سقف دهانه بلند

مقدمه

سقف‌های دهانه بلند به طور کلی به سقف‌هایی گفته می‌شود که دهانه آنها از 12 متر بیشتر باشد. سقف‌های دهانه بلند می‌توانند فضاهای داخلی انعطاف‌پذیر و بدون ستون ایجاد کنند و می‌توانند هزینه‌های زیرسازی و زمان ساخت را کاهش دهند. این نوع سقف‌ها معمولاً در طیف گسترده‌ای از انواع ساختمان‌ها مانند کارخانه‌ها، انبارها، ساختمان‌های کشاورزی، آشیانه‌ها، مغازه‌های بزرگ، سالن‌های عمومی، سالن‌های ورزشی و سالن‌ها‌ی نمایش ژیمناستیک یافت می‌شوند.

عملکرد اصلی آنها، مشابه بام‌های معمولی، معمولاً محافظت در برابر آب و هوا، محدود کردن توسعه آتش، ایجاد عایق صوتی و حرارتی است. با این حال، ممکن است تنها سیستم سازه‌ای غیر از دیوارهای پیرامونی برای ساختمان باشند، در این صورت باید خدمات ساختمانی، مسیرهای دسترسی، تجهیزات بالابر و روشنایی را نیز پشتیبانی کنند.

مواد و متریال

سقف‌های دهانه بلند را می‌توان از مواد مختلفی مانند فولاد، آلیاژ آلومینیوم، الوار، بتن مسلح و بتن پیش تنیده ساخت. فولاد اغلب به دلیل استحکام بالا ترجیح داده می‌شود و همچنین، آتش را روی سطح خود پخش نمی‌کند. طراحی تیرهای کامپوزیت فولادی دهانه بلند و فولاد-بتن عموماً مطابق با استانداردهای ساختمانی انجام می‌شوند.

فرم‌های سقف

قاب پورتال

قاب‌های پورتال نوعی قاب سازه‌ای هستند که در ساده‌ترین شکل خود با یک تیر (مشخص می‌شوند که در دو انتها توسط ستون‌ها پشتیبانی می‌شود. اتصالات بین تیر و ستون‌ها “صلب” هستند به طوری که لنگر خمشی در تیر به ستون‌ها منتقل می‌شود. این بدان معنی است که تیر را می‌توان در ابعاد مقطع کاهش داد و می تواند دهانه بزرگی را بپوشاند.

به طور معمول، اتصال بین تیر و ستون‌ها با افزودن یک بند، براکت یا با عمق بخشیدن اتصالات، “صلب” می‌شود. قاب‌های پورتال عموماً از فولاد، بتن پیش ساخته مسلح یا الوار چند لایه ساخته می‌شوند که به آنها گلولام می‌گویند.

خرپا شیب‌دار

خرپاهای شیب‌دار قاب‌های مثلثی هستند که در مراکز مناسب فاصله دارند. برای جلوگیری از فروپاشی، لبه بالایی خرپا توسط یک عضو در لبه پایینی به نام Tie به هم متصل می شوند. مهاربندی در داخل مثلث اصلی با استفاده از Tie و Strut ساخته می‌شود. پرلین‌ها بین خرپاها ثابت می‌شوند که می‌توان پوشش‌های سقف را به آن وصل کرد.

خرپاهای شیب‌دار امکان خروج خوب آب باران، پخش معقول نور روز از چراغ های سقفی و دهانه بزرگ به دلیل شکل مثلثی را فراهم می‌کنند.

این نوع سقف‌ها اغلب از مقاطع فولادی ساخته می‌شوند که با پیچ و مهره به یکدیگر متصل می‌شوند یا با جوشکاری به صفحاتی به نام لچکی متصل می‌شوند. اعضای خرپای فولادی معمولاً دارای مقاطع زاویه‌ای هستند زیرا اقتصادی‌ترند و تنش‌های کششی و فشاری را می‌پذیرند. همچنین می‌توان از اعضای چوبی استفاده کرد که با پیچ و مهره و اتصالات چوبی به هم وصل می‌شوند.

سقف دندانه‌دار

سقف‌های دندانه‌ای شامل یک سری برجستگی هستند که یکی از شیب‌های آن بسیار تندتر از دیگری است – از نظر مشخصات شبیه دندانه‌های اره هستند. این نوع سقف‌ها، یک سقف شیبدار در یک دهانه بزرگ بدون ایجاد یک رأس بسیار بالا هستند. سطوح شیب‌دار اغلب رو به شمال هستند و برای ورود نور طبیعی به یک ساختمان یا کارخانه با پلان عمیق استفاده می‌شوند. از این رو به آنها “بام‌های نور شمالی” نیز می‌گویند.

این نوع بام‌ها از نظر تاریخی در ساختمان‌های صنعتی و تولیدی قبل از معرفی نور مصنوعی و زمانی که استراتژی‌های نور روز ضروری بودند استفاده می‌شدند. اگرچه این نورها با ظهور روشنایی مصنوعی رو به زوال گذاشتند، معماران و طراحان به دلیل کارایی زیست محیطی و این واقعیت که شکل آنها پتانسیل خوبی برای نصب پنل‌های خورشیدی دارند، شروع به استفاده مجدد آنها کردند.

تیر خرپایی

تیرهای خرپایی را می‌توان برای دهانه‌های بسیار بزرگ، از 15 تا 45 متر طراحی کرد. آنها معمولاً از چوب یا فولاد ساخته می‌شوند و در نقاط مناسبی برای حمل پرلین‌ها قرار می‌گیرند. این تیرها معمولاً دارای شیبی کم برای خروج آب باران هستند. همچنین می‌توانند نور روز را از حفره‌‌های سقف به پایین پخش کنند. در حالی که این تیرها مزیت کاهش حجم سقف را دارند، عمقشان و در نتیجه حجمشان با افزایش دهانه افزایش می‌یابد.

عرشه سازه فضاکار

این یک سیستم سقف سازه‌ای مدولار است که بر اساس یک واحد هرمی ساده ساخته شده است که معمولاً با استفاده از عناصر مورب‌های لوله‌ای متصل به تیر بالایی و پایینی ساخته می‌شود. طرح‌های یک طرفه می‌توانند دهانه‌های بزرگ تا 22 متر پوشش دهند، در حالی که طرح‌های دو طرفه می‌توانند تا 33 متر را پوشش دهند.

قطعات این سقف را می‌توان به راحتی به محل حمل و نقل کرد و به صورت مفصلی مونتاژ کرد، کل عرشه سازه فضاکار قبل از اینکه در موقعیت بالای تکیه‌گاه‌های محیطی قرار گیرد در سطح زمین ساخته می‌شود. هر عرشه سازه‌ای سبک وزن به عنوان پوشش سقف مناسب است. نورهای سقفی را می‌توان مستقیماً روی واحدهای عرشه در بالای مربع نیز نصب کرد.

سازه فضاکار

این سازه از نظر مفهومی شبیه به عرشه سازه فضاکار است، اما دارای انعطاف‌پذیری طراحی و چیدمان بیشتری است. اسپیس فریم‌ها سیستم‌های سقفی سختی هستند که از مجموعه‌ای از رابط‌ها تشکیل شده‌اند که پایه‌ها و اعضای مهاربندی را به هم می‌پیوندند. استحکام آنها از صلبیت مثلث ناشی می‌شود. همچنین، بارهای خمشی که به صورت بارهای کششی و فشاری در طول هر وتر منتقل می‌شوند. بیشتر اسپیس فریم‌ها از لوله‌های فولادی یا آلیاژ آلومینیومی ساخته می‌شوند.

باکمینستر فولر در دهه 1960 برای سازه‌های گنبدی ژئودزیکی خود پیشگام استفاده از قاب‌های فضایی بود.

سازه‌‌های پارچه‌ای

پارچه‌های معماری مانند شیشه PTFE و پلی استر PVC از نظر کشش بسیار قوی هستند و می‌توانند دهانه‌‌های بسیار بزرگی را با حداقل مواد پوشش دهند. این نوع پارچه‌ها می‌توانند توسط سازه‌های نگهدارنده کششی نگه داشته شوند، توسط کابل‌های سازه‌ای کشیده شوند یا توسط فشار هوا باد شوند. آنها عموماً شفاف هستند و بنابراین نور طبیعی خوبی در روز فراهم می‌کنند.

سقف مانیتوری

سقف مانیتوری یک سقف مسطح با بخش‌های لعابدار است که برآمده هستند و به آن «مانیتور» می‌گویند. آنها امکان پخش یکنواخت نور روز را از حفره‌های مانیتور می‌دهند که تحت‌تأثیر جهت ساختمان قرار نمی‌گیرد. این نوع بام‌ها را می‌توان با تیرهای سبک با دهانه بلند یا یک قاب پورتال بتنی پیش ساخته ساخت.

طاق دهانه بلند

قوس‌های با دهانه بلند کاملاً خودایستا هستند، بدون خرپا، قاب، پایه‌های تکیه‌گاه یا پرلین. آنها همچنین به عنوان سقف‌های پوسته‌ای شناخته می‌شوند. این نوع سقف‌ها یک پوسته منحنی سازه‌ای هستند که شکل و ناحیه‌ای از پلان معین را می‌پوشانند که در آن نیروهای موجود در پوسته یا غشا، فشاری هستند و تیرهای لبه مهار کششی هستند.

سازه‌های معلق

سازه‌های معلق به سازه‌هایی گفته می‌شود که عناصر اصلی تحمل کننده بار مانند سیم، کابل و زنجیر فقط در معرض نیروهای کششی قرار دارند. سازه‌های صفحه (افقی) از کابلی که به تکیه‌گاه‌هایی بسته شده است که از آن عناصر معلقی که تنش موضعی را می‌گیرند، استفاده می‌کنند. این نوع سازه‌ها عمدتاً در پل‌ها و سقف‌ها استفاده می‌شوند.

سازه‌‌های کابلی

این نوع سازه یک سیستم سازه‌ای است که در آن یک ساختار سقف مسطح از بالا توسط کابل‌های فولادی که از دکل‌هایی که از سطح سقف بالا می‌روند به سمت پایین حمایت می‌شود. کابل‌ها به‌عنوان عناصر معلق ساده رفتار می‌کنند، در حالی که ساختار سقف مانند یک واحد مقاوم در برابر بار معمولی که تحت تأثیر ممان‌ها، برش‌ها و دیگر انواع نیروها قرار می‌گیرد، عمل می‌کند. حتی در شرایط بالا آمدن باد، به دلیل وزن مرده سقف، انتظار می‌رود که عناصر معلق در حالت کشش باقی بمانند.

منبع: www.designingbuildings.co.uk