چگونگی محاسبه تیرآهن سقف طاق ضربی

محاسبه تیرآهن سقف طاق ضربی

سقف طاق ضربی در اسکلت فولادی برای پوشاندن تراز کف طبقات و در بناهای تاریخی و فرهنگی معمولا بیشتر جنبه زیبایی و معماری دارد. سقف طاق ضربی یا Vaulted ceiling در اسکت‌های فولادی اغلب برای پوشاندن کف طبقات استفاده می‌شود. وجود قوس در سقف طاق ضربی باعث افزایش توانایی تحمل بارهای عمودی شده و قدرت تحمل بار جانبی را ندارد. سقف طاق ضربی اغلب در معاری قدیم کاربری داشته و بر اساس سایز دهانه دسته بندی می‌شوند. به عنوان مثال طاق کسری که نمونه مشهوری از سقف طاق ضربی است دارای دهانه ۴۳ متر و ارتفاع ۳۰ متر می باشد. این سقف ها یکی از قدیمی و زیباترین سقف هاست که در بناهای تاریخی بیشتر دیده می شود. بعضی از اسکلت های فولادی به طور معمول طاق بیشتری داشته و فاصله دهانه نیز بیشتر است ولی در بعضی از اسکلت های فولادی بین تیرآهن ها با دهانه 70 سانتی متر تا یک متر اجرا می شود. تسمه آلیاژی

 جالب است بدانید عملکرد سقف در هر دو مورد یکسان است. این سقف ها به علت قوسی که دارد به آن طاق گفته می شود و توانایی تحمل بار های قائم وارد بر خود را دارد ولی توان تحمل بار های جانبی را ندارد. میلگرد فسفر برنز

این سیستم در گذشته در بین معماران ایرانی طرفدار زیادی داشته و افراد در صنعت ساخت و ساز از آن استفاده زیادی می کردند. طاق ضربی با دهانه بزرگتر از ۶ متر همینطور در یزد ساخته شده است. در حال حاضر به علت عملکرد ضعیفی که دارد، سقف های دیگر اسکلت های فولادی مانند کرومیت، عرضه فولادی یا مرکب مورد استفاده قرار می گیرد. تیرآهن بال پهن

شناخت عملکرد سقف طاق ضربی

اگر شما جزء افرادی هستید که در زمینه اجرا و طراحی سقف به فعالیت می پردازید، باید بدانید شناخت عملکرد این سقف باعث می شود عملکرد بهتری داشته باشد. این برخورد می تواند به اجرای سازه های فولادی جدید یا مقاوم سازی بناهای قدیمی کمک کند. به عنوان مثال بسیاری از سازندگان، برای یک سطح کم سهولت و سرعت اجرای بالاتر و قیمت پایین تر، سقف خرپشته را که بعد از اجرای بام صورت گرفته طاق ضربی اجرا می کنند. با این وجود در بعضی از شهر ها همچنان به عنوان یک سقف رایج در اسکلت های فولادی مورد استفاده قرار می گیرد.

سیستم طاق ضربی سنتی

برای اجرا کردن سقف طاق ضربی قبل از هر چیزی نیاز به تیرریزی مناسب است. برای تیر ریزی این سقف ها می توان از اسکلت فلزی بتنی یا مصالح بنایی استفاده کرد که بیشتر از تیرآهن های فولادی استفاده می شود. بعد از تیرریزی، به کارگرفتن آجر فشاری و ملات گچ و خاک طاق به شکل قوس دار اجرا می شود. تیرریزی بدین معناست که بین دو تیر موازی اصلی، تیرهای فرعی به صورت موازی و عمود بر پل نصب می شود.

فاصله تیرهای فرعی بین ۷۰ تا ۱۳۰ سانتی متر بوده و در نهایت دهانه تا حدود ۵ متر می باشد. آجر فشاری با ضربه دست و با فشار کم به همراه گچ و خاک به شکل قوسی مورد استفاده قرار می گیرد. علت اجرای قوسی، انتقال بار های وارد شده بر تیر های فرعی می باشد. لازم به ذکر است بدانید بعد از اجرا کردن طاق باید قوس را با پوکه پر کرد تا مانع از سنگینی بیش از حد و افزایش بار مرده شود.

این سقف به علت نداشتن صلبیت کافی، لرزش زیادی دارند که در حال حاضر میلگرد های قطری را در سراسر آن برای رفع این مشکل و افزایش صلبیت به کار می گیرند. میلگر ها در زمان ساخت قبل از کف سازی، به شکل ضربدری به تیرآهن ها جوش داده شده و این تا حد قابل قبولی لرزش را کاهش می دهد.

نحوه اجرای طاق ضربی

مراحل اجرای طاق ضربی شامل موارد زیر است:

آماده سازی تیرآهن: تیرآهن هایی که به کاربرده می شوند، باید سالم و بدون هیچ گونه پوسیدگی، ترک و آسیب هایی امثال این ها باشد. در این بخش، تیرآهن ها نباید در فضای باز انبار شوند، چرا که انبار کردن آن ها سبب ایجاد اکسید آهن و در نهایت پوسیدگی تیرآهن می شود.

تیر ریزی و فاصله تیرآهن سقف: مفهوم تیر ریزی در اسکلت های فولادی از قبل مشخص شده و به معنای نصب تیرهای فرعی و اصلی می باشد ولی تیرریزی در سازه های بنایی به معنای قرار دادن تیر ها بر روی دیوار است. در این سازه ها باید برای دهانه سقف یک تکیه گاه مناسب در نظر داشت.

بناهای بسیاری تیرآهن ها را به طور مستقیم روی دیوار های آجری قرا می دهند و به علت عرض کم بال تیرآهن و وارد شدن فشار بر یک نقطه، احتمال شکستن و خرد شدن آجر زیر تیرآهن به وجود می آید. برای همین کار باید در سراسر دیوار از زیرسری بتنی استفاده شود. توجه داشته باشید که زیر سری بتنی به شکل کلاف بتنی سرتاسری در ترازی که تیرآهن قرار می گیرد باشد و از آن میزان نه کمتر باشد و نه بیشتر، چرا که مستقیم بر ارتفاع سقف تاثیر می گذارد. استفاده از کلاف افقی سبب می شود تا بار زیر سقف به شکل یکنواخت به دیوار انتقال یابد. معمولا بیشتر تیرآهن هاس سقف، ۹۰ تا ۱۱۰ سانتی متر است.

نصب میل مهار در سقف طاق ضربی: میل مهار طاق ضربی به دلیل جلوگیری از نزدیک و دورشدن تیرها در طول دهانه سقف اجرا می‌شود. این میل‌ها معمولا توسط تسمه و آرماتورهایی با قطر ۱۰ میلی‌متر به صورت ضربدری اجرا می‌شود تا فاصله تیرهای فرعی حفظ شوند. حداکثر ۲۵ مترمربع از آرماتور به عنوان میل مهار در نظر گرفته می‌شود و توسط تیرآهن به هم متصل می‌گردد. اجرای این سقف توسط ۳ اپراتور اجرا می‌شود و برای افزایش سرعت انجام کار نیاز به افزایش تعداد نیروها است.

میزان تحمل بار سقف طاق ضربی

بار مرده Vaulted ceiling به طور معمول حدودا 530 کیلو گرم بر متر مربع و بار زنده آن حدودا 250 کیلوگم بر متر مربع می باشد. بار مرده وو زنده در مجموع می توان برای طبقات، حدود 800 کیلوگرم بر متر مربع در نظر داشت. بار در مجموع 100 تا 150 کیلوگرم بر متر مربع بار برف، هم تقریبی 700 کیلوگرم بر متر مربع در نظر می گیرند.

هزینه اجرای سقف طاق ضربی

هزینه اجرای سقف طاق ضربی با توجه به منطقه اجرای کار، هزینه تهیه مصالح و دستمزد نیروی انسانی تفاوت دارد؛ ولی به طور کل می توان به ازای هر متر مربع، هزینه اجرای کار را با فرمول زیر محاسبه نمایید.

همانگونه که گفته شد میزان آجر مصرفی به ازای هر متر مربع حدودا ۵۰ تا ۸۰ عدد است پس به طور میانگین

قیمت یک آجر * ۶۵

محاسبه می شود.

ملات مورد استفاده گچ و خاک است و هر متر مربع از این سقف ها حدودا یک کیسه چهل کیلویی گچ نیاز دارد. در حالت معمول گچ و خاک با نسبت برابر با هم مخلوط می شوند. بر حسب فرمول زیر می توان نسبت گچ و خاک را محاسبه کرد:

قیمت چهل کیلو گچ+ قیمت چهل کیلو خاک رس

برای محاسبه تیرآهن سقف طاق ضربی، بار وارد یک فاکتور تاثیر گذار می باشد. با توجه به بار وارده نوع تیرآهن تعیین می شود.

قیمت تیرآهن های مصرفی÷ متر مربع سقف= هزینه تیرآهن ها برای هر متر مربع

مقاوم سازی سقف طاق ضربی

هدف اصلی از مقاوم سازی سقف طاق ضربی افزایش سختی آن است ولی اگر نکات و جزئیات اجرایی این روش را رعایت کنید، علاوه بر بهتر شدن عملکرد سبب مهار قوس آجری و دیوار انتهایی می شود. به علت یکدست نبودن مصالح مورد استفاده در سقف و همینطور بار مرده زیاد، در مقابل زمین لرزه مقاومت نداشته و این کار سبب آسیب پذیری سازه می شود. برای افزایش صلبیت برشی از روش های مقاوم سازی که ادامه شرح می دهیم استفاده می کنیم.

شیوه مقاوم سازی سقف طاق ضربی

جوش دادن تسمه یا میلگرد به زیر تیرچه های سقف برای افزایش یکپارچگی
قرار دادن تیرآهن های عرضی به شکل عمود بر تیرچه های موجود و اتصال به آن
اتصال انتهای تیرچه به هم با به کارگیری میلگرد یا تسمه و اجرای کلاف بتنی در اطراف آن
اتصال سقف به پشت دیوار از طریق ایجاد درگیری آن با میلگرد کار گذاشته شده در سقف و دیوار
به کار گیری تکیه گاه مناسب فلزی یا بتنی برای ناحیه اتصال تیرچه سقف و دیوار

مراحل مقاوم سازی و تعمیر سقف طاق ضربی

مراحل مقاوم سازی و تعمیر سقف طاق ضربی به شرح زیر است:

برداشتن کف سازی و نخاله های سقف

در این مرحله اول باید کف سازی تخریب و در نهایت خاک، سنگ و تمام نخاله ها روی سقف تا رسیدن به آجر جدا شود. این کار سبب دسترسی آسان به آجر و کاهش بار مرده می شود.

نصب ناودانی یا نبشی به عنوان برش گیر

ناودانی یا نبشی هایی به عنوان برش گیر روی پروفیل سقف ها از طریق جوشکاری انجام می شوند. این برش گیر ها برای درگیری بهتر دال بتنی کف سازی با تیر هستند. توجه داشته باشید که حداکثر فاصله برش گیر ها نباید بیشتر از ۸ برابر ضخامت دال باشد.

اگر بتن استفاده شده در روی تیر ضخامت مناسبی داشته باشد، می توان با پر کردن فضای زیر بال تیر، درگیری بین دال بتنی با تیر را ایجاد کرد و با وجود این شرایط نیازی به استفاده کردن از برش گیر ها نیست و پیشنهاد نمی شود.

اجرای مش های میلگرد(آرماتور بندی)

در این مرحله شبکه مش های فولادی مربعی یا آرماتورها به شکل عمود بر هم در این سقف ها در نظر گرفته می شود. این شبکه مش فولادی شامل میلگرد های خمشی و حرارتی است.

اجرای بتن ریزی بر روی میلگرد ها، پرداخت سطوح و عمل آوریپ

در این مرحله برای تبدیل طاق ضربی به یک سقف مرکب، بتن ریزی انجام می دهیم. در این شیوه طاق آجری به عنوان قالب عمل کرده و احتیاجی به کاربردن از جک و قالب بندی اصافه برای بتن نیست. ضخامت بتن ریزی باید حداقل ۵ سانتی متر در نظر گرفته شود که با توجه به فرورفتگی در محل تیرچه ها، این ضخامت هشت سانتی متر نیز می شود. توجه داشته باشید مطاببق مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، ضخامت بتن روی برش گیر ها باید حداقل ۲.۵ سانتی متر باشد.

مزایا و معایب سقف طاق ضربی

سقف طاق ضربی همانند دیگر سقف ها دارای مزایا و معایب خاص خود است که در این بخش شرح می دهیم:

سرعت و سهولت بالا
نمایی زیبا و سنتی
ارزان بودن مصالح و سهولت دسترسی به آن
آجر ها نقش قالب دارند و احتیاجی به شمع بندی ندارند. امکان ایجاد تغییرات در نازک کاری بعد از اجرای آن

معایب سقف طاق ضربی

نداشتن پیوستگی و یکپارچگی
بار مرده زیاد آن باعث افزایش وزن سازه و در نهایت بیشتر شدن نیروی زلزله می شود.
عبور تاسیسات از داخل این سقف ممکن نیست. برای عبور تاسیسات باید ضخامت سقف زیاد باشد تا دریچه در داخل آن در نظر گرفت.
در زمان عبور از روی آن لرزش هایی حس شود.
در زمان زلزله به شکل آوار فرو ریخته و آسیب های جبران ناپذیری به بار آورد.
در همه منطقه ها قابل اجرا نیست. به عنوان مثال برای بام مناطقی که بار برف بسیاری دارند اجرا نمی شود.
به دلیل وجود گچ احتمال اکسیده شدن و زنگ زدگی تیرآهن افزایش پیدا می کند.
در مقابل آش سوزی ضعیف است.

بهترین جایگزین سقف طاق ضربی

در حال حاضر سقف های تیرچه و بلوک به عنوان جایگزین سقف های طاق ضربی به کاربرده می شود. سقف های تیرچه و بلوک دارای مقاومت بسیار بالا، هزینه اجرای پایین و بار مرده پایینی می باشند. تیرچه های بتنی، کرومیت و تام به عنوان سه نسل تیرچه های موجود در بازار می باشند.

نکات در رابطه با اجرای سقف طاق ضربی

آجر به کار رفته در طاق نباید به طور کامل زنجاب شده باشد باید در زمان استفاده در آب زده شده و در محل مناسب نصب شود.

از آجر جوش یا خام در طاق نباید استفاده کرد چرا که سبب فروپاشی طاق می شود.

بعد از اتمام کار دوغابی از گچ روی طاق ریخته تا همه منافذ آن پر شود و به شکل تو پر و یکپارچه حاصل شود و منسجم شود.

در زمان بارندگی باید از اجرای این طاق خودداری کرد چرا که تا قبل از اجرای پوشش های عایق روی سقف باران بیاید گچ موجود در طاق فاسد شده و باقی نمی ماند.

خیز طاق ضربی باید حدودا ۳ سانتی متر باشد و اگر این میزان بیشتر شود برای آن که زیر سقف صاف و مسطح باشد باید ملات بسیاری به کاربرد و در نهایت طاق سنگین شده فرو می ریزد و اگر کمتر از این حد باشد نیز سبب آسیب می شود.

نتیجه گیری

تیرآهن سقف طاق ضربی با توجه به حداکثر لنگر خمشی و جدول اشتال مورد محاسبه قرار می‌گیرد. در این مقاله فرمول‌های محاسبه تیرآهن مورد نیاز سقف طاق ضربی قرار داده شده است.