سقف كرميت

اين سقف در سال 1362 ، توسط آقاي مهندس محمد جعفر كرمي ،‌ثبت اختراع شده ودر سال 1375 ، آئين نامه جزئيات اجرايي سقف كرميت توسط ايشان منتشر شده است ، علاوه برآن بروشورها و كاتالوگ هاي فني وتبليغاتي مختلفي دراين زمينه ، توسط شركت كروميت پارس به چاپ رسيده است . وسرانجام در سال 1381 ، نشريه شماره 151 سازمان مديريت وبرنامه ريزي كشور ، تحت عنوان « راهنماي طراحي واجراي سقف تيرچه هاي فولادي با جان باز در تركيب بابتن » منتشر شده است ، تا حداقل ضوابط ومعيارهاي لازم براي طراحي واجراي اين گونه سقف هاي خود ايستا را بيان نمايد .

خلاصه اي از مشخصات فني ومكانيكي ، اصول طراحي ونكات اجرايي سقف كرميت

سقف هاي تيرچه فولادي با جان باز در تركيب با بتن ، از اجزاي اصلي به شرح زير تشكيل ميشوند :

-1تيرچه فولادي با جان باز

-2بلوك

-3ميلگرد افت وحرارت

-4كلاف عرضي

-5بتن پوششي در جا

مشخصات فني ومكانيكي تيرچه فولادي با جان باز

تيرچه فولادي با جان باز عضو پيش ساخته اي است كه به صورت خرپاهاي ويژه دوسر ساده اجرا ميشود . تيرچه فولادي با جان باز در دو مرحله تحت بارگذاري قرار ميگيرد .

در مرحله اول باربري تيرچه هنگام حمل ونقل ، بار ناشي از وزن خود را و در زمان اجراي سقف وقبل از گرفتن بتن بار مرده سقف ( شامل وزن سقف تيرچه بلوك ،بتن درجا وقالب ها) وبار زنده عوامل اجرايي را در حد فاصل تكيه گاهها ي تيرچه تحمل ميكند .

در مرحله دوم باربري وپس از گرفتن بتن ، مقطع مركب شامل تيرچه وبتن ، تنش هاي ناشي از تمامي بارهاي وارده به سقف را تحمل ميكند .

تیرچه فولادي با جان باز شامل بال تحتاني، اعضاي قطري وبال فوقاني مي باشد. ميلگردهاي فولادي مورداستفاده در تيرچه ها ، بايد علاوه بر دارا بودن مدول ارتجاعي كافي، بايد جوش پذير وشكل پذير نيز باشند. ونيز بايد ازحداقل مجاز تغييرات طول نسبي درمرحله گسيختگي را دارا باشند. اين ميلگردها مي توانند از نوعي ساده يا آجدار انتخاب شوند وبايد از فولاد نرم AI يا فولاد نیمه سخت AII باشند .

بال تحتاني، اعضاي قطري وبال فوقاني

بال تحتاني : بال تحتاني تيرچه كه از تسمه ساخته مي شود، بعنوان عضو كششي خر پا عمل كرده وبارها ي وارده را تحمل مي كند.

اعضاي قطري : اعضاي قطري تيرچه كه معمولا ازميلگرد مي باشند به عنوان عضو مورب خرپا عمل نموده و به كمك اعضاي كششي وفشاري ، ايستايي لازم را براي تحمل بارهاي وارده تامين مينمايند.

بال فوقاني : بال فوقاني تيرچه ، ازنبشي ، تسمه يا ناوداني ساخته شده ودرداخل بتن پوششي قرار ميگيرد .

كلاف عرضي : استفاده از كلاف عرضي در سقف الزامي است . كلاف عرضي شامل دو ميلگرد به قطر حداقل 12 ميلي متر است . یك ميلگرد روي بال تحتاني و يك ميلگرد در زير يا روي بال فوقاني به موازات هم به صورت عمود بر تيرچه ها به آنها جوش مي شود.عرض كلاف نبايد كمتر از 10 سانتي متر اختيار شود. كلاف عرضي بايد بال فوقاني تيرچه ها را در طول اجرا در مقابل تغيير شكل جانبي مهار نموده و تيرچه را در محل خود نگهداري كند. براي اين منظور بايد كلافهاي عرضي در فواصل تقريباً مساوي (L) اجرا شوند، به طوري كه لاغري در جهت عمود بر طول تيرچه ها (جهت Y ) از 145 تجاوز ننمايد 145>(Lr/ry) . ryشعاع ژيراسيون عضو فوقاني تيرچه حول محور قائم است .

توجه : براي دهانه هاي كوچكتر از5.5 متر استفاده از حداقل يك كلاف عرضي الزامي است و براي دهانه هاي بزرگ تر ، كلاف هاي عرضي بايد به نحوي انتخاب شوند كه فاصله دو كلاف عرضي مجاور هم، از 2.5متر تجاوز نكند .

بتن پوششي درجا

بتن پوششي قسمتي ازتير مركب است كه در محل تكيه گاه پس از جا گذاري تیرچه ها و بلوك ها بتن ريزي ميگردد وپس از حصول مقاومت لازم به كمك عضو كششي فولادي (‌تيرچه فولادي با جان باز ) بار وارد بر سقف را تحمل ميكند .

ضوابط مربوط به بلوکها و میلگردهای افت و حرارت، در اين سقفها مانند سقفهای تیرچه بلوک معمولی می باشد.

طراحی تیرچه های فولادی با جان باز در ترکیب با بتن

محدویت هاي طراحي

-1فاصله آزاد تيرچه ها نبايد از75سانتي متر تجاوز نمايد .

-2عرض بال تحتاني تيرچه ها نبايد كمتر از10 سانتي متر ويا دو هفتم ضخامت سقف باشد.

-3براي دهانه هاي كوچتر از4 متر ميتوان حداقل عرض بال تحتاني تيرچه را به 8 سانتيمتر تقليل داد.

-4ضخامت دال بتنی نبايد از يك دوازدهم فاصله آزاد بين تيرچه ها ويا 5 سانتي متر كمتر باشد .

-5سطح مقطع اعضاي قطري تيرچه ها نبايد از مقدار مجاز آن ، كمتر اختيار شود .

-6قسمت هايي از تيرچه كه داخل بتن قرارميگيرد،نبايد رنگ شود .

-7ضخامت ورقها,نبشی هاوپروفیلهایی که جوشکاری می شوند,نباید از 3میلیمتر کمتر باشد.

روشهاي طراحي

طراحي اين سقف ها به دو روش انجام ميگيرد :

-1 روش طراحي الاستيك ( قبل وبعد از گرفتن بتن ) .

-2 روش طراحي حد نهايي ( بعد از گرفتن بتن ) .‌

نكات قابل توجه اجرايي

-1 اتصال تيرچه ها به تكيه گاه : تكيه گاه تيرچه ها ميتواند بتني ، فولادي ويا از مصالح بنايي باشد .

-1-1 تكيه گاه با مصالح بنايي وبتن

در مواردي كه تيرچه روي تير يا شناژ بتني قرار ميگيرد ،انتهاي تيرچه بايد حداقل به اندازه 10 سانتي متر داخل كلاف بتني افقي يا تير بتني قرار گيرد .

-2-1 تكيه گاه فولادي

اندازه نشيمن تيرچه از لبه تكيه گاه فولادي به سمت داخل ، بايد از طريق محاسبات تعيين شود، اما توصيه ميشود ، در هيچ حالتي كمتر از دو سانتي متر نباشد . براي اطمينان در هنگام نصب وهمچنين يكپار چگي سقف واسكلت ، انتهاي تيرچه بايد به تكيه گاه جوش شود . طول اين جوش حداقل 5 سانتي متر وبعد آن حداقل 3 ميلي متر است .

-2 در سازه هاي بتني نحوه كارگذاري واتصال تيرچه با تيرهاي بتني بايد به گونه اي باشد كه بال تحتاني تیرچه ها روي قالب چوبي يا فلزي زير تير قرار گيرد در مورد تيرهای بتنی با ارتفاع بيشتر از تيرچه، نيز بايد تيرچه ها به داخل تير بتني امتداد يافته و روي لبه آويز قالب قرار گيرد .

-3 در تيرهاي بتني بايد كنترل لازم جهت انتقال برش انجام گرفته وبر اساس نيروهاي وارده از طريق تعبيه نبشي اتصال برشي ويا ميلگرد برشي ، مقاومت برشي لازم تامين گردد .

-4 اجراي كلاف هاي عرضي : اجراي كلافهاي عرضي به دو صورت امكان پذير است .

-1-4 اجراي كلاف عرضي با استفاده از قالب آماده : در اين روش از قالب هاي بتني آماده در قسمت تحتاني ويك ميلگرد به قطر حداقل 12 ميلي متر كه كاملاً مستقيم وبدون خم باشد و در قسمت فوقاني مطابق شكل استفاده ميشود . توجه شود كه ميلگرد هايي كه ازقالب بتني كلاف عرضي خارج شده اند بايد به بال تحتاني كاملاً جوش شوند.

-2-4 اجراي كلاف عرضي بوسيله قالب بندي : دراين روش از يك ميلگرد در قسمت پاييني استفاده شده وبه بال تحتاني تيرچه ها جوش ميشود وميلگردفوقاني كلاف عرضي مانند روش فوق به بال فوقاني جوش ميشود.

*مزایای سقف کرمیت

-1عدم نياز به شمع بندي

طراحي سقف كرميت با اين فرض انجام ميشود كه تيرچه ها به تنهايي ( قبل ازگرفتن بتن ) توانايي تحمل وزن خود ، بلوك، بتن خيس وعوامل اجرايي را داشته باشند .

-2سرعت وسهولت اجرا

در اين سيستم ، اجراي سقف نسبت به سيستم هاي مشابه با سرعت بيشتري انجام ميشود .

-3 امكان اجراي همزمان چند سقف

با توجه به اين كه در سيستم سقف كرميت هيچ گونه شمع بندي وجود ندارد ، عملاً ميتوان چند سقف رابراي بتن ريزي آماده كرد وهم زمان عمليات بتن ريزي رابر روي سقف ها انجام داد. اين كار براي ساختمان هاي با طبقات زياد وبا زير بناي كم بسيار مقرون به صرفه و مناسب ميباشد .

-4 كاهش مصرف بتن

به علت فاصله زياد تيرچه ها ( حدود 75 سانتي متر محور به محور ) ازمصرف بتن در حدود 20% نسبت به تيرچه وبلوك معمولي كاسته شده است .

-5 مقاومت نهايي وشكل پذيري بالا

محاسبات وآزمايش هاي بارگذاري روي سقف نشان ميدهد كه گسيختگي اين سيستم ، پس از تغيير شكل هاي بسيار زياد اتفاق مي افتد ( گسيختگي نرم ) واين رفتارسقف از نظر ايمني مطلوب است.

-6 امكان طراحي واجراي سقف با دهانه ها وباربري هاي خاص

در سيستم سقف كرميت امكان طراحي واجراي سقف با دهانه هاي بلند وبارهاي سنگين وجود دارد. تاكنون سقف با دهانه 12 متر وهمچنين سقف با شدت بار 7 تن بر متر مربع اجرا شده كه درهر دو مورد ،آزمايش هاي بارگذاري ايمني سقف را تاييد كرده اند.

*مشكلات و معايب سقف كرميت

-1 خود ايستا بودن تيرچه ها : تيرچه هاي كرميت بصورت خود ايستا طراحي مي شوند . خود ايستا بودن تيرچه ها ، باعث بي نيازشدن سقف از جك ها و شمع هاي نگهدارنده سقف مي شود . اما از طرفي موجب ميشود تا تيرچه ها بگونه اي طراحي شوند كه تا قبل از گرفتن بتن ، به تنهايي وبدون كمك بتن ، وزن خود وبتن تازه وقالبهاو... را تحمل كنند واين در واقع بدين معني است كه تيرچه كروميت مجبور است تنها بخاطر مرحله اول باربري خود ( قبل از گرفتن بتن ) ، سنگين تر از آنچه در نهايت به آن نياز است طراحي شود واين موجب عدم استفاده بهينه در مصرف فولاد تيرچه مي شود .

-2 مشكل داغ تيرچه : مثل سقف طاق ضربي ، در سقف كروميت نيز ، بيشتر ين ميزان داغ تيرچه در زير سقف نمايان مي گردد .(داغ تيرچه كه بواسطه وجود نيروهاي مغناطيسي در فلز تيرها وجذب ذرات باردار معلق در هوا ميباشد)

-3 بلوك :اصولاً استفاده از بلوك در سقف معايب ومشكلات معمول انواع بلوكها را بهمراه دارد كه از هزينه خريد وحمل وانبار كردن تا وزن اضافه تحميلي به سقف واثرات سوء احتما لي بر بتن وفولاد ومسائل اجرايي ديگر را شامل ميشود. اما علاوه برموارد فوق سقف كرميت مشكلات مضاعفي نيز در استفاده از بلوكها دارد . بواسطه نياز كرميت به بلوكهاي به ابعاد 40×25×65 وعدم استقبال كارخانه ها، از اين نوع سفال و احياناً عدم امكان دسترسي يا توانايي شركت كرميت درساخت بلوك سفا لي ، استفاده ازبلوك بتني توصيه شده است كه مسلماً موجب افزايش وزن تمام شده سقف ميگردد. البته شركت كرميت پارس ، استفاده از بلوكهاي يونو ليتي ويا قالب فلزي رانيز توصيه كرده است وهمانطور كه مطرح شد در استفاده از بلوكهاي يونوليتي آ تشزا بودن آن و... همچنين استفاده از قالبهاي فلزي ، افزون بر تحميل هزينه هاي سقف كاذب ، ميتواند موجب بوجود آمدن هزينه هاي بسيار زياد در صورت بتن ريزي همزمان چند سقف گردد. ( بعبارتي ديگر ، استفاده ازقالب فلزي بجاي بلوك، عملاً با مهمترين ويژگي اين سقف كه همان سرعت اجراي كرميت است همخواني نداشته ونيازبه انتظار تا قالب گشايي خواهد داشت ) .

-4 نيروي ماهر : اين سقف نياز به سقف زن ماهر وعوامل اجرايي آموزش ديده دارد .

-5 تولید بدون محاسبه: درحال حاضرکتابی تحت عنوان((جداول تیرچه های فولادی با جان باز))موجود است که با توجه به بارهای مختلف ونوع بتن ریزی ونوع بلوک مورد استفاده،جداولی راارائه نموده که دران،مقطع بال فوقانی وتحتانی تیرچه ها اورده شده است. ناشراین کتاب در ابتدا هرگونه ساخت تیرچه را منوط به محاسبه ،توسط مهندسین محاسب نموده است.اما اکثر قریب به اتفاق تولید کنندگان ،تیرچه ها را براساس همین جداول تهیه می نمايند .

بدلیل وجود کنترلهای زیاد در محاسبات هر تیرچه ، ونیز لزوم سعی وخطا در انتخاب مقطع بهینه اقتصادی ،ونیز وجود تیرچه هایی با طولهای مختلف در هر ساختمان ونیاز به طراحی هر تیرچه بطور جداگانه ،انجام محاسبات تیرچه های کرمیت امری مشکل به نظر می رسد،که فقدان نرم افزارهای کارا،سریع ومطمئن در این زمینه کاملا مشهوداست.

-6وجوداختلاف نظر در اجرا : بدلیل عدم توضیح کامل جزئیات اجرایی در ایین نامه های موجود،اختلافاتی در زمینه جزئیات اجرایی بین مهندسین ناظروصاحب نظران وجوددارد،که ازجمله میتوان به مواردی همچون سایز آرماتورهای کلاف میانی،نیاز ویا عدم نیاز به آرماتورها ی تقویت سرتیرچه هاو...اشاره نمود.

-7 دخالت افراد غير متخصص در اين كار خاص اجرايي : نکته دیگر اینکه ،در شرایط فعلی بدلیل اطلاعات ناکافی کارفرمایان درخصوص اجرای سقفهای کرمیت ، موقعیتی برای افرادغیر متخصص وفرصت طلب بوجود آورده است ،که با ارایه قیمتهای نازل وبا اجرای غیر اصولی سقفها ،امکان خطر آفرینی سقفها را به هنگام باربری نهایی وحتی در حین اجرا وبتن ریزی افزایش می دهند.ترس از عدم تحمل بارهای اجرایی توسط تیرچه هاواستفاده از شمع بندی در زیر سقفهای کرمیت ،شاهد این مدعاو نشان دهنده فقدان پشتوانه محاسباتی وتفکر مهندسی در اجرای بعضی از این سقفها می باشد.

امكان حذف كش ها :

عمده ترين بحثي كه در زمينه سقف های كرميت وجود دارد. در مورد امكان حذف كش هاست .

كش ها : كش ها تيرهاي اصلي هستند كه اتصالات آنها عموماً بصورت دوسر مفصل ميباشد ، بنابراين متحمل بار جانبي نميشوند . از طرفي بار ثقلي نيز روي آنها هدايت نمي شود . بنابراين اين تير عملاً نقش باربر نداشته وتنها وظيفه قاب بندي وهماهنگي تغيير مكان ها را برعهده دارد .

در سقفهای تیرچه بلوک معمولی بعلت عدم امكان اتصال مكانيكي بين تيرچه هاي بتني وپل هاي فلزي ، فرض بر اين است كه هماهنگي تغيير مكان جانبي قاب ها به وسيله كشها تأ مين ميگردد.

وجه تمايز سقف هاي كرميت در مقايسه با سقف هاي تيرچه وبلوك معمولي این است که تيرچه ها،در سقف کرمیت فلزي بوده وبه اسكلت جوش ميشوند .بنابراین امکان کنترل تغييير مكان جانبي قاب ها توسط تیرچه ها وجود دارد .

پس ازگرفتن بتن وتشكيل مقطع مركب تنش فشاري بتن ، به طور قابل ملاحظه اي از تنش مجاز كمتر است ومي توان روي اين ظرفيت اضافي در ظرفيت باربري نهايي سقف حساب كرد . طبق نظر مخترع سقف كرميت شبكه به هم پيوسته پل هاوتيرچه هاي كرميت ميتواند دال بتني سقف رادر مقابل نيروهاي درون صفحه اي مسلح كند واين سقف مانند يك ديافراگم صلب عمل كند وديگر نيازي به استفاده از كش ها ندارد، اما سازمان مديريت وبرنامه ريزي كشور اين ايده را رد كرده واجراي كش ها راضروري دانسته است.

معرفی انواع دیگر سقف کرمیت

سقف کمپوزیت کرمیت

دراين سقف با استفاده از قالب هاي فلزي فضاهاي خالي بين تيرچه ها قالب بندي شده ونهايتاً با حذف قالب ها، پس ازبتن ريزي ، سقفي سبك در اختيار خواهيم داشت . ضمناً دراين سيستم به علت غرق شدن كامل جان تيرچه ها دربتن لرزش كمتري رادر مقايسه با سيستم هاي مشابه كمپوزيت ( دال بتني روي پروفيل هاي I شكل ) مشاهده ميكنيم .

سقف ضربی کرمیت

وجود اشكالات عمده درعملكرد سقف هاي ضربي باتيرآهن مانند عدم ايجاد يك ديافراگم مناسب بين ستون ها ومصرف زياد فولاد در مقايسه با مقدار باربري ، باعث شد تا باارائه طرحي بهينه «سقف ضربي كرميت » ، نسبت به اصلاح اين سيستم اقدام گردد. در سيستم طاق ضربی کرمیت وجود بتن روی سقف ميتواند يك ديافراگم مناسب بين ستون ها ايجاد كند وهمچنين به علت باز بودن جان تيرچه ها مقدار زيادي در مصرف فولاد صرفه جويي مي شود.