ساختمان های بتن آرمه, اجرای گلمیخ, اجرای کرمیت, اجرای اسکلت بتنی و فلزی, ساخت تیرچه

« اجرای سقف های تیرچه بلوک کرمیت »

سقف های تیرچه فولادی با جان باز در ترکیب با بتن(کرمیت) از اجزای اصلی به شرح زیر تشکیل می شوند:

1- تیرچه فولادی با جان باز

2- بلوک

3- میلگرد افت و حرارت

4- کلاف عرضی

5- دال بتنی

مشخصات فنی تیرچه فولادی با جان باز

تیرچه فولادی با جان باز،عضو پیش ساخته ای است که به صورت خرپاهای ویژه دو سر ساده اجرا می شود. تیرچه فولادی با جان باز در دو مرحله تحت بارگذاری قرار می گیرد.

در مرحله اول باربری، تیرچه هنگام حمل ونقل، بار ناشی از وزن خود را و  در زمان اجرای سقف و قبل از گرفتن بتن، بارمرده سقف (شامل وزن سقف، تیرچه، بلوک، بتن در جا و قالب ها) و بار زنده عوامل اجرایی را در حد فاصل تکیه گاه های تیرچه تحمل می کند.

در مرحله دوم باربری و پس از گرفتن بتن، مقطع مرکب شامل تیرچه و بتن، تنش های ناشی از تمامی بارهای وارده به سقف را تحمل می کند.

تیرچه فولادی با جان باز شامل بال تحتانی، اعضای قطری و بال فوقانی می باشد.

1- بال تحتانی ( ورق پایینی)

بال تحتانی تیرچه که از تسمه ساخته می شود. بعنوان عضو کششی خرپا عمل کرده و بارهای وارده را تحمل می کند. عرض ورق پایینی حداقل 10 سانتی متر می باشد که تنها در دهانه های کمتر از 4 متر می توان از عرض 8 سانتی متر استفاده کرد. براساس بند 3-1-6 نشریه 151 حداقل ضخامت ورق پایینی 3 میلی متر می باشد اما به موجب بند 10-1-9-5 مبحث 10 مقررات ملی ساختمان  ضخامت اجزای سازه ای که در فضای خارج و در معرض عوامل جوی یا اثرات خورنده دیگر قرار داشته باشند نباید از 6 میلی متر کمتر باشد و در محیطهای خشک و عاری از هر گونه آثار خورندگی این مقدار به 5 میلیمتر کاهش میابد (توصیه می گردد بال تحتانی تیرچه ها در زیر و در قسمت نشیمن بلوکها به شکل مناسبی ضد زنگ بخورد و از ضخامت ورق ذکر شده در مبحث 10 نازک تر اختیار نگردد.)

2- اعضای قطری (میلگرد خر پایی )

اعضای قطری تیرچه که معمولا از میلگرد می باشند به عنوان عضو مورب خرپا عمل نموده و به کمک اعضای کششی و فشاری، ایستایی لازم را برای تحمل بارهای وارده تامین می نماید. طبق بند 2-2-1-1 نشریه 151 استفاده از فولاد سخت (AIII) برای میلگردها ی خرپایی و نیز کلاف های عرضی مجاز نمی باشد اما متاسفانه به علت وفور فولاد  (AIII) در  بازار به این موضوع توجهی نشده و استفاده گسترده از این نوع فولادها در تهیه تیرچه مشاهده می گردد. جوشکاری میلگردهای (AIII) مستلزم رعایت تمهیدات خاصی است که هیچکدام رعایت نمی شود و از طرفی در خم کردن میلگردها باید حداقل شعاع خم رعایت گردد تا منجر به ترک خوردگی در میلگرد نشود. عموما نوع میلگردها از شکل آج روی آن قابل تشخیص می باشد.

یکی از خرابی های رایج و خطرناک در سقف کرمیت شکست جوش میلگرد های خرپایی از محل اتصال می باشد. طبق بند 3-6-1 نشریه 151 میزان جوش میلگردهای قطری روی ورق تحتانی باید بتواند در حد فاصل لنگر ماکزیمم و لنگر صفر ظرفیت برشی افقی2/ (A s. f y)را تحمل نماید و اندازه موثر جوش میلگرد روی ورق برابر  3 /0شعاع میلگرد است. در دهانه های بزرگ طول جوش لازم میلگرد روی بال تحتانی به سختی تامین می گردد و عموما این مورد در نقشه ها و محاسبات مورد توجه قرار نمی گیرد. عموما دیده می شود در تیرچه های موجود در بازار مقدار جوش برای تیرچه های با دهانه کوتاه و بلند برابر است که ناشی از بی توجهی به اهمیت موضوع جوش می باشد.

3- بال فوقانی

بال فوقانی تیرچه، از نبشی، تسمه یا ناودانی ساخته شده و در داخل بتن پوششی قرار می گیرد.استفاده از نبشی رایج تر می باشد. نبشی فوقانی قبل از گیرش بتن به عنوان بال فوقانی خرپا عمل نموده و بارهای وارده را تحمل می کند. یکی از خرابی های رایج در سقف کرمیت کمانش جانبی بال فشاری (نبشی فوقانی) می باشد که منجر به خرابی سقف قبل از گیرش بتن می شود.این عمل معمولا در زمان اجرای سقف و وارد آمدن بارهای زیاد ناشی از انباشته شدن بتن و یا ضربه پمپ بتن رخ می دهد. جهت اصلاح این اشکال باید فاصله مهارهای جانبی بال فشاری را کاهش داد. طبق بند 2-1-4-3 نشریه 151 باید آرماتور فوقانی کلاف عرضی به نبشی فوقانی جوش شود تا بال فوقانی تیرچه ها را مهار کند. برای این منظور باید کلاف عرضی در فاصله تقریبا مساوی(Lr) اجرا شود به طوری که ضریب لاغری در جهت عمود بر طول تیرچه ها از 145 بیشتر نشود. همچنین  انتهای کلاف عرضی باید هم در بالا و هم در پایین در محل برخورد به تیر فرعی مهار شوند. جهت اطمینان از عدم کمانش بال فشاری توصیه می شود آرماتورهای دال نیز به نبشی فوقانی جوش شوند تا فاصله مهارهای جانبی کاهش یابد. در این حال حتما باید آرماتورهای دال در انتها به تیر فرعی و یا ستون به نحو مناسبی مهار شوند.در بسیاری  از موارد اجرایی به جای استفاده از نبشی استاندارد از ورق های خم شده با نورد سرد استفاده می شود. کمانش بال فشاری در این ورق های خم شده به سبب ایجاد تنش های پسماند بیشتر رخ می دهد و از طرفی در طراحی ورق خم شده باید از ضوابط  طراحی نورد سرد استفاده گردد. لذا توصیه می شود تا حد امکان از نبشی استاندارد برای بال فوقانی استفاده شود.

4- میلگردهای تقویتی

در بسیاری از موارد جهت اقتصادی نمودن پروژه از تقویت میلگرد برای بال فوقانی و ورق پایینی استفاده می شود. استفاده از میلگرد تقویتی تنها در صورتی مجاز است که از نوع فولاد نرم (AI)  و یا نیم سخت  (AII) باشد و با جوش مناسبی مطابق با ضوابط جوش استاندارد ایران به ورق متصل شوند.

بلوک

1- از بلوک های توخالی سفالی ، سیمانی ، پلی استایرن و یا از انواع مصالح سبک مناسب، برای پر کردن فضاهای خالی بین تیرچه ها و به عنوان قالب زیرین بتن پوششی درجا استفاده می شود، بعلاوه قسمت زیرین بلوک معمولا برای تامین سطحی صاف به منظور انجام نازک کاری و تیغه های داخلی بلوک، برای تقویت ایستایی مقطع بلوک، طراحی و ساخته می شوند. بلوکها در سقف های تیرچه و بلوک نقش سازه ای در تحمل بارهای وارد بر سقف ندارند. لیکن باید قادر به تحمل ضربه های ناشی از حمل و نقل متعارف و بارهای  ناشی از عبور و مرور افراد در حین بتن ریزی  باشند.

2- ارتفاع و طول بلوکها تابع ضخامت کل سقف و فاصله تیرچه ها از یکدیگر می باشد.

3- حداقل ضخامت جدار بدنه بلوکهای بتنی 15 میلی متر و حداقل عرض نشیمنگاه بلوک، 5 / 17میلی متر تعیین شده است.

4- ضخامت تیغه های داخلی بلوکهای سفالی نباید از 8 میلی متر باشد.

5- بلوک سفالی باید عاری از ترک و دانه های آهکی و رنگ آنها کاملا  یکنواخت بوده و به طور یکسان پخته شده باشد. سطوح بلوک سفالی باید صاف و عاری از انحنا و خمیدگی بوده، دارای لبه های تیز و مستقیم و بافت ریز و متراکم باشند.

استفاده از بلوک پلی استایرن در صورتی مجاز است که براساس ابلاغیه وزارت مسکن از نوع نسوز بوده و دارای تاییدیه فنی از مرکز تحقیقات مسکن باشد. در عمل دیده می شود علیرغم سفارش و خرید بلوک های نسوز مقادیر بلوک قابل اشتغال نیز همراه اجناس تحویلی می باشد. پیشنهاد می شود برای جلوگیری از خطرات آتش سوزی تمام بلوک ها را با شعله آزمایش نموده و چنانچه بلوک شعله ور شد از بکارگیری آن خوداری شود.

در ضوابط اعلام شده از سوی مرکز تحقیقات مسکن در صورت استفاده از بلوک های پلی استایرن باید سطح بلوک زیرین با لایه ای از رابیتس که به نحو مناسبی به سقف مهار شده پوشانده شود و سپس با ملات گچ به ضخامت حداقل  5 /2سانتی متر اندود گردند.

. بلوک های سیمانی که در حال حاضر در سقف ها بکار می روند بسیار سست بوده و خطرات زیادی را برای شاغلین در ساختمان در حین اجرا بوجود می آورند.   بلوک باید عاری از هرگونه ترک خوردگی باشند. در نقاطی که امکان استفاده از بلوک کامل میسر نمی باشد باید از بلوک های با اندازه متفاوت استفاده شود. پر کردن این قسمت ها با خرده بلوک ها ممنوع می باشد.

میلگرد افت و حرارت

1- برای مقابله با تنش های ناشی از افت و تغییرات دما، میلگردهای افت و حرارت در جهت عمود بر تیرچه ها در قسمت بالایی سقف نصب می شوند.

2- در شرایط محیطی ملایم (مطابق تعریف بند 8-2-9 آیین نامه بتن ایران) حداقل ضخامت پوشش بتنی روی این میلگردها، باید 2 سانتی متر باشد. برای دیگر شرایط محیطی لازم است به جدول 8-2-9-1 آیین نامه بتن ایران رجوع شود.

3- حداقل قطر میلگردهای افت وحرارت برای فولاد نرم  (AI)  پ5 میلی متر و برای فولادهای نیم سخت (AII)  چ4 میلیمتر می باشد.

4- حداقل سطح مقطع این میلگردها نباید از  002 /0سطح مقطع دال بتنی کمتر باشد. بر این اساس برای ضخامت 6 سانتی متر بتن، آرماتور شماره 6 در فاصله 25 سانتی متر برای دال کفایت می کند.

5- فاصله بین دو میلگرد افت و حرارت متوالی نباید از هیچ یک از مقادیر 5 برابر ضخامت دال بتنی و 30 سانتی متر، بیشتر شود.

مطابق بند 9-11-2-6-3 مبحث نهم در صورتیکه فاصله بین تیرچه ها از 75 سانتی متر بیشتر نباشد و ضخامت دال بتنی از 50 میلیمتر و یک دوازدهم فاصله آزاد بین تیرچه ها بیشتر باشد می توان آرماتورها  را تنها در یک جهت و در جهت عمود بر دال قرار داد. در صورتیکه آرماتورهای دال به نبشی فوقانی جوش می شوند باید آنها از نوع فولاد نرم(AI) و یا نیم سخت (AII) باشد و در غیر اینصرت می توان آنها را از نوع فولاد سخت (AII) نیز انتخاب نمود. طبق بند 2-1-3-5 نشریه 151 فاصله بین میلگردهای افت و حرارت نباید از 5 برابر ضخامت دال بتنی و 300 میلیمتر بیشتر باشد و همچنین قطر آنها از 5 میلیمتر کمتر نباشد. در شیوه ای از اجرای سقف تیرچه فولادی با جان باز، از قالب های فلزی جمع شونده استفاده می گردد(کرمیت کامپوزیت) . در این روش پس از گیرش بتن قالب جمع آوری شده و فاصله تیرچه ها تا 90 سانتی متر افزایش می یابد. در این حالت لازم است که از دو ردیف میلگرد در دو جهت عمود بر هم در سقف استفاده شود. ضخامت دال و آرماتور آن در این روش باید براساس ضوابط دال های یک طرفه طرح گردد.

کلاف عرضی

1- استفاده از کلاف عرضی در سقف الزامی است. کلاف عرضی شامل دو میلگرد به قطر حداقل 12 میلیمتر است.یک میلگرد روی بال تحتانی و  یک میلگرد در زیر یا روی بال فوقانی به موازات هم به صورت عمود بر تیرچه ها به آنها جوش می شود.

2- عرض کلاف نباید کمتر از 10 سانتی متر اختیار شود.

3- برای دهانه های کوچکتر از 5/5 متر استفاده از حداقل یک کلاف عرضی الزامی است. برای دهانه های بزرگتر، کلاف های عرضی باید به نحوی انتخاب شود که فاصله دو کلاف عرضی مجاور هم، از 5 /2 متر تجاوز نکند. در دهانه های کوچکتر از 3 متر نصب میلگرد و جوش دادن آن به تیرچه ها کفایت می کند و نیازی به ایجاد فاصله بین بلوک ها برای نفوذ بتن نمی باشد .

دال بتنی

پس از جاگذاری تیرچه ها و بلوک ها بتن پوششی اجرا می شود. طبق بند 3-1-3 نشریه 151 ضخامت دال بتنی نباید از 50 میلیمتر و یک دوازدهم فاصله آزاد بین تیرچه ها کمتر باشد. لذا با توجه به فاصله بین تیرچه ها برابر 75 سانتی متر، حداقل ضخامت دال بتنی بایستی 5/5 سانتیمتر باشد. در عمل این مورد کمتر رعایت شده و حتی ضخامت های 2 سانتی متر و یا 3 سانتی متر نیز به چشم می خورد.

اتصال سقف کاذب به تیرچه ها

در سقف کرمیت و به خصوص در سقف کرمیت کامپوزیت  برای اتصال سقف کاذب به سقف اصلی از جوشکاری آویزها به ورق تحتانی استفاده می شود. این عمل به سبب ضخامت کم ورق و زیر بار بودن آنها و افزایش تنش های پسماند ناشی از جوشکاری صحیح نبوده و باید قبل از بتن ریزی تمهیدات لازم جهت قراردادن آویزها در دال بتنی پیش بینی گردد.

بتن قرار گرفته در تیرچه

پس از بتن ریزی سقف، بتن به داخل تیرچه ها نفوذ کرده که این عمل سبب افزایش مقاومت برشی تیرچه ها می شود. همچنین با پرشدن جان تیرچه ها با بتن لرزش سقف ها به نحو قابل توجیهی کاهش می یابد. با توجه به نشیمن 2 سانتیمتری بلوک ها روی تیرچه ها و نبود شیب مناسب دیوارهای بلوک در برخی از انواع آن و عرض زیاد بال فوقانی (نبشی بالایی) ، در موارد بسیاری دیده می شود فاصله ای اندک بین نبشی فوقانی و دیواره بلوک وجود داشته و در نتیجه بتن کاملا به داخل تیرچه نفوذ نمی کند و قسمت هایی از تیرچه خالی می ماند.

در این حالت سهم بتن در تحمل برش حذف شده و میلگردهای خرپایی تیرچه ها باید به تنهایی تمام بارهای پس از گیرش را تحمل کنند که این امر امکان کمانش میلگردها و ورق تحتانی نیز در دراز مدت وجود دارد. لذا توصیه می گردد قبل از بتن ریزی حتما این مورد کنترل شده و در حین بتن ریزی نیز، بتن حتما ویبره شود تا بطور کامل درون تیرچه ها نفوذ کند.

کش ها

امکان حذف کشها در سازه های فولادی از مواردی است که مبلغین سقف های کرمیت آن را از مزایا این سقف می دانند. وظیفه کش انسجام بخشیدن به سازه بخصوص در حین وارد شدن بارهای جانبی وارده بر ساختمان می باشد. همچنین کش ها کمک می کنند تا ستون ها در زمان اجرای بتن ریزی سقف از حالت راستای قائم خود (شاقولی) خارج نشوند. بر این اساس توصیه می شود که در اجرای سقف های کرمیت کش ها حذف نشوند. همچنین با توجه به اینکه غالب محاسبان کش ها را برای بارهای قائم طراحی نمی کنند لازم است در مجاورت کش ها، تیرچه حذف نشده و بلوک ها روی کش ها قرار نگیرند.

نکات اجرایی

در انتها به جند نکته اجرایی در خصوص اجرای سقف های کرمیت اشاره شده است:

1- بال تحتانی تیرچه ها باید به پل ها جوش شود اما بال فوقانی نباید جوش شود . دلیل این امر مفصل فرض شدن اتصال تیرچه به پل است. حداقل طول جوش در هر طرف تیرچه 5سانتی متروحداقل بعد آن 3میلی مترمی باشد.همچنین تیرچه باید حداقل 2 سانتی متر روی لبه بال تیر آهن نشیمن داشته باشد.

2- در صورتیکه طول تیرچه ها بزرگتر از اندازه لازم باشد، باید قسمت های اضافی بریده شده و سپس در طرف قطع شده گوشواره های اضافی تقویتی با طول کافی متناسب با طول دهانه تامین گردد. توصیه می شود جهت تقویت برش در تکیه گاه در تیرهای عادی نیز گوشواره اضافی تقویت قرار داده شود.

3- ورق تقویتی با طول کافی در تکیه گاه متناسب با طول دهانه تامین گردد. طول ورق تقویتی به نحوی انتخاب گردد که در دهانه های کمتر از 5 متر حداقل یک چشمه و در دهانه های بزرگتر حداقل 2 چشمه را پر کند.

اتصال تیرچه به تکیه گاه های مختلف

الف) تکیه گاه با مصالح بنایی یا بتن : انتهای تیرچه باید حداقل به اندازه 10 سانتی متر داخل کلاف بتنی افقی یا تیر بتنی قرار گیرد در مواردی که تیرچه روی تیر یا شناژ بتنی قرار می گیرد جزئیات اتصال آن به شکل های زیر است.

ب)تکیه گاه فولادی: اندازه نشیمن تیرچه در هیچ حالت کمتر از 2 سانتی متر نمی باشد. بال پایین در انتها به تکیه گاه جوش می شود اما بال فوقانی نباید جوش شود. طول جوش بال پایین حداقل 5 سانتی متر و بعد آن حداقل 3 میلی متر است.

نکته1 : در صورتی که بال تحتانی تیرچه ها بالاتر از بال تحتانی تیر اصلی باشد با استفاده ار یک نبشی نشیمن مناسبی بر روی جان تیر اصلی تعبیه می کنیم.

نکته 2: در سازه های بتنی نحوه کارگذاری و اتصال تیرچه با تیر بتنی باید به گونه ای باشد که بال تحتانی تیرچه ها روی قالب چوبی یا فلزی زیر تیر قرار گیرد.

نکته 3: در مورد تیر های بتنی با ارتفاع بیشتر از تیرچه باید تیرچه ها به داخل تیر بتنی امتداد یافته و روی لبه آویز قالب قرار گیرد.

اجرای کلاف عرضی به وسیله قالب بندی:

در این روش  یک میلگرد (Φ12)  در قسمت پایین به بال تحتانی تیرچه ها جوش می شود ویک میلگرد  (Φ12) به بال فوقانی جوش می شود. برای قالب بندی کلاف عرضی از تخته های به عرض 12 سانتی متر و ضخامت 2 سانتی متر استفاده می شود. در جوشکاری میلگرد کلاف عرضی باید دقت نمود که تیرچه ها بر اثر جوش اسیب نبینند.اگر میلگرد کلاف عرضی کوتاه باشد لازم است به اندازه 5 سانتی متر هم پوشانی (over lap) داده و جوشکاری گردد.