اجرای سقف سبک با قوطی

در دنیای مدرن ساخت وساز نیاز روزافزون به سازه های سبک تر مقاوم تر و با عملکرد بهینه مهندسان را به سمت ابداع و توسعه روش های نوین سوق داده است. سقف های سبک با استفاده از قوطی یکی از این راهکارهای نوآورانه است که با بهره گیری از اصول مهندسی سازه و مواد پیشرفته امکان ایجاد سقف هایی با وزن کمتر دهانه های بلندتر و عملکرد لرزه ای بهبود یافته را فراهم می آورد. این روش با ایجاد فضاهای خالی یا قوطی ها در داخل دال بتنی یا ساختار سقف ضمن کاهش قابل توجه وزن سازه مقاومت و پایداری آن را حفظ کرده و مزایای متعددی را در مقایسه با روش های سنتی ارائه می دهد.

اجرای سقف سبک با قوطی

سقف سبک با قوطی نوعی سیستم سقف سازی است که در آن با ایجاد فضاهای خالی یا “قوطی ها” در داخل ساختار سقف وزن کلی سازه کاهش می یابد. این قوطی ها معمولاً از جنس پلی پروپیلن بازیافتی پلی استایرن یا مواد سبک وزن دیگر ساخته می شوند و به صورت منظم در داخل دال بتنی یا لایه های سقف تعبیه می گردند. هدف اصلی از به کارگیری این روش بهینه سازی مصالح و کاهش بار مرده ساختمان است بدون آنکه از مقاومت و پایداری سازه کاسته شود.

به گفته نسیم آنلاین : اجرای سقف سبک با قوطی امکان ‌پذیر است و می‌تواند به ‌عنوان یک روش مقرون ‌به ‌صرفه و مقاوم در ساختمان ‌سازی مورد استفاده قرار گیرد این روش بیشتر در سازه‌ های سبک و سوله‌ ها کاربرد دارد زیرا وزن کم قوطی‌های فلزی باعث کاهش بار مرده ساختمان می‌شود و در نتیجه فشار کمتری به ستون‌ها و فونداسیون وارد می‌آید

از منظر عملکرد فنی این سیستم بر پایه اصول مهندسی سازه و مکانیک مواد عمل می کند. با ایجاد قوطی ها در نواحی که تنش های فشاری غالب هستند (به ویژه در نزدیکی محور خنثی دال بتنی) حجم بتن مصرفی کاهش می یابد در حالی که نواحی تحمل کننده تنش های کششی (معمولاً در بالا و پایین دال) همچنان به صورت کامل بتن ریزی می شوند. این امر باعث می شود که سقف همچنان مقاومت خمشی و برشی مورد نیاز را داشته باشد اما وزن کلی آن به طور چشمگیری کاهش یابد.

اجزای سقف سبک با قوطی

یک سیستم سقف سبک با قوطی معمولاً از اجزای زیر تشکیل شده است :

• قوطی های سبک وزن : این قوطی ها عنصر اصلی سیستم هستند و وظیفه ایجاد فضاهای خالی در داخل سقف را بر عهده دارند. جنس شکل و ابعاد قوطی ها بسته به نوع سیستم و الزامات طراحی متفاوت است. قوطی های پلی پروپیلنی بازیافتی به دلیل وزن کم مقاومت شیمیایی بالا و قابلیت بازیافت از جمله پرکاربردترین انواع قوطی ها هستند.
• شبکه آرماتوربندی : مشابه سقف های بتنی معمولی در سقف های سبک با قوطی نیز از شبکه آرماتوربندی فولادی برای تحمل تنش های کششی و افزایش مقاومت خمشی و برشی استفاده می شود. طراحی شبکه آرماتوربندی باید با توجه به نوع سیستم سقف بارگذاری و الزامات آیین نامه های ساختمانی انجام شود.
• بتن : بتن ماده اصلی سازنده دال سقف است و وظیفه انتقال بارها و ایجاد یکپارچگی ساختاری را بر عهده دارد. در سقف های سبک با قوطی نوع بتن و نسبت اختلاط آن باید با توجه به نوع سیستم و الزامات عملکردی انتخاب شود. استفاده از بتن های با مقاومت بالا (HPC) می تواند به کاهش بیشتر وزن سازه و افزایش دهانه سقف کمک کند.
• قالب بندی : برای اجرای سقف سبک با قوطی نیاز به قالب بندی مناسب است تا قوطی ها در موقعیت صحیح قرار گیرند و بتن ریزی به درستی انجام شود. سیستم های قالب بندی مختلفی برای این منظور وجود دارد از جمله قالب های سنتی چوبی یا فلزی و قالب های پیش ساخته پلاستیکی.

کاربرد سقف سبک با قوطی

1. طراحی : در مرحله طراحی مهندسان سازه با توجه به نقشه معماری بارگذاری ها و الزامات آیین نامه ای نوع سیستم سقف سبک با قوطی ابعاد و آرایش قوطی ها و شبکه آرماتوربندی را تعیین می کنند. محاسبات سازه ای دقیق با استفاده از نرم افزارهای مهندسی (مانند SAP۲۰۰۰, ETABS) انجام می شود تا از پایداری و عملکرد ایمن سازه اطمینان حاصل شود.
2. قالب بندی : پس از طراحی قالب بندی سقف اجرا می شود. در این مرحله قالب های اصلی سقف و همچنین قالب های مخصوص نگهداری قوطی ها در موقعیت صحیح نصب می گردند. دقت در قالب بندی بسیار مهم است زیرا موقعیت نادرست قوطی ها می تواند منجر به کاهش مقاومت و عملکرد سقف شود.
3. چیدمان قوطی ها : قوطی های سبک وزن به صورت منظم و با فاصله مشخص در داخل قالب ها چیده می شوند. فاصله و آرایش قوطی ها بر اساس محاسبات سازه ای و نوع سیستم تعیین می گردد. معمولاً از اسپیسرهای مخصوص برای حفظ فاصله دقیق بین قوطی ها و جلوگیری از جابجایی آن ها در حین بتن ریزی استفاده می شود.
4. آرماتوربندی : شبکه آرماتوربندی فولادی مطابق با نقشه های اجرایی در محل خود قرار داده می شود. آرماتورها باید به درستی مهار شوند تا در حین بتن ریزی جابجا نشوند و عملکرد مورد انتظار را داشته باشند.
5. بتن ریزی : بتن با دقت و به صورت لایه لایه ریخته می شود. ویبره زنی مناسب در حین بتن ریزی ضروری است تا بتن به طور کامل فضاهای اطراف قوطی ها و آرماتورها را پر کند و هیچگونه حفره یا فضای خالی باقی نماند.
6. عمل آوری بتن : پس از بتن ریزی عمل آوری بتن به مدت زمان مشخص (معمولاً ۷ تا ۲۸ روز) انجام می شود تا بتن به مقاومت نهایی خود برسد. عمل آوری مناسب نقش حیاتی در کیفیت و دوام بتن دارد.
7. باز کردن قالب : پس از رسیدن بتن به مقاومت کافی قالب ها باز می شوند و سقف سبک با قوطی آماده بهره برداری است.

کاربردهای صنعتی سقف سبک پروفیلی

سقف های سبک با قوطی به دلیل مزایای متعدد کاربردهای گسترده ای در صنایع مختلف پیدا کرده اند. برخی از مهم ترین کاربردهای صنعتی عبارتند از :

• ساختمان های بلندمرتبه و برج ها : در ساختمان های بلندمرتبه کاهش وزن سازه از اهمیت ویژه ای برخوردار است. سقف های سبک با قوطی با کاهش بار مرده امکان طراحی سازه های بلندتر و اقتصادی تر را فراهم می کنند.
• پارکینگ های طبقاتی : دهانه های بلند و کاهش تعداد ستون ها در پارکینگ های طبقاتی از جمله مزایای کلیدی سقف های سبک با قوطی است. این امر باعث افزایش فضای قابل استفاده و سهولت در تردد خودروها می شود.
• ساختمان های تجاری و اداری با دهانه های بزرگ : فضاهای بزرگ و بدون ستون میانی از جمله الزامات رایج در ساختمان های تجاری و اداری مدرن است. سقف های سبک با قوطی با امکان ایجاد دهانه های بلند این نیاز را به خوبی برآورده می کنند.
• سالن های صنعتی و انبارها : در سالن های صنعتی و انبارها سقف های سبک با قوطی می توانند به کاهش وزن سازه کاهش هزینه های فونداسیون و افزایش سرعت اجرا کمک کنند.
• پل ها و سازه های حمل ونقل : در برخی موارد از سقف های سبک با قوطی در ساخت عرشه پل ها و سایر سازه های حمل ونقل نیز استفاده می شود به ویژه در مواردی که کاهش وزن سازه و افزایش دهانه پل مدنظر باشد.
• بازسازی و مقاوم سازی ساختمان های موجود : سقف های سبک با قوطی می توانند در پروژه های بازسازی و مقاوم سازی ساختمان های موجود به عنوان یک راهکار مؤثر برای کاهش بار وارده بر سازه و بهبود عملکرد لرزه ای ساختمان مورد استفاده قرار گیرند.

مثال های صنعتی :

• سیستم کوبیاکس (Cobiax) : یکی از شناخته شده ترین سیستم های سقف سبک با قوطی در سطح بین المللی است. این سیستم از قوطی های کروی شکل از جنس پلی پروپیلن بازیافتی استفاده می کند و در پروژه های متعددی در سراسر جهان از جمله ساختمان های مسکونی تجاری اداری و پارکینگ های طبقاتی به کار رفته است. 
• سیستم یوبوت (U-Boot Beton) : سیستم دیگری است که از قوطی های مکعبی شکل از جنس پلی پروپیلن بازیافتی استفاده می کند. این سیستم نیز در پروژه های متنوعی در سراسر جهان به کار رفته و مزایای مشابهی با سیستم کوبیاکس ارائه می دهد. 
• سیستم بابل دک (BubbleDeck) : این سیستم از قوطی های کروی شکل از جنس پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) استفاده می کند که بین دو شبکه آرماتوربندی قرار می گیرند. سیستم بابل دک نیز در پروژه های مختلفی در سطح جهانی مورد استفاده قرار گرفته است. 

استاندارد ها در ساخت سقف سبک با قوطی آهنی

اجرای سقف های سبک با قوطی همانند سایر روش های ساخت وساز نیازمند رعایت استانداردها و ضوابط فنی مشخصی است. در سطح بین المللی استانداردهای متعددی مرتبط با طراحی اجرا و مصالح مورد استفاده در سقف های بتنی و سازه های سبک وجود دارد که می توانند به عنوان راهنما در اجرای سقف های سبک با قوطی مورد استفاده قرار گیرند. برخی از مهم ترین استانداردهای مرتبط عبارتند از :

• ACI ۳۱۸ : “آیین نامه بتن سازه ای ساختمان” از موسسه بتن آمریکا (American Concrete Institute) یکی از معتبرترین و پرکاربردترین آیین نامه های طراحی سازه های بتنی در جهان است. این آیین نامه شامل ضوابط و مقررات مربوط به طراحی تحلیل و اجرای دال های بتنی از جمله دال های مجوف و سبک شده می باشد. 
• EN ۱۹۹۲–۱–۱ (Eurocode ۲) : “طراحی سازه های بتنی – قسمت ۱-۱ : قوانین عمومی برای ساختمان ها” از استانداردهای اروپایی (European Standards) است که به طور گسترده در کشورهای اروپایی و سایر نقاط جهان مورد استفاده قرار می گیرد. این استاندارد نیز شامل ضوابط طراحی و اجرای دال های بتنی مجوف و سبک شده می باشد. 
• ISO ۱۹۲۰–۱ : ۲۰۰۴ : “آزمایش بتن سخت شده – قسمت ۱ : شکل ابعاد و سایر الزامات نمونه ها و قالب ها” از سازمان بین المللی استانداردسازی (International Organization for Standardization) است که مشخصات و الزامات مربوط به نمونه های بتنی مورد استفاده در آزمایش های کنترل کیفیت را تعیین می کند. 
• ASTM C۳۹ / C۳۹M : “روش آزمون استاندارد برای مقاومت فشاری استوانه ای نمونه های بتنی” از انجمن آمریکایی آزمایش و مواد (American Society for Testing and Materials) است که روش انجام آزمایش مقاومت فشاری بتن را شرح می دهد. 

علاوه بر استانداردهای فوق استفاده از فناوری های پیشرفته نیز می تواند به بهبود عملکرد و کارایی سقف های سبک با قوطی کمک کند. برخی از این فناوری ها عبارتند از :

• بتن های خودتراکم (SCC) : بتن های خودتراکم به دلیل روانی بالا و عدم نیاز به ویبره زنی زیاد می توانند به بهبود کیفیت بتن ریزی در سقف های سبک با قوطی کمک کنند به ویژه در نواحی پرتراکم آرماتور و اطراف قوطی ها. 
• مواد افزودنی پیشرفته : استفاده از مواد افزودنی پیشرفته مانند فوق روان کننده ها کاهنده های آب و افزودنی های پوزولانی می تواند به بهبود خواص بتن افزایش مقاومت و کاهش وزن سازه کمک کند. 
• سیستم های قالب بندی پیش ساخته : استفاده از سیستم های قالب بندی پیش ساخته پلاستیکی یا فلزی می تواند به افزایش سرعت اجرا دقت قالب بندی و کاهش هزینه های نیروی انسانی کمک کند. 
• روش های مدل سازی اطلاعات ساختمان (BIM) : استفاده از فناوری BIM در طراحی و اجرای سقف های سبک با قوطی می تواند به بهبود هماهنگی بین بخش های مختلف پروژه کاهش خطاها و افزایش بهره وری کمک کند. 
• 

معایب سقف سبک با قوطی

با وجود مزایای فراوان سقف های سبک با قوطی نیز با چالش ها و محدودیت های فنی خاص خود مواجه هستند که باید در طراحی و اجرا به آن ها توجه شود :

• پیچیدگی اجرا : اجرای سقف های سبک با قوطی نسبت به سقف های بتنی معمولی پیچیده تر است و نیاز به دقت و مهارت بیشتری در قالب بندی چیدمان قوطی ها و بتن ریزی دارد.
• کنترل کیفیت : کنترل کیفیت مصالح و اجرای سقف های سبک با قوطی از اهمیت بالایی برخوردار است. کیفیت قوطی ها بتن و آرماتورها باید مطابق با استانداردهای مربوطه باشد و اجرای صحیح مراحل مختلف باید به دقت کنترل شود.
• محدودیت در شکل پذیری : سقف های سبک با قوطی معمولاً برای اشکال هندسی منظم و پلان های مستطیلی یا مربعی مناسب تر هستند و شکل پذیری آن ها در مقایسه با سقف های بتنی معمولی محدودتر است.
• هزینه اولیه : هزینه اولیه مصالح و اجرای سقف های سبک با قوطی ممکن است در برخی موارد بیشتر از سقف های بتنی معمولی باشد اگرچه با در نظر گرفتن کاهش وزن سازه و صرفه جویی در مصالح و هزینه های فونداسیون در بلندمدت می تواند اقتصادی تر باشد.
• مسائل آکوستیکی : در برخی موارد سقف های سبک با قوطی ممکن است از نظر عملکرد آکوستیکی ضعیف تر از سقف های بتنی توپر باشند. در این موارد نیاز به تمهیدات اضافی برای بهبود عایق بندی صوتی سقف وجود دارد. 
• مقاومت در برابر آتش : مقاومت در برابر آتش سقف های سبک با قوطی باید مطابق با الزامات آیین نامه های آتش نشانی بررسی و تأیید شود. در برخی موارد ممکن است نیاز به استفاده از پوشش های محافظ آتش برای قوطی ها یا بتن باشد. 

نکات کلیدی برای  بهبود عملکرد سقف سبک با قوطی

برای بهینه سازی عملکرد و بهره گیری حداکثری از مزایای سقف های سبک با قوطی رعایت نکات کلیدی زیر ضروری است :

• طراحی دقیق و محاسبات سازه ای کامل : طراحی سقف سبک با قوطی باید توسط مهندسان سازه مجرب و با استفاده از نرم افزارهای مهندسی انجام شود. محاسبات سازه ای باید به طور کامل و دقیق انجام شده و تمامی الزامات آیین نامه ای رعایت گردد.
• انتخاب مصالح با کیفیت : مصالح مورد استفاده در سقف سبک با قوطی از جمله قوطی ها بتن آرماتور و مواد افزودنی باید از کیفیت بالایی برخوردار بوده و مطابق با استانداردهای مربوطه باشند.
• اجرای صحیح و نظارت دقیق : اجرای سقف سبک با قوطی باید توسط تیم های اجرایی مجرب و تحت نظارت دقیق مهندسان ناظر انجام شود. رعایت دقیق نقشه های اجرایی و دستورالعمل های فنی در تمامی مراحل اجرا ضروری است.
• عمل آوری مناسب بتن : عمل آوری بتن پس از بتن ریزی باید به مدت زمان کافی و با روش مناسب انجام شود تا بتن به مقاومت نهایی خود برسد و کیفیت و دوام سقف تضمین گردد.
• توجه به جزئیات اجرایی : جزئیات اجرایی اتصالات درزها و بازشوها در سقف سبک با قوطی باید به دقت طراحی و اجرا شوند تا از بروز مشکلات احتمالی در آینده جلوگیری شود.
• بهینه سازی شکل و آرایش قوطی ها : شکل ابعاد و آرایش قوطی ها باید با توجه به نوع سیستم سقف بارگذاری و الزامات معماری بهینه شوند تا حداکثر کاهش وزن و بهبود عملکرد سازه ای حاصل شود.
• استفاده از فناوری های نوین : بهره گیری از فناوری های نوین مانند بتن های خودتراکم مواد افزودنی پیشرفته سیستم های قالب بندی پیش ساخته و BIM می تواند به بهبود کیفیت سرعت و کارایی اجرای سقف های سبک با قوطی کمک کند.

نتیجه

سقف های سبک با قوطی یک فناوری نوین و کارآمد در صنعت ساختمان هستند که با ارائه مزایای قابل توجهی از جمله کاهش وزن سازه افزایش دهانه ها بهبود عملکرد لرزه ای و بهینه سازی مصرف مصالح به عنوان یک راهکار پایدار و اقتصادی در پروژه های مختلف مطرح شده اند.

این سیستم با بهره گیری از اصول مهندسی سازه و مکانیک مواد امکان ایجاد سازه های سبک تر مقاوم تر و با عملکرد بهینه تر را فراهم می آورد. با این حال اجرای موفقیت آمیز این سیستم نیازمند طراحی دقیق انتخاب مصالح با کیفیت اجرای صحیح و نظارت دقیق بر تمامی مراحل است. با رعایت نکات فنی و بهره گیری از فناوری های پیشرفته می توان از مزایای کامل سقف های سبک با قوطی بهره مند شد و گامی مؤثر در راستای توسعه پایدار صنعت ساختمان برداشت.

منبع : https://www.nasim.news/fa/tiny/news-2382476