در این مقاله با یکی از انواع سقف های کامپوزیت (Composite Deck) یعنی کامپوزیت با دال بتنی آشنا خواهیم شد. و به طور کامل به تعاریف، جزئیات و عملکرد آن می پردازیم در نهایت نیز با مدل سازی این سقف در نرم افزار ایتبس آشنا خواهیم شد تا در طراحی نیز یک گام عملی پیش رفته باشیم.
سقف کامپوزیت انواع مختلفی دارد مثلا سقف عرشه فولادی هم نوعی کامپوزیت است در اینجا به تعریف سقف کامپوزیت با دال بتنی می پردازیم این سقف نیز مانند تمام سقف های کامپوزیت دارای عملکرد مختلط فولاد و بتن است. عملکرد مختلط به این معنا که فولاد در کشش و معمولا در پایین سقف و بتن در فشار و در بالای مقطع عرضی سقف عمل می کند. در ادامه به تماشا یک ویدیو کاربردی برگرفته از دوره آموزش ایتبس پاراپلاس مجموعه پاراسیویل خواهیم پرداخت که 0 تا 100 سقف های کامپوزیت در نرم افزار ایتبس را شامل می شود.
همانطور که در شکل مشاهده می‌کنید این نوع سقف از تیر آهن های فولادی به عنوان تیرهای فرعی در پایین و یک دال بتنی مسلح با ضخامت 10 سانتی متر در بالای تیرها تشکیل شده است. برای عملکرد بهتر و هماهنگ تر میان بتن و فولاد، و درواقع برای جلوگیری از لغزش فولاد و بتن از روی یکدیگر، از برش گیرهایی استفاده می‌کنیم (shear connecting Element)، که می تواند از انواع پروفیل های u شکل یا نبشی یا ناودانی و یا هر مقطع فولادی دیگری باشد این برش گیرها حتی می‌توانند از نوع همان گل میخ هایی باشند که به عنوان برش گیر در سقف عرشه فولادی استفاده می شد.
در حقیقت این برش گیرها با جلوگیری از لغزش بتن بر روی تیرهای فرعی فولادی سبب می شوند که انتقال بار از قسمت بتنی سقف به تیرهای فرعی و بعد از آن به تیرهای اصلی و سپس به ستون ها انجام شود.
پس به طورکلی انتقال بار، تحمل نیروی برشی میان دال و تیر و بهبود عملکرد مختلط فولاد و بتن از وظایف برش گیرها می باشد.
یکی از مهمترین تفاوت های سقف کامپوزیت دال بتنی با سقف عرشه فولادی (که آن هم یک سقف کامپوزیت می‌باشد)، تفاوت در نحوه قالب بندی آن است چرا که در عرشه فولادی خود عرشه نقش قالب را نیز بازی می‌کند و نیازی به برچیدن آن نمی باشد اما در سقف کامپوزیت با دال بتنی باید قالب هایی را هم سطح بال بالایی تیرهای فولادی (معمولا I شکل) نصب کنیم ضمنا برای نگه داشتن این قالب ها از الوارهایی (معمولا چوبی) استفاده می شود که بار را از روی قالب به تیر (بال پایین تیر) منتقل می کند. بعد از گیرش بتن نیز این الوار های چوبی به همراه قالب ها برچیده خواهند شد.
حال با دانستن این نکات اجرایی می توانیم مزایا و معایب دو نوع سقف عرشه و کامپوزیت دال بتنی را بیشتر درک کنیم و مشاور بهتری برای کارفرما باشیم در نهایت نیز این نکته را در نظر داشته باشید که شما به عنوان طراح هرقدر هم دید اجرایی قوی داشته باشید در نهایت یک مشاور هستید و انتخاب نهایی نوع سقف حکم کارفرما خواهد بود.
در این مقایسه به موارد زیر توجه می کنیم:
این مدل سازی به دو مرحله کلی تقسیم می شود در پارت اول در این مقاله تنها تیر ها مدل می شوند و در پارت دوم در مقاله بعد به مدل سازی دال بتنی که قرار است روی این تیرها سوار شوند در نرم افزار ETABS خواهیم پرداخت.
ابتدا در قسمت دو بعدی روی پلان تیر ریزی یکی از طبقات ترجیحا STG (طبقه همکف) یک پنل سقفی را انتخاب می‌کنیم و بعد یکی از دهانه ها یا پنل های سقفی را انتخاب کرده و تیر ریزی را از آن شروع می کنیم و به ترتیب در پنل های سقفی دیگر ادامه می دهیم در انتخاب جهت تیر ریزی باید به موارد زیر توجه داشته باشیم:
اندازه دهانه ها و طول تیر های اصلی و فرعی (اقتصاد و مدیریت پروژه)؛ گاهی باید انتخاب کنیم که آیا بهتر است یک تیر قوی با دهانه بلند داشته باشیم و یا چندین تیرچه بلند قوی؟ که مسلما پاسخ درست این است که قوی شدن یک یا دو تیر اصلی را به عنوان تاوان یک جهت تیرریزی خاص بپذیریم به جای آنکه بخواهیم چندین تیرچه بلند قوی داشته باشیم که به سختی از آن ها جواب بگیریم.
سیستم باربر جانبی در جهات مختلف پلان، خیلی وقت ها این اتفاق رخ می دهد که در یک راستا در پلان سیستم مهاربند جانبی یا دیوار برشی داریم و در یک راستای دیگر سیستم قاب خمشی. آن گاه باید جهت تیر ریزی به گونه ای باشد که بار بر روی تیرها در قاب خمشی بریزد زیرا این تیرها به دلیل بودن در قاب خمشی قوی تر هستند مثلا در شکل در راستای x قاب خمشی داریم و بنابراین تیرها بهتر است همانند آنچه در تصویر نشان داده شده در راستایY تیرریزی شوند. تا بار بر روی تیر هایی بریزد که در راستای x و قوی تر هستند. جهت تیرریزی در دهانه مشخص شده با رنگ سبز نشان داده شده است. و ضربدر ها نیز نشانه مهاربند هستند که به عنوان مثال در راستای Y و در دو دهانه رو به رو استفاده شده اند. نقطه ای یا گسترده بودن بار به ویژه در تیر به تیر هایی که سر آن ها به ستون نمی رسد. نزدیک بودن یا نبودن اندازه دهانه ها و اندازه پنل های سقفی در یک پلان؛ اگر این اندازه ها نزدیک بود، بهتر است جهت تیرریزی را بچرخوانید و از روش شطرنجی استفاده کنید. ولی اگر تفاوت دهانه های مختلف در یک پلان بسیار زیاد بود و با پنل هایی به شکل مستطیل های کشیده مواجه بودید بهتر است با تأمل و تصمیم گیری همه جانبه تری (توجه به نکات مربوط به اقتصاد و مدیریت پروژه و سیستم باربر جانبی در هر جهت و...) تیرهای فرعی را رسم نمایید. مثلا در اینجا با توجه به مسئله اقتصاد پروژه ترجیح دادیم تا تیرچه ها در راستای عمود بر افق در پلان باشند به این ترتیب فقط دو تیر قوی بلند خواهیم داشت به جای آنکه چندین تیر با طول زیاد داشته باشیم.
توجه داشته باشید که حتی با در نظر گرفتن تمام موارد چهارگانه که در بالا برای انتخاب جهت تیرریزی ذکر شد باز هم ممکن است در ابتدای مسیر طراحی بعضی از جهت ها را اشتباه انتخاب کنید اما هیچ اشکالی ندارد در این صورت حتی با انتخاب اشتباه در جهت تیر ها کارتان را جلو میبرید و در ادامه مثلا میبینید از تیرچه ها نمی توانید جواب بگیرید متوجه می شوید که باید جهت را بچرخوانید تا طول تیرچه ها کوتاه تر شود و یا میبینید جواب گرفتن از تیر اصلی مشکل شده و مقطع تیر دارد بیش از حد قوی می شود آن گاه دوباره بر می گردید جهت تیرچه ها را عوض می کنید تا بار روی یک تیر اصلی دیگر قرار گیرد.
بدین ترتیب با آزمون و خطا می توانید کار را جلو ببرید. بنابراین دانستن این موارد چهارگانه که در این بخش ذکر شد تنها می تواند کمکی باشد برای اینکه بتوانید به طور نسبی قضاوت مهندسی درستی داشته باشید و یا بعد از مواجه شدن به مشکل بتوانید در مرحله آزمون و خطا نیز به درستی مشکل را تشخیص داده و آن را برطرف نمایید. یعنی به جز این نکات که اینجا به آن ها اشاره شد به دانش جدید دیگری نیاز ندارید و بقیه مسیر را باید با تجربه و آزمون و خطا و قضاوت مهندسی بر پایه نکات گفته شده پیش بروید پس در هر پروژه با خودتان فکر کنید و با استفاده از قضاوت مهندسی تصمیم بگیرید که جهت تیرریزی ها به چه شکل باشد.
مرحله دوم: محاسبه فاصله بین تیرهای فرعی
برای رسم تیرریزی باید بدانیم فاصله استاندارد بین تیرچه ها در این نوع سقف چه محدوده ای دارد قبلا می‌گفتیم فاصله تیرهای فرعی باید بین 1.80 تا 2.40 متر باشد اما در اینجا فاصله تیرهای فرعی نباید بیشتر از 90 سانتی متر تا 1.10 متر باشد (اگر این فاصله کمتر شد اشکالی ندارد ولی اگر بیشتر باشد قطعا موقع جواب گرفتن از تیر ها با مشکل مواجه خواهید شد)
مرحله سوم: اتصال تیرهای فرعی در سقف کامپوزیت
از آنجا که تمامی تیرچه ها در واقع تیر به تیر هستند بنابراین باید هر دو سر آن ها در تمام تیرچه ها مفصلی تعریف شود. بنابراین همه تیرهای فرعی را Select می‌کنیم و از گزینه Releases استفاده می‌نماییم (Assign Frame Releases partial Fixity). حالا در پنجره باز شده ردیف های عمودی مربوط به Start (که به شروع تیر اشاره دارد) و End (که انتهای پایانی تیر را نشان می دهد)؛ و نیز Torsion باید به شکل زیر باشد تا در هر دو انتهای تیر های فرعی برای نرم افزار "مفصل" تعریف شده باشد.
نکته: به جای آنکه به طور جداگانه دو سر تیرچه ها را بعد از ترسیم مفصلی کنید می توانید در همان زمان رسم در پنجره مربوطه (همان قسمت که مقطع انتخاب کردید) در سطر پایین حالت Moment Releases را روی Pinnedتنظیم کنید. در این صورت دیگر از همان ابتدا دو سر مفصل برای تیرچه ها تعریف خواهد شد.
جمع بندی و نتیجه گیری
در این مقاله به بررسی و تعریف جزئیات اجرایی و همچنین ساختار سقف کامپوزیت پرداخته شد.
سپس تیرریزی ها در مدل سازی تعیین و تعریف شد و در نهایت با راه حل یک اتفاق خاص در تیرریزی نیز آشنا شدیم یعنی یادگرفتیم که یک محدوده کوچک که قرار نیست باربر لرزه ای باشد را چگونه و در چه زمانی به شکل دال توپر برای نرم افزار تعریف کنیم. در ادامه به این موضوع خواهیم پرداخت که روی همین تیرریزی سقف و بتن سقف را هم قرار دهیم.
