انواع سقف برای دهانه های بزرگ قابل اجرا {مزایا معایب و کاربردها}

آشنایی با انواع سقف برای دهانه های بزرگ به ویژه در پروژه‌های بزرگ و وسیع، از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. همچنین به‌طور کلی سقف یکی از مهم‌ترین بخش‌های هر سازه است. از گذشته تا امروز طراحی سقف‌ها با هدف افزایش استحکام و البته سادگی اجرا بوده است.

اگرچه در مورد سقف‌های قدیمی این ویژگی به اندازه کافی متصور نبود؛ اما سقف‌های امروزی بر اساس روش‌ها و تکنولوژی‌ هایی طراحی می‌شوند که می‌توانند در کنار حداکثر استحکام و تاب‌آوری، از نظر سادگی و سرعت اجرا نیز حرف‌های زیادی برای گفتن داشته باشند.

در واقع رعایت استانداردها و حفظ ایمنی در کنار سرعت، موضوعی است که موجب کاهش هزینه‌های ساخت شده و از طرفی ساخت سقف‌ها در فضاهای گسترده‌تر را ممکن می‌کند. همه این موارد موجب شده که امروزه طراحی انواع سقف برای دهانه های بزرگ به‌طور ویژه‌ای مورد توجه باشد.

به همین دلیل نیز در این مقاله می‌خواهیم شما را با انواع سقف‌های مناسب دهانه‌های بزرگ که اغلب آنها بر اساس دال بتنی طراحی می‌شوند؛ آشنا کرده و درباره مزایا و معایب و سایر جزئیات آنها موارد مهمی را مطرح کنیم.

چرا سقف برای دهانه های بزرگ؟

به‌طور خلاصه منظور از دهانه های بزرگ این است که این سقف‌ها قادر به اجرا در سالن‌های وسیع‌تر و بدون ستون یا دارای ستون‌های کمتر هستند.

همان‌طور که گفتیم در درجه اول این ویژگی در پروژه‌های وسیع، مانند طراحی سقف سالن‌های همایش، مراکز تجاری، مساجد، مراکز فرهنگی و موارد مشابه کاربرد دارد. به عبارت دیگر انواع سقف برای دهانه های بزرگ به طراح اجازه می‌دهد تا در طراحی ساختمان مدنظر از تعداد ستون‌های کمتری استفاده کند.

همین ویژگی باعث می‌شود تا دست طراح برای طراحی سالن‌های وسیع و یک‌پارچه بازتر باشد. از سویی هرچه تعداد ستون‌های مورد نیاز در یک سازه کمتر باشد؛ صرفه‌جویی بیشتری در هزینه‌های اجرا ممکن می‌شود. این اعداد در پروژه‌های بزرگ، بسیار محسوس و مهم بوده و به سادگی قابل چشم‌پوشی توسط کارفرما نیست.

از سویی حتی در پروژه‌های کوچک نیز سادگی اجرا، سرعت اجرا و استحکام و ایمنی این سقف‌ها، موجب شده تا سازندگان بیشتری مایل به استفاده از آنها باشند. به‌طوری که امروزه کمتر سازنده حرفه‌ای، برای طراحی سقف خود به سراغ روش‌هایی مانند تیرچه بلوک و طاق ضربی و… می‌رود.

انواع سقف برای دهانه های بزرگ

تنوع زیادی در انواع سقف برای دهانه های بزرگ وجود دارد. از سویی انتخاب نوع سقف بر عهده مهندس طراح بوده و بر اساس مواردی همچون اندازه دهانه، نوع استفاده از سقف، فلزی یا بتنی بودن اسکلت سازه و موارد دیگر تعیین می‌شود.

با این حال در یک تقسیم‌بندی کلی باید گفت انواع سقف پیش تنیده، تیر دال و دال مجوف، از جمله مطرح ‌ترین مدل‌ها یا روش‌های طراحی سقف با دهانه بزرگ هستند. در ادامه مقاله به معرفی دقیق‌تر هریک از این مدل‌ها می‌پردازیم.

سقف کابلی پیش تنیده

مهم‌ترین و موثرترین عنصر در سقف کابلی پیش تنیده، کابل است. در واقع از این سبک طراحی سقف برای دهانه های بسیار بزرگ و در ساختمان‌های گسترده استفاده می‌شود.

با این وجود این سقف‌ها نیازمند محاسبات پیچیده و اجرایی دقیق هستند. به همین دلیل نیز به فناوری‌های خاص و نوینی نیاز دارند. مجموع این عوامل باعث شده است تا از این سقف‌ها در صنعت ساخت و ساز ایران کمتر استفاده شود.

در واقع اغلب در کشورهای توسعه‌یافته اروپایی و آمریکای شمالی این سقف‌ها را مشاهده می‌کنید. البته در موارد محدودی این مدل سقف‌ها را در سقف‌های طراحی شده برای سوله‌ها می‌بینیم. یعنی در جایی که سقف دیگر قرار نیست باری را تحمل کرده و به عبارت دیگر این سقف هم‌زمان نقش کف را ایفا نمی‌کند.

نکته مهم اینکه اگر طراحی و اجرای این سقف‌ها به درستی انجام شود؛ از نظر استحکام و مقاومت تنشی و کششی، بسیار قابل اطمینان هستند. به همین دلیل نیز از آنها اغلب در مناطق زلزله‌خیز استفاده می‌شود. همچنین به کار بردن آن در پروژه‌های بزرگ و ملی، مانند ساخت پل‌ها نیز در ایران و سایر نقاط جهان مورد توجه است.

مزایای سقف کابلی پیش تنیده

مانند هر سقف سنگدال بتنی دیگری، سقف کابلی پیش یا پس تنیده نیز دارای مزایا و معایب خاص خود است. بر اساس همین مزایا و معایب نیز، در مورد استفاده کردن یا نکردن از این روش در یک پروژه تصمیم‌ گیری می‌شود. در ادامه این بخش به بررسی این مزایا پرداخته‌ایم.

صرفه اقتصادی

سقف‌های کابلی در مقایسه با سایر انواع سقف برای دهانه های بزرگ دارای ضخامت کمتری هستند. همین عامل موجب می‌شود تا نیاز به ایجاد ارتفاع کمتری در دیوارهای طبقات وجود داشته باشید.

طبیعتا این ویژگی در مجموع کل یک پروژه می‌تواند صرفه‌جویی بزرگی در مصرف مصالحی مانند بتن، آرماتور و… داشته باشد. بنابراین این سقف می‌تواند از نظر اقتصادی به‌صرفه نیز باشد.

همچنین کاهش استفاده از مصالح به‌طور کلی موجب کاهش بار مرده کل سازه می‌شود؛ موضوعی که در محاسبات سازه از اهمیت بسیار بالایی برخوردار بوده و کار طراحی و اجرای کلی سازه را نیز ساده‌ تر و با مصالح کمتری ممکن می‌کند. بنابراین از این طریق نیز سقف‌های کابلی موجب صرفه‌جویی در هزینه‌ها می‌شوند.

استفاده بهینه از فضای داخلی

این سقف‌ها در طراحی داخلی نیز به کمک معماران آمده و دست آنها را برای تغییرات مختلف، به‌خصوص ایجاد پارتیشن‌های سقفی و مدیریت زیرساخت‌های ساختمان در آن باز می‌گذارند. در واقع طراحی داخلی این فضاها در سقف‌های کابلی پیش تنیده ساده‌تر است.

معایب سقف کابلی پیش تنیده

در ادامه به بررسی معایب این سقف‌ها نیز می‌پردازیم.

نیاز به کابل‌های ویژه

تکنولوژی ساخت کابل‌ های به کار رفته در سقف‌های کابلی، مهم‌ترین عامل اثرگذار در استحکام و مقاومت این سقف‌ها است. به زبان ساده هنوز در ایران تکنولوژی لازم برای طراحی کابل‌های اطمینان‌بخش در این زمینه به‌طور کامل وجود ندارد.

از سویی واردات این کابل‌ها نیز هزینه بالایی داشته و گاهی حتی به دلیل تحریم‌ها امکان‌پذیر نیست. در نظر بگیرید که اجرای انواع سقف برای دهانه های بزرگ بر اساس کابل، بسیار حساس بوده و نیازمند کابل‌هایی قابل اعتماد است. به همین دلیل استفاده از این روش در اغلب موارد در ایران با ریسک‌های زیادی همراه بوده و تنها در پروژه‌های خاص مورد توجه قرار می‌گیرد.

نیاز به نیروی انسانی متخصص

همان‌طور که گفتیم طراحی و اجرای سقف‌های کابلی نیازمند نیروی متخصص است. همین موضوع باعث می‌شود تا استفاده از این مدل از انواع سقف برای دهانه های بزرگ پرهزینه و دارای حساسیت بسیار باشد.

جالب است بدانید که حتی یک اشتباه محاسباتی، می‌تواند حتی سال‌ها بعد از اجرای پروژه، موجب خسارات جبران‌ناپذیر شود. بنابراین این سبک طراحی و اجرا تنها در صورت وجود نیروی متخصص و قابل، مزایای خود را نشان می‌دهد.

نیاز به ابزار حرفه‌ ای

در کنار نیاز به وجود کابل‌های استاندارد، ابزارهای حرفه‌ای دیگری نیز برای اجرای سقف‌های کابلی پیش تنیده نیاز است. این در حالی است که سایر روش‌های مناسب سقف های دهانه بزرگ، اغلب دارای اجرای ساده و سریع‌تری هستند. به همین دلیل نیز قیمت دال بتنی مجوف در اغلب پروژه‌ها در مقایسه با سایر روش‌ها مناسب‌تر است.

محدودیت دهانه

در نهایت این روش علی‌رغم حساسیت بالا و البته کیفیت بالایی که دارد؛ بیشترین دهانه قابل پشتیبانی آن 12 متر است. البته در شرایط خاصی می‌توان این عدد را افزایش داد. با این حال هزینه‌های آن با نسبت بیشتری بالا رفته و به همین دلیل نیاز است که مسئله صرفه اقتصادی استفاده از این روش در این شرایط به درستی سنجیده شود.

سقف دال مجوف

سقف دال مجوف یکی دیگر از انواع سقف برای دهانه های بزرگ است. البته این سبک در انواع مختلفی طراحی و اجرا می‌شود که یکی از آنها سقف وافل است؛ که در تیتر بعدی با جزئیات کامل به آن می‌پردازیم.

به ‌طور کلی واژه مجوف در فارسی به معنای حفره یا سوراخ است. منظور از دال مجوف نیز سقفی است که به شکل دال بتنی طراحی شده و درون آن به شکل حفره حفره خالی است. این ویژگی باعث کاهش مصرف بتن، سبک‌تر شدن وزن سازه و صرفه‌جویی در هزینه ‌های ساخت می‌شود. همچنین دو نوع دال مجوف وجود دارد.

در نوع اول قالب‌های ایجاد حفره یا شبکه در بتن باقی می‌ماند. به این حالت دال مجوف ماندگار می‌گویند. در حالت دوم قالب‌ها پس از پایان کار از حفره‌ها خارج می‌شوند؛ در این حالت به آنها دال مجوف غیر ماندگار یا همان سقف وافل می‌گویند. طبیعتا در اغلب موارد، کارفرماها استفاده از حالت غیر ماندگار را ترجیح می‌دهند. چراکه در این حالت در مصرف قالب نیز صرفه‌جویی می‌کنند.

سقف وافل (waffle deck)

همان‌طور که اشاره کردیم سقف وافل نوعی سقف مجوف غیرماندگار است. به عبارت دیگر این سقف را باید در دسته‌بندی سقف‌های دال مجوف قرار داد. با این توصیفات این سازه نیز در میان انواع سقف برای دهانه های بزرگ قرار می‌گیرد.

البته در زمینه سقف‌های دال مجوف سبک‌های دیگری مانند یوبوت و کوبیاکس نیز وجود دارد؛ که با تفاوت‌هایی جزئی، شباهت زیادی به سقف وافل دارند. نکته مهم در سقف‌های وافل همین غیردائمی بودن قالب‌های مورد استفاده در آن است.

این قالب‌ها که اغلب از جنس نوعی پلاستیک با نام پلی پروپیلن هستند؛ معمولا تا حداقل 50 مرتبه می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند. بنابراین این نکته باز هم موجب صرفه‌جویی بیشتر در هزینه‌ ها می‌شود.

از سویی سقف‌های وافل در مقایسه با سایر سقف‌های حفره‌دار مقاومت بهتری داشته و به‌خصوص در دهانه‌های بزرگ کارایی بسیار بهتری دارند. با این مقدمه به سراغ آخرین بخش اصلی از این مقاله رفته و با جزئیات بیشتری به معرفی سقف وافل می‌پردازیم.

تفاوت سقف وافل و دال بتنی مجوف

هنوز هم بسیاری از پیمان‌کاران به ساخت سقف دال بتنی علاقه دارند. این تمایل احتمالا به دلیل سادگی و عدم نیاز به نیروی کار باتجربه‌تر است. با این حال در طرف مقابل کارفرمایان باتجربه و بروز، روز به روز به استفاده از سقف وافل تمایل بیشتری نشان می‌دهند.

چراکه سقف وافل نسخه‌ای حرفه‌ای‌تر و بهبودیافته از سقف دال بتنی است؛ که علاوه بر کاهش هزینه‌ها، مزایای بیشتری نیز در مقایسه با آن گزینه دارد. به عنوان مثال به دلیل استفاده از سازه حفره حفره، این مدل وزن کمتری داشته و قابلیت بالاتری در اجرای انواع سقف برای دهانه های بزرگ دارد.

از نظر ظاهری نیز سقف وافل در دو حالت یک طرفه و دو طرفه طراحی و اجرا می‌شود. در حالت دو طرفه هر دو سمت سقف حفره حفره می‌شود. در حالی که در حالت یک طرفه تنها یک طرف آن قالب‌گیری می‌شود.

البته در اغلب دهانه های بزرگ استفاده از حالت دو طرفه توصیه می‌شود. چراکه استحکام و مقاومت کششی و تنشی بیشتری دارد. در واقع بلوک‌های تو خالی ساخته شده با قالب وافل در این سقف، جایگزین بتن میانی در سقف دال بتنی شده است. در زمان اجرا نیز این قالب‌ها بین میلگردهایی زیرین و رویی قرار گرفته و سپس عملیات بتن‌ریزی انجام می‌شود.

کاربردهای سقف وافل

همان‌طور که اشاره شد این سازه در انواع سقف برای دهانه های بزرگ کاربرد دارد. با این حال در این بخش به شکلی تخصصی‌تر و البته خلاصه شده به بررسی کاربردهای سقف وافل می‌پردازیم. در واقع سقف‌های وافل به دلیل امکان استفاده در دهانه‌های باز، در مکان‌های متعددی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

با این وجود مکان‌هایی مانند استخرهای سرپوشیده، سالن‌های اجتماعات، لابی ساختمان‌ها و هتل‌ها و موارد مشابه، بیشترین کاربرد این سقف را نشان می‌دهد. تو خالی بودن این سازه کمک می‌کند تا در مکان‌های مورد نیاز، احتیاجی به ایجاد سقف کاذب برای عبور تاسیسات و… نباشد.

این موضوع نیز می‌تواند به‌طور غیرمستقیم بر کاهش هزینه‌های ساخت و ساز موثر باشد. همچنین در شرایطی خاص از سقف وافل به عنوان فونداسیون نیز می‌توان استفاده کرد.

محدودیت دهانه در سقف وافل

به‌طور خلاصه حداکثر دهانه در سقف وافل به نوع قالب وافل بستگی دارد. بنابراین در سقف وافل یک طرفه حداکثر دهانه ۸ تا ۹ متر است. به این نوع سقف گرین وافل یا مهانیت هم می‌گویند. در واقع به دلیل عملکرد یک طرفه، از این سازه در دهانه‌های کوتاه‌تر استفاده می‌شود.

در سقف وافل دو طرفه این عدد بیشتر است؛ و حداکثر عرض دهانه از ۱۴ الی ۱۶ متر هم قابل افزایش است. در واقع این سبک طراحی سقف به دلیل عملکرد دو طرفه، برای دهانه‌های بلندتر مناسب است. در نتیجه در سازه‌هایی با دهانه بلندتر، اغلب از قالب‌های دو طرفه استفاده می‌شود.

نکته نهایی اینکه در شرایط خاص و با رعایت استانداردهایی می‌توان محدودیت دهانه را در سقف‌های وافل دو طرفه تا 20 متر نیز افزایش داد.

از سویی توجه داشته باشید که حداکثر دهانه قابل پشتیبانی با در نظر گرفتن ضخامت و نوع بتن مصرفی، عیار بتن و دیگر پارامترهای مهندسی محاسبه می‌شود. بنابراین برای تعیین دقیق حداکثر دهانه در هر پروژه باید با مهندس سازه مشورت کرد.

مزایای سقف وافل

اما چرا سقف‌های وافل تا این حد مورد توجه قرار گرفته‌اند؟ در آخرین بخش از این مقاله به بررسی این موضوع در قالب معرفی مهم‌ترین مزایای سقف وافل می‌پردازیم.

مقاومت در برابر زلزله

در سقف وافل نیازی به اجرای تیر یا دال تخت نیست. این ویژگی ساده کمک می‌کند تا وزن سقف به صورت متعادل و در کل فضای سقف پخش شود. نتیجه این تعادل نیز استحکام بیشتر و مقاومت بالاتر آن در برابر زلزله است.

مقاومت در برابر آتش

در اجرای سقف وافل دیگر نیازی به استفاده از یونولیت نیست. همچنین از آنجا که قالب‌های پلاستیکی وافل در این سقف باقی نمی‌ماند و برداشته می‌شود؛ در هنگام حریق ماده قابل اشتعال کمتری در سقف وجود دارد.

همین ویژگی نیز موجب می‌شود تا هنگام آتش‌سوزی، دودهای سمی ناشی از سوختن پلی پروپیلن تولید نشود. به‌طور خلاصه همه این موارد به معنای کاهش خطرات آتش‌سوزی، قابلیت کنترل بهتر حریق و کاهش احتمال شدت گرفتن آن است.

عایق صوتی و لرزشی

سقف ساخته شده به روش وافل دیگر لرزش‌های متداول سقف‌های قبلی را ندارد. بنابراین هنگام راه رفتن روی آنها احساس ناامنی نمی‌کنید. البته فراموش نکنید که این لرزش‌ها در سایر سبک‌های اجرای سقف نیز معمولا خطرناک نیست و معنای بدی ندارد. از سویی سقف‌های وافل به دلیل تو خالی بودن، عایق خوبی در برابر صدا و حتی حفظ دمای محیط هستند.

صرفه‌جویی در هزینه‌ ها

به‌طور پراکنده و در هر بخش از مقاله دلایل کاهش هزینه‌های ساخت با روش طراحی سقف وافل را مطرح کردیم. سرعت بالای اجرا و سادگی اجرا از جمله این موارد هستند؛ که در کنار کاهش مصرف بتن، موجب صرفه‌جویی چشم‌گیری در هزینه‌های ساخت و ساز می‌شود.

انعطاف ‌پذیری طراحی

این سبک طراحی سقف کمک می‌کند تا طراحی ساختمان با انعطاف‌پذیری بیشتری ممکن باشد. به عنوان مثال در این سقف‌ها، به دلیل کاهش چشم‌گیر وزن سقف، امکان طراحی ساختمان با تعداد ستون کمتر و یا با ستون‌گذاری نامنظم ایجاد می‌شود. همچنین این ویژگی کمک می‌کند تا بتوانیم دهانه‌ها و کنسول‌های بزرگ‌تری را طراحی و اجرا کنیم.

کاهش بار سقف

سازه‌های دال بتنی به‌طور کلی در مقایسه با سایر سقف‌های سنتی از وزن کمتری برخوردار هستند. در این میان سقف وافل به دلیل مجوف بودن، وزن بسیار کمتری در مقایسه با سایر انواع سقف برای دهانه های بزرگ دارد. بنابراین این سازه به عنوان سقف بار کمتری به ساختمان وارد کرده و به‌طور کلی وزن بسیار کمتری دارد.

سرعت بیشتر

اگر در کار ساخت و ساز کمی قدیمی باشید؛ احتمالا از سرعت پایین اجرای سقف‌های دال بتنی گلایه داشته‌اید. این مشکل نیز در سقف‌های وافل برطرف شده و سرعت اجرای این سقف در مقایسه با سایر انواع سقف برای دهانه های بزرگ بیشتر است.

امیدواریم با خواندن این مقاله به خوبی با انواع سقف برای دهانه های بزرگ آشنا شده و دیدگاه کاملی نسبت به ویژگی‌ها، مزایا و معایب آن کسب کرده باشید.