نحوه اجرای دیوار حائل و برشی در سقف عرشه فولادی
در پروژه های ساختمانی، ترکیب سقف عرشه فولادی، دیوارهای بتنی و سیستم باربر جانبی نیازمند هماهنگی دقیق میان معماری، سازه و عملیات اجرایی است. اصطلاح «دیوار حائل و برشی در سقف عرشه فولادی» نیز در کارگاه گاهی برای دو مفهوم متفاوت به کار می رود؛ در حالی که دیوار حائل و دیوار برشی از نظر وظیفه سازه ای یکسان نیستند.
دیوار حائل عمدتاً برای مقابله با فشار جانبی خاک، آب یا مصالح پشت دیوار طراحی می شود، در حالی که دیوار برشی یکی از اجزای سیستم مقاوم در برابر نیروهای جانبی ساختمان، به ویژه زلزله و باد، است.
در ساختمان هایی که اجرای سقف عرشه فولادی در دستور کار است، جزئیات اتصال سقف به دیوار، نحوه انتقال نیرو، بازشوها، آرماتورگذاری و ترتیب بتن ریزی اهمیت مضاعفی پیدا می کند. بنابراین اجرای این دیوارها نباید به صورت مستقل از سیستم سازه ای ساختمان انجام شود.
دیوار حائل
دیوار حائل سازه ای است که برای نگه داشتن خاک یا اختلاف تراز زمین طراحی می شود. برای مثال، در ساختمان دارای زیرزمین، خاک اطراف دیوار زیرزمین تمایل دارد تحت اثر وزن خود و عوامل محیطی به سمت فضای گودشده حرکت کند.
دیوار حائل با ایجاد یک مانع سازه ای، این فشار جانبی را تحمل و به اجزای دیگر سازه منتقل می کند.
دیوارهای حائل می توانند به شکل های مختلفی اجرا شوند؛ از جمله:
- دیوار حائل طره ای
- دیوار حائل وزنی
- دیوار حائل پشت بنددار
- دیوارهای حائل متصل به سازه
- دیوارهای دیافراگمی و سیستم های تخصصی تر
انتخاب نوع دیوار به ارتفاع خاک، شرایط زمین، آب زیرزمینی، محدودیت فضای کارگاه و سیستم سازه ای پروژه بستگی دارد.
دیوار برشی
دیوار برشی یک عضو قائم سازه ای است که برای تحمل بخشی از نیروهای جانبی ناشی از زلزله و باد طراحی می شود.
در ساختمان های بتن آرمه، دیوار برشی معمولاً از بتن مسلح تشکیل شده و با داشتن سختی جانبی قابل توجه، تغییرشکل سازه را کنترل می کند.
دیوار برشی را نباید با دیوار حائل یکی دانست. البته ممکن است یک دیوار زیرزمین به طور هم زمان نقش دیوار حائل و دیوار مقاوم در برابر نیروهای جانبی ساختمان را ایفا کند. در چنین شرایطی، طراحی باید هر دو عملکرد را در نظر بگیرد.
این وضعیت از نظر محاسباتی حساس تر است؛ زیرا دیوار باید برای ترکیب مناسبی از اثرات خاک، آب، زلزله و نیروهای منتقل شده از سازه طراحی شود.
در چه مواقعی باید به طراحی و اجرای دیوار حائل روی آورد؟
مهم ترین کاربرد دیوار حائل زمانی است که بین دو طرف یک سازه، اختلاف تراز قابل توجه خاک وجود داشته باشد.
چند نمونه متداول عبارت اند از:
ساختمان های دارای زیرزمین
وقتی برای احداث پارکینگ یا فضاهای تأسیساتی زیرزمین ایجاد می شود، دیوارهای پیرامونی باید فشار خاک را تحمل کنند.
زمین های شیب دار
در زمین های دارای شیب، برای ایجاد تراس یا ترازهای مختلف ممکن است به دیوار حائل نیاز باشد.
گودبرداری عمیق
در گودهای شهری، دیوارهای حائل و سیستم های پایدارسازی باید متناسب با شرایط ژئوتکنیکی و ساختمان های مجاور طراحی شوند.
محوطه سازی و اختلاف تراز
حتی در پروژه های کوچک نیز اگر اختلاف ارتفاع خاک قابل توجه باشد، پایداری دیوار باید بررسی شود.
در این موارد، صرفاً تعیین ضخامت دیوار براساس تجربه کارگاهی کافی نیست. گزارش خاک، شرایط آب زیرزمینی، ارتفاع خاک و وضعیت تکیه گاه ها می توانند بر طراحی تأثیر مستقیم داشته باشند.
بار های وارد بر دیوار حائل
دیوار حائل تنها تحت وزن خاک قرار نمی گیرد. مجموعه ای از بارها می توانند وضعیت بحرانی دیوار را شکل دهند. مرجع اصلی و معتبر برای بارگذاری دیوارهای حائل در ایران، نشریه شماره ۳۰۸ (راهنمای طراحی دیوارهای حائل) سازمان برنامه و بودجه کشور است؛ که علاوه بر فشار جانبی خاک، بارهایی مانند بار مرده دیوار، فشار ناشی از سربار، فشار آب زیرزمینی، نیروی برکنش (آپلیفت) و نیروی زلزله را نیز در طراحی دیوار حائل و سیل بند لحاظ می کند.
با این حال، در جزئیات اجرایی رایج بسیاری از ساختمان های متعارف، معمولاً می توان تعداد نیروهای تأثیرگذار را به سه مورد اصلی محدود کرد:
فشار جانبی خاک
مهم ترین بار معمول، فشار جانبی خاک پشت دیوار است. مقدار این فشار به مشخصات خاک، زاویه اصطکاک داخلی، چسبندگی، ارتفاع خاک و شرایط مرزی بستگی دارد.
فشار آب
وجود آب پشت دیوار می تواند فشار جانبی قابل توجهی ایجاد کند. به همین دلیل سیستم زهکشی یکی از اجزای مهم بسیاری از دیوارهای حائل است.
بار سربار
اگر در نزدیکی دیوار خودرو، ساختمان، مصالح یا تجهیزات قرار داشته باشند، سربار ایجادشده می تواند فشار جانبی خاک را افزایش دهد.
اثرات زلزله
در مناطق لرزه خیز، فشار دینامیکی خاک نیز باید مطابق ضوابط طراحی بررسی شود.
وزن خود دیوار
وزن دیوار، در دیوارهای حائل خاص، می تواند در پایداری در برابر لغزش و واژگونی نقش داشته باشد.
مراحل اجرایی دیوار حائل و برشی در سقف عرشه فولادی
اجرای دیوار بتنی باید مطابق نقشه های سازه ای و برنامه بتن ریزی پروژه انجام شود. مراحل زیر یک چارچوب عمومی ارائه می کند.
1. آماده سازی محل و تجهیزات
ابتدا محل اجرای دیوار مشخص و آماده می شود.
محورهای سازه ای، تراز فونداسیون، محل آرماتورها و ابعاد دیوار باید کنترل شوند.
تجهیزات مورد نیاز نیز باید پیش از شروع عملیات آماده باشند؛ از جمله:
- قالب
- تجهیزات آرماتوربندی
- تجهیزات بتن ریزی
- ویبراتور
- تجهیزات تراز و اندازه گیری
- ابزار ایمنی
در این مرحله باید وضعیت سطح کار و دسترسی برای بتن ریزی نیز بررسی شود.
2. نصب و اجرای فونداسیون
دیوار حائل یا برشی معمولاً بر روی پی، فونداسیون نواری، رادیه یا جزء سازه ای مشخص شده در نقشه قرار می گیرد.
آرماتورهای انتظار باید طبق نقشه در محل مناسب اجرا شوند. فاصله، قطر، طول مهاری و محل قرارگیری آن ها اهمیت زیادی دارد.
اگر آرماتورهای انتظار جابه جا شوند، اصلاح آن ها پس از اجرای بتن ممکن است بسیار دشوار باشد.
3. نصب قالب های دیوار
قالب ها باید از نظر استحکام، شاقولی و تراز بودن کنترل شوند.
فشار بتن تازه می تواند نیروی قابل توجهی به قالب وارد کند. بنابراین سیستم قالب بندی باید برای شرایط واقعی بتن ریزی مناسب باشد.
محل درزها نیز باید به گونه ای انتخاب شود که کیفیت و آب بندی دیوار حفظ شود.
4. آرماتوربندی دیوار
آرماتورها مطابق نقشه نصب می شوند.
در دیوارهای بتن آرمه، معمولاً شبکه های میلگرد قائم و افقی وجود دارند و در نواحی خاص ممکن است آرماتورهای مرزی و تقویتی نیز مورد نیاز باشند.
موارد زیر باید کنترل شوند:
- قطر میلگرد
- تعداد میلگرد
- فاصله میلگردها
- طول مهاری
- وصله ها
- پوشش بتن
- آرماتورهای مرزی
- بازشوها
- آرماتورهای اتصال
در دیوارهایی که هم نقش حائل و هم نقش برشی دارند، جزئیات آرماتورگذاری اهمیت بیشتری پیدا می کند.
5. بتن ریزی دیوار
بتن ریزی باید به صورت کنترل شده انجام شود.
ریختن حجم زیادی از بتن در یک نقطه می تواند فشار نامتعارف به قالب وارد کند. بتن باید در لایه های مناسب توزیع شود و تراکم آن با روش صحیح انجام گیرد.
ویبره نیز باید به اندازه کافی انجام شود؛ ویبره ناکافی موجب حفره و کرموشدگی می شود و ویبره نامناسب می تواند باعث جداشدگی بتن شود.
در دیوارهای زیرزمین، کیفیت بتن و اجرای صحیح درزهای اجرایی اهمیت مضاعف دارد؛ زیرا نفوذ آب در آینده می تواند یکی از مشکلات پرهزینه پروژه باشد.
6. نگهداری و مراقبت از بتن
پس از بتن ریزی، عمل آوری باید مطابق مشخصات پروژه انجام شود.
کنترل تبخیر آب، دمای بتن و جلوگیری از خشک شدن سریع سطح از اقدامات مهم این مرحله هستند.
عمل آوری مناسب به افزایش کیفیت و دوام بتن کمک می کند و احتمال ترک های ناشی از جمع شدگی را کاهش می دهد.
7. باز کردن قالب ها
قالب ها نباید صرفاً بر اساس گذشت یک زمان ثابت باز شوند. زمان بازکردن قالب به نوع عضو، نوع قالب، شرایط محیطی، مشخصات بتن و مقاومت کسب شده وابسته است.
پس از بازکردن قالب، سطح بتن باید از نظر:
- کرموشدگی
- حفره
- ترک
- تغییرشکل
- بیرون زدگی آرماتور
- اشکالات هندسی
بررسی شود.
8. بازبینی و کنترل کیفیت
کنترل کیفیت دیوار باید با نقشه های سازه ای تطبیق داده شود.
ابعاد، شاقولی، تراز، محل بازشوها، کیفیت بتن و وضعیت ظاهری باید ثبت شوند.
در پروژه های بزرگ، بهتر است این اطلاعات در فرم های کنترل کیفیت مستندسازی شوند.
9. اتصال به سازه
اتصال دیوار به تیر، ستون، فونداسیون و سقف باید مطابق جزئیات طراحی انجام شود.
در سقف عرشه فولادی، این موضوع اهمیت ویژه ای دارد؛ زیرا سقف باید بتواند نیروهای مربوطه را به سیستم باربر جانبی منتقل کند.
نحوه اتصال ممکن است بسته به نوع سازه بتنی، فولادی یا ترکیبی متفاوت باشد.
بنابراین ایجاد اتصال کارگاهی بدون جزئیات محاسباتی می تواند خطرناک باشد.
10. تکمیل و تمیزکاری
پس از تأیید کیفیت دیوار، قسمت های اضافی بتن و قالب ها جمع آوری می شوند.
در دیوارهای حائل زیرزمین، در این مرحله ممکن است عملیات مربوط به:
- آب بندی
- عایق کاری
- لایه محافظ
- زهکشی
- نصب لوله های تخلیه
نیز انجام شود.
تاثیر وجود دیوار حائل بر طراحی لرزه ای سازه
اگر دیوار حائل بخشی از سیستم سازه ای ساختمان باشد، حضور آن می تواند بر سختی جانبی و توزیع نیروهای زلزله اثر بگذارد.
این موضوع به خصوص زمانی مهم است که دیوار زیرزمین هم زمان نقش دیوار حائل و دیوار برشی داشته باشد.
نکته فنی مهم دیگر مربوط به مفهوم تراز پایه است. طبق بند ۳-۳-۱-۲ ویرایش چهارم استاندارد ۲۸۰۰ (استاندارد طراحی لرزه ای ساختمان ها در ایران)، در ساختمان های دارای زیرزمین با دیوار حائل متصل به سازه، تراز پایه می تواند به نزدیک ترین سقف زیرزمین به سطح زمین طبیعی منتقل شود؛ به شرط آنکه خاک طبیعی اطراف ساختمان کاملاً متراکم (کوبیده شده) باشد و از آن تراز به پایین، هیچ اختلاف حرکت جانبی بین سازه و زمین رخ ندهد. این انتقال تراز پایه، ارتفاع مؤثر سازه از نظر محاسبات لرزه ای را کاهش می دهد و می تواند به کاهش نیروی زلزله طراحی و در نتیجه صرفه اقتصادی در مقاطع سازه ای منجر شود؛ اما صرفاً وجود دیوار حائل کافی نیست و باید شرایط بالا به طور کامل احراز شود.
افزایش سختی دیوار می تواند نحوه توزیع نیرو میان قاب ها و دیوارهای برشی را نیز تغییر دهد. بنابراین نباید دیوار را صرفاً یک عضو معماری یا جدا از مدل سازه ای در نظر گرفت.
در ساختمان های دارای زیرزمین، وضعیت اتصال دیوار به سقف ها نیز اهمیت دارد. سقف می تواند در انتقال نیروهای جانبی به دیوارها نقش داشته باشد و در صورت وجود دیافراگم مناسب، نیروها میان اعضای مقاوم توزیع شوند.
شیوه ی کار سیستم زهکشی دیوار حائل به چه صورت است؟
زهکشی دیوار حائل برای جلوگیری از تجمع آب در پشت دیوار طراحی می شود.
اگر آب در پشت دیوار محبوس شود، فشار هیدرواستاتیک می تواند افزایش یابد. در چنین شرایطی، حتی دیواری که برای فشار خاک طراحی شده است ممکن است با وضعیت بارگذاری نامطلوبی مواجه شود.
یک سیستم زهکشی متعارف می تواند شامل اجزایی مانند:
- لایه دانه ای زهکش
- ژئوتکستایل
- لوله زهکش
- مسیر تخلیه آب
- عایق رطوبتی
باشد.
آب وارد لایه زهکش شده و به سمت لوله های زهکش هدایت می شود. سپس از محل مناسب تخلیه می شود.
در واقع هدف سیستم زهکشی، کاهش فشار آب پشت دیوار است، نه اینکه جایگزین طراحی سازه ای دیوار شود.
طریقه ی مقابله با فشار جانبی خاک وارد بر دیوارهای حائل زیرزمین به چه صورت است؟
برای مقابله با فشار جانبی خاک، ابتدا باید نوع و وضعیت خاک مشخص شود.
پارامترهایی مانند:
- وزن مخصوص خاک
- زاویه اصطکاک داخلی
- چسبندگی
- سطح آب زیرزمینی
- ارتفاع خاک
- سربار سطح زمین
در محاسبات اهمیت دارند.
سپس نوع سیستم حائل انتخاب می شود. طبق مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان (بخش سازه های نگهبان)، دیوارهای زیرزمین از نظر نحوه اجرا و ارتباط با سازه اصلی، عموماً در دو دسته کلی «مستقل» و «متصل به سازه» طبقه بندی می شوند که در ادامه توضیح داده می شوند.
از طرف دیگر، شرایط زهکشی نیز باید هم زمان با طراحی سازه ای بررسی شود.
خاک و آب را نمی توان دو مسئله کاملاً جدا از یکدیگر در نظر گرفت.
دیوارهای مستقل
دیوار مستقل دیواری است که عملکرد آن نسبتاً مستقل از قاب اصلی ساختمان تعریف می شود.
در این حالت، دیوار ممکن است برای تحمل فشار خاک طراحی شده باشد و مسیر انتقال بار آن تا فونداسیون مشخص باشد.
در طراحی چنین دیواری باید پایداری در برابر:
- لغزش
- واژگونی
- فشار خاک
- فشار آب
- ظرفیت باربری خاک
بررسی شود.
مزیت این سیستم، استقلال نسبی آن از سازه اصلی است؛ اما فضای بیشتری برای فونداسیون و اجرای صحیح ممکن است مورد نیاز باشد.
دیوارهای متصل
در دیوار متصل، دیوار با بخش هایی از سازه ساختمان مانند فونداسیون، ستون ها یا سقف ها در ارتباط است.
این وضعیت در ساختمان های زیرزمین دار بسیار متداول است.
اتصال دیوار به سقف می تواند شرایط مهاربندی جانبی دیوار را تغییر دهد. بنابراین نیروهای وارد بر دیوار و سازه باید به صورت یک سیستم واحد بررسی شوند.
در ساختمانی که سقف عرشه فولادی دارد، محل برخورد سقف با دیوار نیز باید از ابتدا در نقشه های اجرایی پیش بینی شود.
به خصوص باید موارد زیر مشخص باشند:
- محل آرماتورهای انتظار
- نحوه اتصال سقف و دیوار
- جزئیات درز اجرایی
- آب بندی اتصال
- مسیر انتقال نیرو
- جزئیات بازشوها
- نحوه بتن ریزی
تفاوت دیوار حائل و دیوار برشی در یک نگاه
| ویژگی | دیوار حائل | دیوار برشی |
|---|---|---|
| وظیفه اصلی | نگهداری خاک | مقاومت در برابر نیروهای جانبی |
| بار اصلی | فشار خاک و آب | زلزله و باد |
| محل کاربرد رایج | زیرزمین و اختلاف تراز | طبقات و هسته ساختمان |
| طراحی ژئوتکنیکی | بسیار مهم | وابسته به شرایط پروژه |
| طراحی لرزه ای | در شرایط خاص | بسیار مهم |
| امکان ترکیب دو عملکرد | بله | بله |
یک دیوار زیرزمین ممکن است هر دو نقش را داشته باشد. در این حالت، طراحی باید جامع باشد و اثرات هم زمان نیروها لحاظ شوند.
سخن پایانی
اجرای دیوار حائل یا دیوار برشی در ساختمانی با سقف عرشه فولادی، صرفاً یک عملیات بتن ریزی و آرماتوربندی نیست. این اجزا باید در امتداد مسیر انتقال نیرو و منطق سازه ای کل ساختمان طراحی و اجرا شوند.
دیوار حائل برای مقابله با فشار خاک و آب شکل می گیرد، در حالی که دیوار برشی وظیفه مهمی در تحمل نیروهای جانبی ساختمان دارد. گاهی یک دیوار زیرزمین هر دو عملکرد را به طور هم زمان بر عهده می گیرد؛ همین موضوع، حساسیت طراحی و جزئیات اجرایی آن را افزایش می دهد.
در چنین پروژه هایی، کنترل فونداسیون، آرماتورها، قالب بندی، کیفیت بتن، اتصال دیوار به سقف عرشه فولادی، زهکشی و آب بندی باید به صورت یک زنجیره منسجم انجام شود.
در نهایت، هیچ جزئیات اجرایی عمومی نمی تواند جایگزین طراحی اختصاصی پروژه شود. ابعاد دیوار، مقدار آرماتور، نحوه اتصال، ضخامت، نوع فونداسیون و روش پایدارسازی باید براساس محاسبات مهندسی، گزارش ژئوتکنیک و ضوابط سازه ای تعیین شوند. برای مشاوره فنی درباره هماهنگی اجرای عرشه فولادی با دیوارهای سازه، می توانید با تیم شرکت ابنیه فولاد آریو در تماس باشید.
