سقف طاق ضربی یکی از روش‌های سنتی و خلاقانه معماری در ایران است که از دیرباز تا امروز مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع سقف با استفاده از تیرآهن و آجر ساخته می‌شود و به دلیل ساختار خاص خود، هم زیبا و هم مقاوم است. معماران قدیمی با قرار دادن آجرها به شکل خاصی بین تیرآهن‌ها، سقفی منحنی و جذاب می‌ساختند که علاوه بر ظاهر هنری، به خوبی وزن را پخش می‌کرد.
این نوع سقف‌ها به خاطر استفاده از مصالح ساده و ارزان، همیشه طرفداران خود را داشته، اما مثل هر سازهای، با گذشت زمان ممکن است نیاز به تعمیر و مقاوم‌سازی داشته باشند.
در این مقاله، می‌خواهیم به بررسی کامل سقف طاق ضربی بپردازیم. از روش‌های ساخت این نوع سقف گرفته تا مزایای استفاده از آن، همه را بررسی خواهیم کرد. همچنین نگاهی به چالش‌ها و فرصت‌هایی که استفاده از این سقف‌ها در معماری امروز دارد، خواهیم داشت. بیایید با هم وارد دنیای سقف‌های طاق ضربی شویم و با رازهای پایداری و زیبایی آن‌ها آشنا شویم.
سقف طاق ضربی چیست؟
سقف طاق ضربی یا Vaulted ceiling یکی از قدیمی‌ترین و سنتی‌ترین سازه در میان انواع سقف ساختمانی است که به ویژه در شهرهایی مثل یزد کاربرد فراوانی دارد. در این شهرها، از این نوع سقف حتی برای دهانه‌هایی تا ۶ متر نیز استفاده می‌شود. با این حال، با گذشت زمان و معرفی سیستم‌های ساختمانی جدیدی مثل سقف تیرچه بلوک و سقف کرومیت، “سقف طاق ضربی” کمتر به کار می‌رود و دیگر به عنوان یک گزینه مناسب برای ساختمان‌های بزرگ و چند طبقه محسوب نمی‌شود.
برای اجرای سقف طاق ضربی، تیرهای فرعی به شکل موازی با یکدیگر و عمود بر تیرهای اصلی یا پل‌ها نصب می‌شوند. در این نوع سقف، از موادی مثل آجر فشاری، ملات گچ و خشت بهره می‌برند. آجرهای فشاری به‌صورت قوس‌دار و با ضربه دست و فشار کم در کنار ملات گچ و خاک قرار می‌گیرند. این روش قوس‌دار کردن آجرها موجب انتقال بار وارده از سقف به تیرهای فرعی می‌شود و به پایداری ساختار کمک می‌کند.
مراحل ساخت و اجرای سقف طاق ضربی
برای اجرای سقف طاق ضربی، می‌توان مراحل کار را به صورت زیر تفکیک کرد:
-
آماده‌سازی تیرآهن
ابتدا تیرآهن‌هایی که سالم، بدون تاب‌خوردگی و زنگ‌زدگی هستند را به اندازه‌های مورد نظر برش دهید. دقت کنید که این تیرآهن‌ها را برای مدت طولانی در فضای باز انبار نکنید. برای اطلاع از قیمت تیرآهن، می‌توانید به سایت فولادسل مراجعه کرده و انواع تیرآهن با کیفیت و قیمت مناسب را تهیه نمایید.
-
نصب تیرهای فرعی و اصلی (تیرریزی)
سر تیرآهن‌ها نباید مستقیماً بر روی دیوارهای آجری قرار بگیرد. نیاز است که یک زیرسری فرعی بتن به شکل کلاف بتنی در ترازی که تیرها قرار دارند، اجرا شود. این کار موجب آن شده که فشار وارده به طور یکنواخت به دیوار انتقال یابد. فاصله بین تیرآهن‌ها معمولاً بین 90 تا 110 سانتی‌متر است و تیرآهن‌ها به صفحات فولادی که در کلاف‌های افقی قرار گرفته، جوش داده می‌شوند.
-
نصب تیر مهار در سقف ضربی
در زمان پوشاندن سقف با تیر و آجر، دو تیرآهن در ابتدا و انتهای سطح پوششی قرار می‌گیرند. برای جلوگیری از تغییر شکل قوس و ریزش آجرها در اثر نیروی افقی، از میل مهار استفاده می‌شود. تیرآهن‌های سقف باید با تسمه‌ها یا میلگردهای حداقل ۱۰ میلی‌متری به یکدیگر متصل شوند. این میلگردها به طور محکم در دو سر تیر قرار می‌گیرند.
-
اجرای ضد زنگ روی تیرآهن
پیش از اجرای طاق و پس از نصب، تیرآهن‌ها و میلگردها باید با سرنج رنگ‌آمیزی شوند تا از زنگ‌زدگی جلوگیری شود. این کار پس از نصب انجام می‌شود تا رنگ در اثر حمل و جوشکاری از بین نرود. همچنین از پوسیدگی ناشی از گچ جلوگیری شود.
-
طاق‌زنی سقف
در هنگام طاق‌زنی، آجرها باید در صفحه‌ای عمود بر سطح جانبی تیرآهن با خیز ۳ تا ۴ سانتی‌متر چیده شوند. باید دقت کرد که بندهای آجرها روبروی هم قرار نگیرند. سوراخ‌های مورد نیاز برای عبور لوله‌ها نیز باید در حین کار تعبیه شوند.
-
دوغاب‌کاری
پس از تکمیل پوشش‌دهی، برای تقویت سقف و پر کردن فضاهای خالی، ملات گچ از بالا روی سقف ریخته می‌شود تا درزهای بین آجرها پر و یک پوسته در سطح طاق ایجاد گردد.
-
آماده‌سازی روی سقف
به دلیل ناهمواری سطح سقف، برای پوشش نهایی از مواد پرکننده با وزن کم مانند بتن سبک استفاده می‌شود. پس از این مرحله، کف‌سازی سطح بالایی بر اساس نقشه انجام می‌گیرد.
-
آماده‌سازی زیر سقف
به دلیل تفاوت خواص فیزیکی فولاد و آجر، ترک‌های مویی روی سقف ایجاد می‌شود. برای جلوگیری از این مشکل، از توری سیمی گالوانیزه در اطراف تیرآهن استفاده می‌شود تا از ترک‌خوردگی جلوگیری کرده و به تیرآهن بهتر بچسبد.
محاسبه تیرآهن سقف طاق ضربی
اگر شما قصد اجرای سقف طاق ضربی را دارید، لازم است که مقدار تیرآهن مورد نیاز برای سقف طاق ضربی را حساب کنید. برای محاسبه این مقطع در سقف طاق ضربی باید بیشترین مقدار لنگر خمشی محاسبه شود. برای دهانه‌های 6 متری، حداکثر لنگر خمشی، 3600 کیلوگرم بر متر مربع است. شما با فرمول زیر قادر به محاسبه تیرآهن لازم برای سقف طاق ضربی هستید.
کیلوگرم در متر 3600 =8/M=ql2
بار وارده در طبقات برابر است با ۸۰۰ کیلوگرم بر مترمربع. یا به بیان ساده‌تر، در یک متر طول ۸۰۰ کیلوگرم بر متر نیرو وارد می‌شود. با این پیش فرضی که گفتیم فرمول به شکل زیر خواهد بود:
| I=6 m | کیلوگرم بر سانتی متر 8 = q | برای طول یک متر q = 800 kg⁄m |
|---|---|---|
| Fy=تنش تسلیم | 0.6*Fy =مجاز Fy | WX = M/FY مجاز |
در این نمونه تنش تسلیم مساوی با ۲۴۰۰ کیلوگرم است در آخر فرمول به صورت زیر است:
| کیلوگرم بر سانتی متر مربع 1440 = 2400 × 0.6 = مجاز Fy |
|---|
| سانتی متر مکعب 250 = 1440 /(3600*100)=WX |
برای سقف هم مقدار شکم دادگی که در اصطلاح خیز گفته می‌شود، باید محاسبه شود. بیشترین میزان شکم دادگی مساوی است با 1.360 تا 1.300 طول دهانه. بدین ترتیب باید گفت که برای دهانه 6 متر 1.7 تا 2 سانتی‌متر شکم دادگی پیش‌بینی می‌شود.
خیز سقف طاق ضربی طبق فرمول زیر محاسبه می‌شود:
( 384EI ) ⁄ ( 5q × l4 ) =d
راهنما : E مدول الاستیسیته و I ممان اینرسی است.
| کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع 105 × 21 = E |
|---|
| I = 2770(4 cm) براساس جدول اشتال |
| سانتی‌متر 2.3 = ( 2770 × 5 10 × 21 × 384 ) ⁄ ( 6004 × 8 × 5) =d |
با توجه به اینکه خیز پروفیل IPE22 برابر با 2.3 سانتی‌متر است که بیش از 2 سانتی‌متر مجاز می‌باشد، پروفیل IPE24 انتخاب می‌شود.
برای محاسبه وزن یک شاخه 6 متری تیرآهن IPE24، باید مقدار G را از جدول اشتال تیرآهن گرفته و در 6 ضرب کنیم. بنابراین، وزن یک تیرآهن به‌صورت زیر محاسبه می‌شود:
کیلوگرم ۱۸۴.۲ = ۶ × ۳۰.۷
با استفاده از این فرمول‌ها می‌توان نتیجه گرفت که تیرآهن مناسب برای سقف طاق ضربی بر اساس مقدار بار وارده تعیین می‌شود.
مزایا و معایب سقف طاق ضربی
سقف طاق ضربی یکی از انواع سقف‌های سنتی است که در ساخت و سازهای قدیمی به ویژه در ایران بسیار مورد استفاده قرار می‌گرفت. این نوع سقف با استفاده از آجر و تیرهای فلزی (مانند تیرآهن یا پروفیل) ساخته می‌شود. در زیر به مزایا و معایب سقف طاق ضربی می‌پردازیم:
مزایای سقف طاق ضربی
- استحکام و پایداری خوب:
سقف طاق ضربی با توجه به ساختار متقارن و قوس‌دار خود، از استحکام و پایداری بالایی برخوردار است و می‌تواند به خوبی بارهای مختلف را تحمل کند. - مقاومت در برابر آتش:
مصالح استفاده شده در سقف طاق ضربی مانند آجر و آهن، در برابر آتش مقاومت خوبی دارند و این نوع سقف به راحتی در آتش سوزی‌ها دچار آسیب نمی‌شود. - عایق حرارتی و صوتی:
به دلیل استفاده از آجر، سقف طاق ضربی به عنوان یک عایق حرارتی و صوتی خوب عمل می‌کند و می‌تواند تا حدی از انتقال صدا و حرارت جلوگیری کند. - زیبایی و ظاهر سنتی:
سقف طاق ضربی با طراحی‌های مختلف قوس‌ها و استفاده از آجر در ساختار خود، دارای زیبایی و ظاهر سنتی خاصی است که در بسیاری از ساختمان‌های تاریخی مشاهده می‌شود. - مقاومت بالا در برابر بارهای جانبی:
به دلیل شکل قوسی و ساختار سازهای آن، این نوع سقف می‌تواند در برابر بارهای جانبی مانند باد و زلزله مقاومت کند.
معایب سقف طاق ضربی
- وزن زیاد:
سقف طاق ضربی به دلیل استفاده از آجر و آهن دارای وزن زیادی است که ممکن است بار اضافی روی سازه‌های قدیمی ایجاد کند و نیاز به تقویت سازه‌های زیرین داشته باشد. - نیاز به نگهداری و تعمیرات مداوم:
سقف‌های طاق ضربی در معرض ترک‌خوردگی و خرابی هستند و نیاز به نگهداری و تعمیرات منظم دارند تا از دوام و عمر مفید آن‌ها کاسته نشود. - اجرای پیچیده و زمان‌بر:
ساخت سقف طاق ضربی نیازمند تجربه و مهارت خاصی است و اجرای آن نسبت به برخی از روش‌های مدرن‌تر پیچیده‌تر و زمان‌برتر است. - محدودیت در تغییرات ساختاری:
اگر قصد تغییر کاربری ساختمان یا اجرای تغییرات ساختاری داشته باشید، سقف‌های طاق ضربی به دلیل نوع ساختارشان ممکن است مانعی در برابر این تغییرات باشند و نیاز به تقویت یا تغییرات اضافی داشته باشند. - مقاومت کمتر در برابر رطوبت:
سقف طاق ضربی در برابر رطوبت مقاومت کمتری دارد و در مناطق با رطوبت بالا ممکن است دچار آسیب‌دیدگی یا کاهش عمر مفید شود.
مقاوم سازی سقف طاق ضربی
هدف اصلی از مقاوم‌سازی سقف طاق ضربی، افزایش سختی آن است. با این حال، اگر نکات و جزئیات اجرایی این روش به‌درستی رعایت شود، نه تنها عملکرد سقف بهبود می‌یابد، بلکه قوس آجری و دیوارهای انتهایی نیز مهار می‌شوند. به دلیل یکپارچه نبودن مصالح استفاده‌شده در این سقف و همچنین وزن بالای بار مرده، این سازه در برابر زمین‌لرزه مقاومت کافی ندارد و این امر منجر به آسیب‌پذیری سازه می‌شود. برای افزایش صلبیت برشی، از روش‌های مقاوم‌سازی مختلفی استفاده می‌کنیم.
جمع‌بندی سقف طاق ضربی
امروز در فولادسل گفتیم که سقف طاق ضربی یکی از روش‌های سنتی ساخت سقف در معماری ایرانی است که با استفاده از آجر و ملات ساخته می‌شود. این نوع سقف به خاطر طراحی منحنی‌شکل خود، قادر به تحمل بارهای سنگین است و در گذشته به‌ویژه در ساختمان‌های با ارتفاع زیاد مورد استفاده قرار می‌گرفت. با این حال، به دلیل یکپارچه نبودن مصالح و وزن بالای بار مرده، این سقف‌ها در برابر نیروهای افقی مانند زلزله مقاومت کمتری دارند و نیاز به مقاوم‌سازی دارند. روش‌های مختلفی برای افزایش سختی و صلبیت این سقف‌ها وجود دارد که با رعایت نکات اجرایی می‌توان عملکرد آن‌ها را بهبود بخشید و آسیب‌پذیری سازه را کاهش داد.