اجزای اصلی تشکیل دهنده سقف تیرچه و بلوک :

سقف اجرا شده با تیرچه و بلوک از انواع سقف های با پشت بند ( تیرک دار ) بتنی است که تحمل فشار به بتن بالایی با ضخامت حداقل پنج سانتیمتر واگذار می گردد وکشش توسط میلگردهای کششی تیرچه ( میلگردهای تحتانی تیرچه ) تحمل می شود. بتن بالایی همچنین ، همانند یک دال نازک با دهانه ای برابر فاصله دو تیرچه ، خمش موضعی را در محل بین دو تیرچه تحمل می کند. در این نوع سقف ، تیرچه ها به فاصله حداکثر 70 سانتیمتر ( محور تا محور ) کنار هم و در امتداد دهانه کوتاهتر سقف قرار می گیرند و با بتن پوششی که در محل ریخته می شود و ضخامت آن حداقل پنج سانتیمتر است ، تیرهای T شکل چسبیده و مجاور هم را تشکیل می دهند. برای پرکردن فاصله تیرچه ها ، از عناصر گوناگون ، مانند آجرهای توخالی ، بلوکهای بتنی و حتی پلاستیک و چیزهای دیگر استفاده می شود. این عناصر پرکننده در سقف تحمل نیرو نمی کنند.

بنابراین ، سقف تیرچه و بلوک از اجزای اصلی ، به شرح زیر تشکیل می شود :

1-     تیرچه

2-     بلوک

3-     میلگرد حرارتی و افت و میلگرد منفی

4-     بتن پوششی ( درجا )

که نقش هریک از این اجزا در مراحل دو گانه باربری ، یعنی مرحله حمل و نقل تیرچه و اجرای سقف و مرحله بهره برداری را ، به ترتیب زیر می آوریم :

1- تیرچه : عضو پیش ساخته ای است ، متشکل از بتن و فولاد به مقطع تقریبی T ، که در دو نوع تیرچه خرپایی و تیرچه پیش تنیده ، تولید می شود و مانند همه قطعه های پیش ساخته در دو مرحله تحت اثر نیرو قرار می گیرد. این دو مرحله به علت اهمیت آنها باید به دقت مورد ملاحظه قرار گیرند :

الف) مرحله اول باربری : در این مرحله باید تیرچه به تنهایی قادر به تحمل بار ناشی از وزن خود در هنگام حمل و نقل بوده و همچنین قادر به تحمل وزن مرده سقف ( وزن تیرچه ، بلوک و بتن پوششی ) بین تکیه گاههای موقت ( شمعبندیها ) در زمان اجرای سقف باشد.

ب) مرحله دوم باربری : این ملرحله در تیرچه پس از حصول مقاومت بتن پوششی فرا می رسد که تکیه گاههای موقت اجرایی برداشته شده و تیرچه به عنوان عضو کششی مقطع تیرT تحمل نیرو می نماید.

1-1 تیرچه پیش ساخته خرپایی : تیرچه پیش ساخته خرپایی فولادی و پاشنه بتنی تشکیل شده است و در صورتی که دارای قالب سفالی باشد ، تیرچه کفشک دار نامیده می شود.

تیرچه پیش ساخته خرپایی برای تحمل مراحل دوگانه باربری ، از اجزای زیر تشکیل می شود :

- عضو کششی     - میلگردهای عرضی    - میلگردهای بالایی

عضو کششی : در مرحله اول باربری تیرچه ، فولاد زیرین خرپا به عنوان عضو کششی خرپای تیرچه باید قادر به تحمل نیروی کششی ( حاصل از لنگر خمشی ) ناشی از وزن خود تیرچه در زمان حمل ونقل باشد و همچنین قادر به تحمل نیروی کششی ( حاصل از لنگر خمشی ) ناشی از وزن مرده سقف در فاصله محور تا محور تیرچه ها و بین دو تکیه گاه موقت ( شمعبندی ) باشد.

در مرحله دوم باربری تیرچه ، فولاد زیرین خرپا به عنوان عضو کششی تیر T عمل می کند.

حداقل تعداد میلگرد کششی دو عدد بوده و سطح مقطع میلگردهای کششی از طریق محاسبه تعیین می شود. توصیه می شود قطر میلگردهای کششی از 8 میلیمتر کمتر و از 16 میلیمتر بیشتر نباشد. برای صرفه جویی در مصرف فولاد و پیوستگی بهتر آن با بتن ، معمولا" از میلگرد آجدار ، به عنوان عضو کششی استفاده می شود.

میلگردهای عرضی : در مرحله اول باربری ، میلگردهای عرضی همانند عضو مورب خرپا عمل می کنند و به کمک اعضای کششی و بالایی ، ایستایی لازم را جهت تحمل وزن خود تیرچه ( در هنگام حمل و نقل ) و وزن مرده سقف بین تکیه گاههای موقت ( در هنگام اجرا ) تامین می نمایند. در مرحله دوم باربری تیرچه ، میلگردهای عرضی ، پیوستگی لازم بین میلگرد کششی خرپا و بتن پوششی ( بتن درجا ) را تامین می کنند. همچنین مقابله با نیروی برشی تیر T به وسیله میلگردهای عرضی انجام می گیرد. در بعضی از انواع تیرچه های پیش ساخته ، در خرپا به جای میلگرد از ورق خم کاری شده به جای عضو کششی – میلگردهای عرضی – میلگردهای بالایی استفاده می شود.

این میلگردها جهت منظورهای زیر در تیرچه مصرف می شوند : الف) تامین اینرسی لازم جهت مقاومت تیرچه در هنگام حمل و نقل   ب) تامین مقاومت لازم جهت تحمل بار بلوک و بتن پوششی در بین تکیه گاههای موقت ، پیش از به مقاومت رسیدن بتن    ج) تامین پیوستگی لازم بین تیرچه و بتن پوششی    د) تامین مقاومت برشی مورد نیاز تیرچه

میلگرد بالایی :در مرحله اول باربری ، فولاد تعبیه شده در قسمت بالای تیرچه ، به عنوان میلگرد بالایی خرپا عمل می نماید و به کمک دیگر اعضای خرپا ، وزن تیرچه را هنگام حمل و نقل و همچنین وزن مرده سقف را در فاصله دو تکیه گاه موقت ( هنگام قالب بندی و بتن ریزی پیش از به مقاومت رسیدن بتن پوششی ) تحمل می کند.

در مرحله دوم باربری تیرچه اگر میلگرد بالایی در ضخامت بتن پوششی و بالاتر از سطح بلوکها قرار گیرد ، در نقش فولاد افت حرارتی مقطع مرکب سقف عمل میکند( در مقطع تیر T )، و در صورتی که پایین تر از سطح بلوکها قرار گیرد ، نقشی نخواهد داشت .

بتن پاشنه تیرچه پیش ساخته : برای تامین تکیه گاه بلوکها و نیز برای پرهیز از قالب بندی قسمت زیرین جان تیر T در موقع اجرا ، بتن پاشنه تیرچه در کارخانه ریخته می شود. حسن دیگر این عمل این است که بعلت فراهم بودن شرایط بهتر اجرا در کارخانه ، پوشش آرماتورهای کششی به صورت مطمئنتری تامین می گردد. این پوشش در مقاومت سقف در برابر آتش سوزی اثر بسزایی دارد.

حداقل عرض بتن پاشنه 10 سانتیمتر است و نباید از 3.5/1 برابر ضخامت سقف کمتر باشد. ارتفاع بتن پاشنه باید به میزانی باشد که قابل بتن ریزی بوده و پوشش بتنی روی میلگرد را جهت ایجاد مقاومت در برابر آتش سوزی تامین نماید و همچنین پس از قرار گرفتن بلوک روی تیرچه ها ، سطح زیرین بلوک با سطح زیری تیرچه همسطح گردد. معمولا" ضخامت بتن پاشنه 4.5 تا 5.5 سانتیمتر و عرض آن 10 تا 16 سانتیمتر است. حداقل تاب فشاری بتن پاشنه ، 250 کیلوگرم بر  سانتیمتر مربع است.

1-2 تیرچه پیش ساخته پیش تنیده : این نوع تیرچه که فقط در کارخانه های مجهز تولید می شود ، از مقطع بتنی T و سیمهای فولادی با مقاومت بالا ( 17500 تا 19000 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع ) تشکیل می شود . سیمها را پیش از بتن ریزی تیرچه توسط جکهایی تحت کشش قرار داده و پس از حصول مقاومت لازم بتن ، آنها را آزاد می کنند. در نتیجه ، بتن تیرچه تحت تنش فشاری قرار می گیرد.

2- بلوک : برای پرکردن محلهای خالی بین تیرچه ها ، از بلوکهای توخالی استفاده می شود که جنس آنها از سفال یا بتن و حتی پلاستیک و یونولیت است. بلوکها علاوه بر خاصیت پرکنندگی فضای خالی ، در حکم قالب بتن پوششی نیز هستند. بلوکها در سقفهای اجرا شده با تیرچه و بلوک ، تحمل نیرو نمی کنند و فقط خاصیت پرکنندگی دارند.

از بلوک به عنوان قالب همیشگی یا قالبی که پس از اجرا باقی می ماند ، برای قالب بندی بغل گونه جان تیرهای T و همچنین بتن پوششی درجا استفاده می شود. قسمت زیرین بلوک ، جهت تامین سطحی مسطح برای انجام نازک کاری و قسمتهای تیغه داخلی بلوک به منظور تقویت مقطع تعبیه می گردند. بلوکها در محاسبات مقاومت سقف به حساب نمی آیند و اساسا" به منزله قالبهایی هستند که باید نیروهای اجرایی پیش از بتن ریزی سقف را تحمل نمایند. مثلا" در روی سقف ، پیش از بتن ریزی ، تحمل نیروی حاصل از رد شدن چرخ فرغون را داشته باشد و همچنین باید مقاومت کافی برای تحمل نیروهای حاصل از حمل و نقل و دپو نمودن را داشته باشد. شکل بلوک با توجه به موارد یاد شده طراحی می شود و بلوک توخالی معمولا" از مواد مختلف تولید می شود. مانند : 1- بتن با مصالح سنگی معمولی 2- بتن با مصالح سبک وزن  3- سفال  4- مصالح چوبی یا مقوایی  5- یونولیت و مشابه یا نی

مواد تشکیل دهنده بلوک نباید روی بتن درجا اثر شیمیایی داشته باشند. ارتفاع و طول بلوک ، تابع ضخامت کل سقف و فاصله تیرچه ها از همدیگر می باشد.عرض بلوک ، معمولا" 20 تا 25 سانتیمتر است. وزن بلوک باید طوری باشد که به آسانی با دست در روی سقف جا به جا گردد. بلوکهای سفالی باید عاری از ترک و دانه های آهکی باشند ، و رنگ آنها کاملا" یکنواخت بوده و به طور یکسان پخته شده باشند.سطوح بلوک سفالی باید صاف و عاری از انحنا و خمیدگی و دارای لبه های تیز و مستقیم بوده و بافت ریز و متراکم داشته باشند. سطح خارجی بلوک ، به جهت ایجاد چسبندگی لازم به بتن بالایی و همچنین به نازک کاری زیر سقف شیاردار می باشد.

3- میلگردهای افت حرارتی : جهت مقابله با تنشهای متفرقه در بتن پوششی و به منظور جذب تنشهای ناشی از افت و تغییر حرارت ، میلگردهایی در دو جهت عمود برهم و در قسمت بالایی تیر نواری T و روی بلوکها نصب می گردند ، که میلگرد افت و حرارتی نامیده می شوند.

در صورتی که ارتفاع تیرچه خرپایی به حدی باشد که میلگرد نصب ( بالایی ) در محل تعبیه میلگرد افت قرار گیرد ، می توان از میلگرد مزبور به عنوان میلگرد افت و حرارتی در جهت طولی تیرچه استفاده کرد.

قطر میلگرد افت حرارتی بر ای میلگرد ساده ، دست کم 5 میلیمتر ، و برای میلگرد با مقاومت بالا 4 میلیمتر و حداکثر فاصله بین دو میلگرد افت حرارتی 25 سانتیمتر است.

4- بتن پوششی ( بتن درجا ) : بتن پوششی ، قسمتی از تیر مرکب است که در محل کارگاه پس از جاگذاری تیرچه ها و بلوکها بتن ریزی می گردد و پس از حصول مقاومت لازم به کمک عضو کششی بار وارد بر سقف را تحمل می کند.

روش سقف سازی تیرچه و بلوک ترکیبی است از دو روش پیش ساخته و بتن درجا که در این روش مزایای پیش ساختگی همانند سرعت ساخت و هزینه کم قالب بندی و آرماتوربندی و کیفیت خوب بتن ساخته شده در کارخانه با جنبه های مثبت بتن ریزی درجا همانند عدم نیاز به جرثقیل به خوبی تلفیق شده است.
از مزایای دیگر مصرف کمتر فولاد در این نوع سقف در مقایسه با سقف طاق ضربی - تیرآهن از دلایل عمده توسعه این روش در سالهای اخیر در ایران است.
بخش اول : نکاتی در مورد بتن پیش تنیده و آرمه و سقفهای بتنی
ضعف عمده بتن پایین بودن مقاومت کششی در آن میباشد که حدود 1/10 تا 1/20 مقاومت فشاری آن است و به علت وجود این ضعف جز در موارد خاص همانند شالوده های حجیم و دیواره های حایل وزنی , بتن به تنهایی قابل استفاده نمی باشد.
در قطعات خمشی صفحات پایین تر از صفحه خنثی , کشیده شده و صفحات بالاتر فشرده میشوند . اگر در ساخت این قطعات تنها از بتن استفاده شود توان باربری بسیار کمی خواهند داشت زیرا توان باربری آنها با تاب کششی بسیار ناچیز بتن محدود خواهد شد در صورتی که مقدار زیادی از این تاب فشاری بتن بدون استفتده می ماند.
برای رفع این ضعف بتن ( کمبود تاب کششی ) به دو روش عمل میشود:
1 - مسلح کردن بتن برای تحمل تنشهای کششی.
2 - ایجاد پیش تنیدگی در بتن برای جبران تنشهای کششی که در مراحل اجرا و بهره برداری در آن ایجاد خواهد شد.
در هر دو روش از فولاد که چسبندگی خوبی با بتن دارد و ضریب انبساط حرارتی آن با ضریب انبساط حرارتی بتن تقریبا برابر است استفاده میشود.
قابل ذکر است که فرق اساسی بتن آرمه و بتن پیش تنیده در آن است که در بتن آرمه فولاد و بتن هنگام ساخت بطور ساده کنار هم قرار میگیرند و تنش هر دو در منطقه کششی مقطع , از نوع کششی است. در حالیکه در بتن پیش تنیده یک نوع اتحاد فعال بین آنها وجود دارد به این شکل که ابتدا فولاد توسط جکهای هیدرولیکی بسیار قوی کشیده میشود و بعد از ایجاد پیوستگی کافی بین فولاد و بتن , جکها به آرامی رها کشته و بتن را تحت تنش فشاری قرار میدهد که در مرحله بهره برداری تنش فولاد از نوع کششی و تنش بتن از نوع فشاری است.
در بتن آرمه به علت افزایش طول فولاد در مرحله بهره برداری در منطقه کششی بتن ترکهایی ایجاد میشود و با افزایش تنش کششی فولاد عرض ترکها زیادتر شده و در صورتیکه عرض ترکها محدود نشوند این امر روی پایایی سازه اثر زیان بخشی خواهد داشت. برای این کار مقدار تغییر طول نسبی فولاد محدود شود و چون اساس کشسانی فولاد برای انواع مختلف آن دارای مقدار ثابتی است لذا با محدود کردن تنش فولاد عرض ترکها به مقادیر پیش بینی شده ای محدود خواهد شد. به همین دلیل است که در آیین نامه های اجرایی استفاده از فولادهایی که دارای حد کشسانی بالایی ( با تنش تسلیم بیشتر از 5000 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع )هستند مجاز نمی باشد.
برای ایجاد پیش تنیدگی در بتن از فولادهای مورد استفاده در بتن مسلح نمی توان استفاده کرد چراکه حدود 1800 تا 2500 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع از تنش کشش اولیه فولاد در اثر خزش و کوتاه شدن کشسانی بتن و همچنین جمع شدگی آن در اثر خشک شدن و وادادگی فولاد و دیگر عوامل حذف و تلف میشود و حتی در صورت استفاده از مقاومترین نوع فولاد برای مسلح کردن بتن معمولی که تنش مجاز آن حدود 2800 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع است تقریبا کل نیروی کششی اولیه فولاد در اثر افتهای ذکر شده تلف خواهد شد. به این دلیل در بتن پیش تنیده برای ایجاد پیش تنیدگی از فولاد با مقاومت بسیار بالا استفاده میشود تا پس از تلف شدن مقدار اولیه تنش مقدار زیادی از آن باقی بماند . بطور معمول برای تولید تیرچه پیش تنیده ار فولاد با مقاومت بسیار بالا به قطر 5 میلیمتر و دارای مقاومت 17500 تا 19000 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع استفاده میشود.
یکی از قسمتهای اصلی انواع ساختمانها سقفهای بتنی هستند که نقش اساسی آنها انتقال نیروهای قائم و افقی ناشی از وزن مرده سقف و سربارها و نیروهای حاصل از زلزله و باد به تیرها و ستونها و دیوارهای باربر است. همچنین با توجه به اینکه سقفها بخش نسبتا زیادی از قیمت تمام شده ساختمانها را تشکیل میدهند طراحان روشهای مختلفی را برای اقتصادی تر کردن ان و صرفه جویی در فولد و بتن و جلوگیری از قالب بندی بوجود آورده اند از جمله تیرچه و بلوک.
برای صرفه جویی در مصرف بتن و سبکتر کردن وزن سقف قسمتی ار مقطع سقف که در منطقه کششی قرار میگیرد حذف شده و فقط آن مقدار از سطح مقطع بتن که برای جاگذاری آرماتورها ی عرضی و کششی لازم است باقی گذاشته میشود. این روش برای کاهش وزن مرده سقف و ساختمان دارای اهمیت خاصی است. فاصله محلهای باقیمانده به حد کافی نزدیک به هم انتخاب میشوند تا مناطق فشاری و کششی مقطع بتنی سقف بطور یکپارچه عمل کند و سقف حالت اولیه خودش رو از دست ندهد. این طرح باعث ایجاد طرح دالهای مجوف , با پشت بند , لانه زنبوری و ... شده است.

 

مزایای سقف تیرچه بلوک

 

در زیر مهمترین ویژگیهای این نوع سقف در مقایسه با سقف تیرآهن – طاق ضربی و دال بتنی یکپارچه آمده است .
1) به علت مصرف بلوک تو خالی و حذف بتن ناحیه کششی در مصرف بتن صرفه جویی می شود .
2) به علت تولید تیرچه و بلوک در کارخانه نیروی انسانی کمتری مورد نیاز است .
3) وزن تیرچه ها کم است به طوریکه توسط کارگران قابل نصب است و در طبقات کم نیاز به جرثقیل نیست .
4) به علت پیش ساخته بودن تیرچه و بلوک نصب سقف بسیار آسان و سریع خواهد بود .
5) قالب بندی زیر سقف فقط به شمع بندی و نصب چهار تراش در فاصله های معین جهت تامین تکیه گاههای موقت تیرچه ها محدود میشود .
6) به طور یکپارچه بتن ریزی می شود و بتن کمتری نسبت به سقفهای بتن آرمه معمولی مورد نیاز است .
7) مقاومت سقف اجرا شده با تیرچه بلوک در برابر نیروهای افقی ( باد – زلزله ) بسیار خوب است .
8) به علت تو خالی بودن بلوک سقف عایق حرارتی و صوتی خوبی است .
9) به علت مسطح بودن زیر سقف در مقایسه با طاق ضربی ضخامت نازک کاری به حداقل می رسد و بار مرده سقف کمتر می شود .
10) با توجه به مصرف کم فولاد از نظر اقتصادی مناسب است.