سیستم سقف کوبیاکس Cobiax (سقف حبابی)

سقف‌های بتن مسلح به دلیل نیاز به کنترل تغییر شکل‌ها و ترک‌ها ،بسیار مورد توجه و گاه محدود به دهانه های کوچک می‌شوند. حال اگر بتوان مقطع سقف‌های بتن مسلح، به ویژه دال‌ها را به نحوی بهبود بخشید که بتواند علاوه بر تأمین ضوابط کنترلی ،در مقایسه با دال‌های مشابه از وزن کمتری برخوردار باشند،می‌توان به شیوه جدیدی در روش اجرای دال‌های بتن مسلح دست یافت .با توجه به آنکه در دال‌های بتنی دو طرفه معمولاً از نظر تحمل نیروی برشی مشکلی وجود ندارد ،اصول طراحی این نوع سقف ،بر مبنای حذف قسمتی از بتن میانی و ایفای عملکرد دال دوطرفه می‌باشد به نحوی که یک دال بتنی حاوی حفره های ناشی از حضور گوی‌های کروی تو خالی فراهم شود .
سقف‌های مجوف بتن مسلح کوبیاکس از دولایه بتن مسلح تشکیل شده است که در بالا و پایین دال و به طور گسترده قرار می‌گیرد و حد فاصل بین این دو لایه با گوی‌های کروی شکل از جنس پروپیلن پر می‌شود که با توجه به نیاز پروژه و محاسبات طراحی ،ابعاد مختلفی دارند .
در روند اجرای سیستم سقف کوبیاکس ،ابتدا پس از آرماتور گذاری لایه زیرین ،قفسه‌هایی از گوی‌های کروی شکل با فاصله های کنار هم روی شبکه آرماتور زیرین قرار گرفته و پس از آرماتور بندی لایه لایه فوقانی ،بتن رویی ریخته می‌شود .در نهایت مقطع دال به صورتI شکل با جان با ضخامت متغیر در می‌آید .
این نوع سقف در زمینه های سازه ،انرژی،حریق و آکوستیک در مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن بررسی شده و کاربرد آن در حیطه الزامات تدوین شده مورد تایید می‌باشد .


الزامات طراحی و اجرا برای سیستم سقف کوبیاکس

1.استفاده از این نوع سقف به شرط رعایت ضوابط و محدودیت‌های ذکر شده در ذیل و مباحث ششم و نهم مقررات ملی ساختمان ،در ساختمان‌های دیوار برشی بتن مسلح مجاز است .
2.این ضوابط تنها برای سقف‌های کوبیاکس با گوی‌های کروی شکل کاربرد داشته و سقف یا گوی با اشکال غیر کروی را شامل نمی‌شود .
3.مجموع بار مرده روی این سقف‌ها شامل پارتیشن ،کف سازی و نازک کاری محدود به 260 کیلو گرم بر متر مربع بوده ضمن اینکه کاربرد این نوع سقف تنها جهت پارکینگ‌هایی که محل عبور اتومبیل‌های سواری با حداکثر وزن 2.5 تن با بار متمرکز 1 تن می‌باشد مجاز است .
4.لازم است حداقل ضخامت بتن در اطراف گوی‌ها شامل بالا و پایین و مابین دو گوی متوالی حداقل 5 سانتی متر درنظر گرفته شود .
5.در طراحی از ظرفیت برشی فولاد مورد استفاده در قفسه گوی‌ها صرف نظر شود ،با این حال میزان فولاد با امتداد قائم در این قفسه بایستی مطابق بند 9-12-6-3-1 مقررات ملی ساختمان ایران با فرض 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 باید حداکثر 50 درصد مقدار محاسبه طبق رابطه 9-12-4 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان و با فرض مقطع تمام پر بتنی محاسبه شود .در تمام نقاط دال که نیروی برشی نهایی بیش از مقاومت برشی نهایی تأمین شده توسط بتن 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 ،مقاومت برشی نهایی بتن نباید حداکثر از 50 درصد مقذاری که در 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 یا منظور نمودن حفره‌ها با مقطع دایره ،در ضعیف‌ترین مقطع دال انجام گیرد .
9.محاسبات تغییر شکل دال بر مبنای بند 9-14-2-6-1 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان و با محاسبه دقیق ممان اینرسی موثر دال سوراخ دار انجام گیرد .اضافه افتادگی دراز مدت بر پایه بند 9-14-2-4-3 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان محاسبه شود .
10.ایجاد هرگونه بازشو در این دال تابع ضوابط بند 9-15-3-5 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان می‌باشد .
11.در محل تقاطع دیوار 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 بازشو ها و لبه دال حسب مورد مطابق ضوابط طراحی آیین نامه‌ها 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 6.5 متر محدود می‌شود .در صورت کاربرد این نوع سقف در ترکیبات با قاب خمشی بتن‌آرمه شامل تیر و ستون مجزا که به تفکیک از دال طرح شده باشد. محدودیت فوق الذکر برای دهانه دال به 8 متر افزایش می‌یابد .
14.استفاده از روش پیش دال تنها در حالی که قفسه و گوی‌ها در پیش دال درگیر بوده و فولادهای کششی در پیش دال پیش بینی شده باشد مجاز است .
15. . اخذ گواهی نامه فنی برای محصول تولیدی ،پس از راه اندازی خط تولید کارخانه ،از مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن الزامی است .
16. رعایت مبحث سوم مقررات ملی سختمان درخصوص حفاظت ساختمان‌ها در مقابل حریق و همچنین الزامات نشریه شماره 444 مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن مربوط به مقاومت جداره‌ها در مقابل حریق با درنظر گرفتن ابعاد ساختمان ،کاربری و وظیفه عملکردی اجزای ساختمانی الزامی است .
17. صدابندی هوا برد جداکننده های بین واحد های مستقل و پوسته خارجی ساختمان و صدابندی سقف بین طبقات می‌بایست طبق مبحث هجدهم مقررات ملی ساختمان تأمین شود .
18. درشرایط اقلیمی مختلف،باید تمهیدات لازم در طراحی و اجرای ساختمان‌ها در نظر گرفته شود .
19. لازم است تمهیدات لازم مناسب باشرایط مختلف اقلیمی و محیط‌های خورنده ایران صورت پذیرد .
20.کلیه مصالح و اجزا در این سیستم اعم از معماری و سازه ای از حیث دوام ،خوردگی،زیست محیطی و غیره می‌بایستی بر مبنای مقررات ملی ساختمان ایران یا آیین نامه های ملی یا معتبر بین المللی شناخته شده و مورد تایید، به کار گرفته شود.

اجرا
مطالعات در زمینه سبک سازی و حذف بتن ناکارآمد از سال ۱۹۸۵ در دانشگاه های آلمان و مجموعه شرکت های گروه فناوری های کوبیاکس درسال ۱۹۹۷ با همراهی مهندسین و متخصصینی از سوئیس و دیگر کشورهای اتحادیه اروپا پایه ریزی و تآسیس شده است و اکنون تبدیل به یک مجموعه متخصص در مورد اسلب های تخت سبک با بتن مسلح شده است.


این دانش از سال ۱۳۸۷ به صورت انحصاری در ایران و تعدادی از کشورهای منطقه در اختیار شرکت خانه سازی پارس مان سازه است.

دلایل انتخاب و ورود تکنولوژی کوبیاکس توسط شرکت خانه سازی پارسمان سازه 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

اساس طراحی تکنولوژی Cobiax مبنی است بر 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

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 می شود. 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

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 مرکب در دهانه بلندتر از ۱۸ متر مورد استفاده قرار داد.

جدول براورد

تعداد طبقات				مصرف مصالح	وزن (kg/m2)	ضخامت (cm)	کاربری	دهانه (m)
۱۱	۹	۷	۵
۰،۴۵	۰،۴۲	۰،۳۸	۰،۳۵	بتن	۳۹۰	۲۰	مسکونی	۵
۴۵	۴۲	۳۸	۳۵	میلگرد
۰،۴۵	۰،۴۲	۰،۳۸	۰،۳۵	بتن	۳۹۰	۲۰	تجاری
۴۸	۴۵	۴۲	۳۸	میلگرد
۰،۴۸	۰،۴۵	۰،۴۲	۰،۳۸	بتن	۴۵۰	۲۴	مسکونی	۷
۴۸	۴۵	۴۲	۳۸	میلگرد
۰،۵	۰،۴۸	۰،۴۴	۰،۴	بتن	۵۰۰	۲۶	تجاری
۵۲	۴۸	۴۵	۴۲	میلگرد
۰،۵۲	۰،۴۸	۰،۴۵	۰،۴۲	بتن	۵۱۵	۲۸	مسکونی	۹
۵۲	۴۸	۴۵	۴۲	میلگرد
۰،۵۵	۰،۵	۰،۴۸	۰،۴۵	بتن	۵۶۵	۳۰	تجاری
۵۵	۵۰	۴۸	۴۵	میلگرد
۰،۵۵	۰،۵	۰،۴۸	۰،۴۵	بتن	۶۳۰	۳۳	مسکونی	۱۱
۵۵	۵۰	۴۸	۴۵	میلگرد
۰،۵۵	۰،۵	۰،۵۲	۰،۴۸	بتن	۷۲۰	۳۸	تجاری
۵۸	۵۳	۵۲	۴۸	میلگرد

- برآورد فوق بر اساس شرایط خاک نرمال تهیه گردیده و لذا بسته به شرایط خاک پروژه ممکن است مشخصات فونداسیون و به تبع آن مقادیر کلی مصرفی مصالح تغییر یابد.


- این مبلغ بصورت عام اشاره شده و بدیهی است بنا به متراژ و موقعیت کار متغیر خواهد بود.


- با عنایت به آنکه بر اساس استانداردهای مقررات ملی ساختمان ایران می بایست دیوار برشی جهت کنترل نیروی زلزله در ساختمان های گروه دال تخت تعبیه گردد، لذا مقادیر مصالح فوق با فرض کفایت دیوار برشی و جانمائی مناسب آن در هر دو جهت طولی و عرضی ساختمان برآورد گردیده است.


- جدول فوق با فرض ساختمان های روی سطح زمین تهیه گردیده و چنانچه در ساختمانی بدلیل حضور طبقات منفی نیاز به دیوار حایل بتنی باشد، هزینه آن می باست جداگانه محاسبه گردد.


- میزان میلگرد مصرفی بر مبنای کیلوگرم بر متر مربع زیربنا و بتن مصرفی متر مکعب بر متر مربع زیربنا می باشد.


سیستم کوبیاکس از گروه سیستمهای دال ستونی می باشد. به نحوی که دال تخت بتنی بدون نیاز به تیر مستقیماً بر روی ستونها و دیوارهای برشی استقرار می یابد.

هزینه تمام شده ساختمان در بخش اجرای سازه (شامل فونداسیون، ستون، دیوار برشی و سقف) عبارت است از مجموع هزینه های زیر در متر مربع زیربنا:


۱. میلگرد مصرفی:

میزان مقادیر میلگرد مصرفی بسته به نوع کاربری، تعداد طبقات، فواصل ستونها از جدول پیوست قابل استخراج می باشد.


۲. بتن مصرفی:

میزان بتن مصرفی بسته به نوع کاربری، تعداد طبقات و فواصل ستونها از جدول پیوست قابل استخراج می باشد.


۳. خدمات و پشتیبانی کوبیاکس:

هزینه خدمات و پشتیبانی کوبیاکس شامل دو بخش به شرح زیر می باشد:

• خدمات مهندسی شامل طراحی، محاسبات و تولید نقشه های سازه بر اساس سیستم کوبیاکس، آموزش گروه مجری سقف، حق امتیاز استفاده از تکنولوژی در پروژه و نظارت بر مراحل اجرای سقف.
• تولید و تحویل کیج ماژولهای مورد نیاز پروژه

۴. دستمزد و اجراء:

کارفرما لازم است که برای اجرا سازه پیمانکار مورد تائید خود را انتخاب نماید. بدیهی است حق الزحمه پیمانکار بر اساس شرایط منطقه و قیمت های متداول روز تعیین می شود.