اجرای سقف یوبوت

سقف یوبوت (U-boot) نوعی دال بتنی دو طرفه مجوف می باشد. در سال‌های اخیر پژوهش‌ هایی که در زمینه بهبود مصالح انجام شده به سمتی رفته است که مصالح را ارزان‌تر، سبک‌تر و ایمن‌تر کند. در همین راستا فناوری اجرای سقف دال مجوف شاردک 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 اجرای سقف سازه ای 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.

نحوه اجرای سقف یوبوت

به طور کلی مراحل اجرای سقف یوبوت شامل بستن قالب تخت زیرین دال ، اجرای شبکه آرماتور پایینی دال ، چیدن قالب های یوبوت (با توجه به نقشه های طراحی شده) ، اجرای شبکه آرماتور بالایی دال ، بتن ریزی و در نهایت باز کردن قالب ها می باشد.

در اولین گام، قالب بندی زیرین دال انجام می شود که بدین منظور از قالب هایی با جنس فلز، کارتن پلاست، چوب، پلی وود و مواردی از این قبیل استفاده می گردد. مرحله دوم اجرای سقف یوبوت ، بستن شبکه آرماتور پایین دال با در نظر گرفتن کاور استاندارد بتن می باشد. این عملیات به صورتی انجام می شود که حداقل یک میلگرد مابین تمام قالب های یوبوت قرار گیرد. فاصله بین میلگردها غالبا ۲۰ سانتی متر در نظر گرفته می شود.

پس از آن قالب ها مطابق با نقشه های طراحی شده جاگذاری می شوند. به منظور ثابت کردن قالب ها در جای خود، از اسپیسر استفاده می گردد. این اسپیسرها علاوه بر نگهداری قالب ها کنار یکدیگر، فاصله بین آنها را نیز تنظیم می کنند. مرحله چهارم اجرای سقف یوبوت ،‌ اجرای شبکه آرماتور بالای دال می باشد. این میلگردها در دو جهت عمود بر هم اجرا می شوند. میلگردهای تقویتی نیز در این مرحله اجرا می شوند.

پس از اجرای شبکه آرماتور بالایی، اقدام به بتن ریزی سقف می نمایند. بهتر است که عملیات بتن ریزی در دو مرحله انجام شود. در مرحله اول بتن ریزی ، از روان کننده استفاده گردیده و بسته به اندازه پایه قالب ها، بتن به ضخامت ۵ تا ۱۰ سانتی متر ریخته می شود. پس از آن اقدام به ویبره کردن بتن می نمایند تا بتن تمام زیر سطح قالب ها را پر کند. لایه دوم بتن پیش از گیرایی کامل لایه اول و تا رسیدن به ضخامت مورد نظر ریخته می شود. در آخرین مرحله از اجرای سقف یوبوت و پس از گیرش بتن، قالب را از زیر سقف باز می کنند.

نکات اجرایی سقف یوبوت

مهم ترین نکات اجرایی سقف یوبوت به شرح زیر می باشد:

• در اجرای سقف یوبوت ، قالب بندی باید با در نظر گرفتن مقداری خیز منفی مجاز انجام شود.
• بستن آرماتورها باید به گونه انجام شود که حتما مابین دو قالب یک میلگرد قرار گیرد.
• چیدن قالب ها مطابق با نقشه های اجرایی شده از اهمیت بالایی برخوردار است.
• قالب های مورد استفاده در اجرای سقف یوبوت معمولا تا ۸۰ کیلوگرم قابلیت تحمل بار دارند. بنابراین باید از اعمال بارهای بیشتر از این مقدار پرهیز نمود.
• زمان قالب برداری باید با توجه به ضوابط آیین نامه ای و با در نظر گرفتن درجه حرارت هوا تعیین گردد.

قیمت سقف یوبوت

قیمت 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.

سقف یوبوت چیست؟

ایده اجرای 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.

معرفی سیستم یوبوت

محصولات U-Boot در واقع از محصولات پلیمری است با پایه پلی‌پروپیلین؛ هدفی که پشت انتخاب این نوع از مصالح وجود دارد سبک‌سازی دال در سقف است. سقف یوبوت با حذف بتن غیر سازه‌ای و کششی و جایگزینی با مواد پلیمری و پلاستیک و کاهش بار مرده با حداکثر بهره‌وری کار می‌کند و به حالت دال تخت مجوف و دو محور همگن عمل می‌کند. بنابراین دال U-Boot تمام مزایایی که یک دال توپر خواهد داشت را داراست و از هر زاویه که نگاه کنید یک دال صلب یکپارچه است. همچنین معایبی که دال توپر دارد مانند ضریب حرارتی بالا و وزن بالا و همچنین ضریب صوتی بالا که هر سه دردسرساز است را نخواهد داشت.

سقف یوبوت و کاهش بار مرده 

اگر به دنبال سازه‌ای مقاوم در برابر زلزله هستید باید وزن بار مرده را کاهش دهید. سقف یوبوت در ساختمان به شما کمک می‌کند تا ۳۵ درصد از وزن بار مرده روی سازه در مقایسه با سیستم‌های صلب کم شود. این به معنای عملکرد بهتر در زمان زلزله است. علاوه بر این فاصله ستون‌ها بالا خواهد رفتن، همچنین ارتفاع طبقات افزایش پیدا خواهد کرد. اندازه میلگرد ستون‌ها نیز کم شده و انواع دال مجوف ضخامت کمتری دارد که نیاز به استفاده از تیر در دال را کاهش خواهد داد. به این ترتیب با انتخاب سقف یوبوت ، طراحان در ارتفاع سازه آزادی عمل بیشتری پیدا می‌کنند. زمانی که ابعاد ستون را تعیین می‌کنند اولین فاکتور وزن سازه است. بنابراین سقف سبک‌تر به معنای ستون‌هایی با ابعاد کمتر است. پس قطر میلگردها کم می‎شود و هزینه‌های نیز کاهش پیدا خواهد کرد.

مقایسه سقف یوبوت با سیستم دال تخت

در مقایسه با سیستم دال تخت، سقف U-Boot دهانه بالای ۱۲ متر داشته که نیازی به کابل و کشیدگی ندارد. بار مرده اضافه شده روی سازه به مقدار زیادی کاهش پیدا خواهد کرد. می‌توانید بیش از سه طبقه سقف و بیش از ارتفاع ۱۰ متر سقف یوبوت را اجرا کنید. از نظر میزان هزینه نیز تا ۴۰ درصد از ستون‌ها در سازه کم می‌شود. می‌توان ستون گذاری را به صورت نامنظم انجام داد که دست طراحان را برای طراحی سازه‌های خاص و پیچیده‌تر باز می‌گذارد.

تفاوت سقف یوبوت با وافل

در این بخش به تفاوت سقف یوبوت و وافل می‌پردازیم. از نظر زمانی باید بدانید که سقف وافل نسبت به سقف U-Boot قدیمی‌تر است و استفاده از آن به سال‌های ۱۸۰۰ بازمی‌گردد. این روزها، شرکت‌های متعددی با به‌روزرسانی این سیستم اقدام به تولید مدل‌های جدید سقف وافل کردند. ورود سقف U-Boot به بازارهای جهانی به سال‌های اخیر بازمی‌گردد. شاید استفاده از آن را بتوان در سال ۲۰۰۱ و در کشور ایتالیا به صورت رسمی تایید کرد. دلیل ورود سقف یوبوت به بازار ساخت و ساز در ایتالیا زلزله خیز بودن این کشور است که نیاز به بالا بردن مقاوم سازه را افزایش داده است.

مقایسه مقاومت سقف وافل و یوبوت در برابر زلزله و آتش‌سوزی

از نظر صلبیت سازه، سقف یوبوت در واقع دال بتنی مجوف است. عملکرد دال بتنی مجوف با عملکرد دال بتنی توپر تقریبا یکسان است. از نظر لرزه‌ای دال بتنی به طور کلی با توجه به میزان درگیری با سازه و ضخامت در برابر زلزله به شدت کارآمد است. در هنگام زلزله یکی از مهم‌ترین بخش‌های سازه سقف است که در صورت پایداری احتمال ماندگاری سازه افزایش می‌یابد. در سقف وافل ما شاهد یک مقطع T شکل هستیم. دال بتنی زیرین در این مدل از سقف وجود ندارد.

دال بخش بالایی سازه نیز در سقف وافل چیزی حدود ۵ سانت است. در مقابل مقطع سقف یوبوت به شکل I است و اگر کمی از علم استاتیک بدانید، مقاومت خمشی تیرهای “آی” شکل از تیرهای “تی” شکل بالاتر است پس عملکرد لرزه‌ای بهتری خواهد داشت. سقف وافل در دمای ۱۰۰۰ درجه کمتر از ۲۰ دقیقه و سقف U-Boot در همین دما حدود ۳ ساعت تحمل خواهد داشت.

برای جمع‌بندی باید گفت که سقف وافل دارای همان ایراداتی است که گریبانگیر سقف‌های تیرچه بلوک شده؛ اصلاحات ساختاری سقف یوبوت از بسیاری جهات باعث شده که سقف‌های قدیمی‌تر حرفی برای گفتن نداشته باشند. از آتش‌سوزی و زلزله که پیش‌تر اشاره شد گرفته تا میزان انتقال صدا و لرزش.

انواع قالب یوبوت

در ایران قالب‌های دال مجوف یا همان سقف یوبوت را در ابعاد ۳۰ در ۳۰ سانت و ۵۲ در ۵۲ سانت و به شکل‌های کره و یا مکعب تهیه می‌کنند. انواع دال مجوف به شرح زیر است:

• قالب یوبوت به صورت تک
• قالب یوبوت به صورت دوبل
• قالب یوبوت از جنس پلی استایرن
• قالب یوبوت اصلاح شده

با ما همراه باشید تا با انواع قالب دال مجوف و مزایا و معایب هرکدام آشنا شوید:

قالب یوبوت تکی

اولین و قدیمی‌ترین نوع قالب استفاده شده در ساخت سقف یوبوت است. دقیقا همان قالبی است که به تایید مرکز تحقیقات ساختمان رسیده و ابعاد آن ۵۲ در ۵۲ سانت خواهد بود. در ۴ طرف این قالب‌ها بندهایی وجود دارد که علاوه بر اینکه فاصله بین قالب‌ها را بنا به نظر طراح مشخص می‌کند بلکه زمان بتن ریزی حرکت باعث ثابت ماندن قالب نیز می‌شود. پایه‌هایی که زیر قالب کار شده است یک لایه با سطح زیرین ایجاد کرده که باعث قرارگیری با ثبات‌تر آن روی زمین خواهد شد.

معایب و مزایای قالب U-Boot تکی: از ایراد این قالب شروع کنیم. در صورتی که هنگام بتن ریزی شرایط استاندارد در نظر گرفته نشود و بتن وارد قالب شود، حفراتی که انتظار می‌رود در سقف یوبوت وجود داشته باشد پر شده و این امر مشکل ساز خواهد شد. مزیت این قالب ، حمل بسیار ساده آن است. قیمت قالب U-Boot تکی هزینه‌های کار با این قالب کم می‌شود و سرعت تولید بالا می‎‌رود.

قالب یوبوت دوبل

نسل دوم یوبوت ساختمان را می‌توان این قالب دوبل دانست. با توجه به ایراد ورود بتن در قالب تک، موسسه تحقیقات بتن ضوابط سخت‌گیرانه‌تری را برای تولید قالب‌هایی که اجازه ورود بتن نمی‌دهند ایجاد کرد که نتیجه این تحقیقات تولید قالب دوبل با حجم کاملا بسته است. شکل این قالب‎‌ها و ابعاد آن دقیقا مشابه حالت تک است و تنها تفاوت موجود وجود از نظر ظاهری وجود دو تکه مجزا بر روی یکدیگر است. قیمت سقف یوبوت با این قالب کمی بالاتر است و از نظر زمان تولید نیز بیشتر طول می‌کشد اما ایراد اساسی قالب تک را ندارد.

قالب یوبوت اصلاح شده

یکی از مشکلاتی که در دال‌های قالب یوبوت به وجود می‌آید دشواری است که هنگام بتن ریزی با آن مواجه می‌شوید. برای پر شدن زیر قالب باید از روان‌ کننده‌های بسیار قوی و ویبراسیون استفاده کنید تا بتن ریزی زیر با دقت بالا انجام شود. در همین راستا قالب اصلاح شده یوبوت تهیه شد. قالب‌های پیشین با ابعاد ۵۲ در ۵۲ سانت بود که این قالب در ابعاد کوچکتر و به اندازه ۳۰ در ۳۰ طراحی شد. ابعاد و حجم و شیوه طراحی کار بتن ریزی را ساده خواهد کرد و امکان ورود بتن نیز به داخل آن وجود ندارد. تولید این قالب به صورت بادی بوده و هزینه‌های کمتری نیز نسبت به هر دو مدل دوبل و تک خواهد داشت. مشکلی که در مورد استفاده از این قالب در اجرای سقف یوبوت وجود دارد، افزایش حجم بتن ریزی است که در مقایسه با دو مدل پیشین مشهود خواهد بود.

قالب یوبوت با جنس پلی استایرن

این قالب توپر است. امکان ورود بتن به داخل آن وجود ندارد. استفاده از U-Boot پلی استایرن در جهان بسیار گسترده است. به خوبی اهداف سبک‌سازی سازه را برآورده خواهد کرد. به دلیل گستردگی استفاده از این قالب در اجرای سقف یوبوت ، تمامی مراکز تحقیقاتی تمرکز خود را بر روی بررسی مشکلات سلامتی این متریال قرار دادند. نتایج تحقیقات نشان دهنده ایرادات متعددی است. به طور مثال اگر دمای سازه در طی آتش سوزی بالا برود پس از ۲۰ دقیقه شاهد انفجار خواهید بود. هوای گرم به داخل حفرات نفوذ کرده و باعث افزایش تصعید می‌شود.

ایراد دیگر امکان ورود گاز سمی استایرن مونومر در دمای معمولی اتاق است. برای جلوگیری از انفجار در حین آتش سوزی دریچه هایی تعبیه شده است که همین دریچه باعث انتشار بیشتر گاز سمی به محیط می‌شود. اگر از نظر جنس قالب، مقایسه‌ای میان قالب‌های دوبل و تک انجام شود، با توجه به استفاده از پلی پروبین در این قالب‌ها در هنگام آتش‌سوزی گاز سمی منتشر نخواهد شد. در زمینه یوبوت اصلاح شده هنوز نتایج بررسی‌ها به طور دقیق روشن نیست. در مورد این قالب پلی استایرن هزینه‌های حمل و نقل برای اجرای سقف یوبوت نیز بیشتر خواهد بود.

مزایای سقف یوبوت

از مهم ترین مزایای اجرای 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. به طور کلی مزایای اجرای سقف یوبوت از جهات مختلفی قابل بررسی است که در ادامه به آن ها می پردازیم.

مزایای سازه‌ای سقف یوبوت

وزن سازه و بار مرده کاهش پیدا می‌کند.

مقاومت سازه افزایش پیدا می‌کند.

با اجرای سقف یوبوت طول دهانه‌ها و کنسول‌ها افزایش پیدا می‌کند.

تعداد ستون‌ها کم می‌شود.

نیازی به استفاده از تیر زیر سقف و کتیبه در ستون‌ها نیست.

مزایای اقتصادی سقف یوبوت

در اجرای دال و ستون و پی مصرف مصالح حدود نصف می‌شود.

هزینه‌های حمل و نقل به طرز چشم‌گیری کم می‌شود.

برای اجرای سقف یوبوت نیازی به نصب شبکه‌های آرماتورها در کارگاه نیست.

مراحل نصب و مراحل اجرا ساده‌تر می‌شود و هزینه‌های کم‌تری خواهد داشت.

در سقف یوبوت زمان نصب و اجرا حدود ۴۰ درصد کاهش خواهد داشت که منجر به کاهش دستمزد می‌شود.

هزینه‌های تغییرات در سازه کاهش می‌یابد.

سازه‌ شکل‌پذیرتر خواهد بود و برای تغییر شکل هزینه‌های کمتری خواهد داشت.

طول عمر مفید سازه افزایش پیدا می‌کند.

با توجه به قیمت سقف یوبوت و هزینه‌های اجرا به طور کلی از نظر اقتصادی تا ۱۵ درصد در هزینه ساخت کل اسکلت سازه صرفه جویی می‌شود.

مزایای زیست محیطی سقف یوبوت

همانطور که گفته شد استفاده از مصالح به نصف می‌رسد. دقت داشته باشید که این کاهش استفاده از مصالح در سقف یوبوت ، به خودی خود به معنای حفاظت محیط زیست است. به موارد زیر دقت داشته باشید:

مصرف سیمان و شن و ماسه و آب و میلگرد کاهش پیدا می‌کند به نحوی که به ازای هر ۱۰۰ کیلوگرم بتن شما تنها ۱ کیلوگرم استفاده از مواد پلیمر و پلاستیک خواهید داشت.

کاهش مصرف مصالح به معنای کاهش میزان حمل و نقل است که منجر به کاهش مصرف انرژی می‌شود.

تا حدود ۵۰ درصد میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای مانند CO2 کاهش خواهد داشت.

هیچ ضایعاتی از ساخت و ساز باقی نمی‌ماند و تمامی مواد به کار رفته در سقف یوبوت قابل بازیافت است.

مزایای اجرای سقف یوبوت برای نیروی کار

شرایط کار بهبود می‌یابد.

خطر هنگام نصب به طرز چشم‌گیری کم می‌شود.

به دلیل بالا رفتن سرعت در ساخت سقف یوبوت ، اختلال در محیط کم می‌شود.

استفاده از بالابرهای خطرساز کم می‌شود.

سرو صدا حین ساخت و نصب و انتقال کاهش می‌یابد.

مزایای ایمنی سقف یوبوت

سازه در برابر آتش ایمن‌تر خواهد شد.

سازه در برابر زلزله به دلیل کاهش بار مرده مقاوم‎‌تر خواهد شد.

در صورتی که اساس طراحی بر این باشد که در سیستم دال-ستون، دیوارهای باربر حذف شود مقاومت سازه در باربر انفجار بالا خواهد رفت.

در شرایط مرطوب به دلیل نفوذپذیری پایین سقف یوبوت ، سیستم سازه محافظت خواهد شد.

مزایای اجرایی سقف یوبوت

افزایش کیفیت و استاندارد سخت‌گیرانه به دلیل پیش‌ساخت بودن اجزای سقف یوبوت

کاهش میزان حضور در محل ساخت و کاهش میزان نیروهای غیرمتخصص

نصب بسیار ساده و آسان

کاهش میزان فضای مورد نیاز برای انتقال انواع این دال‌ها

کاهش میزان استفاده از وسایل بالابر و عدم نیاز به بالابرهایی که ابزار بسیار سنگین را حمل می‌کند.

معایب اجرای سقف یوبوت

اجرای سقف یوبوت در دهانه های کوچک، مقرون به صرفه نمی باشد. عملیات بتن ریزی باید با دقت بسیار بالایی انجام شود، زیرا بتن ریزی نامناسب سبب آسیب به قالب ها و نفوذ بتن به درون آنها و همین طور عدم پوشش کامل بتن تا کف قالب می شود. در اجرای سقف یوبوت اتصال قالب ها باید به درستی انجام شود؛ در غیر این صورت امکان بلند شدن آنها وجود دارد.