رزروفینگ:قطعا تا به حال سقف طاق ضربی را بارها دیده‌اید! آیا تا به حال در مورد اجرای آن برایتان سوالی پیش آمده؟! سقف طاق ضربی یکی از سقف‌های رایج اسکلت‌ های فولادی در قدیم بوده است. امروزه نیز به دلیل سهولت اجرا برای پروژه‌های کوچک کاربرد دارد و هر مهندس عمران و معماری باید با جزئیات اجرایی آن آشنا باشد.  در این مقاله به بررسی مراحل اجرا، محاسبه تعداد آجر و تیرآهن سقف طاق ضربی می‌پردازیم. پس تا انتها با ما همراه باشید تا با دست پر از آکادمی عمران خارج شوید!

سقف طاق ضربی

سقف‌ طاق ضربی یکی از قدیمی‌ترین و در برخی بناهای فرهنگی یکی از زیباترین سقف‌هایی است که به کار برده می‌شود. برا این که با اجرای سقف طاق ضربی بیشتر آشنا شوید ابتدا فیلم زیر را مشاهده کنید. این فیلم تنها بخش کوتاهی از دوره اجرای ساختمان آکادمی عمران است.

در اجرای بناهای تاریخی معمولا طاق بیشتری داشته و فاصله دهانه‌ها بیشتر است اما در اسکلت‌های فولادی رایج، معمولا بین تیرهایی با دهانه 70 سانتی متر تا یک متر اجرا می‌شود.

سقف طاق ضربی اجرا شده در اسکلت‌های فولادی برای پوشاندن تراز کف طبقات و در بناهای تاریخی و فرهنگی بیشتر جنبه زیبایی و معماری دارد. این در حالی است که عملکرد سقف در هر دو یکسان است.

سقف طاق ضربی به دلیل وجود قوسی که به آن طاق می‌گوییم توانایی تحمل بارهای قائم وارد بر خود را دارد اما در تحمل بارهای جانبی خیلی کارآمد نیست.

این سیستم در دهه‌های گذشته، در بین معماران ایرانی بسیار پرطرفدار بوده و در صنعت ساخت و ساز بسیار استفاده می‌شده است.

به طور مثال سقف‌های طاق ضربی‌ای با دهانه‌های بزرگ‌تر از 6 متر نیز در یزد ساخته شده است. نمونه دیگر این سقف را می‌توانید در معماری زیبای طاق کسری مشاهده کنید.

اما امروزه به علت عملکرد ضعیف آن و همین‌طور ایمن نبودنشان، از سقف‌های دیگر مختص اسکلت‌های فولادی نظیر کرومیت، عرشه فولادی یا مرکب (کامپوزیت) استفاده می‌شود.

برای آشنایی بیشتر با انواع سقف اسکلت فولادی روی لینک‌ آبی کلیک کنید.

چرا باید سقف طاق ضربی را بشناسیم؟

اگر شما از مهندسینی هستید که در اجرا یا طراحی سقف‌ها فعالیت دارید، شناخت عملکرد این سقف در کنار اطلاع از معایب و مزایای آن سبب می‌شود در برخورد با آن عملکرد بهتری داشته باشید.

این برخورد می‌تواند برای اجرا در سازه‌های فولادی جدید یا مقاوم سازی بناهای قدیمی باشد.

به طور مثال خیلی از سازندگان، سقف خرپشته را که بعد از اجرای بام صورت گرفته طاق ضربی اجرا می‌کنند. چرا که برای یک سطح کم سهولت و سرعت اجرای بالاتری دارد و ارزان‌تر است.

البته در بعضی از شهرها هنوز به عنوان یک سقف رایج در اسکلت‌های فولادی استفاده می‌شود.

برای مشاهده تمامی مقالات مربوط به سقف های اسکلت فلزی به صورت یک جا و رایگان، روی لینک آبی رنگ کلیک کنید.

سیستم طاق ضربی سنتی

برای اجرای سقف طاق ضربی قبل از هر چیزی نیاز به تیر‌ریزی مناسب داریم. برای تیر ریزی این سقف‌ها می‌توان از اسکلت‌‌های فلزی، بتنی یا حتی مصالح بنایی استفاده نمود. اما معمولا از تیرآهن‌های فولادی استفاده می‌شود.

پس از تیر ریزی، با استفاده از آجر فشاری و ملات گچ و خاک طاق به صورت قوس‌دار اجرا می‌شود.

تیر ریزی این گونه است که بین دو تیر موازی اصلی، تیرهای فرعی به موازات یکدیگر و عمود بر پل‌ها نصب می‌گردند. فاصله تیرهای فرعی بین 70 تا 130 سانتی‌متر است وحداکثر دهانه تا حدود 5 متر است.

آجر فشاری با ضربه دست و با کمی فشار به همراه ملات گچ و خاک به صورت قوسی کار گذاشته می‌شود. دلیل اجرای قوسی، انتقال بارهای وارده به تیرهای فرعی است.

بعد از اجرای طاق باید قوس‌‌ها را با پوکه پر کرد. همین امر باعث سنگینی بیش از حد و افزایش بار مرده می‌شود.

این سقف‌ها به دلیل نداشتن صلبیت کافی، لرزش شدیدی دارند که امروزه از میلگردهای قطری در سرتاسر آن برای رفع این مشکل و افزایش صلبیت استفاده می‌کنند.

میلگردها را در حین ساخت قبل از کف سازی، به صورت ضربدری به تیرآهن‌ها جوش داده می‌شوند. این امر تا حد قابل قبولی لرزش را کاهش می‌دهد.

مراحل اجرای سقف طاق ضربی

• آماده کردن تیرآهن‌ها

تیرآهن‌هایی که استفاده می شوند، باید کاملا سالم و بدون هیچ گونه پوسیدگی، ترک، زنگ‌زدگی و خوردگی باشند.

در این قسمت از کار، نباید تیرآهن‌ها به مدت طولانی در فضای باز انبار شوند، چون انبار کردن آن‌ها باعث ایجاد اکسید آهن و در نهایت پوسیدگی تیر آهن‌ها می‌شود.

• تیر ریزی و فاصله تیرآهن سقف

مفهوم تیر ریزی در اسکلت های فولادی مشخص است و به معنی نصب تیرهای فرعی و اصلی است. اما تیر ریزی در سازه‌های بنایی به معنی قرار دادن تیرها بر روی دیوارها است. در این سازه‌ها باید برای پاتاق یا همان دهانه سقف یک تکیه‌گاه مناسب در نظر گرفت.

برای مطالعه بیشتر درباره تیرریزی اسکلت فلزی و جزئیات آن مانند حداکثر طول تیر فلزی روی لینک آبی کلیک کنید.

متاسفانه بسیاری از بناها تیرآهن ها را مستقیم روی دیوارهای آجری می گذارند و به دلیل عرض کم بال تیرآهن‌ها و وارد شدن فشار بر یک نقطه، امکان شکستن و خرد شدن آجر زیر تیرآهن وجود دارد. برای همین امر، باید از زیرسری بتنی در سراسر دیوار استفاده شود.

دقت کنید که زیر سری بتنی به ‌صورت یک کلاف بتنی سرتاسری در ترازی که تیرآهن‌ها قرار می‌گیرند باشد نه کمتر و نه بیشتر، چرا که مستقیم بر روی ارتفاع سقف تاثیر می‌گذارد.

استفاده از کلاف افقی باعث می‌شود تا بار زیر سقف به‌ صورت یکنواخت به دیوار انتقال پیدا کند.

عموماً فاصله تیرآهن سقف ، 90 تا 110 سانتی‌متر هست.

تیرآهن‌ها را به صفحات فولادی که قبلا در کلاف افقی قرار گرفتند، جوش می‌دهیم. این صفحات هم توسط بولت‌هایی در بتن محکم و مهار شدند.

• نصب میل مهار در سقف طاق ضربی

ساده‌‌ترین کار برای جلوگیری از نزدیک و دور شدن تیرها در طول دهانه سقف‌های طاق ضربی، استفاده از میل ‌مهار است.

این میل ‌مهارها معمولاً توسط تسمه‌ها و آرماتورهایی با حداقل قطر 10 میلی‌متر به صورت ضربدری اجرا می‌شوند تا فاصله تیرهای فرعی حفظ شود.

حداکثر هر 25 مترمربع از یک آرماتور ضربدری به عنوان میل مهار استفاده می‌شود و به این وسیله تیرآهن‌ها به یکدیگر متصل می‌‌شوند.

اجرای این سقف‌ها به طور معمول با 3 اپراتور با سرعت مورد قبولی امکان‌ پذیر است و برای افزایش سرعت اجرا می‌توان تعداد اپراتورها را افزایش داد.

نقشه سقف طاق ضربی را در تصویر زیر می‌توانید مشاهده کنید.

میزان تحمل بار سقف طاق ضربی

بار مرده سقف طاق ضربی معمولا حدود 530 کیلوگرم بر متر مربع و بار زنده آن 250 کیلوگرم بر متر مربع است. مجموع بار مرده و زنده برای طبقات را حدود 800 کیلوگرم بر متر مربع در نظر می‌گیرند.

بار بام با مجموع 100 الی 150 کیلوگرم بر متر مربع بار برف، حدود 700 کیلوگر بر متر مربع حساب می‌کنند.

محاسبه تیرآهن سقف طاق ضربی

محاسبه تیرآهن سقف طاق ضربی بر اساس ماکزیمم لنگر خمشی وارده صورت می‌گیرد.

به عنوان مثال برای دهانه 6 متر، ماکزیمم لنگر خمشی در این تیر (در صورتی که سر تیرآهن‌ها روی شناژ و آزاد قرار داشته باشند) برابر است با 3600 کیلوگرم بر متر.

این مقدار بر اساس فرمول زیر محاسبه شده است :

کیلوگرم در متر 3600 = 8 ⁄ M = ql²

همانطور که در قسمت بالا گفتیم بار وارده در طبقات برابر است با 800 کیلوگرم بر متر مربع که این بار در یک متر طول می‌شود 800 کیلوگرم بر متر.

 برای طول یک متر q = 800 kg⁄m

کیلوگرم بر سانتی‌متر  8 = q

l = 6 m

اساس مقطع لازم برابر است با:

 مجاز W_x = M ⁄ F_y

F_y × 0.6  =  مجاز F_y

F_y برابر است با تنش تسلیم فولاد که این مقدار 2400 کیلوگرم بر سانتی متر مربع است. پس:

کیلوگرم بر سانتی متر مربع 1440 = 2400 × 0.6 =  مجاز F_y

بنابراین:

سانتی متر مکعب 250 = 1440 ⁄ (100 × 3600) = W_x

چون واحد ماکزیمم لنگر خمشی، کیلوگرم بر متر بود، در فرمول بالا این عدد در 100 ضرب شد تا بر حسب سانتی‌متر شود.

بر اساس جدول اشتال پروفیل IPE22 انتخاب می‌شود. اما برای سقف باید میزان شکم‌دادگی یا خیز نیز بررسی شود. ماکزیمم خیز مجاز برابر است با 1⁄360 تا 1⁄300 طول دهانه که این مقدار برای دهانه 6 متر 1.7 تا 2 سانتی‌متر است.

خیز برابر است با:

 ( 384EI ) ⁄ ( 5q × l⁴ ) = d

E مدول الاستیسیته و I ممان اینرسی است.

کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع   ⁵ 10 × 21 = E

(⁴ cm) I = 2770   براساس جدول اشتال

سانتی‌متر 2.3 = ( 2770 × ⁵ 10 × 21 × 384 ) ⁄ ( 600⁴ × 8 × 5 ) = d

از آنجایی که خیز برای پروفیل IPE22 برابر با 2.3 سانتی‌متر شد و این مقدار از 2 سانتی‌متر بیشتر است، پس پروفیل IPE24 انتخاب می‌شود.

برای محاسبه وزن شاخه 6 متری تیرآهن IPE24 باید مقدار G را از جدول اشتال، ضربدر 6 کرد. پس وزن یک عدد تیرآهن آن برابر است با:

کیلوگرم 184.2 = 6 × 30.7

تعداد آجر در هر متر مربع سقف طاق ضربی

همان‌طور که گفته شد برای اجرای این سقف‌ها از آجر فشاری استفاده می‌شود. تعداد آجر مورد نیاز با ضخامت رابطه مستقیم دارد. ابعاد آجرهای فشاری برابر ۲۱.۵ در ۱۰ در ۵ سانتی‌متر است.

اگر آجرها از قسمت بزرگ‌ترین ضلعشان (21.5 سانتی‌متر) کنار هم چیده شوند، به طور تقریبی برای اجرای یک متر مربع سقف طاق ضربی، به حدود 50 تا 80 عدد آجر نیاز داریم.

بدیهی است که بسته به نوع اجرا و ضخامت این سقف‌ها این عدد تغییر می‌کند.

برای اینکه درباره آجر فشاری بیشتر بدانید حتما به مقاله آجر چیست سر بزنید. در این مقاله به طور کامل در مورد انواع آجر و خصوصیات آن‌ها توضیح داده‌ایم.

قیمت اجرای سقف طاق ضربی

قیمت اجرای سقف طاق ضربی بسته به منطقه اجرای کار، هزینه تهیه مصالح و دستمزد نیروی انسانی متفاوت است. اما به طور کلی می‌توانید به ازای هر متر مربع، هزینه اجرای کار را با فرمول زیر محاسبه کنید.

همان‌طور که گفته شد میزان آجر مصرفی به ازای هر متر مربع حدود 50 الی 80 عدد است. پس به صورت میانگین

• قیمت یک آجر ضرب در 65 عدد را محاسبه می‌کنیم.

ملات استفاده شده گچ و خاک است. هر متر مربع از این سقفها حدود یک کیسه چهل کیلویی گچ نیاز دارد. در حالت معمول گچ و خاک با نسبت یک به یک مخلوط می‌شوند. پس به صورت میانگین

• قیمت چهل کیلو گچ + قیمت چهل کیلو خاک رس

برای محاسبه تیرآهن سقف طاق ضربی، بار وارد یک فاکتور تاثیرگذار است. باتوجه به بار وارده، نوع تیرآهن مشخص می‌شود.

قیمت تیرآهن‌های مصرفی را حساب کرده و با تقسیم بر مترمربع سقف تمام شده، هزینه تیرآهن‌ها برای هر مترمربع بدست می‌آید.

• هزینه مربوط به اجرای تیرآهن‌ها برای یک مترمربع سقف طاق ضربی

با جمع این موارد به علاوه دستمزد اجرا، قیمت تمام شده سقف طاق ضربی بدست می‌آید.

مقاوم سازی سقف طاق ضربی

هدف اصلی از مقاوم سازی سقف طاق ضربی افزایش سختی آن است. اما اگر نکات و جزئیات اجرایی این روش را رعایت کنیم، علاوه بر بهتر شدن عملکرد آن، باعث مهار قوس آجری و دیوار انتهایی نیز خواهد شد.

به دلیل یک پارچه نبودن مصالح مورد استفاده در این سقف و هم‌چنین بار مرده زیاد، در برابر زمین لرزه مقاوم نیست و این امر باعث آسیب پذیری سازه می شود.

برای افزایش صلبیت برشی از روش‌های مقاوم سازی زیر استفاده می‌کنیم.

روش‌های مقاوم سازی این سقف

1. جوش دادن تسمه یا میلگرد به زیر تیرچه‌های سقف برای افزایش یکپارچگی.
2. قرار دادن تیرآهن‌های عرضی به صورت عمود بر تیرچه‌های موجود و اتصال به آن‌ها.
3. اتصال انتهای تیرچه‌ها به یکدیگر با استفاده از میلگرد یا تسمه و اجرای کلاف بتنی در اطراف آن
4. اتصال سقف به پشت دیوار از طریق ایجاد درگیری آن با میلگرد کار گذاشته شده در سقف و دیوار
5. استفاده از تکیه گاه مناسب فلزی یا بتنی برای ناحیه اتصال تیرچه های سقف و دیوار

مراحل مقاوم سازی و تعمیر سقف طاق ضربی

مراحل مقاوم سازی و تعمیر سقف طاق ضربی بسته به شیوه‌ای که برای افزایش مقاومت و بهبود عملکرد آن اتخاذ می‌کنیم متفاوت است.

اما به طور کلی می‌توان مراحل زیر را برای بهبود عملکرد لرزه‌ای در نظر گرفت. با این کار عملکرد سقف طاق ضربی مشابه عملکرد سقف مرکب می‌شود.

• برداشتن کف سازی و نخاله‌های سقف

در این مرحله ابتدا باید کف‌سازی تخریب و سپس خاک، سنگ و تمام نخاله‌ها از روی سقف تا رسیدن به آجرها برچیده شود. این امر باعث دسترسی آسان به آجرها و کاهش بار مرده می‌شود.

• نصب ناودانی یا نبشی به عنوان برش‌گیر

ناودانی‌ یا نبشی‌هایی به عنوان برش‌گیر روی پروفیل سقف‌ها به وسیله جوشکاری تعبیه می‌شوند. این برش‌گیرها برای درگیری بهتر دال بتنی کف سازی با تیرها هستند. توجه کنید که حداکثر فاصله برش‌گیرهای تیر نباید بیشتر از 8 برابر ضخامت دال باشد.

اگر بتن به کار رفته در روی تیر ضخامت مناسبی داشته باشد، می‌توانیم با پر کردن فضای زیر بال تیر، درگیری لازم بین دال بتنی و با تیرها را ایجاد کنیم که در این صورت نیازی به استفاده از برش‌گیرها نیست، ولی این کار توصیه نمی‌شود.

• تعبیه و اجرای مش های میلگرد (آرماتور بندی)

در این مرحله شبکه مش‌های فولادی مربعی یا آرماتورها به صورت عمود بر هم در این سقفها تعبیه می‌شوند. این شبکه مش فولادی شامل میلگردهای خمشی و حرارتی است.

• اجرای بتن ریزی بر روی میلگردها، پرداخت سطوح و عمل‌آوری

در مرحله آخر برای تبدیل طاق ضربی به یک سقف مرکب، بتن ریزی انجام می‌دهیم. در این روش طاق آجری به عنوان قالب عمل می‌کند و نیازی به استفاده از جک و قالب بندی اضافی برای بتن ریزی نیست.

ضخامت بتن ریزی باید حداقل 5 سانتی‌متر باشد که با توجه به فرورفتگی در محل تیرچه‌ها، این ضخامت به 8 سانتی‌متر نیز می‌رسد.

دقت کنید طبق مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، ضخامت بتن روی برش‌گیرها باید حداقل 2/5 سانتی‌متر باشد.

مزایا و معایب سقف طاق ضربی

در انتها این مطلب به بررسی مزایا و معایب سقف طاق ضربی می‌پردازیم.

مزایای سقف طاق ضربی

• سرعت و سهولت بالا
• نمایی زیبا و سنتی دارد.
• ارزان بودن مصالح و سهولت دسترسی به آن‌ها
• آجرها نقش قالب را دارند و نیازی به شمع‌بندی و قالب‌بندی نیست.
• امکان ایجاد تغییرات در نازک کاری پس از اجرای آن

معایب سقف طاق ضربی

• نداشتن پیوستگی و یکپارچگی
• بار مرده زیاد آن سبب افزایش وزن سازه و افزایش نیروی زلزله وارد بر آن می‌شود.
• امکان عبور تاسیسات از داخل این سقف‌ها وجود ندارد. برای عبور تاسیسات باید ضخامت سقف زیاد شده که بتوان دریچه‌ای در داخل آن تعبیه کرد. این کار باعث افزایش بار مرده سازه می‌شود.
• هنگام عبور از روی آن لرزش هایی حس می‌شود.
• هنگام زلزله به صورت آوار فرو ریخته و تلفات زیادی می‌گیرد.
• در همه مناطق قابل اجرا نیست. به طور مثال برای بام مناطقی که بار برف زیادی دارند قابل اجرا نیست.
• به علت وجود گچ احتمال اکسیده شدن آن و زنگ زدگی تیرآهن‌ها افزایش می‌یابد.
• در برابر آتش سوزی ضعیف است.