مقاله تحلیلی: سیستم های کف سازی در سازه های فولادی چندطبقه

 انواع سیستم‌های کف سازی در سازه‌های فولادی چندطبقه عبارت‌اند از:

• تیرهای کامپوزیتی کوتاه دهانه و دال‌های کامپوزیتی به همراه عرشه فولادی
• سیستم کف Slimdek
• تیرهای کامپوزیتی سلولی با دال‌های کامپوزیتی و عرشه فولادی
• تیرهای Slimflor  با قطعات بتنی پیش‌ساخته
• تیرهای کامپوزیتی بلند دهانه و دال‌های کامپوزیتی با عرشه فلزی
• تیرهای کامپوزیتی به همراه قطعه‌های بتنی پیش‌ساخته
• تیرهای غیر کامپوزیت با قطعه‌های بتنی پیش‌ساخته

تیرهای کامپوزیتی کوتاه دهانه و دال‌های کامپوزیتی به همراه عرشه فلزی

همان‌طور که در شکل 2 مشاهده می‌شود، اجزای این سیستم از تیرهای فولادی با استادهای برشی تشکیل شده که بر روی بال بالایی ثابت شده‌اند و یک اتصال کامپوزیتی را بین تیر و دال کامپوزیت ایجاد می‌کنند.

دال از پروفیل فولادی تشکیل شده که در آن بتن ریخته شده است. پروفیل‌های مختلف برای عرشه فلزی وجود دارند که دهانه آن‌ها از 3 تا 4 متر متفاوت است.

علاوه بر این، هر دو تیرهای اصلی و فرعی به شکل عضو کامپوزیت و تیرهای کناری به شکل عضو غیر کامپوزیتی طراحی‌شده‌اند.

ضخامت تیرها بین 0.9 تا 1.2 متر است. ضخامت دال 130 میلی‌متر است و عمق عرشه فولادی نیز حدود 60 میلی‌متر می‌باشد. دهانه تیرهای اصلی بین 6 تا 9 متر متغیر است و دهانه تیرهای فرعی از 6 متر تا 7.5 متر متغیر می‌باشد. خطوط آب و برق معمولاً از زیر دال‌ها عبور می‌کنند؛ بنابراین بر ضخامت کلی دال تأثیر می‌گذارند. با توجه به این واقعیت که تیرهای کناری عمدتاً عمیق‌تر از تیرهای داخلی هستند، بنابراین ضخامت سیستم کف تحت تأثیر تیرهای کناری است.

مزایای استفاده از این سیستم کف، مقرون‌به‌صرفه بودن و سبک بودن و نیاز به تیرهای نازک‌تر در مقایسه با سیستم‌های کف غیر کامپوزیت است؛ اما اگر بخواهیم نواقص کف کامپوزیت را در نظر بگیریم باید بگوییم که تیرها به حفاظت در مقابل آتش و تعداد زیادی ستون نیاز دارند و همچنین ضخامت کف در مقایسه با سایر سیستم‌ها بیشتر است.

سیستم کف Slimdek 

جزئیات سیستم‌های slimdek  در شکل 4 ارائه شده است. این سیستم، از تیرهای فولادی نامتقارن تشکیل شده که دارای دال‌هایی باضخامت 225 میلی‌متر هستند. ضخامت کلی کف بین 500 تا 1200 میلی‌متر است. طول سیستم کف slimdek  از 6.5 متر تا 7.5 متر متغیر است. برجسته‌ترین مزیت سیستم کف slimdek  این است که تقریباً یک بخش مسطح را فراهم می‌کند که نصب را ساده‌تر کرده و  همچنین باعث می‌شود ضخامت کف در مقایسه با سایر سیستم‌ها کمتر باشد. درنتیجه، ارتفاع کل سازه کاهش می‌یابد. معایب خاصی نیز در استفاده از سیستم کف slimdek  وجود دارد. به‌عنوان مثال، با توجه به تفاوت عرض بین بالا و پایین بال، اتصالات خاص بسیار دقیقی موردنیاز است. همچنین وزن فولاد در مقایسه با سایر سیستم‌های کف، بیشتر است.

تیرهای کامپوزیتی سلولی با دال‌های کامپوزیتی و عرشه فولادی

این سیستم شامل تیرهای سلولی متشکل از دال کامپوزیتی است. این دال‌ها شامل پروفیل عرشه فولادی و بتن بالایی هستند. دهانه تیرها نیز از 10 تا 18 متر متغیر است و بازشوها در فواصل نزدیک به هم قرار دارند.

به‌طور معمول، شکل بازشوها دایره‌ای است اما اشکال دیگری نیز وجود دارند. توصیه می‌شود که بازشوهای موجود در نقاطی با برش بالا مانند مناطق نزدیک به تکیه‌گاه حذف شوند.

ضخامت کل این سیستم برای دهانه 15 متر و بازشوهای 400 میلی‌متری، حدود 1200 میلی‌متر است. تیرهای فرعی معمولاً در فاصله 3-4 متری قرار دارند.

مزایای استفاده از این سیستم، ایجاد فضایی باز بدون نیاز به ستون، استفاده از تیرهای سبک در مقایسه با سایر سیستم‌ها با همان طول دهانه و مقرون‌به‌صرفه بودن آن می‌باشد. تنها نقص این سیستم، هزینه بالای ساخت آن است.

تیرهای Slimflor  با قطعات بتنی پیش‌ساخته

Slimflor  شامل تیرهای باریک و دال‌های پیش‌ساخته بتنی است که بر روی تیر قرار دارد. از بتن مسلح برای اتصال قطعات به یکدیگر استفاده می‌شود. تیرهای کامپوزیت و تیرهای غیر کامپوزیتی می‌توانند در این نوع سیستم کف مورداستفاده قرار گیرند. تیرهای نازک به‌وسیله جوشکاری صفحاتی باضخامت 15 میلی‌متر ساخته می‌شوند.

عمق تیرها توسط عمق کف محدود می‌شود و دهانه آن‌ها از 4.5 متر تا 7.5 متر متغیر است و گاهی به 10 متر نیز می‌رسد. با این حال، خیز تیرهای کم‌عمق باید طبق ضوابط آیین‌نامه رعایت شود.

با توجه به ضخامت دال بتنی پیش‌ساخته، این تیرها تحت تأثیر دهانه دال هستند. به‌عنوان مثال، 150 میلی‌متر برای دالی با دهانه 6 متر و 200 میلی‌متر برای دالی با دهانه 7.5 متر و 260 تا 300 میلی‌متر برای دالی با دهانه 9 متر.

ضخامت کلی کف به ترتیب 600 و 1000 میلی‌متر برای خطوط تأسیساتی محدود و گسترده می‌باشد.

مزایا این سیستم شامل عدم نیاز به حفاظت از این تیرها در برابر آتش و تحمل آتش به مدت 60 دقیقه، ضخامت کف کمتر که باعث کاهش ارتفاع کلی سازه می‌شود و استادهای برشی است که می‌توان آن‌ها را جوش داد و به این صورت زمان عملیات را کاهش داد.

معایب این سیستم عبارت‌اند از: عملیات فولادی زیاد، ساخت سخت‌تر، جزئیات دقیق اتصالات و نیاز به انجام کارهای بیشتر برای تحویل و نصب دال‌های پیش‌ساخته در مقایسه با دال‌های کامپوزیت.

تیرهای کامپوزیتی دهانه بلند و دال‌های کامپوزیتی با عرشه فلزی

این سیستم کف از تیرهای اصلی و فرعی فولادی و دال کامپوزیت تشکیل شده است. در این سیستم دو شکل برای قرارگیری تیر اصلی وجود دارد. دال توسط تیرهای دهانه بلند که به‌عنوان تیرهای فرعی عمل می‌کنند و در فواصل 3 تا 4 متری قرار دارند، پشتیبانی می‌شود. بار تیرهای فرعی توسط تیرهای اصلی کوتاه دهانه حمل می‌شود.

به همین ترتیب، دال توسط تیرهای فرعی کوتاه دهانه پشتیبانی می‌شود. پشتیبانی این تیرها نیز توسط تیرهای اصلی دهانه بلند انجام می‌شود.

دهانه تیرهای طویل در حالتی که به‌عنوان تیرهای اصلی استفاده می‌شوند،‌ از 10 تا 15 متر متغیر است و فاصله آن‌ها 6 تا 9 متر می‌باشد. فاصله تیرهای فرعی طویل نیز 3 تا 4 متر می‌باشد.

 ضخامت کلی وابسته به دهانه موردنظر است. به‌عنوان مثال، 1000 میلی‌متر برای دهانه‌ای به‌اندازه 13.5 متر و 1200 میلی‌متر برای دهانه‌ای به‌اندازه 15 متر.

 مهم‌ترین مزیت این سیستم ایجاد فضایی بزرگ بدون نیاز به ستون است. بااین‌وجود، ضخامت کف زیاد است، نیاز به حفاظت در برابر آتش دارد و نیاز به عملیات فولادی زیادی در مقایسه با سیستم‌های دهانه کوتاه دارد.

تیرهای کامپوزیتی با قطعات بتنی پیش‌ساخته

این سیستم متشکل از اجزای بتنی توخالی یا توپر است که بر روی تیرهای فولادی قرار دارند و روی استادهای برشی جوش داده شده‌اند.

 ضخامت قطعات بتنی پیش‌ساخته 150 تا 160 میلی‌متر برای قطعات توخالی و 75 تا 100 میلی‌متر برای قطعات توپر است.

یک لایه بتن مسلح بر روی تیرها برای اتصال این قطعات همان‌طور که در شکل 11 دیده می‌شود. قرار می‌گیرد.

دهانه تیر و قطعات بتنی پیش‌ساخته بین 6 تا 9 متر و ضخامت کلی کف تقریباً 900 میلی‌متر است. مزایای استفاده از این سیستم، استفاده از تعداد محدودی تیر فرعی در مقایسه با سایر سیستم‌ها به علت دهانه زیاد قطعات بتنی است. اتصال‌دهنده‌های برشی را می‌توان خارج از محل جوش داد که همین کار منجر به کاهش کارهای لازم در محل می‌شود.

معایب این سیستم عبارت‌اند از: احتمال کمانش کششی جانبی در تیرها، جزئیات دقیق برای پوشاندن قطعات بتنی پیش‌ساخته و کارهای بیشتر برای حمل و نقل، بلند کردن و قرار دادن قطعات بتنی پیش‌ساخته.

قرار دادن تکیه‌گاه‌های جانبی موقت برای جلوگیری از کمانش کششی جانبی ناشی از تنش جانبی در طول ساخت‌وساز ضروری است.

تیرهای غیر کامپوزیت با قطعات بتنی پیش‌ساخته

این سیستم شامل قطعات بتنی پیش‌ساخته‌ای است که بر روی بال تیرهای فولادی یا لبه‌هایی که به شبکه تیرها جوش داده شده‌اند، قرار گرفته است. این لبه‌ها برای کاهش ضخامت کلی سیستم کف استفاده می‌شوند. ضخامت کلی کف تقریباً 800 میلی‌متر است.

هسته‌های توخالی و قطعات بتنی پیش‌ساخته توپر با همان ضخامت مورداستفاده برای ساخت کامپوزیت برای استفاده در این سیستم نیز مناسب هستند. دهانه تیر و واحدهای بتنی پیش‌ساخته حدود 5 تا 7 میلی‌متر است.

پس از قرار گرفتن قطعات بتنی، بتن‌ریزی انجام می‌شود.

 مزایای تیرهای غیر کامپوزیتی با قطعات پیش‌ساخته شامل استفاده از تیرهای فرعی کمتر به علت دهانه طویل قطعات بتنی پیش‌ساخته است.

معایب آن نیز شامل نیاز به تکیه‌گاه موقت جانبی برای تیرها و جلوگیری از کمانش کششی جانبی، نصب متوالی قطعات پیش‌ساخته و انجام کارهای بیشتری برای بلند کردن و قرار دادن این قطعات است.

 منبع

 نوشته شده توسط تیم مترجمین موسسه 808

اگر دوست دارید به تیم مترجمین 808 بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

دریافت فایل PDF مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۱۰۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.