روش طراحی سقف وافل دوطرفه و یکطرفه

سقف وافل بر اساس نسبت طول به عرض دهانه به سقف وافل دوطرفه و یکطرفه تقسیم بندی می شود که روش طراحی سقف وافل در هر نوع کاملا با دیگری متفاوت است. در ادامه با ما همراه باشد تا با اصول اولیه طراحی سقف وافل آشنا شویم.

سقف وافل با عملکرد دو طرفه و یک طرفه

همان طور که می دانید نسبت طول به دهانه بیش از 2، عملکرد سقف را به یکطرفه تغییر می دهد. اولین معیار برای انتخاب نوع سقف همین نسبت است که عموما بستگی به پلان معماری و نوع بارگذاری دارد. پس از اینکه نوع عملکرد سقف مشخص شد، بر اساس اندازه دهانه نوع اجرای آن نیز مشخص می شود. برای مثال سقف وافل یکطرفه، برای ابعاد دهانه 10 در 4 پیشنهاد بسیار اقتصادی تری نسبت به دیگر روش ها خواهد بود. شاید جالب باشد بدانید که در برخی از موارد پس از طراحی هم می توان نوع اجرا را تغییر داد. در ادامه به این موضوع نیز پرداخته می شود.

طراحی سقف وافل یکطرفه

اساس طراحی سقف وافل یکطرفه با طراحی سقف تیرچه یونولیت یکسان است و معمولا برای طراحی این گونه سقف ها از یک سری جداول طراحی استفاده می شود بجز در مواردی که نیاز به مدلسازی و طراحی موردی باشد. جدول طراحی سقف وافل یکطرفه در زیر مشاهده می شود که بر اساس دهانه می توان ضخامت، عرض تیرچه و عمق تیرچه را بدست آورد.

با تایید مهندس ناظر، سقف هایی که برای تیرچه یونولیت یا تیرچه بلوک طراحی شده اند نیز قابل اجرا با سقف وافل یکطرفه هستند. تنها با جایگزینی یونولیت با قالب وافل یکطرفه با ابعاد آکس به آکس 60 سانتی متر این امکان وجود دارد که از چند جهت به اقتصاد و اجرای سازه کمک می کند. در صورت جایگزینی سقف تیرچه یونولیت با سقف وافل یکطرفه، بتن به صورت یکپارچه ریخته شده و تیرچه ها به صورت درجا اجرا می شوند که در این حالت نیازی به تیرچه دوبل نیست و در عوض در محل های مورد نیاز از میلگرد بیشتری استفاده می گردد. این علاوه بر حذف دردسرهای مربوط به حمل و نقل و بالا کشیدن تیرچه های پیش ساخته است.

در جدول زیر مقادیر معمول سقف وافل یکطرفه با وزن مخصوص بتن 2450 کیلوگرم بر مترمکعب ارائه شده است.

طراحی سقف وافل دوطرفه

طراحی سقف وافل دوطرفه با هدف رفع نیاز معماری به دهانه های بلند و یا نیاز سازه ای به بارگذاری های سنگین انجام می شود. علاوه بر این با به کارگیری عملکرد دوطرفه و کاهش وزن مرده، تعداد ستون های مورد نیاز نسبت به روش های دیگر کمتر می شود. برای مثال در تصویر زیر محل حذف ستون ها در یک پروژه نمایشگاه خودرو با تبدیل روش اجرای سقف از تیرچه یونولیت به وافل دوطرفه را ملاحظه می کنید.

سقف وافل دوطرفه با یک سری ساده سازی ها، مانند دال مسطح قابل مدلسازی و طراحی است. در واقع با بکارگیری الزامات آیین نامه ای و استفاده از روش قاب معادل (EFM)، طراحی سقف وافل دوطرفه تسهیل می گردد.

الزامات ACI برای طراحی دال های دو طرفه شامل موارد زیر است:

• عرض تیرچه یا ریب (rib) در تمام طول تیرچه حداقل 10 سانتی متر باشد.
• عمق کل تیرچه نباید از 3.5 برابر حداقل عرض تیرچه بیشتر باشد.
• فاصله لبه تا لبه تیرچه ها نباید بیش از 75 سانتی متر باشد.
• ضخامت دال باید حداقل یا بزرگتر از 12/1 فاصله بین تیرچه ها باشد یا بزرگتر از 5 سانتی متر.
• به منظور تامین مقاومت برش دو طرفه (برش پانچ) از مرکز هر ستون به اندازه حداقل 6/1 دهانه، دال باید به صورت دراپ نل (مقطع با عمق بیشتر) اجرا شود.

طراحی سقف وافل دوطرفه با روش دال معادل

برای اهداف تحلیل و طراحی سقف وافل دو طرفه می توان آن را با سقف مسطحی با همان ممان اینرسی، وزن و ظرفیت برش پانچ معادل کرد. از ضخامت معادلی که از ممان اینرسی حاصل می شود می توان برای محاسبه سختی دال استفاده کرد که رابطه آن به شکل زیر می شود:

که در آن I ممان اینرسی تیرچه و b فاصله آکس تا آکس تیرچه ها است.

همچنین از ضخامت معادلی که از حجم و سطح بدست می آید برای محاسبه وزن دال استفاده می گردد:

که در آن V حجم تیرچه های درجا و A سطح زیرین آن است.

با شروع از فرض اولیه و بر اساس ضخامت های بدست آمده یک سری کنترل ها وجود دارد که بر اساس آن ضخامت نهایی دال، عرض تیرچه و عمق آن بدست می آید. این کنترل ها شامل کنترل برش پانچ، برش یکطرفه و کنترل خیر دال می باشد. البته اعداد بدست آمده باید در محدوده الزامات آیین نامه ای باشند. در جدول زیر مقادیر معمول سقف وافل دوطرفه با وزن مخصوص بتن 2450 کیلوگرم بر مترمکعب ارائه شده است.