مقاله بررسی تطبیقی سقفهای متداول با سقف یوبوت

بخشی از مقاله

بررسی تطبیقی سقفهاي متداول با سقف یوبوت
چکیده:

امروزه در ساختمان سازي علاوه بر سبک سازي به سرعت اجرا و مقاوم نمودن ساختمان جهت بازگشت سریع سرمایه توجه خاصی می-شود. با توجه به جایگاه بسیار خوب سیستم هاي دال مجوف در کشورهاي مختلف جهان و به ویژه کشورهاي اروپایی، به دلیل صرفه جویی بیشتر در مصرف بتون و میلگرد در مقایسه با سیستم هاي مشابه، سهم بالایی از بازار را به دست آورده است. در این مقاله به بررسی میزان مقاومت و بهصرفه بودن سقف یوبوت نسبت به سایر سقفها در ساختمانها و تاثیر در کاهش مصرف انرژي به علت عایق بودن و مقاومت حرارتی بالا نسبت به سایر سقفهاي متدوال و سنتی پرداخته میشود.کاربرد دال مجوف یوبوت هم براي فونداسیون و هم براي سقف میباشد. سقفهاي یوبوت شامل تعدادي تیرچه میباشد که قالب ها با فاصله روي آرماتوربندي قرار گرفته و طی دو مرحله بتن ریزي شکل میگیرد. سقف یوبوت به صورت I شکل و داراي رفتاري دوطرفه میباشد. در این نوع سقف با کاهش ضخامت سقف نسبت به سایر سقفها ارتفاع تمام شده ساختمان کمتر میشود، بیشتر تیرهاي میانی و تیرهاي آویزدار برداشته و نیاز به سقف کاذب نیست در نتیجه فضاي خام با کیفیت بالاتري را در اختیار کاربر میگذارد. یوبوتها قالبهاي از پلی استرین هستند که به علت شکل ظاهري و فضاي خالی بین آنها هم عایق صدا میباشد هم عایق حرارتی میباشد.شیوه ي بررسی این مقاله براساس تحلیل موردي و کتابخانهاي میباشد.

واژههاي کلیدي: " مجوف، یوبوت، مقایسه سقفهاي متداول "

1

-1 مقدمه:

امروزه ساختمان سازي بهروش صنعتی، علاوه بر سبک سازي ساختمان، موجب بالا بردن سرعت اجرا و کاهش هزینههاي ساختمانی، مقاوم نمودن ساختمان و بازگشت سریع سرمایه نیز خواهد شد. یکی از فنآوريهاي جدید مورد استفاده در صنعت ساختمان که در سال 1388 به تایید مرکز تحقیقات ساختمان رسیده، دال مجوف دوپوش یا همان یوبوت میباشد که کاربرد آن در سقف و فونداسیون

ساختمانها میباشد. از ترکیب نوآورانه بتن، میلگرد و قالبهایی از جنس پلی پروپلین ساخته میشود.[7] دال مجوف به سقفهایی اتلاق میگردد که در آن قسمتی از مقطع دال بتنی که تاثیري در تحمل تنشهاي خمشی و برشی ایجاد شده در سقف ندارد، حذف میگردد و مقطع بتنی باقی مانده که وزن کمتري نسبت به مقطع کاملا بتنی دارد و وظیفه تحمل تنشهاي داخلی را داشته و از سختی لازم نیز جهت کنترل خیز سقف برخوردار است. در این نوع سیستم سقف، مجوف سازي توسط قالبهاي یوبوت در جان و بال به صورت ماندگار انجام میپذیرد و سطح زیرین و فوقانی دال به صورت کاملا مسطح میباشد. یا به اصطلاح ساده تر یوبوت در جان دال مجوف مدفون میگردد. استفاده از این نوع دال علاوه بر آنکه موجب کاهش وزن سقف میگردد این امکان را به مقطع دال میدهد که با افزایش اندازه-ي قالبهاي یوبوت عمق موثر مقطع بدون افزایش وزن دال، افزایش یافته و به تبع آن مقاومت و سختی دال نیز به ترتیب با توان دو و سه افزایش مییابد، که این امر موجب میگردد به مقاومت سقفها را با دهانههاي بلند و بدون استفاده تکنولوژي خاص(کابل و کشیدگی)اجرا نمود، ضمنا قالب بندي زیر سقف به جهت آنکه سطح زیرین دال به صورت کامل تراز و صاف بوده، سریع تر انجام می-پذیرد و نیاز به اجراي تیرهاي نشیمنگاهی و تیركهاي میانی نیز از بین میرود. استفاده از یوبوت علاوه بر مزایاي فوق الذکرمعایبی را نیز به همراه دارد از جمله این معایب میتوان به عدم ارتباط صحیح بین دو سطح زیرین و رویه دال اشاره نمود،در واقع این قالبها سقف را به دو دال بالا و دال پایین تقسیم نموده بدون آنکه ارتباط برشی صحیحی بین دو دال پیش بینی شده باشد.نقصان مهم بعدي در این دال افزایش اثر خزش میباشد. بدین ترتیب که بهدلیل جداسازي بین دال پایین سقف، عمق دال فشاري نسبت به حالت توپر کاهش یافته و اثرات خزشی در این دال بیشتر میگردد بنابراین استفاده از این دال ها در اکثر مواقع با محدودیت دهانه توسط مراجع ذیصلاح مجاز دانسته میشود. در سیستم یوبوت حجمهاي پرکننده به صورت مکعبی طراحی گردیده و ابعاد و فاصله حجمها از یکدیگر به نحوي است که در نهایت مقطع سقف به صورت I شکل میگردد. بنابراین سیستم سقف از حالت دو دال تخت از هم گسسته تبدیل به سقف با تیرچههاي I شکل دوطرفه میشود و تمامی مشکلات مربوط به دالهاي مجوف از جمله برش، خزش و جمع شدگی برطرف میگردد لذا هیچگونه محدودیت دهانهاي براي این سیستم وجود نخواهد داشت.

معایب تکنیکی و اجرایی سیستم دال مجوف با یوبوت به شرح ذیل برطرف گردیده است:

1. ابعاد احجام، یوبوت 30*30*30 بوده که موجب میشود بتن بسیار روانتر در زیر احجام حرکت نموده و سقف فاقد حفره گردد.

2. حجمها به صورت کاملا بسته تولید میگردد و مشکل ورود بتن به حجمها برطرف گردیده است.

3. اتصال احجام به یکدیگر به صورت نر و ماده بر روي حجم تعبیه گردیده و اکان جدا شدن احجام در حین بتن ریزي از بین میرود.[1]

در این مقاله سعی شدهاست تا آشنایی با این نوع سقفها و آییننامههاي طراحی و همچنین نحوه اجرا و مزیتهایی آن و برتري این نوع سقفها نسبت به سقفهاي متداول پرداخته شود.[7]

-2 معرفی سیستم دال مجوف یوبوت :Uboot

پس از سالها تجربه به عنوان مهندس ساختمان، مهندس روبرتو ایل گرانده محصول ایگلو IGLU را جهت اجراي کف مجوف و بالا آوردن کف ساختمان به منظور پیشگیري از نفوذ رطوبت و گاز رادون سطح زمین به داخل ساختمان اختراع و ثبت و سپس شرکت دالی فرم را جهت تولید این محصول تاسیس نمود. سادگی و سرعت در اجرا ومصرف کم بتن و میلگرد از مشخصههاي این محصول و سیستم مرتبط است که دستیابی به بهرهوري بالا را امکان پذیر میسازد و به همین دلیل کاربرد آن به سرعت در ایتالیا و سپس سایر کشورهاي اروپایی گسترش یافته و نحوه اجراي ساختمانها را تغییر داده است. محصول ایگلو محصول بسیار سودمندي است، که نه تنها در مقابله با رطوبت و گاز رادون به کار می رود بلکه در کف سازي ساختمانها و فضاهاي صنعتی نیز کاربرد دارد. یکی از مهمترین کاربردهاي این محصول امکان ایجاد فضاي خالی در زیر ساختمان جهت جمعآوري و استفاده مجدد از آب باران است. شرکت دالی فرم به همین دلیل

2

جایزه بین المللی AQUATECH 2002 را از کشور هلند و جایزه تجارت و محیط زیست 2006 را از ایتالیا دریافت نموده است. پس از موفقیت گسترده ایگلو، شرکت دالی فرم محصول یوبوت u-boot و سیستم مرتبط با آن را جهت اجراي سقف ساختمانها به صورت دال دوطرفه، طراحی و تولید نمود. کاهش میزان مصرف بتن و میلگرد و بهینه سازي دال بتنی سقف با پرهیز از استفاده از بتن در نقاطی که نیاز بدان نیست، از مشخصات این سیستم است. سبک سازي حاصل از این روش که باعث کاهش بار وارده بر سازه میشود و همزمان با آن توزیع متقارن نیروهاي جانبی، کاهش تعداد و ابعاد ستونها را امکان پذیر میسازد. استفاده مهندسان و معماران سرشناس اروپایی از این سیستم، گواه گویایی بر کارآمدي آن است. شرکت دالی فرم تاییدیه موسسه معتبر بین المللی BBA انگلستان را براي محصول ایگلو و استاندارد آتش سوزي را براي سیستم یوبوت از ایتالیا به دست آورده است. همچنین چندین تاییدیه مشخصات فنی جهت محصولات یاد شده از سوي دانشگاهها و موسسات تحقیقاتی معتبر ایتالیایی و آلمانی صادر گردیده است. تکنولوژيهاي نو، کاهش کمی و بهینه سازي مصرف مصالح ساختمانی، ذخیره انرژي و استفاده بهینه از منابع طبیعی همچون آب باران، مهمترین اهداف فعالیت شرکت دالی فرم است. در سال 2002 شرکت دالی فرم (Daliform) ایتالیا با هدف بهینه سازي دالهاي مجوف محصول یوبوت را ارائه نمود که در زمانی اندك با استقبال گسترده جامعه مهندسی در اروپا، آفریقا و آسیا مواجه گردید. یوبوت محصولی پلیمري با پایه پلی پروپلین است، که با هدف سبک سازي دال ها در سقف و پی هاي گسترده ي بتنی طراحی شده است. دال یوبوت از نوع دال هاي مجوف متشکل از تیرچه هاي عمود بر هم می باشد، و بار را به صورت دو طرفه منتقل می کند .[2]

تصویر:1 اعمال نیرو به صورت I شکل در سقف یوبوت تصویر :2 شکل ظاهري قالبهاي یوبوت

این محصول با عرض ثابت 52 سانتی متر و در ارتفاعهاي 16، 20 و 24 سانتیمتر در ایران تولید میشود. دالهاي یوبوت جزو سیستم-هاي دوطرفه مشبک با قالبهاي ماندگار دسته بندي میشوند. نوارهاي باربر طراحی شده در دالهاي مشبک یوبوت در حقیقت تیرهاي I شکل متعامدي هستند که به جهت سختی بالاي خود و سبکی دال قادر به باربري در دهانههاي بلند و کنترل مناسب خیز در این دهانهها میباشند. در ساختمانهاي بلند مرتبه و یا داراي سقف با ارتفاع بلند جهت جلوگیري از تغییرشکل و بوجود آمدن خیز، لازم است دیافراگم سقف به صورت سخت عمل کند، در نتیجه نیاز به دال بتنی به دلیل سختی بالا همواره مورد توجه مهندسین محاسب بوده است. تا چندي پیش بدلیل نیاز به کنترل خیز و تركهاي بوجود آمده در دالهاي بتنی استفاده از دالهاي بتنی محدود به دهانه-هاي کوچک بوده، در صورت اجرا در دهانههاي بزرگ وجود تیر با آویزهاي بلند و هزینههاي اجرا مشکل محاسبین و کارفرمایان را دوچندان می نمود که سیستم دال مجوف یوبوت تمام این اشکالات را رفع نموده است.

جدول :1 ابعاد و حجم یوبوت[3]

نام حجم ابعاد حجم یوبوت فاصله مفید بین دو حجم یوبوت حداکثر دهانه پوششی
(cm) (cm) (m)

M-UBOOT 10 10*30*30 10 7
M-UBOOT 15 15*30*30 10 9.5
M-UBOOT 20 20*30*30 10 12
M-UBOOT 25 25*30*30 12.5 15
M-UBOOT 30 30*35*35 15 18
3

-3 کاربرد دال مجوف یوبوت در ساختمان هاي بلند و برج ها : [2] uboot

در ساختمانهاي بلند و برجها به دلیل افزایش فاصله ستونها به دلایل معماري و کاربري فضا استفاده از سیستم یوبوت میتواند مزایاي عمدهاي را در برداشته باشد. این مزایا عبارتند از:

.1به دلیل افزایش فاصله ستونها عملا استفاده از سیستمهاي سنتی سازه نظیر سقف تیرچه بلوك و ... دیگر کاربردي نداشته و باید از سیستمهاي جایگزینی استفاده شود؛

.2سیستم یوبوت با آنکه می تواند دهانههاي بلند را پوشش دهد ولی ضخامت سقف سازه را افزایش نمیدهد. مثلا براي دهانه 12 متر ضخامت سقف سازه تنها 35 سانتیمتر است. این امر از ارتفاع تمام شده برج میکاهد و علاوه بر کاهش مصرف مصالح کاهش تجهیزات تاسیساتی را نیز به همراه خواهد داشت؛

.3با افزایش فاصله دهانهها امکان تامین تعداد پارکینگ بیشتري در ساختمان فراهم است؛

.4با حذف ستونهاي میانی امکان طراحی متنوعتري در پلان طبقات براي معمار فراهم میشود؛

.5این سقف به دلیل صلبیت بسیار زیاد، عملکرد فوقالعادهاي را در انتقال نیروهاي زلزله به عناصر باربر جانبی خواهد داشت.

-4 کاربرد دال مجوف یوبوت uboot در مراکز درمانی و بیمارستانها:[2]

استفاده از دال مجوف یوبوت در احداث مراکز درمانی و بیمارستانی رو به افزایش است چرا که این مراکز با داشتن پلانهاي متنوع نیاز به انعطاف پذیري در معماري دارند. عمده مزایاي استفاده از یوبوت در این ساختمانها عبارتند از:

-1 افزایش فاصله ستونها و ایجاد فضاهاي باز بدون ستون براي عملکردهاي گوناگون در بیمارستان؛

-2 حذف تیرهاي آویزدار و عبور راحت تاسیسات بیمارستانی از زیر سقف؛

-3 کاهش ضخامت سقف سازه و ارتفاع کلی طبقات و در نتیجه کاهش مصرف مصالح و میزان تاسیسات مکانیکی.

-5 کاربرد دال مجوف یوبوت uboot در مراکز تجاري و اداري :[2]

استفاده از دال یوبوت در ساختمانهاي تجاري در ایران و جهان از قدمت بالایی برخوردار است. بسیاري از مراکز بزرگ خرید و فروشگاهی، هایپرمارکتها، مالها و ... از این سیستم به عنوان سیستم اصلی سازه بهره میگیرند. عمده مزایاي این سقف براي مراکز تجاري عبارتند از:

-1 حذف ستونهاي معماري و امکان طراحی آزادانه پلان تجاري؛

-2 افزایش فاصله ستونها و اضافه شدن تعداد پارکینگها؛

-3 حذف آویز تیرها و در نتیجه حذف سقف کاذب؛

-4 حذف ستونهاي میانی داخل مغازهها و افزایش فضاي تجاري و افزایش سودآوري پروژه به دلیل افزایش فضا.

4

-6 کاربرد دال مجوف یوبوت uboot در مراکز آموزشی :[2]

استفاده از یوبوت در ساختمانهاي آموزشی نظیر مدارس، دانشگاهها و ... به صورت گستردهاي رو به افزایش است. این توسعه به دلایل زیر صورت گرفته است:

-1 حذف ستونها امکان ایجاد پلانهاي متنوع در طبقات مختلف را فراهم میآورد؛

-2 افزایش فاصله ستونها امکان ایجاد سالنهاي بزرگ مانند سالن اجتماعات و نیز آزمایشگاهها و کلاسهاي بزرگ را فراهم میآورد؛

-3 یوبوت به دلیل ایجاد فضاي توخالی میانی در دال، انتقال صداي هوابرد را کاهش میدهد که این امر در مراکز آموزشی بسیار با اهمیت است؛

.4این سقف به دلیل صلبیت بسیار زیاد به هیچ عنوان ارتعاش را به طبقات زیرین منتقل نمیکند.

-7 کاربرد دال مجوف یوبوت uboot در مجتمعهاي صنعتی :[2]

عموما ساخت مراکز صنعتی و کارخانهها توسط سیستم فلزي سوله انجام میپذیرد. این سیستم علاوه بر داشتن مزایاي فراوان داراي معایب فنی نیز میباشد. اصلی ترین عیب سولهها امکان ایجاد کارخانه و مجتمع صنعتی در یک طبقه و اشتغال سطح بناي بیشتر میباشد. این مشکل براي مجتمعهاي بزرگ صنعتی و یا توسعه مجتمعهاي موجود بسیار مسئلهساز است. بنابراین استفاده از دال مجوف یوبوت این امکان را به این مراکز میدهد که خط تولید کارخانه خود را در دو و یا چند طبقه احداث کنند. مزیتهاي عمده یوبوت در این مراکز عبارتند از:

-1 حذف ستونهاي میانی و امکان ایجاد دهانه بلند تا 18 متر؛

-2 امکان احداث کارخانه در چند طبقه (حتی تا 15 طبقه)؛

-3 به دلیل صلبیت بالاي سقف، ارتعاش تجهیزات صنعتی به طبقات زیرین منتقل نمی شود؛

-4 به دلیل آنکه یوبوت دال مجوف توخالی ایجاد میکند، انتقال صداي هوابرد به کلی منتفی خواهد شد.

-8 کاربرد دال مجوف یوبوت uboot در پارکینگها :[2]

یکی از پرکاربردترین استفادههاي دال مجوف یوبوت در احداث پارکینگها میباشد. عمده مزایاي این سیستم جهت احداث پارکینگ عبارتند از:

-1 افزایش فاصله ستونها و افزایش تعداد پارکینگها؛

-2 حذف ستونهاي میانی و امکان گردش راحتتر ماشینها؛

-3 صلبیت بالاي سقف و عدم ارتعاش در دهانههاي بلند؛

-4 هزینه بسیار کم احداث نسبت به سیستمهاي مشابه در این دهانه.

5

-9 مراحل اجراي سازه یوبوت:[2]

.1تمام سطح دال بر روي سطح قالب با پوشش چوب (و یا سیستم هاي مشابه) پوشیده میگردد. سپس میلگردهاي زیرین دال در دوجهت عمود بر هم طبق آنچه محاسبه شده است قرار داده میشود.

تصویر: 3 دیتایل قرار گیري میلگردها تصویر : 4 قرار گیري میلگردها در سقف یوبوت
.2قالبهاي یوبوت با فواصل مشخص که توسط اتصالدهندههاي افقی تامین میشود در کنار یکدیگر قرار داده میشوند. به علت وجود پایههاي مخروطی در زیر قطعات یوبوت، ضخامت مورد نیاز زیر یوبوت تامین میگردد. درصورتی که از قالبهاي یوبوت به صورت دوبل استفاده شود، این قالبها باید قبل از نصب به هم متصل شوند.

تصویر :5 دیتایل جاي گذاري یوبوت تصویر :6 جاي گذاري یوبوت در سقف

.3 با قرار دادن میلگردهاي افقی بالاي یوبوت در دو جهت عمود برهم به همراه میلگردهاي تقویتی جهت کنترل برش و خمش، مراحل میلگردگذاري به پایان میرسد.

تصویر :7 دیتایل قراگیري میلگرد بالایی سقف یوبوت تصویر :8 میلگردبالایی سقف یوبوت

.4ریختن بتن باید در دو مرحله انجام پذیرد و براي جلوگیري از شناورشدن یوبوتها لایه اولیه به عنوان پرکننده فضاهاي خالی ضخامت سقف به صورت عمودي تخلیه می شود. مرحله نخست بتن ریزي با استفاده از فوق روانکننده انجام میشود غلظت بتن در حدي است که تمام لایه زیرین را پر می نماید و در مرحله دوم پس از گیرش اولیه بتن لایه زیرین، بتن ریزي لایه فوقانی انجام میشود.

6

تصویر : 9 دیتایل ریختن بتن اولیه در سقف یوبوت تصویر :10 ریختن بتن اولیه در سقف یوبوت

.5در زمان تکمیل فرآیند بتن ریزي، یوبوتدر این فضا کاملاً دفن و سطح فوقانی به شیوه سنتی تراز و صیقلی شده تحویل میگردد.

تصویر :11 دیتایل بتن ریزي ثانویه تصویر:12 بتن ریزي ثانویه سقف یوبوت

.6پس از طی زمان گیرش بتن (مطابق آیین نامه بتن) قالب از زیر سقف خارج و سطحی کاملا صاف و صیقلی تحویل میگردد.[2]

تصویر :13 دیتایل مرحله پایانی سقف یوبوت تصویر :14 مرحله پایانی سقف یوبوت

-10 مزایاي اقتصادي سیستم یوبوت :[2]

.1کاهش مصرف بتن و میلگرد در مقایسه با سیستمهاي جایگزین،

.2امکان استفاده بهینه از فضاي داخل ساختمان با کاهش تعداد ستونها؛

.3امکان تامین پارکینگهاي بیشتر به جهت حذف ستونهاي اضافی؛

.4هزینه کمتر قالب بندي نسبت به سایر سیستمهاي تیردال به جهت حذف آویز تیرها در دهانههاي بلند؛