آشنایی با سقف شاردک و مزایای آن

در این مطلب از خانه معماری قصد داریم به معرفی سقف شاردک و مزایای آن بپردازیم. سقف شاردک بر اساس و مبتنی بر سقف سازه‌ای با ویژگی سقف دال دو طرفه و مشابه سقف‌های بتنی دال دو طرفه طراحی می شود. بلوک فوم‌های پلی اتیلن با وزن بسیار کم و‌ عایق حرارتی و صوتی‌‌ جایگزین هسته بتن مرکزی در محل‌هایی که کاربرد سازه‌ای ندارد، می شوند. این تکنولوژی زمینه‌های صرفه جویی و کاهش مصالح ساختمانی را ایجاد و شرایط مناسب برای تحول در طراحی ساختمان و امکان انجام تغییرات در معماری داخلی را به راحتی فراهم کرده است.

سقف شاردک: مشخصات و ویژگی های سازه‌ای

مشخصات فنی سقف شاردک منجر به استفاده از آن در دهانه‌های بزرگ شده است. به وسیله این سقف می توان به تامین ‌ضوابط کنترل مقاومت، تغییر شکل، ترک و لرزش پرداخت. از ویژگی های سقف شاردک می توان به: سختی زیاد، تغییرشکل ناچیز، مقاومت بسیار مناسب در برابر لرزش و نیاز به آرماتور کمتر اشاره کرد. ضخامت این سقف در مقایسه با دال‌های بتنی غیر مجوف بسیار زیاد است. سیستم سازه‌ای شاردک به مانند سیستم سازه ای با دال تخت طراحی می شود. اصلاح سختی سیستم شاردک که به دلیل وجود فضای مجوف است، با اعمال ضریب کاهش سختی صورت می گیرد.

لازم به ذکر است، ضوابط آرماتورگذاری، کنترل برش، تغییر شکل، ترک و بسیاری موارد دیگر طبق مبحث نهم مقررات ملی ساختمان صورت می‌گیرد. در ساختمان‌هایی که حداکثر سه طبقه هستند، اجرای سازه طبق استانداردهای 2800 توسط سیستم دال تخت و بدون تیر می تواند صورت گیرد. در مورد سازه های بلندتر از یک دیوار برشی یا سیستم قاب که دارای تیر است باید استفاده شود. معمولاً سیستم دال تخت با تیرهای لبه برای چنین سازه هایی توصیه می شود.

سقف شاردک: مزایا

اعضای دال سقف در سیستم شاردک عبارتند از: بتن، آرماتور، بلوک‌های پلی اتیلن و مفتول‌های متصل کننده بلوک‌ها. در هسته مرکزی دال، بلوک‌های پلی اتیلن قرار می‌گیرند. از آنجایی که بتن غیر باربر از درون دال حذف می شود، دال، سبک شده و ضخامت آن افزایش می یابد. یکی از مهم ترین مزایا سقف شاردک، ایجاد دهانه‌های بزرگ‌تر است. استفاده از سیستم شار‌دک، افزایش ضخامت دال سقف و کاهش وزن آن را به همراه دارد. همین موضوع باعث می شود تا این سیستم برای ایجاد دهانه‌های بزرگ‌تر مناسب باشد. این افزایش باعث می شود تا دهانه آزادی عمل بیشتری در طرح معماری و ایجاد فضاهای خلاقانه‌، فضاهای تجاری، تامین پارکینگ بیشتر داشته باشد.

از دیگر مزایای سیستم می توان به امکان حذف تیرهای و ایجاد دال تخت اشاره کرد. اگر دیوار برشی در سازه وجود داشته باشد، می توان تیرها را حذف کرد. با حذف تیرها، ارتفاع مفید طبقات افزایش می یابد و تاسیسات راحت تر از زیر سقف عبور می کند. لازم به ذکر است، حذف سقف کاذب باید با هماهنگی تاسیسات صورت گیرد. بدین ترتیب ایجاد بازشوهای بزرگ و نامنظم در سقف امکان پذیر خواهد بود. با استفاده از سیستم شاردک، امکان ستون گذاری نامنظم نیز وجود دارد. با کاهش تعداد ستون‌ها در این روش، امکان طراحی و ایجاد فضاهای معماری خاص وجود دارد.

عملیات اجرایی در سیستم شاردک تسریع می یابد که این موضوع یکی دیگر از مزایای استفاده از این سیستم است. در این سیستم، بلوک‌های پیش ساخته شار در کنار یکدیگر به سرعت آرایش می یابند. علاوه بر این‌، عملیات آرماتوربندی و بتن ریزی نیز کاهش می یابد و‌ در نتیجه، سرعت عملیات اجرای دال سقف افزایش پیدا می کند. از دیگر عوامل افزایش سرعت اجرا، آرماتوربندی تیپ، بتن ریزی یک دست و بدون وقفه نیز در کنار استحکام و شکننده نبودن بلوک‌ها می باشد.

مزایای فنی و اقتصادی

از جمله مزایای فنی سیستم شاردک می توان به: بهبود عملکرد لرزه‌ای، عدم محدودیت استفاده در اقلیم مختلف، توزیع دو طرفه و مناسب بارهای وارد بر کف به سازه، کاهش میزان انتقال صوت حرارت، ایمنی بالا در برابر آتش سوزی، وزن کم، ضخامت کم و دو طرفه، امکان خذف تیرها و ایمنی در برابر انفجار اشاره کرد.

مزایای اقتصادی بلوک شار نیز عبارتند از: کاهش میلگرد مصرفی و حجم بتن ریزی در کل سازه، کاهش هزینه نازک کاری و تاسیسات، امکان حذف سقف کاذب در صورت هماهنگی با تاسیسات، کاهش مصرف انرژی جهت بر آوردن نیازهای تاسیساتی در ساختمان‌ها، کاهش نیاز به نیروی کارگری، کاهش هزینه‌های ساخت و ساز اسکلت، ساده‌تر‌ شدن مراحل نصب و اجرا و عدم نیاز به کارگر ماهر، کاهش زمان نصب و اجرا، افزایش طول عمر مفید و کاهش هزینه‌های حاصل از تغییر در سازه، تمایز بلوک شار با سایر محصولات مشابه، عدم شکنندگی بلوم فوم هنگام آرماتور بندی و بتن ریزی، استفاده از مواد اولیه نو، سرعت اجرای بالا و ایمنی بیشتر هنگام اجرا، ایجاد فضای خالی بین آرماتورهای زیر و رو در نتیجه غرق شده کامل آرماتور و بلوک فوم در بتن، قیمت مناسب تر، توپر و یکپارچه بودن کل سقف و کاهش وزن سقف.

سقف بلوک فوم چیست؟

سقف‌های سبک بتن مسلح‌ معمولاً از دو لایه شبکه آرماتور تشکیل می شوند. این شبکه در لایه بالا و پایین دال‌ به طور گسترده قرار می‌گیرد و فاصله بین این دو لایه توسط بلوک فوم ماندگار شار که از جنس پلی اتیلن همراه با مفتول‌هایی از جنس فولاد است، پر می شود. فوم پلی اتیلن شامل پلی اتیلن فشرده و حباب‌های ریز هوا است که با یکدیگر ترکیب شده اند.

خاصیت تراکم سلول باعث شده تا به بهترین ایزولاسیون و عالی‌ترین عایق بردت، حرارت و رطوبت و صدا تبدیل شود. به طوری که پلی فوم را در دمای ۴۰- تا ۹۰+ درجه سانتیگراد نیز می توان مورد استفاده قرار داد. همچنین مقاومت بالایی در برابر عوامل مخرب شیمیایی و فرساینده محیطی و رطوبت دارد. آب هم به هیچ وجه نمی تواند به آن نفوذ کند. طراحی ساختار بلوک‌های فوم به گونه ای است که تحمل بارهای حین اجرا شامل بار کارگران و وسایل بتن ریزی را بدون هیچ گونه ضایعات و خرابی دارد.

‌انتقال بار در سقف شار دِک

سیستم سقف شاردک همانند یک دال دو طرفه رفتار می کند و نسبت جهت تقسیم بار به ابعاد چشمه دال و شرایط تکیه گاهی آن بستگی دارد. نوار ستونی دال در فاصله بین دو ستون قرار دارد و پهنای آن در هر طرف این محور معادل یک چهارم دهانه دال های طرفین می باشد. این نوار در مقایسه با نوار میانی از نظر جذب نیرو بحرانی تر است و با توجه به لنگرهای خمشی زیادی که ممکن است به واسطه دهانه های بلند در دال ایجاد شود، در برخی موارد بهتر است بدون بلوک اجرا شود و یا به وسیله شناژ یا تیر تقویت گردد. اگر این امر صورت نگیرد، انتقال نیرو و لنگر خمشی به خصوص لنگرهای ناشی از تغییر مکان جانبی سازه در زلزله به صورت مناسبی به ستون انتقال نمی یابد.

در مورد دال های تخت، ناحیه اتصال دال به ستون حساسیت زیادی دارد. سه موضوع مهم در این رابطه عبارتند از: انتقال لنگر خمشی دال به ستون، انتقال برش دال به ستون و انتقال چرخش دورانی حاصل از خمش دال به ستون. از این رو بر اساس استاندارد ۲۸۰۰، استفاده از سیستم دال تخت را در سازه های بلند‌تر از سه طبقه تنها در صورتی مجاز است که سیستم باربر جانبی جداگانه ای برای تحمل نیروها و تغییر شکل های حاصل از نیروی زلزله مورد استفاده قرار گیرد. کفایت مقاومت برشی دال در ناحیه اتصال به ستون در مواردی که دال تخت به صورت مستقیم و بدون استفاده از آرماتورهای برشی و خاموت به ستون متصل می‌شود، باید تحت کنترل باشد. برای این منظور در نواحی اطراف ستون که بیشترین نیروی برشی در آن وجود دارد، مقطع دال بدون بلوک و به صورت توپر اجرا می گردد.

بار مرده چیست؟

بار مرده سقف شاردک، وزن سازه ای سقف، کف سازی و پوشش زیر سقف می باشد. وزن سازه ای نیز شامل بتن مصرفی، میلگرد و بلوک‌ها است. در محاسبه سقف شاردک باید ضخامت لایه ها، فاصله بلوک ها از یکدیگر، تعداد شناژهای رابط، تیرها، کتیبه‌های دور ستون‌ها و موارد دیگر را در نظر گفت. مقدار بتن مصرف شده در سقف های ۳۰ سانتی متری شاردک با احتساب کتیبه ها و شناژهای واسط، معمولاً بین 20 تا 24 درصد در نظر گرفته می شود.

طراحی برای خمش و برش

رفتار دال مجوف شاردک با توجه به نوع آرماتور گذاری لایه پایین سقف و موقعیت قرارگیری بلوک‌ها، در خمش بدون تاثیر پذیری از بلوک‌ها و مانند دال توپر می باشد. البته زمانی می توان به این فرض استناد کرد که تار خنثی مقطع ناشی از خمش وارد به دال، در لایه بتنی روی بلوک‌ها واقع شود. در بیشتر پروژه‌ها و حتی در تیرهای قوی، عمق بلوک فشاری کمتر از ۵ ‌سانتی متر می باشد. لازم به ذکر است این فرض باید در محاسبات ارائه شده به دقت مورد بررسی قرار گیرد. اگر تار خنثی در خمش در محدوده جان مقطع واقع شود، محاسبات مربوط به مقاومت خمشی مقطع باید بر اساس مقطع مجوف صورت بگیرد.

مقاومت برشی یکی از موضوعات حساس دال های تخت به خصوص در اطراف ستون ها است. در سیستم شاردک برای این که مقاومت برشی حاصل از بتن در اطراف ستون ها برای مقابله با برش پانچ تامین شود، به اندازه پهنه مورد نیاز دال به صورت توپر و بدون بلوک اجرا می شود. برای این منظور یک کتیبه یا پهنه هم ضخامت با سقف اطراف ستون ایجاد می شود. زمانی که مقاومت سقف پاسخگوی برش پانچ نباشد، آرماتور پانچ و یا کلاهک برشی در محل اتصال دال به ستون باید مورد استفاده قرار گیرد.

‌کنترل برش ناشی از خمش، کنترل تغییر شکل یا خیز دال

برش ناشی از خمش و کفایت مقاومت مقطع در انتقال برش، یکی از موضوعات مهمی است که به صورت اضافه در دال‌های مجوف در مقایسه با دال ‌های توپر باید کنترل شود، به خصوص در ناحیه جان. این موضوع در مورد دال‌های مجوف با گوی‌های پلاستیکی بحرانی است و مورد توجه قرار نمی‌گیرد. در سقف های شاردک به دلیل استفاده از بلوک‌های مکعبی و ثابت بودن ضخامت جان در قسمت مقطع کاهش یافته و این مشکل حل شده است. مقاومت برشی بتن نیز در ناحیه مقطع کاهش می یابد و برای برش کنترل می‌شود. در صورت نیاز فاصله بلوک‌ها باید افزایش پیدا کند.

کنترل تغییر شکل یا خیز دال یکی از مسائل بسیار مهمی است که در طراحی دال ها به خصوص دال های دهانه بلند باید مورد توجه قرار گیرد. برای کنترل خیز دال در آئین نامه ها محدودیتی برای نسبت طول دهانه به ضخامت در نظر گرفته می شود. اگر این ضابطه طبق آئین نامه برآورده شود، نیاز به کنترل خیز نیز برطرف می شود. این نسبت برای دال‌های تخت بدون تیر لبه، ۳۳ می باشد و اگر در چشمه های بیرونی ساختمان از تیر پیرامونی یا تیر لبه استفاده شود تا ۳۶ افزایش پیدا می کند. ضخامت سقف را ‌در صورت نیاز به دهانه های بلندتر می توان افزایش داد. همچنین می توان از تیرهای آویزدار جهت تقویت سختی دال و کاهش خیز استفاده کرد.

‌مقاومت جانبی

سازه هایی که سقف شاردک دارند از نظر سیستم باربر جانبی، تفاوتی با سایر سازه ها ندارند. البته به دلیل وجود سختی قابل توجه در دال شاردک، سیستم دال تا حدودی در سختی جانبی سازه مشارکت می‌کند. ولی در بسیاری از طراحی های جدید از این سختی صرف نظر می شود و مقاومت جانبی از طریق سیستم قاب خمشی‌ یا دیوار برشی تامین می شود. طراحی ساختمان هایی که حداکثر دارای 6 طبقه هستند توسط سیستم قاب خمشی و طراحی سازه های بلندتر توسط دیوار برشی صورت می گیرد. جهت بهره بردن از مزایای دال تخت، تنها تیرهای لبه ساختمان مورد استفاده قرار می گیرند.

همانطور که گفته شد، استفاده از دال تخت در سازه های بلندتر از سه طبقه طبق استاندارد 2800 ممنوع می باشد. در ساختمان هایی که کمتر از 3 طبقه دارند، اگر مقاومت جانبی توسط ستون‌ها تامین شود، از دال تخت می توان استفاده کرد. برای کنترل خیز دال در ساختمان هایی که دهانه ستون‌های لبه ساختمان نسبتاً زیاد است، بهتر است از تیر لبه استفاده گردد.