سقف عرشه فولادی چیست؟ ویژگی ها و مزایای آن + روشهای اجرا

اگر به دنیای ساخت و ساز علاقه داشته باشید؛ حتما پیش از این نام سقف عرشه فولادی را شنیده‌اید. در مورد این سقف، ساختار آن، روش اجرای آن، استانداردهای لازم برای اجرا، بخش‌های تشکیل‌دهنده، روش اجرا، مزایا و ویژگی‌ های دیگر آن مقالات پراکنده‌‌ ای وجود دارد. ما می‌خواهیم در این مقاله از سایت رایان پی بتن به بررسی کامل این سقف و نکات مهم پیرامون آن بپردازیم.

این مقاله اگرچه جایگزین منابع علمی و دانشگاهی نیست؛ اما می‌تواند برای علاقمندان روش‌های ساخت و ساز مدرن، مالکان، مشاوران املاک و سازندگان، حاوی اطلاعات ارزشمند و مفیدی باشد. بنابراین اگر می‌خواهید با سقف عرشه فولادی کاملا آشنا شوید؛ این مقاله به شما کمک می‌کند.

سقف عرشه فولادی چیست؟

یک ساختمان از سازه‌های متفاوتی تشکیل شده است. در این میان سقف یکی از سازه‌های مهم و حیاتی برای هر ساختمانی است. سقف‌ها امروزه با روش‌های مدرن‌تری تولید می‌شوند؛ که موجب افزایش سرعت اجرا، استحکام بیشتر بنا و صرفه‌جویی بیشتر در مصرف مصالح ساختمانی می‌گردد.

در میان سقف‌ های محبوب و متداول امروزی نیز، سقف عرشه فولادی یکی از گزینه‌های جدید محسوب می‌شود. به زبان علمی و از آنجا که در طراحی این سقف‌ها از ورق‌های فولادی ذوزنقه‌ای و همچنین برش‌گیر استفاده می‌شود؛ باید گفت این سقف‌ها نوعی سقف خمشی مختلط یا مرکب هستند.

در واقع به دلیل وجود همین دو عنصر به عنوان عناصر اصلی و مهم در این سقف، نام عرشه فولادی را برای آن برگزیده‌اند. البته این همه ماجرا نیست و این سقف نیز مانند سایر مدلهای سقف دال عرشه بتنی به روش بتن‌ریزی و آرماتوربندی تکمیل می‌شود. نکته دیگر اینکه این سقف اجزای ریز دیگری نیز در طراحی خود دارد؛ که در بخش مرتبط همین مقاله با جزئیات کامل با آنها آشنا می‌شوید.

تاریخچه سقف عرشه فولادی

سقف عرشه فولادی یک تاریخ تقریبا ۲۵۰ ساله داشته و سپس در دوران معاصر نیز با تغییرات زیادی روبه‌رو شده است. بنابراین تاریخچه این سقف های عرشه فولادی را در قالب دو بخش مرور می‌کنیم.

ساخت ورق گالوانیزه و آج‌ دار

گاهی طراحی یک سیستم به سال‌ها پیش از اولین اجرای واقعی آن باز می‌گردد. در مورد سقف عرشه فولادی نیز باید به سال ۱۷۴۲ میلادی برویم. جایی که پل مالوین، شیمیدان فرانسوی، توانست با غوطه‌ور کردن آهن در ماده‌ای مذاب، پوششی نازک روی آن ایجاد کند.

این پوش همان پوشش گالوانیزه امروزی بود. پس از این واقعه و در مسیر توسعه علم، در سال ۱۸۲۰ میلادی بود که معماری با نام هنری پالمر، باز هم از فرانسه، این بار روش آج‌ دار کردن ورق‌های فولادی را ابداع کرد. همین دو ویژگی به ورق‌های گالوانیزه آج دار مزایای زیادی بخشید.

از جمله اینکه به این ورق‌های آهنی ویژگی‌هایی نظیر وزن کم، مقاومت بالا، استحکام بالا، ضریب کشی بالا، جابه‌جایی آسان، مقاومت بالا در برابر خوردگی و… را داد. همین ویژگی‌ها نیز موجب استفاده فراوان از آنها در صنعت ساخت و ساز شد.

البته در طول قرن گذشته، تغییرات گسترده‌ای در ورق‌های فولادی گالوانیزه و آج‌دار ایجاد شده است. به عنوان مثال در آن سال‌ها، بالمر ورق‌های خود را از آهن با درصد کربن بسیار پایین ساخت. این در حالی است که امروزه این ورق‌ها از فولاد نرم ساخته می‌شوند.

طراحی سقف عرشه فولادی

امروزه تقریبا یک قرن از طراحی و اجرای اولین سقف های عرشه فولادی می‌گذرد. در ابتدای استفاده از این سبک طراحی، این سقف‌ها فقط به شکل قالب درجا مورد استفاده قرار می‌گرفت. به این معنا که از قالب‌های ساخته شده با ورق فولادی گالوانیزه، تنها برای بتن‌ ریزی سقف استفاده می‌شد. بنابراین این قالب‌ ها پس از خشک شدن بتن، نقشی در استحکام سقف و ایجاد ویژگی‌ های خاص در آن نداشتند.

اما خیلی زود طراحان سقف دال عرشه از این مرحله عبور کرده و فهمیدند که می‌توان از این عرشه فولادی به روش‌هایی، جهت افزایش استحکام و سایر ویژگی‌های مثبت سقف استفاده نمود. برای این کار نیاز بود که بین بتن و عرشه درگیری کاملی ایجاد شود. در این شرایط بود که می‌شد از عرشه‌ها در کنار بتن به عنوان نقش سازه‌ای  مرکب یا مختلط استفاده نمود.

همین تغییرات موجب شد تا استفاده از عرشه فولادی در طراحی این سقف، علاوه بر افزایش سرعت اجرا، در بهبود خواص سقف، از جمله استحکام و مقاومت آن تاثیر مثبت بگذارد. ویژگی‌ای که تا امروز و با پیشرفت تکنولوژی‌های طراحی و اجرا، به مرور بهبود یافته و در حال حاضر سقف عرشه کامپوزیتی یا فولادی را به یکی از بهترین گزینه‌ها برای اجرای سقف، به‌خصوص در پروژه‌های متوسط و بزرگ و دارای سقف‌هایی با دهانه‌های بازتر تبدیل کند.

ویژگی‌ ها و مزایای سقف عرشه فولادی

اما چرا سقف عرشه فولادی تا این حد مورد استقبال و توجه است؟ در این بخش و برای پاسخ‌گویی به این سوال به معرفی مهم‌ترین ویژگی‌ها و مزایای سقف عرشه فولادی پرداخته‌ایم.

وزن بسیار کم

این سقف‌ها در مقایسه با سایر سقف‌های متداول و مدرن مورد استفاده در صنعت ساخت و ساز، از وزن بسیار کمتری برخوردار هستند. این وزن کمتر به دلیل ضخامت کم ورق‌های فولادی و همچنین امکان‌پذیری استفاده کمتر از بتن است. به عنوان مقایسه باید گفت سقف عرشه فولادی حدود ۳۰ الی ۶۰ درصد بتن کمتری در مقایسه با سقف‌ های دال بتنی ساخته شده با کامپوزیت یا تیرچه بلوک دارند.

طبیعتا در طراحی یک سقف، در صورت ثابت ماندن سایر ویژگی‌ها، اگر وزن کلی سقف یا به اصطلاح بار سازه آن کاهش یابد؛ آن سقف به دلیل کم شدن بار کلی ساختمان، مزایای زیادی ایجاد می‌کند. به عنوان مثال در حوادثی مانند زلزله، سازه‌های سبک‌تر به دلیل دریافت نیروی کمتر از سمت زمین، دچار آسیب کمتری می‌شوند. به‌طور دقیق‌تر بهتر است بدانید که وزن ساختمان و توان زلزله برای تخریب، نسبت مستقیم با یک‌دیگر دارند. بنابراین هرچه وزن یک ساختمان بیشتر باشد؛ زلزله شانس بیشتری برای تخریب آن دارد.

سرعت اجرای بیشتر

دومین و قدیمی‌ترین مزیت سقف های عرشه فولادی، سرعت اجرای بالای آنها است. البته این ویژگی را در بسیاری از انواع سقف دال بتنی مدرن نیز می‌توان یافت. به‌طور کلی این سقف بر اساس طراحی یک عرشه فولادی برای سقف اجرا می‌شود. بنابراین می‌توان بسیاری از مراحل را در کارگاه انجام داد.

از سویی هیچ مرحله‌ای نیاز به توقف پروژه نداشته و به همین دلیل، سرعت اجرا تا بیشترین حد ممکن در این سبک اجرا قابل افزایش است. طبیعتا هرچه سرعت اجرای سقف بیشتر باشد؛ سرعت اجرای کلی پروژه نیز بالا می‌رود.

چرا که ساخت این سازه در طبقات مختلف، عامل مهم و بیش‌نیاز اصلی برای طراحی و اجرای سایر بخش‌های پروژه‌های است. طبیعتا هرچه سرعت اجرا نیز بالاتر برود؛ در هزینه‌های پروژه از جمله هزینه خواب سرمایه، دستمزد منابع انسانی و… صرفه‌جویی خواهد شد.

بی‌ نیازی به قالب‌ بندی

از آنجا که ورق‌ های فولادی گالوانیزه در این سبک طراحی سقف بر روی تیرهای فرعی و بین تیرهای اصلی سازه اجرا می‌شوند؛ و به عبارت دیگر ورق‌های فولادی بر تیرها و تیرچه‌های فرعی تکیه می‌کنند؛ این ورق‌ها تشکیل یک قالب کلی را می‌دهند. در نتیجه در این سبک طراحی نیازی به قلب‌بندی جداگانه سقف برای بتن‌ریزی نیست. کاهش هزینه‌ها و افزایش سرعت اجرای کار نیز حاصل این ویژگی است.

عدم نیاز به کف‌ سازی

همان‌طور که گفتیم در این سبک طراحی نیازی به قالب‌بندی نیست. در واقع در این سقف به‌جای استفاده از بلوک سفالی و تیرچه، از ورق فولادی ذوزنقه شکل آج‌ دار استفاده می‌شود. بنابراین می‌توان گفت این ورق‌ها نقش میلگرد را در سقف عرشه فولادی بازی کرده و به همین دلیل بعد از بتن‌ریزی، سطح رویی سقف کاملا صاف و یک‌دست است.

این تمیزی کار موجب می‌شود که سقف ساخته شده نیازمند عملیات کف‌سازی و انجام کارهایی مثل پوکه‌ریزی نباشد. طبیعتا همین ویژگی ساده نیز موجب صرفه‌جویی در هزینه‌ها و افزایش سرعت فعالیت‌های مرتبط با نازک‌کاری در کف طبقات ساختمان خواهد شد.

اجرای آسان و هم‌ زمان

به‌طور کلی مراحل اجرا و جزئیات اجرای سقف های عرشه فولادی به شکلی است که کار پیچیده‌ای پیش روی کارفرما نیست. به همین دلیل نیز امکان اجرای آن در صورت وجود نظارت مناسب، توسط کارگران نیمه ماهر وجود دارد. به عنوان مثال در اجرای این سقف، نیازی به جوشکاری حرفه‌ای وجود ندارد.

چراکه نصب ورق‌ های فولادی به‌طور کامل به کمک پیچ و میخ‌ های فولادی انجام می‌شود. از سویی همین ویژگی موجب می‌شود که برای اجرای سقف طبقات بالا، نیازی به صبوری برای آماده شدن و خشک شدن سقف‌های قبلی نباشد. به همین دلیل نیز در صورت وجود تجهیزات و نیروی کار کافی، می‌توان سقف همه طبقات را به‌طور هم‌زمان اجرا کرد.

کاهش هزینه پروژه

اگر دقت کرده باشید؛ در تمامی مزایا و ویژگی‌ های این سقف‌ها، صرفه‌جویی در هزینه‌های اجرای پروژه قابل تشخیص بود. در واقع وقتی سیستم طراحی یک سازه بر اساس اجرای سریع‌تر، ساده‌تر و با مصالح ساختمانی کمتر است؛ صرفه‌جویی در هزینه‌های کلی پروژه قابل حدس است. به‌خصوص با در نظر گرفتن این نکته که اجرای سقف در یک پروژه ساختمانی، یکی از بخش‌های پرهزینه در پروژه‌های ساختمانی محسوب می‌شود.

مناسب برج‌ ها

از آنجا که این سقف سرعت اجرای بالایی داشته و امکان اجرای هم‌زمان سقف همه طبقات در یک زمان وجود دارد؛ استفاده از این روش در ساختمان‌های بلندمرتبه و چندین طبقه بسیار به‌صرفه و جذاب است. چراکه در مقایسه با پروژه‌های کوچک، میزان صرفه‌جویی در زمان و هزینه در آنها، با اجرای سقف عرشه فولادی بسیار محسوس است.

استحکام بیشتر

در نهایت مطالعات ثابت کرده است که مرکب یا مختلط بودن این سقف‌ها، یعنی ترکیب عرشه فولادی و بتن و ارتباط آنها به یک‌دیگر، موجب شده تا این سقف‌ها از نظر استحکام کلی سازه و به‌خصوص در زمینه تحمل بار بیشتر، از کیفیت بسیار بالایی برخوردار باشند.

روش اجرای سقف عرشه فولادی

اگرچه سرعت اجرای سقف عرشه فولادی نسبت به سایر سقف‌های متداول بیشتر است. اما تعداد مراحل اجرای آن کم نیست. همچنین اجرای این سقف باید بر اساس استانداردها و الزامات اجرایی خاص خود باشد. بنابراین دقت در اجرای سقف عرشه فولادی بسیار مهم است. بر همین اساس در این بخش از مقاله به بررسی روش و مراحل اجرای سقف عرشه فولادی می‌پردازیم.

آماده‌ سازی ورق‌ ها

در اولین قدم ورق‌ های کامپوزیت مدنظر بر اساس نقشه‌های طراحی شده برای اجرای سقف آماده می‌شوند. نکته خاص در این زمینه اینکه تولید این ورق‌ها به روش نورد سرد است. این مرحله با دپو کردن ورق‌های فولادی گالوانیزه و سپس انتقال آنها به محل پروژه کامل می‌شود.

دقت کنید که مرحله دپو از اهمیت بالایی برخوردار است. در یک دپوی درست همه مصالح مورد نیاز با نظم و ترتیب خاصی و بر اساس نقشه‌های سازه منظم می‌شوند. انجام صحیح دپو کمک می‌کند تا ایمنی کارگران در هنگام اجرا حفظ شود؛ کار سریع‌تر انجام شود؛ از اشتباهات جلوگیری گردد؛ رفت و آمد به کارگاه کمتر شود؛ و در نهایت کیفیت مصالح حفظ شود.

در نظر داشته باشید که این سیستم اجرای سقف می‌تواند در دهانه‌های بزرگ و کوچک استفاده شود. بر همین اساس نیز در دهانه‌های کوچک برخی مراحل حذف می‌شود. به عنوان مثال تا دهانه‌های ۶ متر این سیستم را می‌توان به کمک تیر فرعی و بدون استفاده از شمع‌گذاری اجرا نمود. همچنین تا دهانه سه متر نیز این سقف به هیچ‌گونه تیر فرعی نیاز ندارد.

انتقال به طبقات

در محل پروژه و برای انتقال ورق‌های مورد نیاز هر طبقه به آن، به جرثقیل نیاز است. این کار با سرعت بسیار بالایی قابل انجام بوده و از سویی در اجرای آن به نیروی انسانی خاصی نیاز نیست. البته همچنان به تعداد محدودی کارگر برای هدایت ورقه‌ها و قرار گرفتن آنها روی اسکلت سازه نیاز است.

از سویی این کار را می‌توان به کمک سایر تجهیزات بالابر نیز انجام داد. دقت کنید که هر ورق آماده شده، دارای شماره خاص خود بوده که جایگاه آن را در سازه ساختمان نشان می‌دهد. بنابراین هنگام انتقال آنها به طبقات باید به این نکته توجه کرد.

قرار دادن عرشه های فولادی

وقتی عرشه‌های فولادی را در جای خود در هر طبقه قرار دهید؛ امکان رفت و آمد امن و راحت کارگران بر روی کف طبقات فراهم می‌شود. بنابراین امکان اجرای سایر مراحل ساخت سقف عرشه فولادی فراهم می‌شود. این ویژگی به این دلیل است که عرشه فولادی سقف از لبه‌ها دارای گیره‌های نری و مادگی بوده و به‌راحتی در کنار یکدیگر جفت می‌شود. البته گاهی برای اطمینان بیشتر ورق‌ها به روش جوش‌کاری یا پرچ کردن از ثبات بیشتری برخوردار می‌شوند.

نصب میلگردها و گل‌ میخ (برشگیر)

قدم بعدی اتصال میلگردها به عرشه فولادی است. به عبارت دیگر در این مرحله عرشه‌های فولادی به میلگردها متصل می‌شوند. این کار به کمک گل‌میخ انجام می‌شود. اتصال میلگردها به این روش موجب صرفه‌جویی در مصرف تیرهای فولادی و در نتیجه کاهش وزن سازه می‌شود.

این کار ابتدا با نصب گل‌میخ‌ها روی تیر آغاز می‌شود. در اینجا نیز بسته به طول دهانه و ارتفاع سقف، فاصله گل‌میخ‌ها از یک‌دیگر و مدل آنها مشخص می‌شود. به‌طور کلی هرچه سقف دارای دهانه بزرگ‌تر و ارتفاع بیشتری باشد؛ از برشگیرهای بزرگ‌تر و در فواصل کمتر استفاده می‌گردد. در نهایت پس از نصب گل‌میخ‌ها، میلگردها در جای مدنظر نصب می‌شوند.

بتن‌ ریزی

آخرین مرحله در فرآیند ساخت سقف عرشه فولادی بتن‌ریزی است. در این مرحله انجام بتن‌ریزی به کمک پمپ و یا سایر روش‌های استاندارد قابل انجام است. بنابراین در بتن‌ریزی سقف عرشه فولادی نکته متفاوتی با سایر سقف‌ها وجود ندارد. به‌خصوص که این کار در سقف عرشه فولادی راحت‌تر انجام شده و به دلیل ساختار عرشه، بتن در نهایت دارای سطحی صاف و یک‌دست بوده که به سایر فعالیت‌های کف‌سازی محتاج نیست.

محاسبه میزان بتن مورد نیاز در سقف عرشه فولادی

محاسبه میزان بتن مورد نیاز در یک سقف عرشه فولادی، بخش مهمی از فرایند بتن‌ ریزی است. عوامل گوناگونی در این محاسبه دخیل هستند. میزان باز بودن دهانه، رفتار مرکب دال و عرشه و… همگی از این دست هستند. از سویی باید حداقل تنش مجاز عرشه‌ها به کمک فرمول fy = 3000 kg / m² محاسبه شود. در این فرمول  ۳۰۰۰kg/m² به عدد مقاومت تسلیم ورق‌های فولادی اشاره می‌کند. این عدد در ورق‌های گالوانیزه تولید شده در ایران حدود ۲۵۰۰ تا ۳۰۰۰ است. بنابراین در محاسبات عدد حداکثری در نظر گرفته می‌شود.

از سویی نکته دیگر وزن بتن مورد استفاده است. این عدد در مورد بتن تازه حدود ۲۴۰۰ کیلوگرم بر متر مربع و در مورد بتن خشک شده ۲۳۵۰ کیلوگرم بر متر مربع است. در نهایت مهم است که محاسبه میزان بتن مورد نیاز بر اساس محاسبات دال عرشه، بدون درنظر گرفتن شمع‌بندی‌های احتمالی انجام شود.

محاسبه اندازه دهانه مجاز در سقف عرشه فولادی

اگرچه در بخش قبلی مراحل اجرای سقف عرشه فولادی را خلاصه کردیم؛ اما در اجرای این سازه الزامات و نکات اجرایی فراوانی وجود دارد. مواردی که رعایت آنها برای به حداکثر رسیدن کیفیت سقف از اهمیت بالایی برخوردار است. محاسبه اندازه دهانه مجاز سقف یکی دیگر از این موارد است.

هر سقفی دارای حداکثر دهانه مجاز خاص خود است. هرچه این عدد بزرگ‌تر باشد؛ یعنی می‌توان به کمک آن روش طراحی سقف، سالن‌هایی وسیع‌تر و بدون ستون یا با ستون کمتر را اجرا کرد. در آیین‌نامه مقررات ملی ساختمان و در مبحث دهم آن، حداکثر دهانه مجاز قابل اجرا با سقف عرشه فولادی ۱۲ متر ذکر شده است.

البته رسیدن به این عدد مستلزم رعایت موارد مختلفی است. به عبارت دیگر این عد فاصله تیرهای فرعی طرفین از یک‌دیگر است. بنابراین نوع شبکه میلگرد، عمق تیر و ضخامت ورق بر محاسبه نتیجه نهایی تاثیر می‌گذارد.

بنابراین می‌توان گفت تعیین مقدار دهانه مجاز در این سقف به نوع تکیه‌گاه آن بستگی دارد. به همین دلیل مثلا تکیه‌گاه‌های ساده معمولا از دهانه‌های کوچک‌تر پشتیبانی می‌کنند.

در پایان باز هم در ذکر این نکته ضروری است که اگرچه اجرای سقف عرشه فولادی دارای مراحل متعددی است؛ اما وقفه‌ای در اجرای آن وجود ندارد و می‌توان تمام فرآیند را به سرعت و بدون وقفه اجرا کرد.

اجزای سقف عرشه فولادی

در بخش پایانی این مقاله به‌طور خلاصه به بررسی اجزای تشکیل‌دهنده این سقف پرداخته و درباره ویژگی‌های هر یک صحبت کرده‌ایم.

ورق فولادی گالوانیزه

همان‌طور که از نام این سقف پیداست؛ ورق فولادی مهم‌ترین عنصر مورد استفاده در آن است. ورق‌های فولادی مناسب برای این سقف‌ها باید گالوانیزه باشند. همچنین این ورق‌ها با ضخامت ۰.۸ تا ۱.۲ میلی‌متر هستند. در نهایت این ورق‌ها به شکل موج‌دار تبدیل می‌شوند. این موج‌های طراحی شده بر سطح ورق نیز دارای شکل ذوزنقه هستند.

گل‌ میخ یا برشگیر

این عضو کوچک در سقف عرشه فولادی، نقش مهمی در آن بازی می‌کند. در واقع این عضو رابط بین بتن و ورق گالوانیزه است. ارتفاع و ابعاد گل‌میخ‌ها بر اساس شکل و ضخامت ورق‌های گالوانیزه انتخاب می‌شود. البته به‌طور معمول این ارتفاع حدود ۲۰ میلی‌متر است.

هرچند بعد از نصب این ارتفاع باید حداقل ۴۰ میلی‌متر باشد.  در نهایت نصب گل‌میخ‌ها به کمک دستگاه جوش قوس الکتریکی به سازه سقف عرشه فولادی متصل می‌شوند. توجه کنید که تولید گل‌میخ نیز مانند بقیه اجزای فولادی این سقف، به روش فورج سرد انجام می‌شود.

میلگرد

میلگرد یا آرماتور بخش دیگر سقف دال عرشه فولادی است. به‌طور کلی در همه سقف‌ها از جمله عرشه فولادی سقف، از میلگرد برای بهبود مقاومت کششی بتن استفاده می‌شود. در عمل ترکیب شبکه میلگرد یا همان آرماتور و بتن‌ریزی بر روی آن، سازه‌ای مستحکم‌ تر ایجاد می‌کند.

البته استفاده از میلگرد در همه سقف‌های بتنی ضروری نیست. از سویی مدل آن از سقفی به سقف دیگر متفاوت است. به عنوان مثال در سقف های عرشه فولادی از مش یا شبکه میلگرد آماده، به‌جای میلگردهای آج‌دار متداول در سایر سقف‌ها، استفاده می‌شود. این ویژگی نیز یکی از دلایل سرعت بالای اجرای این سیستم سقف است.

بتن

بتن مورد استفاده در این سقف‌ها نیز دارای همان استانداردهای همیشگی هستند. یک بتن به‌طور کلی از آب، ماسه (یا شن) و سیمان تشکیل شده است. نصب این مواد و همچنین ضرورت افزودن سایر افزودنی‌ها مانند روان‌کننده، پودر واتر پروف بتن و… نیز برعهده مهندسین طراح سازه است.

در پایان امیدواریم با خواندن این مقاله نسبتا طولانی، به‌طور کامل با سقف عرشه فولادی از ابعاد مختلف آشنا شده باشید.