سقف تیرچه‌بلوک: نکات اجرایی، دیتیل و طراحی به صورت گام به گام

یکی از متداول‌ترین و رایج‌ترین انواع سقف‌ های مورداستفاده در کشورمان، سقف تیرچه‌ بلوک می‌باشد. در این سیستم سقف که از نظر عملکرد جزء دال‌های یک‌طرفه به حساب می‌آیند، تیرچه‌ها به عنوان تیر فرعی استفاده شده و بلوک‌ها تنها نقش پرکننده بین تیرچه‌ها برای حذف بتن کششی را داشته و هیچ نقش سازه ای ایفا نمی‌کنند.

با مطالعه این مقاله چه می‌آموزیم؟

  1. معرفی و تشریح اجزای اصلی سقف تیرچه‌ بلوک
  2. بررسی مزایای سقف تیرچه‌ بلوک
  3. معایب سقف تیرچه‌ بلوک
  4. الزامات و محدودیت‌های اجرایی بر اساس نشریه ۵۴۳
  5. تعیین جهت تیر ریزی در سقف تیرچه‌ بلوک
  6. طراحی دستی تمام بخش‌های سقف تیرچه‌ بلوک به صورت گام به گام

اجزای اصلی سقف تیرچه و بلوک

  1. تیرچه
  2. بلوک
  3. میلگرد حرارتی
  4. بتن پوششی
  5. میلگردهای منفی روی تکیه‌گاه
  6. بتن پاشنه

تیرچه:

عضو پیش‌ساخته‌ای است که جنس آن فلزی یا بتنی می‌باشد که در دو نوع خرپایی و پیش‌تنیده تولید می‌شود و در دو مرحله تحت اثر نیرو قرار می‌گیرد.

الف) مرحله اول: تیرچه باید به‌تنهایی قادر به تحمل بار ناشی از وزن خود در هنگام حمل‌ونقل و همچنین بار مرده سقف در زمان اجرای سقف می‌باشد.

ب) مرحله دوم: پس از حصول مقاومت بتن پوششی، تکیه‌گاه‌های موقت برداشته می‌شوند و تیرچه به عنوان عضو کششی مقطع باید قادر به تحمل نیرو باشد.

عکس سقف تیرچه‌بلوک با بلوکه های پلی استایرن

بلوک:

برای پر کردن فضای خالی بین تیرچه‌ها از بلوک‌های سفالی، بتنی و یا پلی استایرن (یونولیت) استفاده می‌شود که صرفاً برای پر کردن فاصله بین تیرچه‌ها (حذف بتن در ناحیه‌ی کششی سقف) است و نقش سازه­ای ندارند.

جهت جلوگیری از ورود بتن به داخل بلوکه ها، هدر رفتن بتن و سنگین شدن سقف، می‌بایست سوراخ‌های ابتدا و انتهای تیرچه را با نایلون پر ‌کنند. امروزه بیشتر از یونولیت جهت پر کردن فاصله بین دو تیرچه استفاده می‌شود؛ زیرا سبب کاهش وزن، افزایش سرعت اجرا و کاهش هدر رفت مصالح می‌شود.

میلگردهای حرارتی:

با توجه به تغییرات دمای بتن پس از خشک شدن و همچنین برای تحمل تنش‌های کششی ناشی از منقبض شدن (جمع شدن یا افت) بتن که منجر به ترک خوردن سطح پوشش بتن می‌شود، قبل از بتن‌ریزی روی سطح تیرچه‌ها در دو جهت عمود بر هم، میلگردهایی را قرار می‌دهند که حداکثر فاصله بین دو میلگرد ۲۵ سانتی‌متر است.
میلگرد بالایی تیرچه در صورتی که در ۵ سانتی‌متری بالایی تیرچه قرار گیرد به‌عنوان میلگرد افت و حرارت در نظر گرفته می‌شود.

بتن پوششی:

بتنی با ضخامت حداقل ۵ سانتی‌متر پس از جایگذاری تیرچه‌ها، بلوک‌ها و میگرد های حرارتی ریخته شده و پس از سخت شدن بتن آن ضمن انتقال بارهای ثقلی، مانند یک دیوار برشی افقی عمل می‌کند. در واقع این دیوار برشی افقی ۵ سانتی عملکرد دیافراگمی سقف را تحت نیروهای لرزه‌ای تأمین می‌کند.

میلگرد منفی روی تکیه‌گاه:

در طراحی سقف تیرچه‌بلوک، فرض طراح بر این است که تکیه‌گاه تیرچه‌ها به صورت تکیه‌گاه ساده و تیرچه‌ها دارای اتصال مفصلی با تیرهای سازه ای هستند که منجر می‌شود لنگر در ابتدا و انتهای تیرچه‌ها صفر باشد.
ولی برخلاف فرض منظور شده، با توجه به شرایط اجرایی تیرچه‌ها (محصور شدن آن در داخل بتن تیر)، تیرچه‌ها در ابتدا و انتهای خود دارای اندکی گیرداری هستند (اتصال مفصلی کامل نیست)؛ لذا مقدار ۱۵% لنگر وسط دهانه تیرچه را به عنوان لنگر انتهایی در تکیه‌گاه را در نظر می‌گیرند.

در نتیجه از یک میلگرد هم سایز با میلگرد فوقانی تیرچه که طول آن یک‌پنجم دهانه‌ی آزاد تیرچه است، از تکیه‌گاه به طرف داخل دهانه برای تحمل لنگرهای منفی ِ تکیه‌گاهی در دو سر تیرچه قرار می‌دهند. به این میلگرد، میلگرد ممان منفی تیرچه یا در اصطلاح کارگاهی سر تیرچه گفته می‌شود.

بتن پاشنه:

برای تأمین تکیه‌گاه بلوک و نیز پرهیز از قالب‌بندی قسمت زیرین در موقع اجرا و همچنین به‌منظور پوشش میلگردهای پایینی تیرچه، بتن پاشنه تیرچه در کارگاه تولید آن ریخته می‌شود. حداقل عیار بتن پاشنه ۳۵۰ کیلوگرم سیمان در مترمکعب می‌باشد.

مزایای سقف تیرچه‌بلوک

سبکی سقف
مقاوم در برابر آتش‌سوزی
مقاومت خوب در برابر نیروهای جانبی باد و زلزله
عایق صوتی خوب
عایق حرارت، برودت و رطوبت
صاف و هموار بودن سطح زیر و روی سقف که موجب کاهش مصرف گچ‌وخاک می‌شود
امکان تعبیه داکت و بازشو آسان‌تر

معایب سقف تیرچه و بلوک

احتیاج به نیروی متخصص
عدم کارایی در دهانه‌های بزرگ
طولانی بودن زمان اجرا
هزینه بیشتر جهت قالب‌بندی و شمع گذاری

الزامات و محدودیت‌های اجرایی (بر اساس نشریه ۵۴۳ و ابلاغیه‌های سازمانی)

عرض تیرچه‌ها نباید از ۱۰ سانتی‌متر کوچک‌تر باشد و ارتفاع کل از ۳٫۵ برابر عرض حداقل، بیشتر نشود.
حداقل فاصله دو بلوک در دو طرف یک تیرچه، پس از نصب نباید از ۱۰ سانتی‌متر کمتر باشد.
ضخامت سقف برای تیرهای با تکیه‌گاه ساده ≥ یک‌بیستم طول دهانه
ضخامت سقف برای تیرهای یکسر گیردار≥ یک بیست و ششم طول دهانه
حداکثر طول تیرچه تک ۷ متر می‌باشد. اگر بیشتر از ۷ و کمتر از ۸ متر بود توصیه می‌شود از تیرچه مضاعف استفاده شود و اگر بیش از ۸ متر بود آیین‌نامه الزام به استفاده از تیرچه دوبل می‌کند.
۱۶ mm≥ قطر میلگرد کششی≥ ۸ mm
اگر ضخامت بتن پاشنه ۵٫۵ سانتی‌متر یا بیشتر باشد، مقدار فوق به ۲۰mm افزایش میابد.
فاصله میلگردهای عرضی متوالی در تیرچه‌ها نباید از ۲۰ سانتی‌متر بیشتر باشد.

رای جلوگیری از پیچش تیرهای T و برای توزیع یکنواخت بار روی تیرچه و بلوک و در محل‌هایی که بار منفرد موجود است، کلاف میانی در جهت عمود بر تیرچه‌ها تعبیه می‌شود. کلاف میانی یا شناژ مخفی به‌منظور تأمین انسجام، یکپارچه عمل کردن و صلبیت سقف اجرا می‌شود.
یکی از کاربردهای مهم این کلاف، کاهش قابل‌ملاحظه لرزش این سقف هنگام راه رفتن، دویدن و… است. حداقل عرض کلاف میانی، برابر عرض بتن پاشنه تیرچه و ارتفاع آن برابر ارتفاع سقف است. مطابق نشریه ۵۴۳ دفتر نظام فنی اجرایی در سقف‌های تیرچه‌بلوک برای دهانه کمتر از ۴m و بار زنده سقف کمتر از ۳۵۰kg/cm² به کلاف میانی نیازی نیست.

-اگر LL ≤۳۵۰kg/cm² و L ≥۴m یک کلاف میانی
-اگر LL ≥۳۵۰kg/cm² و L=4~7m دو کلاف میانی
-اگر L ≥۷m سه کلاف میانی

حداقل مقاومت فشاری بتن پاشنه ۲۵۰ کیلوگرم بر سانتی‌مترمربع می‌باشد.
فاصله محور تا محور تیرچه‌ها نباید از ۷۰ سانتی‌متر بیشتر باشد.
اگر طول تیرچه‌ها بیش از ۴ متر بود باید در جهت عمود بر تیرچه یک یا چند کلاف میانی (تیر عرضی) مطابق بند ۲-۳-۲-۶ تعبیه شود.
اتصال میلگردهای بالایی، عرضی و پایینی توسط جوش انجام می‌شود مشروط بر آنکه در مرحله جوشکاری در مرحله جوشکاری، از سطح مقطع اعضای خرپای تیرچه کاسته نشود.
در هنگام کار گذاشتن تیرچه، بتن پاشنه باید کاملاً سالم و بدون شکستگی باشد.
بلوک سیمانی سبک غیر باربر، باید صرفاً از واحدهای تولیدی دارای پروانه استاندارد اجباری ۷۷۸۲ تأمین گردد و مجری موظف است؛ گواهی تأییدیه تولیدکننده دارای پروانه استاندارد به تفکیک هر تیپ بلوک سیمانی سبک غیر باربر مورد مصرف در پروژه را از تولیدکننده دریافت و ضمن نگهداری یک نسخه در زونکن کارگاهی، گواهی مذکور را به مهندس ناظر ارائه نماید.
استعلام صحت پروانه کاربرد علامت استاندارد، از طریق دبیرخانه کمیته استاندارد امکان‌پذیر است و مجری موظف است از ورود بلوک سیمانی سبک غیر باربر فاقد نشان استاندارد به کارگاه جلوگیری به عمل آورد. (آئین‌نامه اجرائی ماده ۳۳ قانون نظام‌مهندسی و کنترل ساختمان، ماده ۱۶ و مبحث دوّم مقررات ملّی ساختمان، بند ۴-۲-۸)
انطباق ویژگی‌های ظاهری، نشانه‌گذاری، برچسب‌گذاری و بسته‌بندی بلوک سیمانی سبک غیر باربر با متن استاندارد کنترل‌شده و از پذیرش بلوک‌های نامنطبق با استاندارد جلوگیری گردد. (بندهای ۸ و ۷ استاندارد ملّی ۷۷۸۲)
ابعاد بلوک سیمانی و رواداری های مجاز بر اساس نقشه‌های معماری کنترل گردد.
حداکثر رواداری های ابعاد واقعی از ابعاد اسمی به شرح ذیل می‌باشد (بند ۶-۲ استاندارد ملّی ۷۷۸۲)
برای طول و عرض ۳ ± میلی‌متر
برای ارتفاع ۴ ± میلی‌متر

در بحث جهت تیر ریزی تیرچه‌ها دو نکته مورد توجه است:

نکات اجرایی
حداکثر طول محاسباتی
– در حالتی که چشمه‌های باربر کف مربعی باشند، بهترین حالت به‌صورت شطرنجی است تا تمام تیرها در باربری سهیم شوند.

– در حالتی که چشمه باربر مستطیلی باشند، در صورتی که طول دهانه از ۷٫۲ بیشتر نشود (برای دهانه‌های بیشتر در صورت کنترل و استفاده از بلوک‌های با عمق ۳۰ ممکن است بتوان جواب گرفت) بهتر است، جهت تیرچه ریزی در امتداد طول بیشتر باشد.
در این حالت تیرچه‌ها روی تیر اصلی کوتاه‌تر قرار گرفته و از طرفی تعداد تیرچه‌های مورداستفاده کمتر می‌شود. در صورتی که دهانه تیرچه بیشتر می‌شود، بهتر است در امتداد دهانه کوتاه‌تر تیرچه‌ها قرار گیرد. (مانند تصویر زیر)

– اگر در ضلعی از چشمه باربر کف، دیوار برشی واقع شده، قرار دادن تیرچه‌ها بر روی دیوار، سبب سهولت انتقال بار زلزله دیافراگم به دیوار خواهد شد. (مانند تصویر زیر)

– اگر طول هر یک از ضلع‌ها بشکلی باشد که طول میلگرد استفاده شده در آن مضربی از ۱۲ شود (مثلاً دهانه ۶ متری) در این صورت پرت مصالح به حداقل کاهش پیدا خواهد نمود. البته این مورد برای تیرچه‌های کارگاهی مهم بوده و برای تیرچه‌های کارخانه‌ای (صنعتی) اهمیتی ندارد. (مانند تصویر زیر)

تیرریزی مناسب در سقف تیرچه بلوک در نرم افزار ایتبس

 

طراحی دستی اجزاء سقف تیرچه و بلوک

فرضیات مثال:

Le = 5.8m =طول دهانه مؤثر

h=20 cm = ارتفاع بلوک

t =5 cm = ضخامت دال بتنی

bw=10 cm = عرض جان تیرچه‌ها

b =50 cm = فاصله محور تا محور تیرچه

گام اول: تعیین بار مرده و زنده سقف در هر مترمربع
مرده = ۶۲۰Kg/m2

زنده = ۲۰۰Kg/m2

۱٫۲۵D+1.5L=1.25*620+1.5*200=1075 Kg/m2

گام دوم: تعیین ضخامت اولیه سقف
ضخامت سقف برای تیرهای با تکیه‌گاه ساده ≥ یک‌بیستم یا ۰٫۰۵ طول دهانه
ضخامت سقف ≥ ۰٫۰۵*۵۸۰ ← ضخامت سقف ≥ ۲۹ سانتی‌متر

ضخامت سقف برای تیرهای یکسر گیردار≥ یک بیست و ششم طول دهانه
گام سوم: کنترل ضخامت سقف
با توجه به فرض تکیه‌گاه‌های ساده این سقف تیرچه و بلوک، حداقل ضخامت سقف با توجه به محدودیت افتادگی (خیز)، برابر است با:

 

 

ضخامت سقف موجود، ۲۵ سانتیمتر می‌باشد که از حداقل ضخامت بیشتر بوده و قابل‌قبول است.

گام چهارم: طراحی آرماتور پایینی (خمشی) تیرچه
تعیین بار وارده در واحد طول تیرچه و محاسبه حداکثر لنگر وارد بر تیر در وسط دهانه:

به عنوان تقریب اول فرض می‌کنیم که ارتفاع بلوک تنش مستطیلی تماماً در ضخامت t (دال بتنی) قرار می‌گیرد:

با فرض استفاده از میلگردφ۱۴ :

لذا ارتفاع بلوک تنش مستطیلی کمتر از ضخامت t بوده و رفتار تیرچه به‌صورت مستطیلی می‌باشد. مقدار سطح مقطع آرماتور لازم از این رابطه بدست می‌آید:

چون در اثر جوشکاری میلگردهای عرضی به میلگردهای طولی، از سطح مقطع میلگردهای طولی کاسته می‌شود، لذا در جهت اطمینان، مقدار ۱۰ درصد به سطح مقطع آرماتور بدست آمده، می‌افزاییم.

As=4.17*1.1=4.59 Cm2      

مقدار سطح مقطع آرماتور بدست آمده را با مقادیر حداقل و حداکثر مجاز کنترل می‌نماییم.

پس مساحت آرماتور بدست آمده قابل‌قبول است.

این مقدار آرماتور را به صورت ۳ میلگرد سراسری φ۱۴ بکار می‌بریم:

Use: 3 φ ۱۶ → As=3*1.53=4.62 Cm2 > 4.59 Cm2 → OK

گام پنجم: تعیین آرماتور بالایی
با توجه به بند ۳-۱-۲-۳-۲ نشریه ۵۴۳ سازمان برنامه‌وبودجه، سایز آرماتور بالایی (فشاری) با توجه به طول دهانه تعیین می‌شود.

لذا میلگرد بالایی φ۱۲ انتخاب می‌شود.

گام ششم: تعیین آرماتور افت و حرارت بتن بالای تیرچه
بر اساس ضوابط آیین‌نامه مبحث نهم مقررات ملی، نسبت سطح مقطع کل آرماتورهای حرارتی دال به سطح مقطع بتن دال، برای میلگردهای آجدار S300 و S220 نباید کمتر از ۰٫۰۰۲ باشد. همچنین حداکثر فاصله بین میلگردهای حرارتی برابر ۲۵ سانتی‌متر است.

گام هفتم: آرماتور ممان منفی
حداقل سطح مقطع آرماتور منفی برابر ۰٫۱۵ سطح مقطع آرماتور وسط دهانه (آرماتور کششی) است. همان‌طور که پیش‌تر نیز بیان شد، این آرماتور در روی تکیه‌گاه اضافه‌شده و حداقل تا ۱/۵ دهانه‌ی تیرچه، از تکیه‌گاه به طرف داخل دهانه ادامه می‌یابد.

AS neg= 0.15 x 4.62 = 0.7 cm2 → Use 1 φ۱۴

گام هشتم: کلاف میانی (Tie Beam)
با توجه به مباحث مطرح شده در اوایل این مقاله و در نظر گرفتن الزامات و محدودیت‌های اجرایی تیرچه‌ها، تعداد کلاف میانی با توجه به طول تیرچه‌ها و مطالب بیان‌شده‌ی پیشین، تعیین می‌کنیم. حداقل سطح مقطع آرماتورهای طولیِ کلاف میانی برابر با نصف سطح مقطع آرماتورهای پایینی (کششی) تیرچه‌ها می‌باشد.

As Tie Beam= 0.5 x 4.62 = 2.31 cm2 → Use 2 φ۱۴

 

منابع
۱٫ نشریه ۵۴۳؛ دستورالعمل طراحی و اجرای سقفهای تیرچه و بلوک
۲٫ کتاب آشنایی با انواع سقف نوشته مهندس مشرفی
۳٫ کتاب جزئیات اجرایی نوشته مهندس سیفی
۴٫ جزوه طراحی دستی سقف تیرچه‌بلوک نوشته مهندس جوهری
۵٫ ابلاغیه شماره ۸ کمیته استاندارد-اداره کل استاندارد استان تهران