مفهوم کوبیاکس

یک نوع سقف جدید است که از نظر سازه ای بر مبنای سقف های دال بتنی دوطرفه اما متفاوت با آنهاست. که در ادامه به معرفی این سقف نوین و بررسی مزایا و روش های اجرایی آن می پردازیم.

سقف کوبیاکس (cobiax)
سقف سازه ای با ویژگی «سقف دال ۲ طرفه» مشابه سقف های بتنی دال ۲ طرفه مرسوم با این تفاوت که هسته بتن مرکزی در محل هایی که کاربرد سازه ای ندارد با گوی های توخالی جایگزین می گردد. (جنس این گوی ها پلی اتیلن بازیافت یا پلی پروپیلن می باشد)
بدین صورت که این گوی ها در حدفاصل مش های میلگردی بالا و پایین قرار می گیرند. با توجه به اینکه در دال های بتنی ۲ طرفه مشکل تحمل نیروی برشی وجود ندارد، مشکل طراحی این نوع سقف بر مبنای حذف قسمتی از بتن میانی و ایفای عملکرد دال ۲ طرفه می باشد.
در فنآوری Cobiax با حذف بار مرده غیرسازه ای خاصیت باربری ۲ محوره همچنان حفظ می گردد. همچنین با شکل گیری غشای بتنی مستحکم در قسمت فوقانی و تحتانی دال به همراه شکل گیری شبکه تیرچه های داخلی در ۲ امتداد در اثر قراردهی گوی ها در سرتا سر فضای میانی دال بتنی می توان باربری مناسبی را برای این دال متصور شد.
اجزای این سیستم عبارتند از:
• مدول قفسه ای (گوی های پلاستیکی به همراه خرپای فولادی)
• دال بتن آرمه
دلایل انتخاب و ورود تکنولوژی کوبیاکس به کشور عبارتند از:
• صنعتی سازی
• عدم نیاز به سرمایه گذاری زیاد برای احداث کارخانجات مواد اولیه
• عدم نیاز به نیروی کار خیلی متخصص و امکان استفاده از نیروهای موجود
• امکان احداث کارخانجات تولیدی در اقصی نقاط کشور
• عدم وابستگی به خارج از کشور سازگاری با مباحث و مقررات ملی ساختمانی کشور
• اقتصادی بودن تکنولوژی و امکان رقابت با سیستم های رایج
• انعطاف پذیری سیستم در ارتباط با مسآله معماری و سازه ای
• تکنولوژی دوستدار محیط زیست

مزایای سقف کوبیاکس در مقایسه با سقف های دیگر
در سیستم Cobiax اعضای دال سقف شامل بتن، آرماتور، توپی های توخالی پلاستیکی، و قفسه مسلح می باشد. توپی های توخالی در هسته مرکزی قفسه مسلح قرار گرفته و یک قفسه مدولار مسلح ایجاد می کند. این کیج مسلح مابین ۲ لایه آرماتور زیرین و رویین دال قرار گرفته و با حذف بتن غیرباربر از درون دال موجب سبک سازی آن میشود. در این سازه سیستم مقاوم در برابر نیروهای جانبی سازه شامل ترکیب دال و ستون (تقریباً قاب ساده) و دیوار برشی بتنی با شکل پذیری متوسط می باشد.
مزایای فنی سیستم کوبیاکس عبارتند از:
• باربری ۲ محوره
• بهینه سازی المان های عمودی مانند ستون ها و دیوارهای برشی (ستون های لاغرتر، کاهش ۴۰ درصدی حجمی و عددی ستون ها) …
• بهینه سازی دال و فونداسیون (کاهش بارهای وارد بر پی، دال های تا ۳۰ درصد سبک تر)
• بهینه سازی المان های سخت کننده (کاهش بارهای افقی)
• کاهش ارتفاع کلی سازه (بهینه سازی ارتفاع سقف)
• کنترل خیز بهتر
• مقاومت بهتر در برابر نیروهای زلزله (کاهش اثر آسیب های لرزه ای، کاهش ارتفاع و سبک شدن سازه)
• حذف تمام تیرهای اصلی

مزایای معماری سیستم کوبیاکس عبارتند از:
• انعطاف پذیری در پلان معماری (کاهش عددی ستون ها)
• قابلیت پذیرش کاربری های گوناگون
• سهولت تغییر کاربری افقی و عمودی
• امکان اجرای کنسول تا ۷ متر
• امکان ایجاد بازشو در هر شکل و اندازه در سقف
• افزایش فضای مفید (قابلیت اجرای دهانه تا ۱۸ متر بدون اجرای ستون)

مزایای اقتصادی سیستم کوبیاکس عبارتند از:
• کاهش مصرف بتن
• کاهش المان های سازه ای
• کاهش مصرف آرماتور
• کاهش زمان ساخت
• کاهش هزینه های اجرای تأسیسات (حذف تیرها و مشکلات ناشی از آویز تیرها)
• کاهش ارتفاع کلی سازه به دلیل بهینه سازی ارتفاع سقف

قابلیت های دیگر کوبیاکس:
کوبیاکس قابلیت انطباق با هر گونه معماری را داراست. نحوه چیدمان گوی های توخالی، اندازه و شکل دال بتنی بر اساس مقتضیات پروژه تعیین می گردند. کوبیاکس را می توان همراه با تکنیک های ساختمانی از قبیل پس کشیدگی و یا سازه های مرب در دهانه بلندتر از ۱۸ متر مورد استفاده قرار داد.
اجرای تاسیسات الکترونیکی و مکانیکی مشابه روش های سنتی و با قابلیت اجرا در ضخامت دال همانند تصاویر زیر می باشد.
علاوه بر روش اجرای درجا، قابلیت اجرا به روش نیمه پیش ساخته نیز وجود دارد

مقایسه دال کوبیاکس با دال بتن توپر:
1) در دهانه های یکسان 30-35% کاهش وزن و 5-10% کاهش ضخامت دال
2) در ضخامت دال یکسان کاهش وزن25-30% و افزایش دهانه5%
3) وزن یکسان دال ها 35-40%افزایش دهانه و 40-45%افزایش ضخامت

ضوابط اجرایی:
استفاده از این نوع سقف به شرط رعایت ضوابط و محدودیت های ذکر شده در ذیل و مباحث ششم و نهم مقررات ملی ساختمان ایران، در ساختمانهای دارای دیوار برشی بتن مسلح مجاز است.

2- این ضوابط تنها برای سقفهای کوبیاکس با گویهای کروی شکل کاربرد داشته و سقف با گوی با اشکال غیر کروی را شامل نمیشود.

3- مجموع بار مرده روی این سقفها شامل پارتیشن، کفسازی و نازک کاری محدود به 260 کیلوگرم بر مترمربع بوده ضمن آنکه کاربرد این سقف تنها جهت پارکینگهایی که محل عبور اتومبیل سواری با حداکثر وزن 5/2 تن بابار متمرکز 1 تن می باشد مجاز است.

4- لازم است حداقل ضخامت بتن در اطراف گوی¬ها شامل بالا ، پائین و مابین دو گوی متوالی حداقل 5 سانتیمتر درنظر گرفته شود.

5- در طراحی از ظرفیت برشی فولاد مورد استفاده در قفسه گویها صرفنظر شود، با این حال میزان فولاد با امتداد قائم در این قفسه بایستی مطابق بند 9-12-6-3-1 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ایران با فرض bw برابر با حداقل فاصله بین دو گوی متوالی در هر جهت دال تأمین شود.

6- در طراحی برای برش در هر جهت دال، مقاومت برشی نهایی بتن (Vc) باید حداکثر 50 درصد مقدار محاسبه شده طبقه رابطه 9-12-4 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ایران و با فرض مقطع تمام پر بتنی محاسبه شود. در تمام نقاط دال که نیروی برشی نهایی (Vu) بیش از مقاومت برشی نهایی تأمین شده توسط بتن (Vc) باشد، دال باید به صورت توپر و بدون گوی اجرا شود.

7- در طراحی و کنترل برش در حالت حدی نهایی برای عملکرد دوطرفه در حوالی بارهای متمرکز و تکیه گاهها، مقارمت برشی نهایی بتن نباید حداکثر از 50 درصد مقداری که از بند 9-12-17-2-4 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ایران حاصل میشود بیشتر منظور شود.

8- طراحی دال برای خمش در هر جهت بنا بر جزئیات اجرایی و با منظور نمودن حفره ها با مقطع دایره، در ضعیف ترین مقطع دال انجام گیرد.

9- محاسبات تغییر شکل دال بر پایه بند 9-14-2-6-1 و با محاسبه دقیق ممان اینرسی موثر دال سوراخدار انجام گیرد. اضافه افتادگی درازمدت بر پایه بند 9-14-2-4-3 محاسبه شود.

10- ایجاد هرگونه بازشو در این نوع دال تابع ضوابط بند 9-15-3-5 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ایران می باشد.

11- در محل تقاطع دیوارهای برشی و دال کوبیاکس ، انتقال برش ناشی از زلزله از دال به دیوار باید در ضعیفترین سطح مقطع دیوار کنترل شده و در صورت نیاز از فولادگذاری برای تسهیل انتقال برش درون صفحه دیافراگم به دیوار بهره برده شود.

12- پیش بینی المانهای مرزی در اطراف بازشوها و لبه دال حسب مورد مطابق ضوابط طراحی آئین نامه ها و مقررات موجود انجام گیرد.

13- حداکثر دهانه (مرکز ستون به مرکز ستون) برای این نوع سقف در حالت کاربرد به صورت دال تخت به 5/6 متر محدود می شود. در صورت کاربرد این سقف در ترکیب با قاب خمشی بتن آرمه شامل تیر و ستون مجزا که به تفکیک از دال طرح شده باشد، محدودیت فوق الذکر برای دهانه دال به 8 متر افزایش می یابد.

14- استفاده از روش پیش دال تنها در حالتی که سقف و گوی ها در پیش دال درگیر بوده و فولادهای کششی در پیش دال پیش بینی شده باشد مجاز است.

15- الزامات مربوط به انرژی باید مطابق مبحث نوزدهم مقررات ملی ساختمان ایران با عنوان «صرفه جویی در مصرف انرژی» رعایت شود.

16- رعایت مبحث سوم مقررات ملی ساختمان ایران با عنوان «حفاظت ساختمانها در مقابل حریق» و همچنین الزامات نشریه شماره 444 مرکز تحیقات ساختمان و مسکن مربوط به مقاومت اجزای ساختمان در مقابل حریق با درنظر گرفتن ابعاد ساختمان، کاربری ووظیفه عملکردی اجزای ساختمانی الزامی است. تطابق شرایط و مشخصات مصالح و نحوه اجرا با مدرک فنی “P-SAC 02/III-187 General Test Certificate of Building Inspectorate-MFPA Leipzing Gmbh” نیز ضروری است.

17- درخصوص عایق بندی بام، عایق پلی استایرن منبسط شده (پلاستوفوم) مورد استفاده، لازم است تا از نوع کندسوز مطابق با استانداردهای معتبر باشد. این عایق پلی استایرن باید به وسیله حداقل 5/1 سانتیمتر اندود یا تخته گچی محافظت شود. اتصال مکانیکی اندود یا تخته به سازه بام ضروری می باشد.

18- صدا سقف بین طبقات باید مطابق مبحث هجدهم مقررات ملی ساختمان ایران با عنوان «عایق بندی و تنظیم صدا» تأمین شود.

19- کلیه مصالح و اجزا در این سیستم اعم از معماری و سازه ای از حیث دوام و مسائل زیست محیطی باید بر مبنای مقررات ملی ساختمان ایران و یا آئین نامه های معتبر بین المللی بکار گرفته شوند.
20- در شرایط مختلف اقلیمی و محیطهای خورنده ایران ، رعایت تمهیدات لازم از نظر دوام و پایایی اعضای بتنی ضروری است.

دال تخت کوبیاکس :
در حد فاصل مش های بالا و پایین به جای بتن غیر سازه ای گوی های پلاستیکی تو خالی از جنس پلی اتیلن بازیافت شده قرار میگیرند. نتیجه این امر دالی است که حدودا 35% وزن کمتری نسبت به یک دال مشابه توپر دارد.این امر سبب می گردد که صرفه جویی قابل ملاحضه ای در وزن تمام شده سقف و نیز مواد اولیه و مصالح کل ساختمان حاصل گردد.
ایده : یک پرنده چگونه پرواز می کند؟
یکی از اساسی ترین مشخصه هایی که پرندگان را قادر به پرواز می سازد ساختار استخوان های آنهاست استخوان های یک پرنده با ساختاری فوق العاده موثر رشد می یابد. غشایی مستحکم با جداره ها و حفره های تودر تو که به گونه ای مناسب و حساب شده در محل خود قرار گرفته و پایداری معادل استخوان های توپر را به استخوان های پرنده می بخشد. حاصل ساختاری موثر است که جرم کمتری داشته و مواد سازنده کمتری در آن مورد استفاده قرار می گیرد. این ساختار سبک و مستحکم پرنده را قادر به پرواز می کند.

اصول طراحی:
در فناوری کوبیاکس بار مرده غیرسازه ای در دال سقف حذف و خاصیت مقاومت دو محوره حفظ می گردد.همچنین با شکل گیری غشایی بتنی مستحکم در قسمت فوقانی و تحتانی دال به همراه شکل گیری شبکه تیرچه های داخلی در دو امتداد در اثر قرار دهی گوی های توخالی در سرتاسر فضای میانی دال بتنی می توان باربری بسیار مناسبی را برای این دال متصور شد.

عملکرد:

بهره گیری از کوبیاکس در 5 مزیت می باشد:
1.باربری دو محوره
2.دهانه های بلند بدون تیر
3.سبک سازی سازه،ستون های کمتر،مقاومت بالا در برابر زمین لرزه
4.امکان تغییر کاربری
5.کاهش زمان ساخت

منبع: مرجع دانشجویان و مهندسان عمران و معماری