به طور کلی می‌توان گفت سقف کامپوزیت سازه‌ای است که از ترکیب فولاد با بتن مسلح ساخته می‌شود. به همین علت به سقف کامپوزیت، اصطلاحا سقف مرکب یا سقف مختلط نیز می‌گویند. سقف‌های کامپوزیت برای اجرا در اسکلت فلزی بسیار مناسب هستند. استفاده از سقف‌های کامپوزیت به دلیل سرعت اجرای بالا، وزن پایین، ایمنی مناسب و مزیت‌های دیگر بسیار رواج دارد و معمولا طراحان سازه برای پروژه‌های خود این گزینه را مدنظر قرار می‌دهند.

انواع سقف کامپوزیت

سقف‌های کامپوزیت با توجه به نوع مصالح مصرفی در اجرا به دو دسته تقسیم می‌شوند. سقف کامپوزیت ساده که شامل تیرهای فرعی، برشگیر از نوع ناودانی، شبکه‌های میلگرد حرارتی و دال بتنی است. سقف عرشه فولادی که شامل تیرهای فرعی، ورق‌های فولادی شکل داده شده، برشگیر از نوع گل‌میخ، شبکه‌ میلگردهای حرارتی و دال بتنی است.

بر اساس روش اجرا سقف کامپوزیت به چهار دسته تقسیم می‌شود: سقف کامپوزیت ساده فلزی، سقف کامپوزیت کرومیت، سقف عرشه فولادی، سقف کامپوزیت روفیکس.

در این مقاله می‌خواهیم سقف کامپوزیت ساده را به طور تخصصی مورد بررسی قرار دهیم.

اجزای سقف کامپوزیت

به طور کلی می‌توان اجزای سقف کامپوزیت ساده را شامل موارد زیر دانست.

• تیرهای فرعی: تیرهای فرعی، تیرهایی هستند که رابط بین دو ستون نبوده و اتصال آن‌ها به صورت مفصلی است و نمی‌توانند لنگر تحمل کنند.
• برشگیر: برشگیر‌ها در این نوع سقف، ناودانی‌هایی هستند که در فواصل و ابعاد مشخص روی تیرهای فرعی نصب می‌شوند که باعث درگیری بهتر بتن با تیرها شده و سقف بتواند به صورت یکپارچه عمل نماید.
• شبکه میلگرد حرارتی: به طور کلی پس از بتن‌ریزی تمامی سقف‌ها برای جلوگیری از ترک خوردن بتن، از میلگردهای افت و حرارت استفاده می‌کنند. در واقع وظیفه اصلی این میلگردها جلوگیری از تنش‌های ناشی از جمع شدگی و حرارت بتن است و از انبساط و انقباض بتن و ایجاد ترک جلوگیری کرده و در نتیجه سبب کاهش عرض ترک‌ها می‎‌شوند.
• بتن: بتن از سه جزء اصلی آب، سنگدانه (شن و ماسه) و سیمان تشکیل شده است. این ترکیب پس از گذشت مدت زمانی تحت شرایطی که آن را عمل‌آوری کنند، سخت شده و به صورت منسجم در می‌آید.

مراحل اجرای سقف کامپوزیت

مراحل اجرای سقف کامپوزیت ساده شامل اجرای تیر، اجرای برشگیرها، قالب‌بندی، اجرای مش میلگردهای حرارتی، بتن‌ریزی، مراقبت از بتن و قالب‌برداری می‌باشد که به شرح زیر است:

• اجرای تیرهای فرعی: تیرهای فرعی که می‌توانند از نوع CPE (لانه زنبوری) یا مقاطع تیر ورق باشند در ابتدا همراه با اجرای اسکلت فلزی نصب می‌شوند. لازم به ذکر است که اگر از مقاطع لانه زنبوری استفاده شود، در ابتدا و انتهای دهانه باید جان تیر به وسیله ورق مضاعف تقویت شود. همچنین در تیرهای بلند در وسط دهانه نیز باید جان تیر تقویت شود. طبق مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، استفاده از تیرهای لانه زنبوری در قاب‌هایی که نقش باربری جانبی را دارند، مانند قاب‌های خمشی یا دهانه‌های مهاربندی شده، ممنوع است. اما استفاده از آن‌ها در تیرهای فرعی و در دهانه‌های غیر مهاربندی که تنها نقش باربری ثقلی را دارند، بلامانع است.
  در سقف کامپوزیت ساده تیرهای فرعی در فواصل حداکثر 110 سانتی‌متری از هم اجرا می‌شوند. این امر به این دلیل است که شمع گذاری در این روش انجام نمی‌گیرد و قالب‌هایی که برای بتن ریزی تعبیه می‌شوند، روی تیرهای فرعی تکیه داده می‌شوند. به همین علت فاصله تیرهای فرعی که حکم تکیه‌گاه قالب‌ها را دارند را، نمی‌توان بیش از این در نظر گرفت.

• اجرای برشگیرها: در مرحله بعد برشگیر‌ها که اصولا مقاطع ناودانی هستند، به وسیله جوش روی تیرهای فرعی نصب می‌شوند. علت وجود این برشگیرها اتصال یکپارچه دال بتنی با تیرهای فرعی می‌باشد. به طور کلی برای اجرای برش گیرها باید طبق نقشه‌های طراحی شده توسط محاسب سازه عمل نمود و پروفیل مورد نظر و فواصل آن‌ها را دقیقا طبق نقشه‌ها اجرا کرد.
  ولی عموما در اجرا از ناودانی استفاده می‌کنند و توصیه می‌شود از نبشی به جای ناودانی استفاده نشود. همچنین در مبحث دهم مقررات ملی ذکر شده که برش گیرها باید حداقل 25 میلی متر پوشش جانبی از بتن داشته باشند و حداکثر فاصله از مرکز تا مرکز ناودانی باید 500 میلی متر باشد.
• قالب بندی: پس از اجرای اسکلت، تیرهای فرعی و برش گیرها، قالب بندی اجرا می‌شود. قالب بندی سقف کامپوزیت به روش تخته کوبی انجام می‌پذیرد. به این منظور تخته‌های چهار تراش با ابعاد 5*5 یا 7×7 و با طول برابر با فاصله بین دو تیر فرعی، داخل جان تیرها قرار می‌گیرند. معمولا چهار تراش‌ها با فاصله 60 تا 70 سانتی‌متر از هم به وسیله‌ی گوه کوبی بین بال پایین تیرها و زیر چهار تراش‌ها در جایشان محکم می‌شوند. سپس تخته‌ها روی چهار تراش‌ها قرار گرفته و سطح را کاملا می‌پوشانند. توجه به این نکته الزامی است که تخته‌ها را قبل از بتن ریزی به منظور نچسبیدن بتن به تخته باید روغن کاری کرد.

• اجرای میلگرد حرارتی: پس از نصب قالب‌ها، میلگردهای حرارتی را در دو جهت طولی و عرضی طبق فاصله تعیین شده در نقشه‌ها روی قالب‌ها اجرا می‌کنیم و آن‌ها را در محل تقاطع توسط سیم مفتول محکم می‌کنیم. لازم به ذکر است که میلگردهای حرارتی سقف کامپوزیت حتما باید آج دار باشند و با توجه به نظر مهندس محاسب از نوع A2 و A3 انتخاب می‌شوند که معمولا در اجرای این نوع سقف‌ها از نوع A2 استفاده می‌شود.
• نصب اسپیسرها: اسپیسرها قطعه‌ای از جنس پلاستیک، بتن یا فولاد است که زیر میلگردها در فواصل مشخصی از هم نصب می‌شوند که از فرورفتن آن‌ها به ته قالب هنگام بتن ریزی جلوگیری کنند. حداقل فاصله استاندارد بین میلگرد حرارتی و کف بتن باید سه سانتی‌متر باشد که به وسیله‌ی این اسپیسرها کاور مورد نظر ایجاد شده و از خوردگی میلگردها جلوگیری می‌کند.
  بعد از اتمام آرماتور بندی و نصب اسپیسرها زیر آن‌ها، یک قالب محیطی به ارتفاع 10 سانتی‌متر یا بیشتر (بسته به ضخامت سقف مورد نظر) در لبه‌های محیطی سقف نصب می‌کنند که هنگام بتن ریزی، بتن‌ها به طبقات پایین سرازیر و ریخته نشود.
• بتن ریزی: مشابه تمامی سقف‌های دیگر پس از آرماتور بندی و قالب بندی، عملیات بتن ریزی شروع می‌شود که بتن خریداری شده یا ساخته شده توسط پمپ در سقف مورد نظر ریخته می‌شود. پس از ریختن بتن آن را ویبره می‌کنیم که بتنی همگن و بدون حباب هوا داشته باشیم. سپس سطح بتن را صاف کرده و عمل آوری بتن را تا یک هفته انجام می‌دهیم تا شکننده، ترک خورده و ضعیف نشود.
  ضخامت بتن سقف کامپوزیت معمولا بین 8 تا 12 سانتی متر است ولی توصیه می‌شود که حداقل ضخامت سقف 10 سانتی متر باشد و عیار بتن مورد استفاده در این سقف‌ها 300 یا 350 کیلوگرم باشد. پس از شکل گرفتن بتن، قالب‌ها جدا می‌شوند و در پروژه‌های بعدی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

شمع بندی سقف کامپوزیت

به طور کلی سقف کامپوزیت به دو روش بدون شمع بندی و با شمع بندی اجرا می‌شود که به شرح زیر است:

• اجرای سقف مرکب بدون شمع بندی: همانطور که در بالا ذکر شد در این روش معمولا قالب‌های سقف را بین دهانه‌های تیرهای فرعی که در فواصل مناسب از هم واقع شده‌اند جایگذاری می‌کنیم. به طور کلی در این روش تیرهای فلزی باید قادر به تحمل وزن خود، به اضافه وزن قالب بندی و در نهایت تحمل وزن دال بتنی باشد. ولی پس از گیرش بتن و رسیدن به مقاومت مورد نظر بارهایی که به سقف وارد می‌شود توسط مقطع مرکب تحمل می‌گردد.
• اجرای سقف مرکب به کمک شمع بندی: در این روش اجرای سقف کامپوزیت تیر فرعی وسط دهانه قبل از رسیدن به عملکرد مرکب نباید هیچگونه باری را تحمل نماید. به همین منظور در زیر تیر فولادی در فواصل مناسب شمع قرار داده می‌شود و موقع بتن‌ریزی، تیرهای فرعی تحت هیچگونه تنشی قرار نخواهند گرفت و تنها پس از گیرش و کسب مقاومت بتن امکان برداشتن شمع‌ها وجود دارد و تیرها می‌توانند به صورت مرکب با بتن در مقابل بارها عملکرد داشته باشند.

تفاوت سقف کامپوزیت با دال بتنی

سقف دال بتنی سقفی است که به صورت کاملا یکپارچه از فولاد و بتن ساخته می‌شود. این سقف‌ها معمولا ضخامتی بین 10 تا 50 سانتی متر دارند. برای اجرای سقف دال بتنی ابتدا کاملا زیر و محیط سقف را قالب بندی کرده و شمع گذاری می‌کنیم سپس آرماتور بندی کرده و بتن ریزی می‌کنیم. پس از سخت شدن بتن و رسیدن به استحکام کافی شمع‌ها را برداشته و قالب‌ها را باز می‌کنیم.

این نوع سقف به تنهایی پایدار می‌باشد و نیازی به تکیه گاه اضافی و فرعی در طول دهانه اجرا شده ندارد. ولی در سقف کامپوزیت ساده که در این مقاله بررسی شد، دال اجرا شده به تنهایی پایدار نیست. به همین علت از تیرهای فرعی بین دهانه‌ها استفاده می‌کنند و به وسیله نصب برش گیر روی بال بالایی تیر، دال سقف را به تیرهای فرعی متصل می‌کنند که سقف پایدار شود. تیرهای فرعی می‌توانند وزن بتن قبل از گیرش را تحمل کنند و می‌توان این سقف‌ها را بدون شمع بندی اجرا کرد.

در بعضی مواقع برای جلوگیری از افزایش سایز تیرها و همچنین برای جلوگیری از شکم دادن سقف، معمولا برای دهانه‌های بالای 3 متر، یک شمع در وسط دهانه قرار می‌گیرد و برای دهانه‌های بالای 6 متر نیز، معمولا از 2 شمع استفاده می‌شود.

تفاوت سقف کامپوزیت با عرشه فولادی

سقف عرشه فولادی نوع دیگری از سقف کامپوزیت به شمار می‌رود که تقریبا مانند سقف کامپوزیتِ ساده است با این تفاوت که به جای تخته کوبی و چهار تراش از ورق‌های فلزی کنگره دار برای زیر بتن استفاده می‌شود. این ورق‌ها به وسیله گل میخ به تیرچه‌های فلزی محکم می‌شوند.

قالب بندی سقف کامپوزیت یکی از وقت‌گیرترین مراحل اجرای سقف است که در نوع عرشه فولادی این مرحله به طور کامل حذف شده و به همین جهت سرعت اجرای سقف افزایش پیدا می‌کند.

یکی از تفاوت‌های دیگر سقف عرشه فولادی و کامپوزیت در این است که قالب‌های چوبی سقف کامپوزیت بعد از گیرش بتن قابل برداشت هستند و می‌توان آن‌ها را در پروژه‌های بعدی استفاده کرد. ولی قالب فلزی استفاده شده در سقف عرشه فولادی قابل برداشت و استفاده در پروژه‌های دیگر نیست و به سقف سازه متصل می‌ماند.