سقف کوبیاکس یا دال دو محوره یا دال‌های مجوف دوپوش؟

سقف کوبیاکس یا دال دو محوره یا دال‌های مجوف دوپوش؟

سقف کوبیاکس یا دال دو محوره یا دال‌های مجوف دوپوش هر سه به یک معنا هستند که به روش‌ اجرای سقف با استفاده از گوی‌های پلاستیکی توخالی از جنس پلی اتیلن گفته می شود که از جمله ی جدیدترین روش ها جهت اجرای سقف است.

تکنولوژی دال کوبیاکس جایگزین مناسب و ارزان تری برای سیستم های سنتی می باشد و چون با پلان های معماری گوناگون مطابقت دارد و سبک است و  باعث کاهش هزینه های ساخت و ساز  میشود، مورد توجه بسیاری از مهندسین قرار گرفته است.

سقف کوبیاکس (Cobiax) برای ساخت سقف هایی تا دهانه های ۸ متر مورد استفاده قرار می گیرد.

تاریخچه شکل گیری سقف کوبیاکس

اگر به پرواز پرندگان به هنگام بال زدن و به هنگام معلق ماندن در هوا توجه کنیم، می‌توانیم ماندن آنها در هوا را به دو عامل وزن سبک و وجود هوا در بدن آنها ارتباط دهیم.

مهندسین سازه نیز با توجه به همین فلسفه اقدام به طراحی سقف کوبیاکس کردند.

مطالعات در زمینه سبک سازی و حذف بتن ناکارآمد از سال ۱۹۸۵ در دانشگاه های آلمان و مجموعه شرکت های گروه فناوری های کوبیاکس در سال ۱۹۹۷ با همراهی مهندسین و متخصصینی از سوئیس و دیگر کشورهای اتحادیه اروپا پایه ریزی و تاسیس شده است و اکنون تبدیل به یک مجموعه متخصص در مورد اسلب های تخت سبک با بتن مسلح شده است.

این دانش از سال ۱۳۸۷ به صورت انحصاری در اختیار کوبیاکس ایران قرار گرفته است.

سیستم سازه ای سقف کوبیاکس

در فناوری کوبیاکس، بار مردهٔ غیرسازه‌ای حذف و خاصیت مقاومت دومحوره حفظ می‌گردد.

در سقف کوبیاکس حجم وسیعی از فضای سقف تو خالی باقی مانده که منجر به کاهش وزن سازه به طور چشمگیری می شود.

اجزای تشکیل دهنده سقف کوبیاکس

سقف کوبیاکس از اجزای زیر تشکیل شده است که به ترتیب به توضیح هر یک میپردازیم:

مدول های قفسه ای (گوی های پلاستیکی به همراه خرپای فولادی)

مدول های قفسه ای به دو شکل زیر در بازار موجود میباشند.

جنس این گوی‌ها پلی اتیلن یا پلی پروپیلن است.

این گوی ها قابل بازیافتند و طوری طراحی و اندازه گیری شده‌اند که به راحتی در میان آرماتورها قرار می‌گیرند و حدفاصل فضاهای آرماتوربندی را می‌پوشانند.

در هنگام بتن ریزی فضاهای خالی باقیمانده و فضای اطراف گوی‌ها کاملا با بتن پر می‌شود و بالا و زیر گوی‌ها هم نیز  با بتن کاملا پوشانده می‌شود. بنابراین، سقف کوبیاکس بدون افزایش وزن سازه ای قادر به تحمل بار میشود.

دال بتن آرمه

دال بتن آرمه مانند وافل دو طرفه عمل می کند و با کم شدن بار مرده سقف و افزایش قطر و ارتفاع سقف، ممان اینرسی با توان ۳ افزایش پیدا می کند و می توان دهانه های بزرگترین را ایجاد کرد که عملاً این سقف مثل خرپاهای دو طرفه عمل می کند.

 

در سقف‌های دال بتنی مرسوم، نیروی برشی باید توسط المان‌های دو طرف دال منتقل و حمل شود. نکته مهم در طراحی سقف کوبیاکس هم این است که ضمن اینکه بخشی از بتن حذف می‌شود، این عملکرد دال نیز حفظ می‌گردد. بنابر این سقف کوبیاکس با حذف بار مرده، به خوبی این ویژگی را حفظ می‌کند و هیچ مشکلی برای حمل نیروی برشی وجود ندارد.

از طرف دیگر، با حفظ همان شبکه تیرهای داخلی و ایجاد غشای بتنی، در سطح بالایی و زیرین سقف و به شکل پوشش گوی‌ها، این سقف توان باربری بسیار بالایی دارد.

روش اجرای سقف کوبیاکس

اجرای سقف کوبیاکس شبیه به سقف‌های دال بتنی دوطرفه است اما برخلاف سقف های دال بتنی در سقف کوبیاکس بار مرده حذف می‌شود.

هسته‌ی بتن مرکزی در محل‌هایی که وزن و نیرویی را تحمل نمی‌کند و هیچ کاربرد سازه‌ای ندارد حذف شده و بجای این بخش ها از گوی های تو خالی استفاده می شود.

یعنی فضایی که قبلا با بتن پر می‌شد، در سقف کوبیاکس با یک گوی تو خالی پر می‌شود.

از میلگرد و گوی‌های توخالی به عنوان بخش‌های اصلی این سقف یاد می‌شود. با توجه به اینکه گوی های توخالی امکان نگه داشتن هوا را دارند، و تقسیم فشار سقف به صورت افقی و عمودی انجام می‌گیرد، عملاً فشار خاصی بر سازه وارد نمی‌شود و سقف به صورت معلق باقی می‌ماند.

نحوه چیدمان میلگردها و گوی‌های توخالی باید به صورتی باشد که بار نهایی سقف بر روی دو محور سوار شده و سقف به صورت معلق باقی بماند.

روند اجرای سقف کوبیاکس به شرح زیر است:

مزایای سقف کوبیاکس

از جمله مهمترین مزایای سقف های کوبیاکس صرفه اقتصادی آن است و طبق بررسی های انجام شده حدود ۵ تا ۱۵ درصد در هزینه اسکلت سازه صرفه جویی میشود.

از جمله دیگر مزایای سقف کوبیاکس میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

• کاهش مصرف بتن
• کاهش وزن کلی سازه
• بهبود عملکرد سیستم سازه ای
• کاهش المان های سازه ای  (کاهش تعداد ستونها) و بهینه سازی المان های عمودی مانند ستون ها و دیوارهای برشی (ستون های لاغرتر، کاهش ۴۰ درصدی حجمی و عددی ستون ها) …
• کاهش مصرف آرماتور
• کاهش زمان ساخت
• کاهش هزینه های اجرای تأسیسات (حذف تیرها و مشکلات ناشی از آویز تیرها)
• کاهش ارتفاع کلی سازه به دلیل بهینه سازی ارتفاع سقف
•  انعطاف پذیری در پلان معماری (کاهش عددی ستون ها)
•  قابلیت پذیرش کاربری های گوناگون
•  سهولت تغییر کاربری افقی و عمودی
•  امکان اجرای کنسول تا ۷ متر
•  امکان ایجاد بازشو در هر شکل و اندازه در سقف
•  افزایش فضای مفید
• قابلیت اجرای دهانه تا ۱۸ متر بدون اجرای ستون
• کاهش ۳۵ درصدی وزن سقف نسبت به دال مشابه توپر
• باربری ۲ طرفه

• بهینه سازی دال و فونداسیون (کاهش بارهای وارد بر پی و دال ها که منجر به کاهش ۳۰ درصد وزن میشود)
• بهینه سازی المان های سخت کننده (کاهش بارهای افقی)
• کنترل خیز بهتر
• مقاومت بهتر در برابر نیروهای زلزله (کاهش اثر آسیب های لرزه ای، کاهش ارتفاع و سبک شدن سازه)
• حذف تمام نیروهای اصلی
• افزایش مقاومت سازه
• افزایش طول دهانه ها و کنسول ها
• عدم وجود تیر در زیر سقف ها و کتیبه در ستون ها
• ایمنی در برابر آتش
• ایمنی در برابر زلزله به علت کاهش وزن سازه
• ایمنی در برابر انفجار (اگر اساس طراحی بر مبنای سیستم دال ـ ستون و حذف دیوار باربر باشد)
• ایمنی در برابر رطوبت به دلیل نفوذ پذیری پایین آن
• صرفه جویی ۵۰ درصدی مصالح
• بهبود شرایط کار
• کاهش خطر در هنگام نصب
• کاهش زمان استفاده از بالابرها و جلوگیری از اختلال در محیط
• کاهش انتشار سر و صدا حین تولید، انتقال و نصب اجزا
• کاهش انتشار گازهای آلوده حاصل از تولید و حمل و نقل، به خصوص گاز CO2 در حدود ۵۰%
• عدم وجود ضایعات ( به علت قابل بازیافتی بودن تمامی اجزا و تفکیک کامل اجزا هنگام تخریب)
• کاهش مصرف مصالح (پلاستیک جایگزین کاهش مصرف مصالح از قبیل سیمان، شن و ماسه، آب و میلگرد)
• کاهش انتشار گازهای آلوده در حدود ۵۰%
• کاهش مصرف انرژی (در تولید، حمل و نقل و اجرا)
• کیفیت بالا (به دلیل تمام اتوماتیک بودن واحدهای ساخت به روش پیش ساخته)
• کاهش نیروی انسانی برای عملیات نصب
• عدم نیاز به نیروی متخصص جهت نصب
• نصب ساده و بسیار آسان
• کاهش فضا جهت دپو کردن مصالح
• عدم نیاز به وسایل بالابر گران قیمت جهت عملیات حمل و جابجایی مصالح

معایب سقف کوبیاکس

از جمله معایب سقف کوبیاکس میتوان به موارد زیر اشاره داشت:

 

• نامناسب برای مناطق با خطر لرزه ای زیاد و خیلی زیاد
• عدم صرفه اقتصادی برای پروژه های کوچک

ضوابط  طراحی سقف کوبیاکس مطابق مبحث ششم و نهم مقررات ملی ایران

استفاده از این نوع سقف به شرط رعایت ضوابط و محدودیت های ذکر شده در ذیل و مباحث ششم و نهم مقررات ملی ساختمان ایران، در ساختمانهای دارای دیوار برشی بتن مسلح مجاز است:

این ضوابط تنها برای سقفهای کوبیاکس با گوی های کروی شکل کاربرد داشته و سقف با گوی با اشکال غیر کروی را شامل نمی شود.

• مجموع بار مرده روی این سقفها شامل پارتیشن، کفسازی و نازک کاری محدود به ۲۶۰ کیلوگرم بر متر مربع بوده ضمن آنکه کاربرد این سقف تنها جهت پارکینگهایی که محل عبور اتومبیل سواری با حداکثر وزن ۵/۲ تن به ایار متمرکز ۱ تن می باشد مجاز است.

 

• لازم است حداقل ضخامت بتن در اطراف گوی ها شامل بالا، پایین و مابین دو گوی متوالی حداقل ۵ سانتیمتر در نظر گرفته شود.

 

• در طراحی از ظرفیت برشی فولاد مورد استفاده در قفسه گوی ها صرف نظر شود. با این حال میزان فولاد با امتداد قائم در این قفسه بایستی مطابق بند ۹-۱۲۶-۳-۱- مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ایران با فرض bw برابر با حداقل فاصله بین دو گوی متوالی در هر جهت دال تامین شود.

• در طراحی برای برش در هر جهت دال، مقاومت برشی نهایی بتن (Vc) باید حداکثر ۵۰ درصد مقدار محاسبه شده طبق            رابطه ۹-۱۲-۴ مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ایران و با فرض مقطع تمام پر بتنی محاسبه شود، در تمام نقاط دال که نیروی برشی نهایی (Vc) بیش از مقاومت برشی نهایی تامین شده توسط بتن (Vc) باشد، دال باید به صورت توپر و بدون گوی اجرا شود.

 

• در طراحی و کنترل برش در حالت حدی نهایی برای عملکرد دو طرفه در حوالی بارهای متمرکز و تکیه گاه ها، مقاومت برشی نهایی بتن نباید حداکثر از ۵۰ درصد مقداری که از بند ۹-۱۲-۱۷-۲-۴ مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ایران حاصل می شود بیشتر منظور شود.

 

• طراحی دال برای خمش در هر جهت بنا بر جزئیات اجرایی و با منظور نمودن حفره ها با مقطع دایره، در ضعیف ترین مقطع دال انجام گیرد.

 

• محاسبات تغییر شکل دال بر پایه بند ۹-۱۴-۲-۶-۱ و با محاسبه دقیق ممان اینرسی موثر دال سوراخدار انجام گیرد. اضافه افتادگی دراز مدت بر پایه بند ۹-۱۴-۲-۴-۳ محاسبه شود.

• ایجاد هر گونه بازشو در این نوع دال تابع ضوابط بند ۹-۱۵-۳-۵ مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ایران می باشد.

 

• در محل تقاطع دیوارهای برشی و دال کوبیاکس، انتقال برش ناشی از زلزله از دال به دیوار باید در ضعیف ترین سطح مقطع دیوار کنترل شده و در صورت نیاز از فولاد گذاری برای تسهیل انتقال برش درون صفحه دیافراگم به دیوار بهره برده شود.

 

• پیش بینی المانهای مرزی در اطراف بازشوها و لبه دال حسب مورد مطابق ضوابط طراحی آئین نامه ها و مقررات موجود انجام گیرد.

 

• حداکثر دهانه (مرکز ستون به مرکز ستون) برای این نوع سقف در حالت کاربرد به صورت دال تخت به ۵/۶ متر محدود می شود و در صورت کاربرد این سقف کوبیاکس در ترکیب با قاب خمشی بتن آرمه شامل تیر و ستون مجزا که به تفکیک از دال طرح شده باشد، محدودیت فوق الذکر برای دهانه دال به ۸ متر افزایش می یابد.

 

• استفاده از روش پیش دال تنها در حالتی که سقف و گوی ها در پیش دال درگیر بوده و فولادهای کششی در پیش دال پیش بینی شده باشد مجاز است.

 

• الزامات مربوط به انرژی باید مطابق مبحث نوزدهم مقررات ملی ساختمان ایران با عنوان «صرفه جویی در مصرف انرژی» رعایت شود.

 

• رعایت مبحث سوم مقررات ملی ساختمان ایران با عنوان (حفاظت ساختمانها در مقابل حریق) و همچنین الزامات نشریه شماره ۴۴۴ مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن مربوط به مقاومت اجزای ساختمان در مقابل حریق با در نظر گرفتن ابعاد ساختمان، کاربری و وظیفه عملکردی اجزای ساختمانی الزامی است. تطابق شرایط و مشخصات مصالح و نحوه اجرا با  مدرک فنی “ P-SAC 02/III-187 General Test Certificate of Buliding Inspectorate – MFPA Leipzing Gmbh” نیز ضروری است.

 

• در خصوص عایق بندی بام، عایق پلی استایرن منبسط شده ( گلاستوفوم) مورد استفاده لازم است تا از نوع کندسوز مطابق با استانداردهای معتبر باشد. این عایق پلی استایرن باید به وسیله حداقل ۵/۱ سانتیمتر اندود یا تخته گچی محافظت شود . اتصال مکانیکی اندود یا تخته به سازه بام ضروری می باشد.

• صدا سقف دربین طبقات باید مطابق مبحث هجدهم مقررات ملی ساختمان ایران با عنوان «عایق بندی و تنظیم صدا» تامین شود.

 

• کلیه مصالح و اجزا در این سیستم اعم از معماری و سازه ای از حیث دوام و مسائل زیست محیطی باید بر مبنای مقررات ملی ساختمان ایران و یا آئین نامه های معتبر بین المللی بکار گرفته شوند.

 

• در شرایط مختلف اقلیمی و محیطهای خورنده ایران، رعایت تمهیدات لازم از نظر دوام و پایایی اعضای بتنی ضروری است.

 

جدول برآورد مصالح مصرفی جهت اجرای سقف کوبیاکس

برآورد فوق بر اساس شرایط خاک نرمال تهیه گردیده و لذا بسته به شرایط خاک پروژه ممکن است مشخصات فونداسیون و به تبع آن مقادیر کلی مصرفی مصالح تغییر یابد.

تعداد طبقات				مصرف مصالح	وزن	ضخامت(cm)	کاربری	دهانه(m)
۱۱	۹	۷	۵
۰.۴۵	۰.۴۲	۰.۳۸	۰.۳۵	بتن	۳۹۰	۲۰	مسکونی	۵
۴۵	۴۲	۳۸	۳۵	میلگرد
۰.۴۵	۰.۴۲	۰.۳۸	۰.۳۵	بتن	۳۹۰	۲۰	تجاری
۴۵	۴۲	۳۸	۳۵	میلگرد
۰.۴۵	۰.۴۲	۰.۳۸	۰.۳۵	بتن	۴۵۰	۲۴	مسکونی	۷
۴۵	۴۲	۳۸	۳۵	میلگرد
۰.۵	۰.۴۸	۰.۴۴	۰.۴	بتن	۵۰۰	۲۶	تجاری
۵۲	۴۸	۴۵	۴۲	میلگرد
۰.۵۲	۰.۴۵	۰.۴۵	۰.۴۲	بتن	۵۱۵	۲۸	مسکونی	۹
۵۲	۴۸	۴۵	۴۲	میلگرد
۰.۵۵	۰.۵	۰.۴۸	۰.۴۵	بتن	۵۱۵	۲۸	تجاری
۵۵	۵۰	۴۸	۴۵	میلگرد
۰.۵۵	۰.۵	۰.۴۸	۰.۴۵	بتن	۶۳۰	۳۳	مسکونی	۱۱
۵۵	۵۰	۴۸	۴۵	میلگرد
۰.۵۵	۰.۵	۰.۵۲	۰.۴۸	بتن	۷۲۰	۳۸	تجاری
۵۸	۵۳	۵۲	۴۸	میلگرد

 

با عنایت به آنکه بر اساس استانداردهای مقررات ملی ساختمان ایران می بایست دیوار برشی جهت کنترل نیروی زلزله در ساختمان های گروه دال تخت تعبیه گردد، لذا مقادیر  مصالح فوق  با فرض کفایت دیوار برشی و جانمایی مناسب آن در هر دو جهت طولی و عرضی ساختمان برآورد گردیده است.

و همچنین میزان میلگرد مصرفی بر مبنای کیلوگرم بر متر مربع زیربنا و بتن مصرفی متر مکعب بر متر مربع زیر بنا می باشد و سیستم کوبیاکس از گروه سیستمهای دال ستونی می باشد به نحوی که دال تخت بتنی بدون نیاز به تیر مستقیماً بر روی ستونها و دیوارهای برشی استقرار می یابد.

جدول فوق با فرض ساختمان های روی سطح زمین تهیه گردیده و چنانچه در ساختمانی به دلیل حضور طبقات منفی نیاز به دیوار حایل بتنی باشد، هزینه آن می بایست جداگانه محاسبه گردد.

نحوه محاسبه هزینه اجرای سقف کوبیاکس

هزینه تمام شده ساختمان در بخش اجرای سازه (شامل فونداسیون، ستون، دیوار برشی و سقف) عبارت است از مجموع هزینه های زیر در متر مربع زیر بنا

میلگرد  و بتن مصرفی

میزان مقادیر میلگرد و بتن مصرفی بسته به نوع کاربری، تعداد طبقات، فواصل ستونها مشخص و محاسبه میگردد.

خدمات و پشتیبانی کوبیاکس

هزینه خدمات و پشتیبانی کوبیاکس شامل دو بخش به شرح زیر می باشد:

• خدمات مهندسی شامل طراحی، محاسبات و تولید نقشه های سازه بر اساس سیستم کوبیاکس، آموزش گروه مجری سقف، حق امتیاز استفاده از تکنولوژی در پروژه و نظارت بر مراحل اجرای سقف.
• تولید و تحویل کیج ماژولهای مورد نیاز پروژه

دستمزد و اجرا

کارفرما لازم است که برای اجرا سازه، پیمانکار مورد تایید خود را انتخاب نماید بدیهی است حق الزحمه پیمانکار بر اساس شرایط منطقه و قیمت های متداول روز تعیین می شود.