سقفهای تیرچه و بلوک، تلفیقی از دو روش پیش ساختگی و بتن ریزی در محل است که در آن قالب تحتانی به کلی حذف میشود. در این سقفها در نوع تیرچه فولادی با جان باز، تیرچه فولادی و در نوع تیرچه بتنی آن، آرماتورهای کششی و برشی (عرضی) و نیز پوشش بتن آرماتورهای اصلی، به صورت تیرچههای پیش ساخته، در کارخانه تولید میشوند. در کارگاه، پس از قراردادن تیرچهها در فواصل معین و شمعبندی زیر تیرچهها، بلوکها را بین دو تیرچه مجاور قرار داده و سپس آرماتورهای حرارتی را جای گذاری نموده و بتنریزی را انجام میدهند.
شمای کلی از سقف تیرچه و بلوک
در فرآیند اجرای سقف، پیش از حصول مقاومت بتن ریخته شده، وزن بلوکها و بتن، توسط تکیه گاههای موقت (شمعبندی) تحمل میشود و پس از حصول مقاومت بتن ریخته شده، تیرچهها لنگر خمشی حاصل از بارهای قائم سقف را تحمل کرده و به تیرهای اصلی یا تکیهگاهها منتقل میکنند.
بتن فوقانی، همانند یک هالوکور نازک با دهانهای برابر فاصله بین دو تیرچه، خمش موضعی را در محل بین دو تیرچه تحمل میکند. برای پر کردن فاصله تیرچهها، از قطعاتی نظیر آجرهای توخالی سفالی، بلوکهای بتنی، بلوکهای پلی استایرن و نظایر آنها استفاده میشود. این عناصر پرکننده در سقف، باربر نبوده و متحمل نیرویی نیستند.
بنابراین اجزای سقف تیرچه و بلوک عبارتند از:
- تیرچه
- بلوک
- آرماتورهای افت و حرارت (حرارت و جمع شدگی) و آرماتور منفی
- کلاف میانی
- بتن پوششی (درجا)
در ادامه، هر یک از اجزای سقف تیرچه و بلوک و عملکرد آنها توضیح داده شده است.
تیرچه
همانطور که پیش از این عنوان شد، استفاده از دو نوع تیرچه بتنی و تیرچه فولادی با جان باز در سقفهای تیرچه و بلوک معمول است. در ادامه هریک از این نوع تیرچهها، به تفکیک مورد بحث قرار گرفته است.
تیرچه بتنی
عضو پیش ساختهای است متشکل از بتن و آرماتورهای فولادی که با قرارگیری بلوکها ما بین تیرچهها به عنوان قالب و با بتن پوششی درجا ریخته شده، مقطع مرکب T شکل مناسبی را تشکیل میدهند. تیرچه ها در دو نوع تیرچه خرپایی و تیرچه پیشتنیده تولید میشوند.
پیش از حصول مقاومت بتن ریخته شده، وزن بلوکها و بتن، توسط تکیهگاههای موقت (شمع بندی) تحمل میشود و پس از حصول مقاومت بتن ریخته شده، تیرهای T شکل بتنی به هم چسبیده و مجاور هم، لنگر خمشی حاصل از بارهای قائم سقف را تحمل کرده و به تیرهای اصلی یا تکیهگاهها منتقل میکنند.
تیرچهها در سه مرحله تحت بارگذاری قرار میگیرند:
الف – مرحله اول: تیرچه در مرحله حمل و نقل، بار ناشی از وزن خود را تحمل میکند.
ب – مرحله دوم: تیرچه در زمان اجرای سقف و به تنهایی، بار مرده ناشی از اجزای سقف (وزن تیرچه، بلوک و بتن پوششی درجا) و همچنین بارهای حین اجرا را بین تکیهگاههای موقت (شمعبندیها) تحمل میکند. این مرحله تا قبل از حصول مقاومت بتن ریخته شده میباشد.
ج – این مرحله در تیرچه، پس از حصول مقاومت بتن ریخته شده فرا میرسد. در این مرحله، تکیهگاههای موقت برداشته شده و تیرچه به عنوان عضو کششی مقطع T شکل، بار ناشی از بارهای مرده و زنده در هنگام بهرهبرداری را تحمل میکند.
در سقفهای تیرچه و بلوک، تیرچههای بتنی در دو نوع تیرچه پیشساخته خرپایی و تیرچه پیش تنیده مورد استفاده قرار میگیرد که در ادامه مورد بحث قرار میگیرد:
تیرچه پیش ساخته خرپایی
الف – با قالب ماندگار (قالب سفالی) که آن را تیرچه کفشک دار یا فندوله دار نیز مینامند.
ب – بدون قالب ماندگار
تیرچه پیش ساخته خرپایی برای تحمل مراحل سهگانه بارگذاری ذکر شده، از اجزای زیر تشکیل شده است:
- آرماتورهای کششی
- آرماتورهای عرضی
- آرماتور بالایی
- بتن پاشنه تیرچه
- آرماتورهای تقویتی
- آرماتور کمکی اتصال
در ادامه هر یک از این اجزا تشریح گردیده است:
۱- آرماتور کششی
در مرحله اول بارگذاری تیرچه، آرماتور زیرین خرپا به عنوان عضو کششی خرپای تیرچه، باید قادر به تحمل نیروی کششی (حاصل از لنگر خمشی) ناشی از وزن خود تیرچه در زمان حمل و نقل باشد. در مرحله دوم بارگذاری تیرچه نیز این عضو باید قادر به تحمل نیروی کششی (حاصل از لنگر خمشی) ناشی از وزن مرده سقف در فاصله محور تا محور تیرچهها و بین دو تکیه گاه موقت (شمع بندی) باشد. در مرحله سوم بارگذاری تیرچه (مرحله بهرهبرداری)، آرماتور زیرین خرپا به عنوان عضو کششی تیر T شکل عمل میکند.
۲- آرماتورهای عرضی
در مرحله اول بارگذاری، آرماتورهای عرضی همانند عضو مورب خرپا عمل کرده و به کمک اعضای کششی زیرین و اعضای بالایی، ایستایی لازم را جهت تحمل وزن خود تیرچه به هنگام حمل و نقل تأمین میکنند. در مرحله دوم بارگذاری نیز، این آرماتورها ایستایی لازم را جهت تحمل وزن مرده سقف بین تکیهگاههای موقت (در هنگام اجرا) تأمین مینمایند. در مرحله سوم بارگذاری تیرچهها، آرماتورهای عرضی پیوستگی لازم را بین آرماتور کششی خرپا و بتن پوششی (درجا) ایجاد میکنند. علاوه بر آن، قسمتی از نیروی برشی تیرT شکل نیز توسط آرماتورهای عرضی تحمل میشود.
۳- آرماتور بالایی
در مرحله اول و دوم بارگذاری، آرماتور تعبیه شده در قسمت بالای تیرچه، به عنوان عضو بالایی خرپا عمل کرده و به کمک دیگر اعضای خرپا، وزن تیرچه را به هنگام حمل و نقل و همچنین وزن مرده سقف را در فاصله بین دو تکیهگاه موقت به هنگام قالببندی و بت نریزی و قبل از حصول مقاومت بتن پوششی، تحمل مینماید.
در مرحله سوم بارگذاری تیرچه، اگر آرماتور بالایی در ضخامت بتن پوششی و بالاتر از سطوح بلوکها قرار گیرد، در نقش آرماتور افت و حرارت (حرارت و جمع شدگی) مقطع مرکب سقف عمل میکند و در صورتی که پایین تر از سطوح بلوکها قرار گیرد، چنین نقشی را نخواهد داشت.
۴- بتن پاشنه
پاشنه تیرچه، قبل از نصب بتنریزی میشود و برای تأمین تکیهگاه بلوکها به عنوان قالب دائمی و نیز برای پرهیز از قالب بندی قسمت زیرین سقف بکار میرود.
۵- آرماتورهای تقویتی
در صورتی که دو عدد آرماتور کششی پایینی برای تحمل لنگر حداکثر در وسط دهانه کافی نباشد، باید آرماتورهای دیگری را در داخل خرپای فلزی تعبیه کرد. این آرماتورهای اضافی را آرماتورهای تقویتی مینامند.
۶- آرماتور کمکی اتصال
این آرماتور به منظور مهار کردن آرماتورهای کششی و امکان استقرار بیش از دو آرماتور کششی در پاشنه تیر بکار برده میشود
تیرچه پیش ساخته پیش تنیده
این نوع تیرچه که فقط در کارخانههای مجهز تولید میشود، از مقطع بتنی T شکل با رده مقاومتی C35 و بالاتر و مفتولهای فولادی با مقاومت بالا تشکیل میشود. در این نوع تیرچه، مفتولها را پیش از بتنریزی تیرچه، توسط جکهایی تحت کشش معین قرار داده و سپس بتن ریزی مقطع اجرا میشود. پس از عملآوری بتن و اطمینان از کسب مقاومت لازم، مفتولها را آزاد میکنند. در نتیجه بتن تیرچه تحت تنش فشاری قرار میگیرد. از آنجا که تیرچه پیش ساخته پیش تنیده در محدوده این دستورالعمل نمیباشند، از توضیحات بیشتر در این خصوص اجتناب میشود.
تیرچه فولادی با جان باز
عضو پیش ساختهای است که به صورت خرپاهای ویژه دوسر اجرا میشود. تیرچه فولادی با جان باز در سه مرحله تحت بارگذاری قرار میگیرد.
در مرحله اول باربری، تیرچه هنگام حمل و نقل، بار ناشی از وزن خود را، در مرحله دوم، در زمان اجرای سقف و قبل از گرفتن بتن، بار مرده سقف (شامل وزن سقف، تیرچه، بلوک، بتن درجا و قالبها) و بار زنده عوامل اجرایی را در حد فاصل تکیهگاههای تیرچه تحمل میکند.
تیرچه فولادی برای تحمل مراحل سه گانه بارگذاری مذکور، از اجزای زیر تشکیل شده است:
- بال تحتانی
- اعضای قطری
- بال فوقانی
۱- بال تحتانی
بال تحتانی تیرچه که از تسمه ساخته میشود، بعنوان عضو کششی خرپا عمل کرده و بارهای وارده در سه مرحله بارگذاری ذکر شده را تحمل میکند. در مرحله اول بارگذاری تیرچه، بال تحتانی به عنوان عضو کششی خرپای تیرچه، باید قادر به تحمل نیروی کششی (حاصل از لنگر خمشی) ناشی از وزن خود تیرچه در زمان حمل و نقل باشد. این عضو در مرحله دوم بارگذاری تیرچه بایستی قادر به تحمل نیروی کششی (حاصل از لنگر خمشی) ناشی از وزن مرده سقف در فاصله محور تا محور تیرچهها باشد. در مرحله سوم بارگذاری تیرچه (مرحله بهرهبرداری) نیز بال تحتانی به عنوان عضو کششی تحت لنگر ناشی از بارهای وارده عمل میکند.
۲- اعضای قطری
اعضای قطری تیرچه که معمولاً از میلگرد میباشند به عنوان عضو مورب خرپا عمل نموده و به کمک اعضای کششی و فشاری، ایستایی لازم را برای تحمل بارهای وارده در سه مرحله بارگذاری تامین مینمایند. در مرحله اول بارگذاری، عضو قطری تیرچه به کمک اعضای کششی زیرین و اعضای بالایی، ایستایی لازم را جهت تحمل وزن خود تیرچه در هنگام حمل و نقل تامین میکند.
۳- بال فوقانی
بال فوقانی تیرچه، از نبشی، تسمه یا ناودانی ساخته شده و در داخل بتن پوششی قرار میگیرد. این عضو در مرحله اول و دوم بارگذاری، وزن تیرچه را به هنگام خمل و نقل و همچنین وزن مرده سقف را در هنگام بتنریزی و قبل از حصول مقاومت بتن پوششی تحمل مینماید. در مرحله سوم بارگذاری تیرچه، به همراه سایر اعضای تیرچه، بار ناشی از بارهای مرده و زنده را در هنگام بهره برداری تحمل می کند.
بلوک
بلوک سقفی قطعهای است پیش ساخته و توخالی که در بین دو تیرچه قرار گرفته و با توجه به ضخامت سقف و فاصله بین تیرچهها، ابعاد آن متغیر میباشد.
از بلوک به عنوان قالب دائمی (که پس از اجرا در سقف باقی میماند) برای قالببندی جانبی جان تیر T شکل و همچنین قالب زیرین بتن پوششی درجا استفاده میشود. قسمت زیرین بلوک برای تأمین سطح هموار برای انجام نازک کاری زیر سقف و قسمتهای تیغههای داخلی بلوک به منظور تقویت مقطع بلوک تعبیه میگردند. مقاومت بلوکها در محاسبات مقاومت سقف منظور نشده و تنها به عنوان قالب های دائمی و مصالح پرکننده محسوب میشوند.
با این وجود، بلوکها باید مقاومت لازم برای تحمل ضربههای ناشی از حمل و نقل متعارف و نیروهای ناشی از عبور و مرور در زمان بتنریزی و قبل از آن را داشته باشند. شکل بلوک توخالی با توجه به این موارد، طراحی شده و معمولاً از مواد مختلفی نظیر سفال، بتن، بتن سبک، پلی استایرن و نظایر آنها تولید میشود.
آرماتور افت و حرارت و آرماتور منفی
به منظور مقابله با تنشهای متفرقه در بتن پوششی (درجا) و برای جذب تنشهای ناشی از افت (جمع شدگی) و تغییر حرارت، آرماتورهایی در دو جهت عمود بر هم و در قسمت بالایی بتن سقف و روی بلوکها تعبیه میگردند که آرماتور افت و حرارت (حرارت و جمع شدگی) نامیده میشود. در صورتی که ارتفاع تیرچه خرپایی به حدی باشد که آرماتور بالایی تیرچه در محل تعبیه آرماتورهای افت و حرارت قرار گیرد، میتوان از آرماتور مذکور به عنوان آرماتور افت و حرارت در جهت طولی تیرچه استفاده کرد. با وجود طرح تیرچهها با فرض تکیهگاه ساده، لازم است قبل از بتنریزی، آرماتورهای منفی در هر یک از تیرچهها و در محل تکیهگاهها اضافه شود.
کلاف میانی
برای تقویت دیافراگم افقی ساختمان در امتداد عمود بر امتداد تیرچهها و برای توزیع یکنواخت بار روی سقف تیرچه و بلوک و همچنین در محلهایی که بار منفرد موجود باشد، کلاف میانی بتنی که جهت آن عمود بر جهت تیرچههاست در سقف تعبیه میشود.
بتن پوششی (درجا)
بتن پوششی، قسمتی از تیر مرکب است که در محل کارگاه، پس از جایگذاری تیرچهها و بلوکها، بتن ریزی میگردد و پس از حصول مقاومت لازم، به کمک آرماتورهای کششی تیرچه، بار وارد به سقف را تحمل میکند.
ضخامت بتن پوششی براساس طول دهانه و بار وارده طرح و محاسبه میگردد. مشخصات فنی بتن پوششی نظیر دانهبندی، مصالح، نسبت آب به سیمان و نحوه اختلاط باید مطابق ضوابط مندرج در آخرین ویرایش آیین نامه بتن ایران (آبا) باشد.