محاسبه تیرآهن سقف طاق ضربی، اولین گام برای اجرای این نوع سقف است. با انتخاب تیرآهن مناسب می‌توان مقاومت و صلبیت این سقف را افزایش داد که یکی از رایج‌ترین سقف‌های قدیمی در کشور است. روش محاسبه تیرآهن سقف طاق ضربی را می‌توانید با فرمول و مثالی که در این مقاله بررسی می‌کنیم به خوبی فرا گرفته و در ادامه با اجرای چهار مرحله، سقف طاق ضربی با مقاومت و استحکام بالا بسازید.
نسخه صوتی محاسبه تیرآهن سقف طاق ضربی
سقف طاق ضربی چیست؟
از قدیمی‌ترین سقف‌های رایج در کشور، سقف طاق ضربی است که به صورت قوس‌دار اجرا می‌شود. مصالح اصلی این سقف شامل آجر، ملات گچ، خاک و تیرآهن است. به دلیل سهولت اجرای سقف طاق ضربی، از آن در پروژه‌های کوچک استفاده می‌شود؛ اما به دلیل عدم انسجام کافی، به خصوص هنگام زلزله، عدم امکان ردشدن تاسیسات از روی سقف و … ، استفاده از این مدل سقف در ساختمان‌های بزرگ و چند طبقه، روش ایمنی نیست. به همین دلیل، امروزه اجرای سقف تیرچه بلوک جایگزین این سقف قدیمی شده است. در طراحی و اجرای سقف طاق ضربی انتخاب سایز و مشخصات تیرآهن اهمیت زیادی دارد که در ادامه بررسی می‌کنیم.
محاسبه تیرآهن سقف طاق ضربی
قبل از اجرای این سقف باید با محاسبه تیرآهن سقف طاق ضربی، سایز آن را به دست آورد. این سایز با توجه به دهانه سقف و بار وارده و با در نظر گرفتن تنش خمشی وارده بر تیر به روش زیر محاسبه می‌شود.
برای محاسبه تیرآهن سقف طاق ضربی از دو فرمول استفاده می‌کنند. برای استفاده از این فرمول‌ها کافی است نیروی وارده بر طبقات و طول سقف را بدانید.
Mmax=ql۲/۸
مجازWx = M ⁄ Fy
ابتدا باید M یا ماکسیمم گشتاور خمشی را محاسبه کرد و مقدار آن را در فرمول دوم گذاشت. در فرمول دوم، عدد نهایی یا همان Wx که به آن مدول مقطع* می‌گویند، مشخص کننده سایز و نمره تیرآهن سقف طاق ضربی خواهد بود. یعنی کافی است عدد مدول مقطع را با جدول اشتال یا استاندارد ملی ایران مقایسه کرده و تیرآهن معادل را در جدول پیدا کنید.
* مدول مقطع برای طراحی تیرهای مقاوم در برابر تنش‌های خمشی محاسبه می‌شود.
برای درک بهتر، از یک مثال استفاده می‌کنیم:
مثال: در صورتی که در سقف طاق ضربی دهانه ۶ متر و بار وارده بر طبقات ۸۰۰ کیلوگرم بر متر مربع باشد، محاسبه تیرآهن سقف طاق ضربی اینگونه انجام می‌شود:
q= نیروی وارده بر طبقات = 800
l = طول سقف = 6 متر
Fyمجاز = 0.۶*Fy
(از آنجا که Fy = تنش تسلیم فولاد = 2400 کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع، در نتیجه مجاز Fy= 1440)
حال، اعداد فوق را در فرمول‌ها جایگذاری می‌کنیم:
→→ M=ql۲/۸
M=800*(6)۲/۸=۳.۶۰۰
→→ مجازWx = M ⁄ Fy
Wx= 3.600/1440= 2.5
۲.۵*۱۰۰ = 250 سانتی‌متر مکعب
نکته: استفاده از عدد ۱۰۰ برای تبدیل کیلوگرم بر متر به واحد سانتی‌متر است.
عدد نهایی یا همان مدول مقطع در این مثال، مقدار ۲۵۰ است که باید در جدول اشتال، تیرآهن معادل آن را پیدا کنیم. برای اطمینان از این که تنش‌های اعمال شده در محدوده‌ای پایین‌تر از تنش مجاز قرار می‌گیرند، باید مقدار مدول مقطع، حداقل به بزرگی مقدار به دست آمده از رابطه باشد.
طبق جدول اشتال و استاندارد ملی ایران، تیرآهن IPE سایز ۲۲ دارای مدول مقطع ۲۵۲ cm۳ است. در نتیجه در مثال ما، می‌توان از تیرآهن سایز ۲۲ برای سقف طاق ضربی استفاده کرد.
مراحل اجرای سقف طاق ضربی
بعد از به دست آوردن نوع و سایز تیرآهن سقف طاق ضربی، باید اقدام به تهیه و خرید تیرآهن‌های سالم، بدون تاب‌خوردگی و زنگ‌زدگی کنید. توجه داشته باشید قیمت تیرآهن ممکن است روزانه نوسان داشته باشد، از این رو آگاهی از قیمت روز تیرآهن و پیش‌بینی هزینه‌ها اهمیت فراوانی دارد.
بعد از تهیه تیرآهن مناسب، حال می‌توانیم مراحل ساخت سقف طاق ضربی را بررسی کنیم. اجرای این سقف، شامل چهار مرحله کلی و به صورت زیر است:
۱- آماده کردن بستر مناسب
قبل از اینکه اجرای سقف و تیرریزی انجام شود باید بستر مناسبی بری آن فراهم کرد. این کار برای جلوگیری از قرار گرفتن تیرآهن‌های سقف روی دیوارهای آجری یا مصالح بنایی لازم است. زیرا در غیر این صورت به دلیل عرض کم بال تیرآهن‌ها و اعمال فشار بر یک نقطه، امکان شکستن و خرد شدن آجرِ زیر تیرآهن وجود دارد.
آماده سازی بستر را می‌توان با ایجاد ستون‌های فلزی یا بتنی انجام داد. به طور مثال با ایجاد اسکلت بتنی می‌توان تیرآهن سقف طاق ضربی را روی پل‌های فلزی که به ستون‌های اسکلت متصل شده‌اند قرار داد.
اما در غیر این صورت، حتما لازم است برای قرارنگرفتن مستقیم تیرآهن روی دیوار آجری، سرتاسر دیوار از اسپیسر بتنی استفاده کرد.
۲- تیرریزی سقف طاق ضربی
بعد از آماده سازی بستر سقف، تیرریزی سقف انجام شده و سپس فاصله میان تیرها مشخص می‌شود.
منظور از تیرریزی، اجرای تیرهای فرعی و اصلی است؛ به این صورت که دو تیرآهن به موازات هم به عنوان تیرآهن یا تکیه گاه اصلی روی پل‌ها نصب می‌شوند و ما بین آن‌ها تیرآهن‌های عرضی به موازات هم و عمود بر تیرآهن‌های اصلی قرار می‌گیرند.
مناسب‌ترین فاصله بین تیرآهن‌های عرضی بین ۷۰ تا ۱۱۰ سانتی‌متر است، اما طبق مبحث ۸ آیین نامه، فاصله بین تیرآهن‌های سقف نباید بیشتر از ۱ متر باشد.
برای این که فاصله بین تیرهای فرعی به درستی انتخاب شوند، طول دهانه را به عددی بین ۷۰ تا ۱۱۰ تقسیم می‌کنیم. عدد به دست آمده باید برای همه تیرهای فرعی لحاظ شود.
بعد از تیرریزی باید ابتدا و انتهای تیرهای فرعی کنترل شوند تا به خوبی به تکیه گاه‌های اصلی جوش خورده باشند.
نکات نحوه تیرریزی سقف طاق ضربی
- تیرآهنی که برای تیرریزی انتخاب می‌شود، با توجه به دهانه‌های معمول، اکثرا تیرآهن I (یا همان IPE) سایز ۱۲ به بالا است.
- حداکثر طول تیرآهن در سقف طاق ضربی باید ۵ یا ۶ متر باشد؛ در غیر این صورت، احتمال شکم‌دادن تیرآهن‌ها وجود دارد.
- طبق ویرایش جدید مبحث ۸ آیین نامه، خیز طاق آجری نباید از ۵۰ میلی‌متر کمتر باشد. حداکثر خیز سقف طاق ضربی نیز متغیر بوده و حتی در برخی از شهرهای ایران مانند یزد، طاق ضربی با خیز بلند در حدود نیم دایره نیز اجرا می‌شود.
- همچنین طبق این آیین نامه، تیرآهن‌های سقف طاق ضربی باید در فواصل حداکثر ۲ متر توسط تیرآهن‌های عرضی (حداکثر یک شماره کمتر از تیرآهن اصلی) به یکدیگر متصل شوند که در دل تیرآهن‌های سقف قرار می‌گیرند. لازم است تیرآهن‌های عرضی در محل تقاطع تیرآهن‌های اصلی با دیوار باربر (روی کلاف افقی) نیز اجرا شوند.
۳- آجر چینی سقف طاق ضربی
طبق آیین‌نامه برای اجرای سقف طاق ضربی لازم است از آجر سوراخ‌دار و ملات گچ و خاک استفاده کرد.
برای کُندگیرکردن ملات گچ، به آن خاک رس اضافه می‌کنند. مقدار گچ و خاک در طاق ضربی با نسبت مشخصی ترکیب می‌شود. نسبت خاک رس به گچ می‌تواند از ۲ به ۱ تا ۱ به ۱ متغیر باشد.
در مراحل آجرچینی، ملات را داخل تیرآهن ریخته و سپس اولین آجر قرار داده می‌شود.
برای جلوگیری از لرزش سقف طاق ضربی باید بعد از پایان مرحله آجرچینی، فاصله بین آجرها و تیرآهن از بالای سقف با ملات پُر شود.
نکات آجرچینی سقف طاق ضربی
- همه دهانه‌های سقف باید به طور همزمان آجرچینی شوند؛ این کار از بازشدن دهانه‌های کناری در اثر فشار آجرها جلوگیری می‌کند.
- در ایجاد قوس این نوع سقف باید دقت زیادی شود. این کار برای پخش نیروهای وارده به سقف و سنگین نشدن سقف به دلیل استفاده از ملات بیشتر در قوس‌های بلند، لازم است.
- استفاده از دوغاب گچ بین آجرها برای استحکام بیشتر سقف، گزینه مناسبی است.
۴- نصب میل مهار و تسمه کشی سقف طاق ضربی
برای جلوگیری از لرزش و افزایش استحکام و صلبیت سقف طاق ضربی، از میلگرد کلاف یا میلگرد مهار استفاده می‌کنند.
جزئیات بارگذاری سقف طاق ضربی در این مرحله شامل مراحل زیر می‌شود:
*عکس جزئیات اتصال تیرآهن سقف طاق ضربی به کلاف افقی بتن آرمه
۱-۴- اگر سقف طاق ضربی روی دیوار قرار گیرد، باید تیرآهن‌های سقف در داخل کلاف افقی به خوبی مهار شود. برای این منظور می‌توان به یکی از روش‌های زیر اقدام کرد:
الف- اگر کلاف افقی بتن آرمه باشد، باید تیرآهن‌های سقف به صفحات فولادی متصل شوند که از قبل روی کلاف و به وسیله میلگرد داخل آن مهار شده‌اند.
ب- اگر کلاف افقی فولادی باشد، باید تیرآهن‌های سقف به آن‌ها متصل شوند.
پ- طول تکیه گاه تیرآهن‌های سقف طاق ضربی نباید از ارتفاع تیر یا از ۲۰ سانتی‌متر کمتر باشد.
۲-۴- تیرآهن‌ها باید به وسیله میلگرد و یا تسمه فولادی (در بالا یا پایین) به صورت ضربدری به یکدیگر بسته شوند.
در مهاربندی ضربدری سقف طاق ضربی باید اولا طول مستطیل ضربدری شده بیش از ۱.۵ برابر عرض آن نباشد، ثانیا مساحت تحت پوشش هر ضربدری از ۲۵ متر مربع تجاوز نکند.
عرض تسمه فولادی نیز باید حداقل ۵۰ میلی متر و ضخامت حداقل ۵ میلی متر باشد.
*عکس نحوه مهاربندی تیرآهن‌های سقف طاق ضربی
۳-۴- تکیه‌گاه مناسبی برای پاطاق آخرین دهانه طاق ضربی تعبیه شود. این تکیه‌گاه می‌تواند با قراردادن یک پروفیل فولادی و اتصال آن با کلاف زیر خود و یا با جاسازی در کلاف بتنی تامین شود. چنانچه این تکیه‌گاه فولادی باشد باید با میلگردها و یا تسمه‌های کاملا کشیده و مستقیم در دو انتهای تیر و همچنین در فواصل کمتر از ۲ متر به آخرین تیرآهن سقف متصل گردد.
۴-۴- حداقل سطح مقطع میلگرد سقف طاق ضربی و یا تسمه که برای مهاربندی ضربدری تیرآهن‌های سقف و یا استوارکردن آخرین دهانه به کار می‌رود، باید میلگرد ۱۴ میلی‌متر و یا تسمه معادل آن باشد.
نکات تکمیلی اجرای سقف طاق ضربی طبق آیین نامه
طبق مبحث ۸ مقرارت ملی ساختمان در طراحی و اجرای سقف طاق ضربی، رعایت موارد زیر الزامی است:
- لازم است تیرآهن‌های عرضی با استفاده از اتصال مناسب نبشی و تسمه به تیرآهن‌های اصلی سقف و در صورت پیوسته بودن، با استفاده از صفحه اتصال فولادی به کلاف بتنی متصل شوند.
- لازم است تیرآهن‌های اصلی سقف با استفاده از صفحه اتصال فولادی به سطح بالایی کلاف افقی متقاطع متصل شوند.
- چنانچه سقف طاق ضربی در تراز کلاف افقی اجرا شود، انتهای تیرآهن‌های اصلی سقف باید در تمام عرض کلاف بتنی، درون شبکه میلگرد کلاف قرار گرفته و به طور مناسب به آن متصل شود.
سخن آخر
سقف طاق ضربی از قدیمی‌ترین سقف‌های مورد استفاده در ایران است که امروزه به دلیل عدم انسجام کافی، کمتر استفاده می‌شود. با این حال برای اجرای این سقف در سازه‌های کوچک و در صورت رعایت سایز تیرآهن سقف طاق ضربی و نکات اجرایی که در این مقاله اشاره کردیم، می‌توانید سقف قوس‌دار زیبا و در عین حال مستحکمی داشته باشید.
