سقف طاق ضربی چیست؟
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.
شناخت عملکرد سقف طاق ضربی
سقف طاق ضربی در سازه‌های فولادی جهت پوشش‌دهی کف طبقات مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین، این سقف دارای قوس است که وجود آن باعث شده توانایی تحمل بارهای عمودی را داشته باشد؛ البته باید بدانید که سقف طاق ضربی توانایی تحمل بارهای جانبی را ندارد. اصولا، این سقف برای معماری قدیمی مناسب است و امروزه کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. درکل، این سقف‌ها در اسکلت‌های فولادی با هدف پوشاندن تراز کف طبقات و در سازه‌های فرهنگی و تاریخی جهت زیباسازی به‌کار گرفته می‌شوند. به‌این‌ترتیب، عملکرد سقف‌های طاق ضربی چندان قدرتمند نیست و نباید از آن در سازه‌های فولادی در معرض فشارهای مضاعف استفاده کرد.
محاسبه تیرآهن سقف طاق ضربی
همان‌طور که اشاره شد، این سقف با تیرآهن ساخته می‌شود؛ بنابراین، محاسبه تیرآهن سقف طاق ضربی اولین گام جهت برپایی آن است. جهت محاسبه میزان تیرآهن مصرفی نیر نخست باید ماکزیمم لنگر خمشی را به‌دست آورد. توجه داشته باشید، حداکثر لنگر خمشی برای دهانه 6 متر معادل 3600 کیلوگرم بر مترمربع است. فرمول مربوطه را می‌توانید در قسمت زیر ملاحظه کنید.
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.
