سقف وافل از آن نوع عناصر سازه‌ای است که از بتن مسلح ساخته شده و لایه‌های بتنی در بخش زیری از دو جهت اجرا می‌شود، در واقع اسم وافل از الگوی تیرچه‌های زیرین این سقف الهام گرفته شده است. در سازه‌هایی که دهانه‌های بزرگ‌تر از 12 متر دارند استفاده از “سقف وافل” توصیه می‌شود چرا که آن‌ها بسیار محکم‌تر از دیگر تیرچه‌ها هستند. امروز در فولادسل قصد بررسی انواع سقف وافل و نحوه اجرای آن را داریم. در ادامه همراه ما باشید.
سقف وافل چیست؟
سقف وافل یک نوع سازه بتنی است که به خاطر ظاهر زیبا و مدرن، سرعت اجرای بالا، مقاومت و ایمنی، و مزایای اقتصادی، مورد توجه بسیاری از سازندگان پروژه‌های مختلف قرار گرفته است. این نوع سقف به دلیل داشتن ظاهری شبکه‌ای، به نام سقف مشبک نیز شناخته می‌شود.
برای ساخت این سقف از قالب‌های خاصی به نام وافل استفاده می‌شود که قابلیت استفاده مجدد دارند. بنابراین در فرآیند اجرا باید دقت شود تا این قالب‌ها آسیب نبینند. اجرای سقف وافل از اوایل قرن 19 میلادی در کشورهای آمریکا و اروپا مرسوم شد و به دلیل ویژگی‌های مثبت مثل استحکام، ایمنی بالا و وزن کم، توجه مهندسان ساخت و ساز را به خود جلب کرد.
با این حال، تاریخچه سقف وافل در ایران به دوره هخامنشیان (حدود 2500 سال پیش) بازمی‌گردد. بر اساس آثار به جا مانده از تخت جمشید و بازسازی‌های گرافیکی انجام‌شده با نظر باستان‌شناسان، سقف این بنا از الوارهای چوبی متعامدی تشکیل شده بود که شباهت زیادی به سقف وافل امروزی داشت. همچنین در بنای آکروپولیس یونان (هم‌دوره با تخت جمشید) نیز چنین ساختاری مشاهده می‌شود.
انواع سقف وافل
به‌طور کلی، دو نوع سقف وافل وجود دارد: یک‌طرفه و دوطرفه
انتخاب نوع مناسب این سقف‌ها به دهانه سازه بستگی دارد. اگر نسبت طول دهانه به عرض آن بیشتر از ۲ باشد، از سقف وافل یک‌طرفه استفاده می‌شود و اگر این نسبت کمتر از ۲ باشد، معمولاً سقف دوطرفه اجرا می‌شود. طول دهانه هم نقش پررنگی در این انتخاب دارد؛ برای دهانه‌هایی که طول آن‌ها کمتر از ۹ متر است، سقف وافل یک‌طرفه مناسب‌تر است و اگر طول دهانه بیش از ۹ متر باشد، سقف دوطرفه اجرا می‌شود. از لحاظ طراحی، سقف یک‌طرفه با سقف تیرچه بلوک فرقی ندارد و تنها در نحوه اجرا تفاوت‌های جزئی وجود دارد.
سقف وافل یک طرفه
سقف وافل یک طرفه عملکردی شبیه به سقف تیرچه یونولیت و تیرچه بلوک دارد. در این مدل سقف وافل، تیرها از دو طرف نیروی وارده را تحمل می‌کنند. خم شدن سقف وافل یک طرفه به جهت تیرچه‌ها بستگی دارد. بار وارد شده به سقف از دو سمت به تیرچه‌ها منتقل می‌شود، به همین خاطر این نوع سقف برای دهانه‌های کوتاه‌تر که حداکثر 10 متری‌اند، مناسب است. قالب‌های وافل یک طرفه در ابعاد 200 در 65 با ارتفاع 25 سانتی‌متر تولید می‌شوند. در سقف وافل یک طرفه از تیرچه پیش‌ساخته استفاده نمی‌شود و قالب‌های یک طرفه خود به‌تنهایی موجب شکل‌گیری تیرچه‌ها یا ریب‌ها می‌شوند.
سقف وافل دو طرفه
سقف وافل دو طرفه به خاطر انتقال بار در دو جهت به ستون‌ها، برای دهانه‌های بلندتر که حداکثر 12 متر است، به‌کار می‌رود. عملکرد این سقف به این شکل است که یا بار را به چهار سمت به تیرها منتقل می‌کند که این حالت موقتی است، یا بار را از چهار جهت به ستون‌های اطراف انتقال می‌دهد.
تفاوت سقف وافل یک طرفه و دو طرفه
اجرای سقف وافل یک‌طرفه و دوطرفه هر کدام ویژگی‌های منحصر به فرد خود را دارند. اما تفاوت‌های اصلی در اجرای این دو نوع سقف چیست؟
در اجرای سقف وافل یک‌طرفه، تیرهای میانی نمی‌توانند حذف شوند و این نوع سقف حتماً باید بر روی تیرها قرار گیرد. میلگردگذاری در این نوع سقف فقط در یک جهت انجام می‌شود و سقف دارای دو تکیه‌گاه ستونی است که بار را از سقف به ستون‌ها منتقل می‌کنند. از نظر عملکرد، سقف وافل یک‌طرفه تفاوت چندانی با سقف تیرچه ندارد؛ تفاوت اصلی در نحوه اجرای آن‌هاست، به شکلی که در سقف وافل یک‌طرفه نیازی به تیرچه، یونولیت یا بلوک وجود ندارد.
در مقابل، در سقف وافل دوطرفه، تیرها یا ستون‌ها در هر دو جهت به عنوان تکیه‌گاه عمل می‌کنند و به طور کلی چهار تکیه‌گاه برای انتقال بار به ستون‌ها وجود دارد. از لحاظ میلگردگذاری، در سقف وافل یک‌طرفه از میلگردهای حرارتی استفاده می‌شود، در حالی که در سقف وافل دوطرفه، در هر دو جهت از میلگردهای معمولی به شکل شبکه‌ای استفاده می‌شود. اجرای سقف وافل دوطرفه از نظر اقتصادی هزینه بیشتری دارد، اما مزایای خاصی نیز به همراه دارد.
مراحل اجرای سقف وافل
سقف‌های وافل به دلیل مزایای بسیارش، به سرعت در پروژه‌های ساختمانی محبوبیت یافته‌اند. این نوع سقف‌ها را می‌توان به دو شکل پیش‌ساخته و یا ساخت در محل اجرا کرد. سقف وافل پیش‌ساخته اغلب هزینه بیشتری نسبت به ساخت در محل دارد. در این روش، دال‌های بتنی پیش‌ساخته تهیه می‌شوند که با تراش دادن و بتن‌ریزی، سطحی مسطح و یکپارچه ایجاد می‌کنند.
در زیر این سطح، شبکه‌ای از تیرهای بتنی مستطیلی و عمیق ساخته می‌شود که از زیر شبیه به بیسکویت‌های وافلی به نظر می‌رسد. ستون‌های نگه‌دارنده کف هم باید در فاصله استاندارد 9 متر از یکدیگر قرار بگیرند. صرف‌نظر از اینکه سقف وافل پیش‌ساخته باشد یا در محل ساخته شود، باید به هدف اصلی خود در پروژه‌های تجاری، صنعتی و مسکونی عمل کند. مراحل اجرای این نوع سقف به شرح زیر است:
-
زیرسازی
پیش از هر چیزی باید زیرسازی مناسب انجام شود. اطمینان حاصل کنید که محل ساخت تا حد ممکن مسطح است. در صورت نیاز، محل را برش داده و پر کنید یا با استفاده از ماسه سطح را صاف کنید.
-
قرار دادن قالب‌های وافل
در این مرحله قالب‌های وافل را در محل مورد نظر قرار دهید.
-
تنظیم لبه‌های خارجی و پوشش ناحیه
لبه‌های خارجی سقف وافل را تنظیم کرده و سپس کل ناحیه را با ورق‌های پلاستیکی بپوشانید. اطمینان حاصل کنید که تمام اتصالات و لوله‌ها به‌خوبی چسب خورده‌اند تا از جذب رطوبت به دال جلوگیری شود.
-
آرماتوربندی
در این مرحله، آرماتوربندی باید با دقت و ظرافت انجام شود.
-
بتن‌ریزی
در نهایت، بتن‌ریزی انجام می‌شود. بتن را به‌طور یکنواخت پخش کنید و مطمئن شوید که حداقل پوشش 25 میلی‌متر روی پایه‌های وافل و 20 میلی‌متر روی مش بالایی وجود دارد.
مزایای سقف وافل
هنگام انتخاب نوع سقف برای سازه‌های بتنی و فلزی، طراح باید عواملی مانند نوع پروژه، زمان اجرا، استحکام، ارتفاع سازه و هزینه نهایی را در نظر بگیرد تا بهترین گزینه را انتخاب کند. آشنایی با مزایا و معایب هر نوع سازه می‌تواند به انتخاب صحیح کمک کند. در این بخش، به بررسی مزایا و معایب استفاده از سقف وافل خواهیم پرداخت.
اگر سیستم وافل یک‌طرفه و دوطرفه به درستی طراحی و اجرا شود، می‌تواند مزایای زیادی برای کارفرما و سازه به همراه داشته باشد. برخی از این مزایا عبارتند از:
- کاهش مصرف بتن و فولاد به دلیل وزن کمتر در مقایسه با سقف‌های سنتی
- حذف نیاز به بلوک‌ها و تیرچه‌های پیش‌ساخته و امکان استفاده از میلگرد با سایزهای مختلف
- اجرای ساده و سریع با ایمنی بالا به دلیل سبک بودن قالب‌ها
- امکان استفاده مجدد از قالب‌ها در پروژه‌های متعدد
- ایجاد نمای زیبا و شکیل در سطح زیرین سقف با قابلیت اجرای طرح‌های معماری نمایان (اکسپوز) و نورپردازی‌های متنوع (مورد توجه مهندسان)
- عملکرد مناسب در برابر حوادث طبیعی
- حذف ستون‌های میانی در سازه
- کاهش هزینه‌ها در مقایسه با اجرای سقف‌های کرومیت یا عرشه فولادی
- قابل استفاده در انواع اسکلت‌های بتنی و فلزی
معایب سقف وافل
سقف‌های وافل همانند سایر سازه‌ها، علاوه بر مزایای خود، معایبی نیز دارند. در ادامه به برخی از معایب استفاده از این نوع سقف اشاره می‌کنیم:
- قالب‌های وافل به دلیل نیاز به ابزارهای تخصصی، هزینه‌بر هستند.
- استفاده از این سقف در سطوح شیب‌دار محدودیت‌هایی دارد و برای مسطح کردن سطح شیب‌دار نیاز به خاک‌ریزی است که زمان و هزینه زیادی را به دنبال دارد.
- برای ساخت و اجرای سقف وافل به تیم‌های اجرایی و کارگران ماهر نیاز است.
- به دلیل ضخامت کم، عایق مناسبی در برابر حرارت و برودت نیست و به همین دلیل، در ساختمان‌های مسکونی معمولاً استفاده نمی‌شود.
کاربرد سقف وافل
سقف وافل به خاطر ویژگی‌های منحصر به فرد خود در انواع مختلف پروژه‌های ساختمانی کاربردهای گسترده‌ای دارد. در ادامه به مهم‌ترین کاربردهای سقف وافل اشاره می‌شود:
- پروژه‌های با دهانه‌های بزرگ:
سقف وافل به دلیل طراحی شبکه‌ای و توانایی توزیع بار به‌طور یکنواخت، برای پروژه‌هایی که نیاز به دهانه‌های بزرگ بدون استفاده از تیرهای میانی دارند، ایده‌آل است. این ویژگی به ویژه در ساختمان‌های تجاری، سالن‌های ورزشی و مراکز نمایشگاهی کاربرد دارد. - ساختمان‌های بلند:
در ساختمان‌های بلند، سقف وافل کمک می‌کند تا بارهای وارد شده به سازه به‌طور یکنواخت توزیع شوند و فشار کمتری به ستون‌ها وارد شود. این امر به پایداری و ایمنی سازه‌های بلند کمک می‌کند. - پروژه‌های صنعتی:
در صنایع مختلف، مانند کارخانه‌ها و انبارها، که نیاز به فضای باز و وسیع دارند، سقف وافل به‌خوبی عمل می‌کند. این سقف‌ها به دلیل کاهش نیاز به تیرهای میانی و افزایش فضای آزاد، برای این گونه پروژه‌ها مناسب هستند. - ساختمان‌های مسکونی:
در برخی پروژه‌های مسکونی، به ویژه در ساختمان‌های چند طبقه، استفاده از سقف وافل می‌تواند به کاهش وزن مرده سازه، بهبود عایق‌بندی حرارتی و کاهش هزینه‌های ساخت کمک کند. با این حال، به دلیل هزینه‌های اجرایی، در پروژه‌های مسکونی ممکن است کمتر استفاده شود. - طراحی‌های معماری خاص:
سقف وافل به دلیل ظاهر زیبا و مدرن خود، در طراحی‌های معماری خاص و برجسته کاربرد دارد. این نوع سقف می‌تواند به زیبایی و جذابیت فضای داخلی کمک کند و به ایجاد نمای شیک و منحصر به فرد در ساختمان‌ها منجر شود. - پروژه‌های با نیاز به عایق حرارتی و صوتی:
سقف‌های وافل با توجه به طراحی خاص خود، می‌توانند به بهبود عایق حرارتی و صوتی کمک کنند. این ویژگی در پروژه‌هایی که نیاز به کنترل دما و کاهش صدا دارند، بسیار مفید است. - پروژه‌های با زمان‌بندی فشرده:
اجرای سقف وافل به دلیل سرعت بالای ساخت و کاهش زمان اجرایی، برای پروژه‌هایی که با زمان‌بندی فشرده مواجه هستند، مناسب است. این امر به ویژه در پروژه‌هایی که نیاز به تحویل سریع دارند، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. - پروژه‌های با نیاز به کاهش مصرف مصالح:
سقف وافل به خاطر طراحی بهینه، به کاهش مصرف بتن و فولاد کمک می‌کند. این امر به صرفه‌جویی در هزینه‌ها و کاهش بار سازه‌ای کمک می‌کند، که در پروژه‌های با محدودیت بودجه یا نیاز به مدیریت بهینه منابع مفید است. - سازه‌های مقاوم در برابر زلزله:
به دلیل توزیع یکنواخت بار و استحکام زیاد سقف وافل، این نوع سقف می‌تواند به بهبود عملکرد سازه در برابر زلزله و سایر حوادث طبیعی کمک کند. - فضاهای آموزشی و فرهنگی:
در ساختمان‌های آموزشی، فرهنگی و هنری که نیاز به فضای باز و انعطاف‌پذیر دارند، سقف وافل می‌تواند به ایجاد محیط‌هایی مناسب و کارآمد کمک کند.
جمع‌بندی سقف وافل
سقف وافل یکی از سیستم‌های نوین و کارآمد در ساخت سازه‌های بتنی است که به دلیل طراحی خاص و مزایای متعدد، مورد توجه مهندسان و معماران قرار گرفته است. این نوع سقف به دلیل شکل شبکه‌ای و توخالی خود، شباهت زیادی به وافل (نوعی شیرینی با سطح شطرنجی) دارد و به همین دلیل به این نام شناخته می‌شود.
سقف وافل با استفاده از قالب‌های مخصوص، قوس‌ها و فضاهای توخالی در سطح بتن ایجاد می‌کند که این امر باعث کاهش وزن کلی سقف و در عین حال افزایش استحکام آن می‌شود. این طراحی باعث می‌شود که سقف وافل در مقایسه با سقف‌های سنتی، مقاومت بیشتری در برابر بارهای عمودی و افقی داشته باشد و به طور همزمان از بار مرده ساختمان کاسته شود. همچنین، این سقف به دلیل ظاهر منظم و زیبا، می‌تواند به عنوان عنصری تزئینی در طراحی داخلی ساختمان‌ها نیز استفاده شود.