سقف وافل چیست؟ بررسی 2 نوع رایج و کاربردهای آن

زمان مطالعه: 7 دقیقه

سقف وافل نوعی سازه بتنی است که به‌وسیله بتن مسلح ساخته می‌ شود و ظاهری پنجره‌ ای‌ شکل و مدرن دارد. همان طور که از نامش پیداست، این سازه شبیه نان وافل بوده و دلیل نام گذاری آن نیز همین‌ است. بیشترین کاربرد سازه وافل در سقف هایی با ارتفاع 8 تا 12 متر است؛ مانند فرودگاه ها، سالن ها و ایستگاه های مترو.

برای اجرای سقف وافل از میلگرد و بتن استفاده می شود. به همین دلیل، قیمت میلگرد و سایر مصالح مصرفی در هزینه پروژه موثر است. در ادامه این مقاله از اصفهان آهن، به این سوال که سقف وافل چیست پاسخ می دهیم.

فایل صوتی

سقف وافل چیست؟

سقف وافل یکی از انواع سازه های بتنی است که به دلیل ظاهر زیبا و مدرن، مدت زمان اجرای کوتاه، مقاومت و ایمنی بالا و البته مزایای اقتصادی، برای سازندگان پروژه های مختلف محبوبیت زیادی دارد. این سازه ظاهری شبکه مانند دارد و به همین خاطر، به آن سقف مشبک هم می گویند.

برای ساخت این سازه، از قالب هایی مخصوص به نام وافل استفاده می شود. این قالب ها چند بار مصرف اند. به همین دلیل، در فرایند اجرا و ساخت سقف وافل باید از تخریب قالب ها پیشگیری کرد. نتیجه ساخت چنین سازه هایی، کاهش وزن مرده‌ سازه است.

تاریخچه وافل سقف

اجرای این نوع سقف، از ابتدای قرن 19 میلادی در کشورهای آمریکایی و اروپایی رواج پیدا کرد و به‌دلیل مزیت های مختلف، از جمله استقامت و ایمنی بالا و وزن پایین، مورد استقبال مهندسان ساخت و‌ ساز قرار گرفت.

اما تاریخچه آن در ایران به دوره هخامنشیان (2500 سال قبل) باز می گردد. طبق آثار به جا مانده از تخت جمشید بازسازی های گرافیکی انجام شده طبق نظر باستان شناسان، سقف این بنا از الوارهای چوبی متعامد تشکیل شده بود. چیزی که شباهت زیادی به سقف وافل امروزی داشت. البته در بنای آکروپولیس یونان (هم دوره با تخت جمشید) نیز چنین آثاری دیده می شود.

مراحل اجرای سقف وافل

اجرای این نوع سازه شامل چند مرحله است که در ادامه به آن ها می‌ پردازیم.

• زیر سازی: در این مرحله با نصب جک و به‌ کمک لوله یا قوطی، اسکلت بنا ساخته و شرایط برای نصب قالب وافل آماده می‌ شود. مهندسان و پیمانکاران به این مرحله، شاسی کشی نیز می‌ گویند.
• چیدن قالب‌ های وافل: با توجه به نقشه سازه، قالب‌ روی قوطی‌ قرار گرفته و پس از چیدن قالب‌، عملیات میلگردگذاری و آرماتور بندی انجام می‌ شود.
• بتن‌ ریزی: با توجه به قوانین اجرایی سازه و پس از کنترل نهایی، بتن‌ ریزی سقف انجام می‌ شود.
• قالب‌ برداری از سقف: پس از سپری‌ شدن زمان مورد نظر و سفت‌ شدن بتن، قالب‌ ها از سازه برداشته می‌ شوند. در این مرحله باید دقت کرد که قالب‌ ها آسیب نبیند؛ گاهی‌ برای جداسازی بهتر قالب‌ ها از روغن‌ های گیاهی استفاده می‌ شود.
• نازک‌ کاری: این قسمت، آخرین مرحله است. در برخی از سازه‌ ها و با هدف افزایش زیبایی از طرح های مختلف همچون سقف کاذب استفاده می‌ کنند. البته برخی مهندسان از همان سازه به‌ عنوان نمای پایانی بهره می‌ گیرند و با نورپردازی‌ های متنوع، جلوه‌ زیبایی به آن می‌ دهند.

نکات مهم در طراحی و اجرای سقف وافل

اولین نکته برای اجرای سقف وافل، طراحی آن است. در این مسیر، از نرم افزارهایی همچون Safe و Etabs استفاده می شود. ضمنا آیین نامه ها و استانداردهای مختلفی برای تعیین اعداد ارقام مورد استفاده در نظر گرفته می شود.

به عنوان مثال، نسبت ضخامت دال به دهانه 1 به 24 است. به طور معمول، این اندازه چیزی حدود 25 تا 50 سانتی متر است؛ عدد 35 سانتی متر بیشتر رایج است.

انواع سقف وافل

درحالت کلی دو نوع سقف وافل وجود دارد؛ یک طرفه و دو طرفه.

محل استفاده از این دو مدل، با توجه به دهانه سازه مشخص می شود. اگر نسبت طول دهانه به عرض آن بیشتر از 2 باشد، از نوع یک طرفه استفاده می شود و درصورتی که این عدد کمتر از 2 باشد، عموما نمونه دو طرفه اجرا خواهد شد.

البته طول دهانه هم اهمیت زیادی دارد؛ اگر طول دهانه کمتر از 9 متر باشد، از سقف وافل یک طرفه، و اگر طول دهانه بیشتر از 9 متر باشد از مدل دو طرفه استفاده می شود. از نظر طراحی، تفاوتی بین سازه یک طرفه و سقف تیرچه بلوک وجود ندارد و در نوع اجرا تفاوت کمی دارند. (برای کسب اطلاعات کامل درخصوص سقف تیرچه بلوک، به لینک مربوطه وارد شوید.)

از نظر شکل ظاهری عموما مدل یک‌ طرفه به‌شکل قالب های مستطیلی است و وافل دوطرفه قالب های مربعی شکل دارد. در حالت یک طرفه میزان میلگرد کمتری مصرف شده و درنتیجه هزینه کمتری نسبت به وافل دو طرفه دارد. البته با وجود هزینه بیشتر اجرای وافل دو طرفه، ای نوع سقف برای دهانه های بزرگ تر کاربرد بیشتری دارد.

کاربرد سقف وافل

کاربرد سقف وافل اغلب در ساختمان هایی با ارتفاع بالای 12 متر و مکان هایی است که با هدف کاهش وزن مرده سازه ایجاد شده اند. کاربرد سقف بتنی وافل، بیشتر در موقعیت هایی است که به کاهش تعداد ستون و همینطور افزایش فاصله‌ بین ستون‌ ها نیاز دارد؛ مانند بیمارستان ها، استخرهای سرپوشیده، سوله های صنعتی، هتل ها، کتابخانه ها، فرودگاه‌ ها و ایستگاه های مترو.

از مهم ترین سازه هایی که در آن از سقف وافل استفاده شده، می توان به سالن تئاتر ملی بریتانیا اشاره کرد. این مکان هنری باشکوه در سال 1976 در شهر لندن ساخته شده است و بالغ بر 2000 نفر ظرفیت دارد. متروی واشنگتن نیز از معماری‌ های زیبایی است که در قسمتی از آن، تمامی فضای داخلی تونل با وافل پوشیده شده‌ است.

کاربرد سقف وافل در سازه اسکلت فلزی

تا اینجا بیشتر صحبت هایی که انجام شد، در مورد سازه های بتنی بود. اما ممکن است این سوال پیش بیاید که آیا این نوع سقف برای اسکلت فلزی هم کارایی دارد؟

پاسخ این سوال مثبت است. اگر بخواهید سازه های اسکلت فلزی با دهانه ای بزرگ تر اجرا کنید، می توانید از سقف وافل استفاده کنید. این موضوع می تواند به صرفه جویی اقتصادی هم کمک کند.

مزایا و معایب سقف وافل

زمان انتخاب نوع سقف در سازه های بتنی و فلزی، مواردی پیش روی طراح وجود دارد که با توجه به نوع پروژه، زمان اجرا، استحکام، ارتفاع سازه و قیمت تمام شده می توان یکی از انواع آن ها را انتخاب کرد. آشنایی با مزایا و معایب هر سازه‌، در انتخاب درست پروژه به شما کمک می کند. در این بخش، به بیان مزایا و معایب استفاده از این نوع سازه می پردازیم.

مزایای سقف وافل

سیستم وافل یک طرفه و دو طرفه اگر به‌ شکل صحیح طراحی و اجرا شود، مزایای زیادی برای کارفرما و سازه دارد. تعدادی از مزایای استفاده از آن عبارتند از:

• کاهش حجم مصرف بتن و فولاد، به‌دلیل کاهش وزن نسبت به سقف های سنتی
• حذف انواع بلوک و تیرچه‌ های پیش‌ ساخته و محدود نبودن در استفاده از سایز میلگرد
• پیاده سازی ساده با ایمنی بالا و اجرای سریع، به دلیل سبک بودن قالب.
• قابل استفاده بودن قالب ها برای دفعات متعدد
• ایجاد ظاهر و نمایی زیبا و شکیل در سطح زیرین در طرح های معماری به‌صورت نمایان (اکسپوز) و با نورپردازی های متنوع (مورد توجه مهندسان)
• عملکرد مناسب در برابر حوادث طبیعی
• حذف ستون های میانی سازه
• کاهش هزینه ها نسبت به اجرای سقف های کرومیت و یا عرشه فولادی (برای کسب اطلاعات کامل درخصوص سقف عرشه فولادی، به لینک مربوطه وارد شوید.)
• قابل استفاده در انواع اسکلت های بتنی و فلزی

معایب سقف وافل

وافل‌ سقفی همانند هر سازه‌ دیگر، در کنار همه مزیت ها، ایراداتی هم دارد. در ادامه چند مورد از معایب استفاده از آن را ذکر می کنیم:

• قالب ها‌ی آن به دلیل استفاده از ابزارهای تخصصی، پر هزینه هستند.
• استفاده از آن در سطوح شیب دار محدودیت دارد و برای مسطح کردن سطح شیب دار نیاز به خاک دارید؛ این کار نیاز به زمان و هزینه بالایی دارد.
• برای ساخت و اجرای آن نیاز به تیم اجرایی و کارگران حرفه‌ ای دارید.
• به دلیل ضخامت کم، عایق نامناسبی برای حرارت و برودت بوده و به همین دلیل در ساختمان های مسکونی عموما از آن استفاده نمی‌ شود.

قالب وافل چیست؟

قالب وافل نوعی قالب موقت برای اجرای سقف وافل (مجوف) است؛ قالب‌ ها عموما از جنس پلاستیک یا پلی پروپلین بوده و در اندازه‌ و شکل‌ های گوناگونی طراحی می‌ شوند. پس از مرحله بتن‌ ریزی، قالب‌ ها از سازه جدا شده و در سقف های بعدی استفاده می شوند. قالب وافل مهم‌ ترین ابزار برای اجرای این نوع سقف بوده و از نظر اقتصادی مقرون‌ به‌ صرفه است؛ زیرا بارها قابل استفاده هستند.

این قالب‌ ها در اصل برای حذف بتن ناکارآمد در سازه استفاده می‌ شوند. با حذف این قسمت، سازه سبکتر شده و انرژی لرزه‌ ای کمتری جذب می‌ کند. روش‌ های دیگری مانند قالب‌ های یوبوت و کوبیاکس و بابل دک نیز برای حذف این قسمت سازه استفاده دارد. اما این روش‌ ها مانند قالب وافل موقت نیستند و به دلیل یکبار مصرف بودن، هزینه بیشتری نسبت به آن داشته و از کارآمدی کمتری برخوردارند.

سایز قالب‌ ها ارتباط مستقیمی با ارتفاع آن دارد؛ هرچه سقف کوتاه‌ تر باشد، سایز قالب بزرگتر و تعداد آن کمتر می‌ شود. در عوض اگر بلندتر باشد، سایز قالب کوچک‌ تر و تعداد بیشتری استفاده می‌ شود.

قالب وافل از لحاظ کاربرد به دو نوع قالب یک طرفه و دو طرفه شناخته می‌ شود. در ادامه با مشخصات هر دو آشنا می‌ شویم.

قالب وافل یک‌ طرفه

این قالب‌ ها به نام مهانیت یا گرین‌ وافل هم شناخته می‌ شوند و برای اجرا در سقف‌ های کوتاه تر مناسب هستند. استفاده از این قالب موجب کاهش مصرف میلگرد و بتن و نهایتا، کاهش هزینه می‌ شود.

قالب وافل دو طرفه

این قالب در وافل دو طرفه بکار می‌ رود و موجب انتقال بار در دو جهت می‌ شود. به خاطر عملکرد دو طرفه، بار زنده و مرده سازه را به تمام تیرهای اطراف هر چشمه، منتقل می‌ کند. قالب وافل دو طرفه در سقف‌ های بلندتر استفاده می‌ شود.

سقف وافل نوعی سازه ایمن، سبک و درعین‌ حال مقاوم است. مزایای اقتصادی و همین طور جنبه زینتی آن، باعث محبوبیت بیشتر این نوع سقف شده است. از این سازه نوین در مکان هایی با ارتفاع بلند یا دهانه بزرگ مانند فرودگاه ها یا سالن‌ ها استفاده می‌ شود. در این مقاله درباره قالب وافل، انواع سقف وافل، کاربردها، مزایا و اجرای آن صحبت کردیم. در آخر، اگر در این مورد تجربه خاصی دارید، می توانید در قسمت نظرات مطرح کنید.