سقف طاق ضربی چیست؟ نکات مهم در اجرای سقف طاق ضربی
سقف به‌عنوان یکی از پوشش‌های مهم ساختمان انواع مختلفی دارد؛ یکی از مهم‌ترین سقف‌های مورداستفاده در ایران، سقف طاق ضربی (Vaulted ceiling) است. این سقف با بهره‌گیری از تیرآهن و آجر ایجاد می‌شود و ساختار زیبا و نسبتا مقاومی دارد. اصولا، به‌کارگیری سقف‌های طاق ضربی از تکنیک‌های خلاقانه معماری است که قدمت زیادی دارد؛ دلیل این محبوبیت نیز بیشتر مربوط به جلوه هنری آن می‌شود. این مدل از سقف‌ها می‌توانند فشارهای وارده بر خود را به‌خوبی تحمل کرده و از سازه در برابر عناصر مخرب خارجی محافظت کنند. در ادامه مطلب، هرآنچه که درباره سقف‌های طاق ضربی باید بدانید، آورده شده است.
سقف طاق ضربی چیست؟
سقف طاق ضربی یکی از قدیمی‌ترین و سنتی‌ترین نوع سقف‌هایی است که در ایران استفاده می‌شده و هنوز هم در برخی مناطق کشور کاربرد دارد. در شهرهایی مانند یزد، این نوع سقف با خیز بلند و به شکل نیم دایره، در دهانه‌هایی تا حدود 6 متر اجرا می‌شود. طاق ضربی در گذشته به دلیل ساختار ساده و مصالح موجود، انتخابی رایج برای سقف‌سازی بود و در بسیاری از بناهای تاریخی می‌توان آثار آن را مشاهده کرد.
اما در دهه‌های اخیر، معایب این نوع سقف به‌ویژه در برابر زلزله و ایمنی پایین آن بیشتر مشخص شده است. در واقع، طاق ضربی نمی‌تواند در برابر نیروهای عمودی و افقی ناشی از زلزله مقاومت لازم را داشته باشد. این مشکل باعث شده تا سقف‌های جدیدتر و مقاوم‌تر مانند سقف تیرچه و بلوک جایگزین طاق ضربی شوند. سقف‌های تیرچه و بلوک به دلیل ویژگی‌هایی همچون مقاومت بیشتر در برابر زلزله و سرعت اجرای بالاتر، در ساخت و سازهای جدید به‌ویژه در ساختمان‌های بلند و چند طبقه استفاده می‌شوند.
استفاده از سقف طاق ضربی برای ساختمان‌های بزرگ یا چند طبقه مناسب نیست. این سقف‌ها بیشتر برای فضاهای کوچک و تک‌طبقه یا بناهای تاریخی مناسب‌اند. به طور کلی، اگرچه طاق ضربی به‌عنوان یک میراث معماری قدیمی ارزشمند است، اما در شرایط امروز، سیستم‌های سقفی پیشرفته‌تر با عملکرد بهتر جایگزین آن شده‌اند. در مجموع، طاق ضربی نمایانگر سبک و تاریخ معماری ایران است، اما برای پروژه‌های ساختمانی مدرن و مقاوم، به‌ویژه در برابر زلزله، بهتر است از گزینه‌های جدیدتر و مقاوم‌تر استفاده شود.
محاسبه تیرآهن سقف طاق ضربی
همان‌طور که پیش‌تر گفته شد، در ساخت سقف طاق ضربی از تیرآهن استفاده می‌شود؛ بنابراین، نخستین گام در اجرای این سقف، محاسبه مقدار تیرآهن مورد نیاز است. برای این منظور ابتدا باید حداکثر لنگر خمشی در دهانه مورد نظر تعیین شود. به‌عنوان نمونه، برای دهانه‌ای به طول ۶ متر، مقدار لنگر خمشی حدود ۳۶۰۰ کیلوگرم بر مترمربع برآورد می‌شود. فرمول محاسبه در ادامه آورده شده است.
3600 =8/M=ql2
همچنین، بار وارده بر طبقات حدود 800 کیلوگرم بر مترمربع است. به‌عبارتی، نیروی وارده بر یک متر طول حدود 800 کیلوگرم بر مترمربع برآورد می‌شود. با توجه به این موضوع، فرمول به صورت زیر است:
در این نمونه تنش تسلیم معادل 2400 کیلوگرم است که فرمول را در قسمت زیر می‌توانید مشاهده کنید:
برای سقف هم میزان شکم‌دادگی یا به‌اصطلاح خیز محاسبه می‌شود. ماکزیمم شکم‌دادگی معادل 1.300 الی 1.360 طول دهانه است. به‌این‌ترتیب، برای دهانه 6 متری باید حدود 1.7 الی 2 سانتی‌متر شکم‌دادگی در اختیار داشت. فرمول خیز در قسمت زیر آورده شده است:
d= (5q × 14) / (384EI)
نکته: توجه داشته باشید، I ممان اینرسی و E مدول الاستیسیته است.
حال با توجه به این موضوع که خیز پروفیل IPE22 معادل 2.3 سانتی‌متر است که بالاتر از 2 سانتی‌متر مجاز بوده، می‌توان پروفیل IPE24 را به‌کار گرفت. ضمن اینکه جهت محاسبه وزن یک شاخه 6 متری تیرآهن IPE24 می‌بایست مقدار G را از جدول اشتال تیرآهن به دست آورد و سپس در 6 ضرب کرد. براین‌اساس، وزن یک تیرآهن را می‌توان با فرمول زیر به دست آورد:
30.7 × 6 = 184.2 kg
بر اساس فرمول‌های بالا می‌توان به این نتیجه رسید که تیرآهن سقف طاق ضربی بر حسب میزان بار وارده انتخاب می‌شود.
حداکثر دهانه سقف طاق ضربی
تیرآهن‌ها در سقف‌های طاق ضربی به شکل موازی بر روی دیوار تعبیه می‌شوند و فضای میان آن‌ها را هم با آجر پر می‌کنند. ماکزیمم دهانه سقف طاق ضربی باید 4 الی 5 متر باشد؛ استفاده از دهانه‌هایی خارج از این محدوده پیشنهاد نمی‌شود. چنانچه دهانه سقف را کمتر یا بیشتر از مقدار استاندارد بگیرید احتمال آسیب به سازه و تحمیل هزینه‌های مالی بر پروژه وجود دارد. اگر هم پروژه به صورتی است که به دهانه بیشتری نیاز دارد می‌بایست از محاسبات دقیق مهندسی بهره گرفت و همین‌طور، از تیرآهن‌های باکیفیت و مناسب استفاده کرد. درکل، تیرآهن‌های مناسب برای دهانه‌های معمولی به حالت زیر است:
- تیرآهن‌های 14 و 16 مناسب دهانه طاق ضربی 2 الی 3 متر
- تیرآهن‌های 18 و 20 مناسب دهانه طاق ضربی 3 الی 4 متر
- تیرآهن 22 مناسب دهانه طاق ضربی 5 متر
- تیرآهن‌های 24 الی 27 مناسب دهانه طاق ضربی 6 متر
نکات مهم در اجرای سقف طاق ضربی
نکات و ضوابط مهمی در زمان اجرای سقف‌های طاق ضربی وجود دارد که عمل به آن‌ها منجر به افزایش کیفیت خروجی کار می‌شود. در ادامه با مهم‌ترین نکات در اجرای سقف طاق ضربی آشنا خواهید شد:
- مرحله زنجاب کردن آجرها بسیار مهم و حیاتی است.
- ملات در این سقف باید با نسبت یک به دو خاک و گچ آماده شود.
- استفاده از آجرهای خام یا جوش باعث ریزش و آسیب به طاق می‌شود.
- برای افزایش مقاومت سقف باید کلیه دهانه‌ها به صورت همزمان و مساوی پیاده‌سازی شوند.
- در زمان شناژ تیرآهن به مقدار قوس توجه داشت و قوس را در تمام طول دهانه‌ها به صورت استاندارد اجرا کرد.
- باید تیرآهن توسط میلگرد یا تسمه فولادی به صورت ضربدری محکم شود. (طول مستطیل ضربدری بیشتر از 1.5 برابر عرض نباشد و مساحت تحت پوشش هر ضربدری هم از 25 متر فراتر نرود.)
سقف طاق ضربی زیبایی سنتی در معماری
سقف طاق ضربی یکی از سقف‌های سنتی و زیبای معماری است که اغلب در سازه‌های قدیمی مور استفاده قرار می‌گیرد. تیرآهن، آجر و ملات از مصالح اصلی آن هستند که باید براساس نکات و ضوابط تعریف‌شده این حوزه به‌کار گرفته شوند. درکل، سقف‌های طاق ضربی منحنی‌شکل هستند و طراحی منحصربه‌فردی دارند. ضمنا، این سقف توانایی تحمل بارهای وارده بر خود را دارد، اما نمی‌تواند برخی از بارها مانند نیروهای افقی را تاب بیاورد. بنابراین، گزینه مناسبی برای مناطق زلزله‌خیز نیست و نیاز به‌مقاوم‌سازی دارد. معماران جهت مقاوم‌سازی سقف‌های طاق ضربی از روش‌های مختلفی استفاده می‌کنند که یکی از مهم‌ترین آن‌ها، خرید میلگرد و تعبیه‌اش در نواحی مختلف سقف است. به‌این‌ترتیب، با اجرای اصولی سقف مدل طاق ضربی می‌توان سازهای زیبا، خاص و مقاوم ایجاد کرد.
