تاریخچه سقف وافل

در سال ۱۹۹۹ شخصی به نام دکتر ابراهیم سعی در بهینه سازی سقف های T-شکل با استفاده از مدل های ریاضی نمود. روش ارائه شده از سوی او بر اساس طراحی دال یک طرفه با تکیه گاه ساده بر اساس اصول طراحی الاستیک و روش مقاومت نهایی بنا نهاده شده بود. در سال های ۲۰۰۰ تا ۲۰۰۵ محققان متفاوتی تلاش های بسیاری در بهینه سازی دال های بتنی با استفاده از الگوریتم ژنتیک به انجام رساندند.

در نهایت در سال ۲۰۰۵ شخصی به نام پاراساد اقدام به ارائه مدلی بهینه از دال بتنی به شکل وافل نمود. او در تلاش بود تا بتواند ابعادی بهینه برای ضخامت دال، فاصله بین تیرچه ها (Ribs) و عرض آن ها ارائه دهد. و همچنین او پیشنهاد اتصال یکپارچه دال به تیرهای کناری را مطرح نمود.

به طور کلی عرض بهینه برای تیرچه ها را بین ۱۹۱ تا ۳۵۰ میلیمتر و عمق دال بتنی روی آنها را بین بین ۷۵ تا ۱۲۵ میلیمتر در نظر میگیرند.

ویژگی های سقف وافل

1. قالب بندی متفاوت برای تیرها لازم نمی باشد.

2. ضخامت آن معمولاٌ بین ۸۵ تا ۱۰۰ میلیمتر بوده در حالیکه ضخامت دال بتنی بین ۳۰۰ تا ۶۰۰ میلیمتر طراحی می شود.

3. فاصله بین آرماتورگذاری ها معمولاٌ بین ۶۰۰ تا ۱۵۰۰ میلیمتر در نظر گرفته می شود.

4. امکان اجرای دهانه ها تا ۱۶ متر را نیز دارا می باشد.

5. در برابر خزش رفتار مناسب تری نسبت به دال های معمولی دارد.

6. با توجه به شکل ظاهری سطح زیرین می توان از آن به عنوان عنصر نمایان (Expose) استفاده نمود.

7. به علت میلگرد گذاری دو طرفه، لرزش های ناشی از حرکت بار زنده به شدت کاهش می یابد.

اصول طراحی سقف وافل

مسلما به عنوان یک عنصر سازه ایی دارای اصول طراحی منحصر به فرد خود می باشد که می توان در آیین نامه های معتبر از جمله انجمن بتن آمریکا (ACI)، تمام جزیئات مربوط به آن را مطالعه کرد. اما در اینجا قصد داریم بعضی از اصول اساسی آنرا به اختصار بررسی نماییم.

1. می بایست اندازه قالب ها طوری انتخاب شود که در هر دهانه، در هر دو جهت حداقل ۳ قالب و بیشتر قرار گیرد.

2. ابعاد دهانه ها می بایست طوری انتخاب شود که نسبت بعد بزرگتر به کوچکتر بیشتر از ۲ برابر نباشد. (آکس به آکس)

3. بار زنده به صورت یکنواخت در طراحی در نظر گرفته شده و همچنین بار زنده بیش از ۲ برابر بار مرده نیز نباشد.

4. با توجه به اینکه این نوع دال از نوع دو طرفه در نظر گرفته می شود ، می بایست نسبت سختی تیرهای عمود بر هم بین ۰.۲ تا ۰.۵ در نظر گرفته شود .

5. میزان خروج از محوریت هر ستون نسبت به ستون های مجاورش در یک محور از ۱۰% طول آن دهانه در راستای همان محور تجاوز ننماید .

6. نسبت دهانه مجاور در یک راستا نمی بایست بیش از ۱/۳ باشد.

آماده سازی سقف وافل

در ابتدا با اجزای سقف وافل آشنا شده و سپس نحوه آماده سازی آن را بر خواهیم شمرد . با کهن دک همراه باشید .

1. قالب وافل

2. ساپورت افقی یا شمع

3. پروفیل های مخصوص شاسی کشی افقی

4. اتصال مخصوص پروفیل های افقی

5. اتصلات قالب ها

6. میلگرد

در ابتدا شمع بندی انجام می پذیرد به همین منظور ساپورت های عمودی در محل های مناسب جانمایی شده و با کمک اتصالات به یکدیگر متصل می شوند. در صورت وجود دیوارهای برشی از نوعی قالب استفاده می شود تا بتوان اتصال مناسب بین دیافرگم سقف و دیوار را برقرار نمود. در مرحله بعدی ساپورت های افقی  از طریق اتصالات مخصوص به یکدیگر وصل شده که به همراه ساپورت های عمودی، سیستم بابر ثقلی را به جهت تحمل وزن بتن مسلح تازه تا رسیدن آن به گیرایی مناسب، تشکیل می دهد.

پس از مرحله شمع بندی و نصب شاسی افقی، قالب های مخصوص سقف وافل بر روی شبکه افقی ایجاد شده قرار گرفته و با بست های مخصوص به یکدیگر شاسی زیرین متصل می گردند. و پس از حصول اطمینان از صحت اتصالات در کل شبکه توسط تیم های نظارتی، عملیات میلگرد گذاری دو طرفه آغاز میگردد.

در مرحله آخر عملیات بتن ریزی در فواصل بین قالب ها و تا ارتفاع ذکر شده در نقشه های سازه ایی پروژه صورت می پذیرد.

بعد از آنکه بتن به مقاومت لازم برسد، امکان جمع آوری شمع بندی، شاسی افقی و قالب ها فراهم می شود و در نهایت شکل ظاهری زیرین سقف به صورت مشبک های توخالی که توسط تیرچه های بتنی به نام Ribs که در بین فواصل قالب ها تشکیل می شوند نمایان می شود.

قالب های وافل در ابعاد مختلفی وجود دارند، که انتخاب سایز آنها وابسته به الزامات طراحی می باشد. اما هر آنچه دهانه بزرگتر باشد تعداد قالب های بیشتری  برای رسیدن به مقاومت لازم نیاز است .

سقف وافل و نحوه کارکرد آن

 نوعی سیستم سازه ایی سقف با سطحی ساده در بالا و سیستم شبکه ایی زیرین می باشد که شکلی به مانند شیرینی وافل در ذهن مخاطب ایجاد می نماید. به طور کلی به جهت کاهش تعداد ستون ها در پروژه هایی به مانند فرودگاه ها، بیمارستان ها، مراکز تجاری و… که دارای دهانه های بزرگی هستند از سقف وافل استفاده می گردد. از آنجایی که در بتن های مسلح شده نیروی کششی توسط آرماتورها تحمل می شود به منظور کاهش وزن سقف، میلگردهای کششی حفظ و بتن های زیر تارخنثی حذف می شوند. به همین منظور از اجسام مکعبی شکلی به عنوان قالب بتن ریزی استفاده می شود تا شکل وافل را بعد از گیرایی بتن در پایین تار حنثی تامین نمایند .

با توجه به اینکه تمامی آرماتور ها مستقیماٌ به تیرها و یا ستون ها متصل می شوند ارتفاع آرماتورگذاری برابر با عمق سر ستون ها و تیرها می باشد. و به علت همین میلگرد گذاری ذو طرفه، در عین سبک بودن تحمل باربری بالایی داشته و در دهانه بزرگ مقاومت کافی را تامین می نماید .

به طور کلی این سیستم سازه ایی سقف های سبک تر و در عین حال مقاومتر را برای طراحان و مجریان فراهم می سازد. به همین دلیل سرعت اجرای آن نسبت به موارد متدوال و سنتی بیشتر بوده و در مصرف بتن و میلگرد نیز به ترتیب ۳۰ و ۲۰ درصد صرفه جویی می شود .