در میان انواع مدل‌های سقف سازی در تاریخ معماری ایران، سقف طاق ضربی یکی از ماندگارترین و قابل‌اعتمادترین روش‌هایی است که تا به امروز در بسیاری از ساختمان‌ها دیده می‌شود. راز استحکام و پایداری این نوع سقف، در کنار آجرچینی خاص آن، چیزی نیست جز تیرآهن سقف طاق ضربی؛ مقطع فولادی که نقش اساسی در تحمل بار و انتقال نیروهای سازه‌ای ایفا می‌کند.
با اینکه این نوع سقف بیشتر در ساختمان‌های قدیمی‌تر به‌کار رفته، هنوز هم در برخی پروژه‌های نوساز، به‌ویژه در مناطقی با اقلیم خاص، مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مقاله از فولاد رامیار صنعت، نگاهی دقیق و فنی به سازوکار تیرآهن در سقف طاق ضربی خواهیم داشت و بررسی می‌کنیم که چرا این سیستم هنوز هم مورد توجه مهندسان و معماران قرار دارد.
سقف طاق ضربی سنتی چیست؟
سقف طاق ضربی یکی از روش‌های سنتی و شناخته‌شده در ساخت‌وساز ایرانی است که به ویژه در خانه‌های قدیمی و بناهای نیمه مدرن شهری دیده می‌شود. اجرای این نوع سقف نیازمند دقت بالا در مرحله‌ی تیرریزی است، چرا که ساختار اصلی آن بر پایه‌ی تیرآهن‌ها شکل می‌گیرد. در ساخت و ساز معمولاً از اسکلت‌های فلزی و بتنی یا حتی مصالح بنایی استفاده می‌شود، اما تیرآهن فولادی به دلیل استحکام بالا و دسترسی آسان، رایج ترین و پرکاربردترین گزینه در میان مهندسان و استادکاران ساختمانی است.
در ساخت این نوع سقف، ابتدا تیرهای اصلی در دو سمت سقف قرار می‌گیرند و سپس تیرهای فرعی به صورت موازی و عمود بر آن‌ها نصب می‌شوند. فاصله این تیرهای فرعی معمولاً بین ۷۰ تا ۱۳۰ سانتی‌متر در نظر گرفته می‌شود و دهانه‌های قابل پوشش نیز تا حدود ۵ متر است. پس از تیرریزی، نوبت به اجرای طاق قوسی شکل با آجر فشاری و ملات گچ و خاک می‌رسد. قوس‌دار بودن طاق فقط یک ویژگی ظاهری نیست، بلکه با هدفی کاملاً مهندسی‌شده طراحی شده است.
مراحل اجرای سقف طاق ضربی
سقف طاق ضربی یکی از روش‌های سنتی در ساخت وساز است که هنوز در برخی پروژه‌ها به کار می‌رود؛ به ویژه در ساختمان‌های با اسکلت فلزی. اجرای این نوع سقف نیاز به رعایت دقیق مراحل مشخصی دارد که در ادامه به صورت گام‌به‌گام توضیح داده می‌شود:
تیرریزی سقف
اولین و حیاتی‌ترین گام در اجرای سقف طاق ضربی، تیرریزی صحیح و اصولی است. این مرحله پایه‌ی اصلی اجرای سقف را شکل می‌دهد. پیش از هر چیز، باید بستر مناسب برای نصب تیرآهن‌ها فراهم شود. این بستر می‌تواند اسکلت فلزی، بتنی یا مصالح بنایی باشد. برای اجرای طاق ضربی از تیرآهن‌های استاندارد فولادی استفاده می‌شود.
نکته مهم در انتخاب تیرآهن این است که دچار اعوجاج یا تاب‌خوردگی نباشد. فاصله‌ی داخل به داخل تیرآهن‌ها معمولاً بین ۵۰ تا ۱۱۰ سانتی‌متر در نظر گرفته می‌شود. این فاصله باید به گونه‌ای انتخاب شود که دهانه به بخش‌های مساوی تقسیم شود. بهتر است طول تیرآهن‌ها حداکثر ۵ متر باشد تا از خمش یا لرزش بیش از حد جلوگیری شود. برای جلوگیری از جابه‌جایی تیرها یا فرو ریختن آجرها، ابتدا و انتهای تیرآهن‌ها باید با میلگرد سایز ۱۰ به تکیه‌گاه اصلی جوش داده شوند.
آجرچینی سقف
پس از اجرای تیرریزی، نوبت به اجرای قوس‌های آجری است که از عناصر اصلی در این نوع سقف محسوب می‌شود.
آجرهای فشاری باید پیش از استفاده در آب قرار بگیرند تا ملات را سریع جذب نکنند و ترک بر ندارند. ملات مورد استفاده ترکیبی از گچ و خاک است، با نسبت یک به دو (یک واحد خاک و دو واحد گچ). برای چسبندگی بهتر، در محل تماس آجر با تیرآهن، ابتدا ملات ماسه سیمان ریخته می‌شود. آجرها به صورت قوسی شکل در بین تیرآهن‌ها چیده می‌شوند. در دهانه‌های یک متری، میزان خیز یا قوس بین ۲ تا ۴ سانتی‌متر در نظر گرفته می‌شود تا سقف سنگین نشود.
باید آجرچینی در تمام دهانه‌ها به صورت هم زمان انجام شود تا از باز شدن کناره‌ها و عدم توازن فشار جلوگیری گردد.
پس از چیدن هر چند ردیف آجر، دوغاب گچ بین درزها ریخته می‌شود تا اتصال آجرها مستحکم‌تر گردد. همچنین بعد از پایان آجرچینی، فاصله‌های باقیمانده بین آجر و تیرآهن با ملات پر می‌شود تا از لرزش احتمالی جلوگیری شود.
نصب میلگرد کلاف (مهاربند)
با توجه به ماهیت انعطاف‌پذیر سقف طاق ضربی، برای افزایش صلبیت و کاهش لرزش، از میلگردهای کلافی استفاده می‌شود. میلگرد سایز ۱۰ یا بالاتر به صورت ضربدری بین تیرآهن‌ها جوش داده می‌شود. این کار معمولاً پیش از کف‌سازی انجام می‌گردد. این مهاربندی باعث توزیع یکنواخت نیروهای جانبی و کاهش محسوس لرزش سقف در هنگام تردد یا زلزله می‌شود. اگر با وجود مهاربندها سقف همچنان لرزش داشته باشد، می‌توان از ملات ماسه و سیمان در کف استفاده کرد، اگرچه این کار ممکن است بار مرده سقف را افزایش دهد.
محاسبه تیرآهن سقف طاق ضربی
یکی از مراحل مهم در اجرای تیرآهن سقف طاق ضربی، محاسبه صحیح تیرآهن مورد استفاده است. این محاسبه باید بر اساس حداکثر لنگر خمشی وارده و مشخصات مکانیکی فولاد انجام شود تا تیرآهن انتخابی بتواند وزن سقف، بارهای مرده و زنده و همچنین خیز مجاز سازه را تحمل کند.
محاسبه لنگر خمشی (M)
برای تعیین مقاومت مورد نیاز تیرآهن، ابتدا باید ماکزیمم لنگر خمشی (M) را محاسبه کرد. رابطه لنگر خمشی در بار یکنواخت (بار گسترده) به صورت زیر است:
M=8/q⋅l2
که در آن:
q = بار یکنواخت (کیلوگرم بر متر)
l = طول دهانه تیرآهن (متر)
فرض کنید طول دهانه ۶ متر و بار یکنواخت وارد بر سقف برابر با ۸۰۰ کیلوگرم بر متر باشد.
M=8/800*62=8/800*36=3600
برای تبدیل این مقدار به کیلوگرم-سانتی‌متر، آن را در ۱۰۰ ضرب می‌کنیم:
M=3600×100=360000
محاسبه Wx (اساس مقطع مورد نیاز)
اساس مقطع یا Wx برای تحمل لنگر خمشی از رابطه زیر به دست می‌آید:
Wx=σمجاز/M
که در آن:
σمجاز=0.6*Fy
Fy = تنش تسلیم فولاد (معمولاً ۲۴۰۰ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع)
بر اساس جدول اشتال تیرآهن، تیرآهن IPE22 دارای Wx حدود 253 cm³ است، اما برای اطمینان کنترل خیز نیز باید بررسی شود.
حداکثر طول تیرآهن سقف طاق ضربی
در طراحی و اجرای سقف طاق ضربی، یکی از مهم‌ترین مؤلفه‌ها حداکثر طول تیرآهن مورد استفاده است. طول تیرآهن نه تنها به نوع سقف، بلکه به دهانه‌ی بین تکیه‌گاه‌ها، بار وارده به سازه، و مقاومت مجاز مصالح بستگی دارد. می‌توان گفت که حداکثر طول تیرآهن سقف طاق ضربی مستقیماً با طول دهانه سقف در ارتباط است.در سازه‌های مختلف، دهانه سقف‌ها بسته به شرایط معماری و سازه‌ای، معمولاً بین ۷ تا ۱۲ متر متغیر است. این مقدار در سقف‌های مختلف متفاوت بوده و باید با توجه به نوع سقف انتخاب شود.
به‌عنوان نمونه:
در سقف‌های تیرچه بلوک، دهانه‌ها اغلب حداکثر تا ۷ یا ۸ متر اجرا می‌شوند.
اما در سقف طاق ضربی که بیشتر در سازه‌های فولادی سنتی به‌کار می‌رود، دهانه‌ها معمولاً حداکثر ۵ متر در نظر گرفته می‌شوند.
چرا طول تیرآهن باید محدود شود؟
تیرآهن سقف، نقش اساسی در تحمل لنگر خمشی، نیروهای برشی، و بار مرده و زنده سقف دارد. اگر طول تیرآهن از حد مشخصی فراتر رود:
- مقدار لنگر خمشی افزایش می‌یابد، و نیاز به مقاطع بزرگ تر خواهد بود.
- شکم‌دادگی تیرآهن زیاد می‌شود، که می‌تواند باعث ترک خوردن سقف یا لرزش زیاد شود.
- نیاز به مهاربندی و صلب سازی بیشتری مثل استفاده از میلگرد ضربدری پیدا می‌کند.
برای سقف طاق ضربی سنتی که با آجر فشاری و ملات گچ و خاک اجرا می‌شود، توصیه می‌شود:
- حداکثر طول تیرآهن‌ها از ۵ متر تجاوز نکند.
- در دهانه‌های بزرگتر، یا باید از تیرآهن‌های با سایز بالاتر (مانند IPE24 ) استفاده کرد، یا با اضافه کردن تکیه‌گاه میانی یا استفاده از تیرهای دوبل، دهانه را به دو یا چند بخش تقسیم نمود.
- فاصله مناسب بین تیرآهن‌ها نیز بین ۵۰ تا ۱۱۰ سانتی‌متر بسته به طراحی و بارگذاری تعیین می‌شود.
وزن سقف طاق ضربی
وزن سقف طاق ضربی یکی از مؤلفه‌های کلیدی در طراحی سازه‌ای به شمار می‌آید، چراکه به طور مستقیم بر ابعاد تیرها، فونداسیون و پایداری کلی ساختمان تأثیر می‌گذارد. این نوع سقف معمولاً وزنی بین ۲۵۰ تا ۴۰۰ کیلوگرم بر متر مربع دارد که بسته به ضخامت طاق، نوع آجر و ملات مصرفی، وزن تیرآهن‌ها و نوع مصالح پرکننده متغیر است.
برآورد دقیق وزن این سقف معمولاً با کمک نرم‌افزارهای تحلیلی مانند ETABS یا SAP2000 انجام می‌شود تا مهندسان بتوانند بار مرده وارد بر اسکلت سازه را به‌درستی محاسبه کرده و با طراحی بهینه، ضمن افزایش ایمنی، از تحمیل بار اضافی و هزینه‌های مازاد جلوگیری کنند.
هزینه اجرای سقف طاق ضربی با تیرآهن
هزینه اجرای سقف طاق ضربی به عوامل متعددی بستگی دارد که مهم‌ترین آن‌ها شامل نوع مصالح، قیمت تیرآهن، میزان مصرف آجر و ملات، و دستمزد نیروی انسانی است. در هر متر مربع از این سقف معمولاً حدود ۶۵ عدد آجر فشاری استفاده می‌شود که با فرض قیمت ۲,۰۰۰ تومان برای هر آجر، هزینه آجر مصرفی به حدود ۱۳۰,۰۰۰ تومان می‌رسد.
همچنین برای تهیه ملات گچ و خاک به طور میانگین یک کیسه ۴۰ کیلویی گچ به همراه ۴۰ کیلوگرم خاک رس لازم است که مجموع آن حدود ۹۰,۰۰۰ تومان در هر متر مربع هزینه دارد. دستمزد اجرای این سقف نیز بسته به موقعیت پروژه و شرایط منطقه‌ای متغیر است، اما به طور میانگین بین ۲۰۰ تا ۳۰۰ هزار تومان در نظر گرفته می‌شود.
بخش مهمی از هزینه مربوط به تیرآهن و میلگردهای تقویتی است. برای هر متر مربع سقف طاق ضربی به طور متوسط حدود ۲۲ کیلوگرم تیرآهن مصرف می‌شود که با فرض قیمت ۳۵,۰۰۰ تومان برای هر کیلو، هزینه تیرآهن به ۷۷۰,۰۰۰ تومان می‌رسد.
در نهایت
سقف طاق ضربی با وجود قدمت تاریخی، همچنان به‌عنوان یکی از گزینه‌های مقاوم و قابل‌اعتماد در ساخت‌وساز مورد توجه قرار دارد. شناخت دقیق جزئیات فنی از جمله نوع و طول تیرآهن سقف طاق ضربی، وزن سقف، و هزینه‌های اجرا، به مهندسان و سازندگان کمک می‌کند تا انتخابی اصولی و اقتصادی داشته باشند. مجموعه فولاد رامیار صنعت با همکاری گسترده با کارخانه‌های معتبر تولید کننده میلگرد و تیرآهن، آماده تأمین انواع مقاطع فولادی با کیفیت است. برای دریافت مشاوره تخصصی و استعلام لحظه‌ای قیمت میلگرد، تیرآهن و سایر محصولات فولادی، می‌توانید با کارشناسان ما با شماره 03155057 در ارتباط باشید.
