طراحی سقف یوبوت

طراحی سقف یوبوت (U-boot) نوعی دال بتنی دو طرفه مجوف می باشد. در اجرای سقف یوبوت از قالب های ماندگاری که با نام قالب یوبوت شناخته می شوند، استفاده می گردد. استفاده از این قالب ها، موجب حذف بتن غیر سازه ای و کششی شده و در نتیجه سبب کاهش بار مرده ساختمان می شود. قالب های یوبوت دارای انواع مختلفی همچون قالب یوبوت تک، دوبل، پلی استایرن و قالب یوبوت اصلاح شده می باشد.

طراحی سقف یوبوت محصولی پلیمری با پایه پلی پروپیلن است، که با هدف سبک سازی دال‌ها در سقف و پی‌های گسترده‌ی بتنی طراحی شده است. دال یوبوت از نوع دال‌های مجوف متشکل از تیرچه‌های عمود بر هم است، و بار را به صورت دو طرفه منتقل می‌کند.‌ دال‌های یوبوت جزو سیستم‌های دوطرفه مشبک با قالب‌های ماندگار دسته بندی می‌شوند. نوارهای باربر طراحی شده در دال‌های مشبک یوبوت در حقیقت تیرهای I شکل متعامدی هستند که به جهت سختی بالای خود و سبکی دال قادر به باربری در دهانه‌های بلند و کنترل مناسب خیز در این دهانه‌ها هستند.

در ساختمان‌های بلند مرتبه‌ یا دارای سقف با ارتفاع بلند، جهت جلوگیری از تغییر شکل و بوجود آمدن خیز، لازم است دیافراگم سقف به صورت سخت عمل کند. در نتیجه نیاز به دال بتنی به دلیل سختی بالا، همواره مورد توجه مهندسین‌ بوده است.‌ به دلیل نیاز به کنترل خیز و ترک‌های بوجود آمده در دال‌های بتنی استفاده از دال‌های بتنی محدود به دهانه‌های کوچک بوده و در صورت اجرا در دهانه‌های بزرگ، وجود تیر با آویزهای بلند و هزینه‌های اجرا مشکل‌ کارفرمایان را دوچندان می‌نمود که طراحی سقف یوبوت تمام این اشکالات را حل نموده است.

هدف اصلی از طراحی سقف یوبوت در داخل دال‌های بتنی، ایجاد حفره‌های خالی در داخل دال و حذف بتن ناکارآمد در میان آن است. این کار باعث می‌شود تا علاوه بر سبک‌تر شدن دال، امکان پوشش دهانه‌های بزرگتر به دلیل ضخامت و سختی زیاد دال امکان‌پذیر باشد.

این قالب‌ها نقش سازه‌ای نداشته و فقط وظیفه حذف بتن و ایجاد حفره در داخل بتن را دارند و پس از گیرش بتن، عملاً کارایی دیگری ندارند. به دلیل عدم خارج کردن قالب‌ها از میان بتن به آنها قالب‌های ماندگار نیز می‌گویند.

از مهم ترین مزایای طراحی سقف یوبوت ، کاهش وزن سقف و سازه می باشد. این امر به ویژه در هنگام وقوع زلزله از اهمیت بالایی برخوردار است. به دلیل کاهش وزن سازه ، بار کمتری به فونداسیون وارد شده و به این ترتیب می توان عمق فونداسیون را کاهش داد. این موضوع در نهایت کاهش هزینه های مربوط به اجرای فونداسیون را در پی خواهد داشت. استفاده از قالب در اجرای این سقف ، سبب کاهش مصرف بتن و میلگرد می شود. اجرای سقف یوبوت امکان اجرای دهانه های بلندتر را فراهم نموده و در نتیجه موجب آزادی عمل بیشتر در طراحی می گردد.

ایده طراحی سقف یوبوت به سال ۱۹۰۰ در اروپا باز می‌گردد و در ایران نیز سقف یوبوت در انواع مختلف و با نام‌های متفاوت شناخته می‌شود. سقف یوبوت از انواع دال مجوف است که شامل تیرچه‌هایی عمود بر هم بوده که در مقایسه با دال‌های بتنی ، سختی بالاتری دارد. دال یوبوت از انواع سیستم‌های دو طرفه مشبک است. نوارهای بار بر در دال مشبک U-Boot در واقع تیرهای I شکل به صورت عمودی است. به طور کلی این تیرها سه مزیت برجسته دارند: ۱- سختی بالا ۲-وزن سبک ۳-باربری در دهانه‌های بلند ۴-کنترل خیز  ۵- کنترل ارتعاش در دهانه.

در سال‌های اخیر پژوهش‌هایی که در زمینه بهبود مصالح انجام شده به سمتی رفته است که مصالح را ارزان‌تر، سبک‌تر و ایمن‌تر کند. در همین راستا طراحی سقف یوبوت در مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن ثبت شده و در مقررات ساختمان مبحث ۹ نیز به آن اشاره شده است. اجزای این سقف را میلگردهای کششی و میلگردهای حرارتی در کنار قالب ماندگار تشکیل می‌دهد. در صورت اجرای سقف یوبوت در ساختمان ، دیگر نیازی به سقف تیرچه‌ای که با یونولیت و مقدار زیادی فولاد ساخته می شود، نخواهید داشت. سرعت اجرای سقف U-Boot بسیار بالاتر است. مصرف بتن به طرز چشم‌گیری کاهش خواهد داشت. ایمنی سازه بالا می‎رود و علاوه بر این، زمانی که تیرها حذف شود ارتفاع سقف کار شده کاهش می‎‌یابد.

قیمت طراحی سقف یوبوت وابسته به عوامل مختلفی همچون تعداد طبقات و متراژ اجرایی، نوع و قیمت قالب مورد استفاده، اجرت اجرا و ... می باشد. از آنجایی که اجرای سقف یوبوت موجب کاهش مصرف مصالح، عدم نیاز به سقف های کاذب و … می گردد، می توان انتظار داشت که اجرای این سقف در دهانه های بزرگ و ابعاد زیاد نسبت به بسیاری از سقف های دیگر کاهش هزینه ها را در پی داشته باشد.

در دال‌های مجوف، استفاده از یک شبکه تیر متعامد در زیر دال اصلی، باعث کاهش حجم بتن ریزی، آرماتورگذاری و در عین حال کاهش وزن سقف می‌شود. با این وجود در این سیستم سختی مقطع دال افزایش می‌یابد. این افزایش سختی به دلیل ایجاد مقطع T شکل در دال است.

طراحی سقف یوبوت ‌‌ با تغییر مقطع از T به I و در نتیجه افزایش بیشتر سختی دال به وجود آمده است. این فن آوری از ترکیب نوآورانه بتن، میلگرد و قالب‌هایی از جنس پلی پروپیلن ساخته شده و با قرارگیری این قالب‌ها در میان بتن و حذف بتن ناکارآمد علاوه بر کاهش وزن دال و مصرف بتن باعث افزایش سختی دال می‌شود. همچنین ضخامت تمام شده این دال‌ها با توجه به دهانه‌ها و بارگذاری‌های مختلف، متفاوت است.