‌های تیز و مستقیم و بافت ریز متراکم باشند و ضخامت تیغه ‌های داخلی بلوک ‌های سفالی نباید از 8 میلی ‌متر کمتر باشد.

 

مزایای سقف ‌های کرومیت نسبت به سایر سقف‌ ها

• عدم نیاز به نصب جک و شمع بندی

به دلیل خیز منفی (خیز به سمت بالا در طول تیرچه که این خیز بعد از عملیات بتن ‌ریزی و گیرش بتن صفر می ‌شود) که در زمان تولید تیرچه کرومیت به آن می ‌دهند، این تیرچه ‌ها به‌صورت خود ایستا می‌ باشند و نیازی به شمع بندی در زیر سقف تیرچه کرومیت نیست.یکی از تفاوت های سقف کرومیت با تیرچه ‌بلوک سنتی در این است که در زمان بتن ‌ریزی سقف تیرچه بلوک، نیروی زیادی از سقف در حال بتن‌ ریزی به‌ وسیله شمع ‌ها، به سقف پایین منتقل می‌شود و باعث تنش در بتن سقف پایین می‌شود (شکل 27). در مواردی هم دیده شده است که در هنگام بتن‌ ریزی یک سقف، سقف طبقه پایین که هنوز بتن آن خشک نشده و جک آن نیز زود برداشته شده است، فرو ریخته است.

 

 

• امکان بتن‌ریزی چند سقف تیرچه کرومیت ساختمان

به دلیل خود ایستا بودن تیرچه‌ های کرومیت این امکان فراهم می‌شود که چند سقف آماده بتن‌ریزی شوند و با هم عملیات بتن‌ریزی انجام شود. این امر باعث کاهش هزینه‌ هایی از جمله کسر بتن، حمل و نقل تراک میکسرها، اجرت پیمانکار و پمپ بتن و همچنین صرفه‌ جویی در زمان می‌شود؛ زیرا در سقف ‌های دیگر (به دلیل نیاز به وجود جک) عملیات بتن‌ ریزی سقف بالایی تا زمانی که بتن سقف پایینی به مقاومت 28 روزه خود نرسیده، مجاز نیست.

چنانچه سقف کرومیت و سیستم مهاربندی جانبی آن دیوار برشی باشد، عملاً باید یک سقف به یک سقف بتن ریزی شود زیرا همراه با سقف باید دیوارهای برشی را بتن ‌ریزی نمود و اجرای دیوار برشی (آرماتوربندی و قالب ‌بندی و بتن‌ ریزی) بیش از یک طبقه فعلاً عملی و اصولی نیست. البته می‌توان تنها دیوارهای یک طبقه را بتن‌ریزی نمود و چند سقف را باهم بتن ‌ریزی نمود و بتن را در نزدیک محل دیوار برشی قطع نمود اما این امر هم به لحاظ فنی توصیه نمی‌شود و در عمل هم باید برای بتن‌ ریزی دیوارهای هر طبقه مجدداً از بتن و پمپ و ویبره و … استفاده نمود که احتمالاً مقرون به صرفه نخواهد بود.

در ساختمان ‌هایی که سیستم باربر جانبی آن‌ ها دیوار برشی است، بتن ‌ریزی بیش از دو طبقه با هم آن هم در مواردی که زیر بنای هر طبقه کم است، خیلی توصیه نمی‌شود؛ زیرا در صورت اجرای بیش از دو سقف با هم ایمنی اجرا به شدت کاهش پیدا خواهد نمود.

 

 

 

• سرعت اجرای بالای سقف

به علت سبک بودن تیرچه‌ های کرومیت امکان تیر ریزی تمام طبقات در یک نوبت فراهم می‌شود و اگر به جای بلوک ‌های سیمانی و یا سفالی از بلوک ‌های پلی استایرن استفاده شود، این سرعت چند برابر خواهد شد.

• کاهش مصرف بتن

به دلیل فاصله بیشتر تیرچه‌ های کرومیت (همان‌ طور که قبلاً اشاره شد)، مصرف بتن در حدود 25 تا 30 درصد کاهش می‌یابد.

• سهولت اجرای داکت

فاصله 75 سانتی‌متری بین تیرچه‌ های کرومیت (بند 3-1-1 نشریه 151) این امکان را برای اجرای راحت داکت تأسیساتی و کانال ‌ها بدون نیاز به قطع تیرچه فراهم می‌کند.

• یکپارچگی سقف تیرچه کرومیت و اسکلت ساختمان

به دلیل جوش تیرچه ‌های کرومیت به تیرهای اصلی و بتن ‌ریزی یکپارچه، سیستم سقف مثل یک دیافراگم صلب عمل می‌کند و قادر به انتقال نیروهای ثقلی و جانبی به اعضای باربر سازه می‌ باشد.

 

• امکان حذف کش ها

کش ها (شکل 29) تیرهای اصلی هستند که اتصالات آن‌ ها عموماً به‌ صورت دو سر مفصل می‌باشد، بنابراین متحمل بار جانبی نمی‌شوند. از طرفی بار ثقلی نیز روی آن‌ ها هدایت نمی‌شود؛ اما اینکه آیا می‌توان کش ها را حذف کرد یا خیر باید دو دیدگاه را بررسی کرد.

 

دیدگاه اول

بسیاری از کارشناسان و متخصصان ساختمان سازی و همچنین تبلیغ‌کننده ‌های سقف ‌های کرومیت بر این باورند که به علت عدم امکان اتصال مکانیکی کافی بین تیرچه‌ های بتنی و تیرهای فلزی در سقف ‌های تیرچه ‌بلوک معمولی، کش ها وظیفه هماهنگی تغییر مکان جانبی قاب ‌ها را تأمین می‌کنند؛ اما در سقف کرومیت تیرچه به تیرهای اصلی جوش داده می‌شوند و با اجرای بتن سقف و نفوذ به جان تیرچه یک سقف صلب ایجاد می‌شود که مثل یک دیافراگم یکپارچه امکان تغییر مکان جانبی قاب را فراهم می‌کند از این‌ رو نیاز به کش در این نوع از سقف ‌ها نیست.

دیدگاه دوم

سازمان مدیریت برنامه ‌و بودجه کشور و بسیاری از متخصصان ساختمان، ایده حذف کش را رد کرده ‌اند و بر این باورند وظیفه کش انسجام بخشیدن به سازه بخصوص در حین وارد شدن نیروی جانبی بر ساختمان می ‌باشد و همچنین کش ها کمک می‌کنند تا ستون در زمان اجرا بتن‌ ریزی سقف از راستای خود خارج نشوند.

 

 

• پایین بودن تنش در بتن

به علت خود ایستا بودن تیرچه ‌های سقف تیرچه کرومیت تنش ایجاد شده در بتن بسیار پایین است. پس از گرفتن بتن و تشکیل مقطع مرکب، تنش فشاری بتن، به ‌طور قابل ملاحظه ‌ای، از تنش مجاز کمتر است و می ‌توان روی ظرفیت اضافی در ظرفیت باربری نهایی سقف حساب کرد. آزمایش بارگذاری  سقف‌ های کرومیت که مقاومت نهایی بتن آن ‌ها کمتر از مقدار مورد نظر بوده، نشان داده که بتن با مقاومت پایین به ظرفیت باربری سقف لطمه ‌ای وارد نمی‌کند.

 

• مقاومت نهایی بالای سقف

در این نوع سقف به دلیل وجود خیز منفی در تیرچه ‌ها و پایین بودن تنش ‌ها، پس از گیرش بتن، مقطع مرکب تیرچه و بتن از حداکثر ظرفیت خود در بارگذاری‌ های ثقلی سود می ‌برند که این باعث بالا رفتن مقاومت نهایی سیستم سقف می‌شود.

 

• کاهش لرزش سقف

پس از بتن ‌ریزی سقف، بتن به داخل جان تیرچه ‌ها نفوذ کرده و سبب افزایش مقاومت برشی تیرچه ‌ها می‌شود. از طرفی با پر شدن جان تیرچه‌ ها با بتن و اجرای تیغه ‌های هر طیقه، لرزش سقف ‌ها به نحو قابل توجهی کاهش می‌ یابد.

 

• سهولت اجرای سقف با دهانه ‌های بلند

در سقف کامپوزیت کرومیت با توجه به سبک بودن وزن سقف و کاهش بار مرده وارد بر تیرچه‌ ها، اجرای دهانه‌ های بلند به شرط تأمین خیز مجاز آیین ‌نامه‌ ای، با اطمینان خاطر بیشتری انجام می‌گیرد. تنش بتن مانند تمام سیستم‌ های سقف‌ های کرمیت بسیار پایین باقی خواهند ماند و مقاومت سقف بالا خواهد رفت.

 

 

محدودیت ‌های نشریه 151 طراحی سقف تیرچه کرومیت

1. فاصله آزاد تیرچه ‌ها نباید از 75 سانتی‌متر بیشتر باشد.
2. عرض بال تحتانی تیرچه ‌ها نباید کمتر از 10 سانتی‌ متر یا دو هفتم ضخامت سقف باشد. (برای دهانه‌ های کوچک‌تر از 4 متر می‌توان عرض بال تحتانی تیرچه را 8 سانتی‌ متر در نظر گرفت)
3. ضخامت دال بتنی نباید از 5 سانتی‌ متر یا یک دوازدهم فاصله آزاد بین تیرچه ‌ها کمتر باشد.
4. سطح مقطع اعضای قطری تیرچه‌ ها نباید از 0.0015bt کمتر اختیار شود که در آن b عرض متوسط جان مقطع و t فاصله دو عضو قطری متوالی خرپای تیرچه می‌باشد (شکل 31).
   

   شکل 31

    

5. قسمت‌ هایی از تیرچه که داخل بتن قرار می‌گیرد، نباید رنگ شود.
6. ضخامت ورق‌ها، نبشی‌ها و پروفیل‌هایی که جوشکاری می‌شوند، نباید از 3 میلی‌متر کمتر باشند.
7. بارگذاری سقف کرومیت باید بر اساس ضوابط مندرج در آخرین نشریه استاندارد شماره 519 ایران باشد.
8. بعد جوش میلگرد جان به ورق‌ های پایین، باید d/2  منظور گردد (d قطر میلگرد جان می‌باشد.)
9. خیز تیرها: در سقف‌ها مقدار خیز تیرچه ‌ها باید از  1/360  طول دهانه کمتر باشد اما در بام‌ ها اگر زیر سقف از سقف کاذب استفاده شده باشد یا نازک‌کاری شده باشد خیز تیرچه ‌ها باید از 1/360 طول دهانه کمتر باشد ولی در سایر موارد خیز تیرچه‌ ها باید از 1/240 طول دهانه کمتر باشد.

طراحی سقف تیرچه کرومیت در ایتبس

هدف از مدلسازی سقف های یک طرفه مانند تیرچه بلوک و تیرچه کرومیت در ایتبس صرفا برای محاسبه بار مرده ناشی از بتن روی آن است.

با توجه به اینکه این سقف ها در ایتبس معرفی نشده اند و ما باید آن را با سقف های یک طرفه ایتبس یعنی کامپوزیت ، عرشه فولادی و دال بتنی معادل کنیم، مقداری خطا وارد محاسبات می شود.

پیشنهاد می شود از دو روش زیر برای مدلسازی این نوع سقف ها، روش اول استفاده گردد.

1- برای مدلسازی این سقف ها در ایتبس، می توانیم از سقف های پیش فرض نرم افزار استفاده کرده و وزن بتن آن و سربار را صفر در نظر بگیریم تا مشخصاتی که به آن اختصاص دادیم در محاسبات بی تاثیر باشد.

برای مثال اگر کل بار مرده این سقف با بلوک پلی استایرن 490 کیلوگرم بر متر مربع است، تمام آن را در مرحله بارگذاری سقف، به صورت بار مرده به سقف وارد کنیم. برای محاسبه کل بار مرده این سقف به مقاله بارگذاری سقف مراجعه نمایید.

برای مدلسازی در نرم افزار ایتبس از مسیر زیر سقف کرومیت را تعریف میکنیم

 

Define-Section Properties-Deck Sections

 

همانطور که بیان شد کل بار سقف در این حالت باید در بارگذاری سقف کرومیت به عنوان بار مرده وارد شود.

 

 

2- اگر بخواهیم وزن بتن سقف را خود ایتبس محاسبه نماید.

برای مثال از 490 کیلوگرم وزن سقف، 150 کیلوگرم مربوط به بتن است 83 کیلوگرم مربوط به تیرچه و بتن اطراف آن و 257 کیلوگرم مربوط به مابقی مواد تشکیل دهنده سقف، در این صورت تعریف سقف را مشابه حالت 1 اما طوری تعریف میکنیم که از بتن با وزن مخصوص 2500 کیلوگرم استفاده شود و ضخامت آن نیز به طور متوسط 6 سانتیمتر باشد تا وزن بتن رویه 0.6 × 2500 = 150  کیلوگرم به دست آید.

همچنین میانگین عرض پر از بتن قسمت زیگزاگ سقف نیز باید 10 سانتیمتر باشد تا وزن تیرچه معادل شود.

در این حالت میتوان باقیمانده وزن سقف یعنی 257 را هم به صورت سربار در تنظیمات سقف ( Deck unit waight=257 ) و هم به صورت بار مرده در بارگذاری سقف کرومیت وارد نمود (Deck unit waight=0 ).

 

 

طراحی دستی سقف تیرچه کرومیت با حل یک مثال کاربردی

برای تثبیت بهتر مطالب گفته شده و آشنایی شما با نحوه به کار بردن فرمول ‌ها و ضوابط آیین‌ نامه ‌ای در طراحی سقف کرومیت با بلوک سفالی، مثالی را حل می‌کنیم. روش طراحی حالت حد نهایی (بند 3-5 نشریه 151) می‌باشد.

مشخصات سقف تیرچه کرومیت

دهانه تیرچه 5 متر

ارتفاع کلی تیرچه 22 سانتی‌ متر و ارتفاع بلوک 20 سانتی‌متر فرض می‌شود.

فاصله تیرچه ‌ها برابر با مقدار حداکثر نشریه 151 یعنی 75 سانتی‌متر فرض می‌شود.

ضخامت دال بتن 6 سانتی‌متر

ورق پایین تیرچه دارای عرض 10 سانتی‌متر و ضخامت 0.5 سانتی‌متر دارا می‌باشد که با آرماتور نمره 8 تقویت شده است.

نبشی بالای تیرچه نمره 5 می‌باشد که با آرماتور نمره 10 تقویت شده است.

بتن مصرفی دارای مقاومت فشاری 210 کیلوگرم بر سانتی‌مترمربع و نوع فولاد مصرفی ST37 می‌باشد.

آرماتورهای مصرفی در تیرچه از نوع AII می‌باشد.

کاربری ساختمان مسکونی و بار زنده آن برابر 200 کیلوگرم بر سانتی‌ مترمربع می‌باشد.

شماره میلگرد خرپایی 12 و شماره گام های آن برابر 25 سانتی‌متر فرض شده است.

 

کافی است طبق استاندارها و ضوابط آیین ‌نامه ‌ای کنترل کنیم که آیا تیرچه کرومیت جوابگوی بارهای وارده می‌ باشد یا خیر؟ در واقع در اینجا ابعاد و اندازه ‌های تیرچه را فرض می‌کنیم و سپس باید کنترل کفایت آن‌ ها را انجام دهیم.

 

 

 

گام اول

محاسبه بار مرده سقف تیرچه کرومیت

 

کف طبقات مسکونی وتجاری
مصالح	وزن مخصوص (کیلوگرم بر مترمکعب)	ضخامت (متر)	وزن واحد سطح (کیلوگرم بر مترمربع)
پوکه معدنی	600	0.05	30
ملات ماسه و سیمان	2100	0	63
سرامیک	2100	0.01	21
دال بتنی	2500	0.06	150
وزن تیرچه بتنی	2500	0.0268	67
بلوک سفالی	هر عدد 12 کیلوگرم	6.6	80
گچ‌وخاک	1600	0.02	32
گچ سفید	1300	0.01	13
بار معادل تیغه بندی	–	–	120
مجموع بار مرده قبل از گیرش بتن			300
مجموع بار مرده بعد از گیرش بتن			280

 

 

محاسبه وزن واحد سطح بلوک سفالی

بلوک سفالی استفاده به ابعاد 25 در 20 در 60 سانتی‌متر می‌باشد که تعداد آن در یک مترمربع برابر با:

 

 

 

بنابراین وزن این تعداد بلوک در یک مترمربع برابر با:

6.6 × 12 =80 کیلوگرم

 

گام دوم

محاسبه ظرفیت خمشی تیرچه

طبق بند 5-3 نشریه 151 باید در دو مرحله قبل از گیرش بتن و بعد از گیرش بتن سقف طراحی شود. طبق بند 3-5-1 نشریه 161 داریم:

 

مرحله قبل از گیرش بتن

بار مرده برابر با بار بتن و تیرچه و بار بلوک سفالی که طبق جدول برابر 300 کیلوگرم بر مترمربع خواهد شد (300 kg/m² ).

بنابراین طبق ترکیب بار پیشنهادی بند 5-3 نشریه 151 داریم:

 

1.4 DL

 

پس:

قبل از گیرش بتن بار ضریب دار برابر با:

W_D1 =1.4 × 300 = 420 kg/m²

 

موقعیت تار خنثی قبل از گیرش بتن در سقف تیرچه کرومیت

 

                                                                 

 

مشخصات نبشی نمره 5 از جدول اشتال

 

(Ix(cm4	(Rmin(cm	(ey(cm	(A(cm2
11	0.98	1.4	4.8

 

 

سطح مقطع آرماتور نمره 10 برابر 0.785 و سطح مقطع آرماتور نمره 8 برابر 0.502 سانتی‌متر مربع می‌باشد. لذا برای تعیین محل تار خنثی خواهیم داشت:

 

 

 

 

 

 

 

 

(0.502 × (10.45 – 0.5 – 0.4 )² ) +(I = ∑ I +Ad² = 11 + (4.8 × (22 – 1.4 -10.45)²) + (0.785 × (22 – 2.5 – 10.45)²) + (10 × 0.5 ×(10.45 – 0.25 )²
cm  1135=

 

همان ‌طور که مشخص شد تار خنثی در ضخامت دال بتنی قرار نمی‌گیرد؛ بنابراین طبق بند 3-5-1-2 نشریه 151 ظرفیت خمشی برابر با:

 

A_sb سطح مقطع بال تحتانی

d فاصله مرکز فولاد بال تحتانی تا مرکز منشوری فشاری بتن

a عمق بلوک تنش مستطیلی بتن (شکل)

b _e عرض مؤثر بتن

 

 

لنگر وارده به تیرچه قبل از گیرش بتن

 

 

 

 

محاسبه عرض مؤثر بتن طبق بند 3-4-2-1-1 نشریه 151

 

(′b_e = min (L/8 ،  L₁ /2 ،  L

 Lطول تیرچه

L ₁فاصله محور تا محور دو تیرچه

′L فاصله محور تیرچه تا لبه دال بتنی

 

b_e = min (5/8 ،  0.75/2 ،  0.75/2 ) = 0.375

 

A_sb = (10× 0.5 ) + 0.502 = 5.502

 

 

 

بنابراین:

 

 

 

M_n = A_sb F_y d = 5.502 × 2400 ×23 = 3037.1 kg.m

بنابراین:

 

M_n = (M_u / Ø_b )     Ø_b  = 0.85

M_u = M₁ = 984.375 kg.m < Ø_b  M_n  = 0.85 × 3037.1 = 2581.5 kg.m

 

بنابراین تیرچه سقف تیرچه کرومیت قبل از گیرش بتن جوابگوی لنگر وارده می‌باشد.

 

مرحله بعد از گیرش بتن

بار مرده بعد گیرش بتن (پوکه معدنی، ملات ماسه و سیمان، سرامیک، گچ ‌و خاک، گچ و بار معادل تیغه ‌ها طبق جدول)  برابر 280 کیلوگرم بر متر مربع می‌باشد. (280 kg/m²)  و بار زنده 200 کیلوگرم بر مترمربع می‌باشد.

بنابراین طبق ترکیب بار پیشنهادی بند 5-3 نشریه 151 داریم:

1.4 DL

1.2 DL + 1.6 LL

بعد از گیرش بتن بار ضریب دار برابر با:

W₂ = (1.2 × 280) + (1.6 × 200) =656 kg/m²

 

 

لنگر وارده به تیرچه بعد از گیرش بتن

 

 

 

 

کل لنگر وارد بر تیرچه

M = M₁ + M₂ = 984.375 + 1537.5 = 2521.875 kg.m

 

محاسبه ظرفیت خمشی بتن:  (Φ_b M_n )

 

M_n = A_sb F_y d     ،    Φ_b = 0.85

 

موقعیت تار خنثی بعد از گیرش بتن:

عرض مؤثر تبدیل شده دال بتنی به فولاد:

 

 

 

 

سطح مقطع آرماتور نمره 10 برابر 0.785 و سطح مقطع آرماتور نمره 8 برابر 0.502 سانتی‌مترمربع می‌باشد.

 

 

 

 

 

 

همان‌طور که مشخص شد تار خنثی در ضخامت دال بتنی قرار نمی‌گیرد؛ بنابراین طبق بند 3-5-1-2 نشریه 151 ظرفیت خمشی برابر با:

 

 

 

 

A _sb سطح مقطع بال تحتانی

d فاصله مرکز فولاد بال تحتانی تا مرکز منشوری فشاری بتن  عمق بلوک تنش مستطیلی بتن (شکل)

b _e عرض مؤثر بتن

 

 

 

 

 

 

 

بنابراین:

 

 

 

بنابراین:

  

Mn = (Mu / Øb )     Øb  = 0.85

Mu = M1 = 984.375 kg.m < Øb  Mn  = 0.85 × 3037.1 = 2581.5 kg.m

 

بنابراین تیرچه بعد از گیرش بتن نیز جوابگوی لنگر وارده می‌باشد.

 

کنترل خیز تیرچه در سقف تیرچه کرومیت

خیز قبل از گیرش بتن:

طبق بند 10-2-10-2 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان خیز تیر ناشی از بارهای زنده باید از  L/360  کمتر باشد و همچنین خیز ناشی از کل بار وارد بر تیرچه نیز باید از L/240  کمتر باشد که L  طول تیرچه می‌باشد. ؛ بنابراین:

 

 

 

 

خیز بعد از گیرش بتن:

برای خیز بعد از گیرش بتن، اثر خزش نیز باید در نظر گرفته شود. برای اینکه اثر خزش لحاظ شود طبق مبحث دهم باید یک ‌سوم مدول الاسیتیسه بتن در نظر گرفته شود بنابراین:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

مدول الاستیسیته بتن با در نظر گرفتن خزش

 

 

 

نیروی محور ناشی از خزش در بتن

 

N_sh = E_c × ∈ _sh × b_e × t_c

 

sh∋ کرنش ناشی از جمع شدگی بتن

t_c ضخامت دال بتنی

N_sh = E_c × ∈ _sh × b_e × t_c = 72940 × 325 ×10 ^-6 × 37.5 ×6 = 5333.7 kg

 

لنگر ناشی از خزش در بتن

 

M_sh = N_sh × e = 5333.7 × (26 – 3 -13.61 ) = 50083.5 kg.m

 

میزان خیز ناشی از جمع شدگی و وارفتگی بتن

 

 

 

 

خیز تیرچه ناشی از بار مرده پس از گیرش

 

 

W_D2= 280 kg/m²

 

 

 

خیز تیر ناشی از بار زنده

 

 

W_D2= 280 kg/m²

 

 

 

 

 

بنابراین طبق بند 3-7 نشریه 151
خیز تیر ناشی از بارهای زنده باید از L/360 کمتر باشد بنابراین:

 

δ₃= 0.3 < (500/360) = 1.38 OK

خیز ناشی از کل بار باید از L/240   کمتر باشد بنابراین:

 

δ_total= δ₁+ δ₂+ δ₃+ δ_sh= 0.764 + 0.482 +0.3+0.442 = 1.988 cm < (500/240) = 2.08 ok

کنترل برش تیرچه در سقف تیرچه کرومیت

طبق بند 3-6 نشریه 151 داریم:

 

V_r = V_c + V _j

V_c = 0.31 √f_c′  b

b  عرض متوسط بتن در جان تیرچه

dارتفاع بتن در تیرچه

V _cظرفیت برشی مجاز بتن

V _jظرفیت محوری عضو جان تیرچه (طبق بند 3-4 نشریه 151 محاسبه می‌شود)

 

محاسبه ظرفیت برشی بتن

 

V_c = 0.31√fc′ bd = 0.31 ×√ 210 × 10  × 26 =1168 kg

 

 

محاسبه ظرفیت محوری عضو جان تیرچه

 

 

زاویه میلگرد خرپایی با افق

طول میلگرد خرپایی

 

 

 

 

میلگرد خرپایی نمره 12 می‌باشد بنابراین:

 

 

 

 

 

لاغری عضو خرپایی:

 

 

 

بنابراین مقدار تنش فشاری از رابطه زیر محاسبه می‌شود:

 

 

 

 

 

 

بنابراین حداکثر برش مجاز برابر است با:

 

V_s = AF_a sin α = 1.13 × 1026  × sin 60 = 998 kg

 

مقدار برش موجود ناشی از بار مرده اولیه

 

 

 

 

بنابراین قبل از گیرش بتن آرماتور خرپایی برش موجود در تیرچه را می‌تواند تحمل کند؛ اما بعد از گیرش بتن مقدار برش وارده بر تیرچه افزایش می‌یابد بنابراین:

 

V_r = V_c + V_j 

V_c = 0.31 √fc′ bd

V_c = 0.31  √fc′ bd = 0.31 × √210 × 10× 26 = 1168 kg

V_r = V_C + V_j = 1168 + 998 = 2166

برش کل وارده بر تیرچه بعد از گیرش:

 

 

 

 

 

منابع:

1. نشریه 151 سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی
2. مبحث نهم مقررات ملی ساختمان
3. مبحث دهم مقررات ملی ساختمان
4. مقاله مهندس مهدی هادی زاده بزاز (مدیرعامل مهندسین مشاور خانه عمران) و مهندس سعید برادران همتی (عضو کمیته تخصصی عمران سازمان نظام‌مهندسی)
5. طرح و اجرای ساختمان‌های فولادی / دفتر تدوین و ترویج مقررات ملی ساختمان. معاونت نظام مهندسی و اجرای ساختمان وزارت مسکن و شهرسازی.

 

 

 

• 1. معنی دیافراگم در ساختمان و اهمیت دیافراگم صلب سقف
• 2. سقف تیرچه کرومیت چیست؟
• 3. چرا استفاده از تیرچه های فلزی نسب به تیرچه با پاشنه بتنی اقتصادی تر است؟
• 4. دتایل سقف کرومیت
• 5. نکات اجرایی تیرچه های سقف کرومیت
• 6. انواع سقف تیرچه کرومیت
  • 1-6. سقف کامپوزیت کرومیت
  • 2-6. سقف طاق ضربی کرومیت
  • 3-6. سقف تیرچه‌بلوک کرومیت
  • 4-6. سقف کرومیت با بلوک پلی استایرن
  • 5-6. سقف کرومیت با بلوک سفالی
• 7. مزایای سقف های کرومیت نسبت به سایر سقف ها
• 8. محدودیت های نشریه 151 طراحی سقف تیرچه کرومیت
• 9. طراحی سقف تیرچه کرومیت در ایتبس
• 10. طراحی دستی سقف تیرچه کرومیت با حل یک مثال کاربردی

• ثبت شده در
  وزارت ارشاد
• دانلود سریع
  پس از پرداخت
• ضمانت ارسال
  بروزترین نسخه کتاب