با رشد روزافزون پروژه‌های ساختمانی، نیاز به سیستم‌های سازه‌ای سبک، مقاوم و اقتصادی بیش از پیش احساس می‌شود. یکی از تکنولوژی‌های نوین که در سال‌های اخیر در ایران و جهان مورد توجه قرار گرفته، سقف یوبوت (U-Boot) است. این سیستم با بهره‌گیری از قالب‌های توخالی پلی‌پروپیلنی، امکان اجرای دال‌های دوطرفه بتنی با دهانه‌های بزرگ و وزن کم را فراهم می‌سازد. در این مقاله به بررسی کامل این سیستم، مزایا، معایب، نحوه اجرا و مقایسه آن با سایر سیستم‌های سقف خواهیم پرداخت.
سقف یوبوت چیست؟
در سال 2001 میلادی (1379 شمسی)، یک مهندس ایتالیایی به نام «روبرتو گراند» (Roberto Grande)، سیستم قالب‌بندی بتن جدیدی را با عنوان «یوبوت» (U-Boot) توسعه داد. هدف از معرفی این سیستم، کاهش مصرف بتن، هزینه ترابری و تولید دی اکسید کربن بود.
قالب یوبوت برای اولین بار در سال 2002 میلادی (1380 شمسی) به منظور ساخت یک سازه مورد استفاده قرار گرفت. عملکرد رضایت‌بخش این قالب، باعث رواج آن در نقاط مختلف دنیا شد.
انحصار اجرای سیستم یوبوت در اختیار شرکت ایتالیایی «دالی فرم» (Daliform) با عنوان با عنوان «یوبوت بتن» (U-Boot Beton) است. در سال 1388 شمسی، مجوز استفاده از سیستم سقف یوبوت در ایران با عنوان «دال مجوف دو پوش U-Boot» به تایید مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن رسید. در سال 2017 میلادی (1395 شمسی) شرکت دالی فرم همکاری رسمی خود را با شرکت‌های ایرانی آغاز کرد.
اجزای اصلی سقف یوبوت
- بتن مسلح
- میلگردهای بالا و پایین (مش بالا و پایین)
- قالب‌های یوبوت (توخالی)
- فضاهای بین قالب‌ها برای عبور بتن
مزایای سقف یوبوت
استفاده از سقف یوبوت مزایای فنی، اقتصادی و اجرایی زیادی دارد:
- کاهش هزینه ترابری به دلیل حمل و نقل آسان: ساختار سیستم یوبوت، امکان روی هم سوار کردن قالب‌ها را فراهم می‌کند. به این ترتیب می‌توان تعداد زیادی از قالب‌ها را با سرویس‌های کم به محل پروژه انتقال داد. این ویژگی، هزینه ترابری را کاهش می‌دهد.
- سبکی، نازکی و سادگی: استفاده از یوبوت باعث کاهش وزن سازه (حدود 40 درصد)، تغییرشکل (حدود 15 درصد)، بار اعمال شده بر فونداسیون و سطح مقطع یا تعداد پایه‌ها می‌شود.
- افزایش تعداد طبقات ساختمان: به دلیل پایین بودن میزان مصرف بتن و ضخامت کم سقف یوبوت، فضای بیشتری برای ایجاد طبقات باز می‌شود.
- کاهش عمق فونداسیون مورد نیاز: به دلیل کاهش وزن سازه در صورت استفاده از سقف یوبوت، بار کمتری به فونداسیون وارد خواهد شد. به این ترتیب می‌توان عمق فونداسیون را کاهش داد. این ویژگی، هزینه اجرای فونداسیون را نیز کاهش می‌دهد.
- آزادی عمل بیشتر در طراحی: حذف تیرها، کاهش وزن و افزایش مقاومت، آزادی عمل بیشتری را به منظور طراحی ابعاد، تعداد و محل قرارگیری المان‌هایی مانند بازشوها و ستون‌ها فراهم می‌کند.
- بهبود عایق صدا، حرارت و لرزش: مقاومت بالای سقف یوبوت باعث کاهش لرزش سازه می‌شود. وجود فضای خالی درون سقف نیز انتقال صوت و حرارت را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد.
- بهبود عملکرد لرزه‌ای: به دلیل یکپارچگی بیشتر سقف یوبوت (به طور کلی سقف‌های دال بتنی)، عملکرد آن‌ها در برابر زلزه بهتر است.
- امکان اجرای دهانه‌های بلند: حذف ستون‌ها، وزن پایین و استحکام بالا، امکان اجرای دهانه‌های بلندتری را نسبت به دیگر سقف‌ها فراهم می‌کند.
- قابلیت اجرا در اسکلت بتنی و فلزی: سادگی و استحکام بالا، سقف یوبوت را به گزینه مناسبی برای اجرا در اسکلت‌های بتنی و فلزی تبدیل کرده است.
معایب و چالش‌ها
در کنار تمام مزیت‌های سقف یوبوت، این سیستم نیز مانند سیستم‌های دیگر دارای معایب مختص به خود است. از اصلی‌ترین معایب این نوع سقف می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- اجرا سقف یوبوت در دهانه‌های کوتاه اقتصادی نیست (برخلاف سقف سیاک).
- در صورت بتن‌ریزی نامناسب، امکان ورود بتن به درون قالب یا عدم پوشش کامل بتن تا کف قالب وجود دارد.
- مصرف بتن در قالب دوبل (به دلیل ارتفاع بیشتر) و قالب اصلاح شده (به دلیل ابعاد کوچکتر) بیشتر است.
- در صورت اتصال نامناسب قالب‌ها، امکان بلند شدن آن‌ها وجود دارد.
- در این سقف نیاز به استفاده از جک یا شمع‌بندی برای نگهداری قالب کف سقف وجود دارد (برخلاف سقف عرشه فولادی و دیگر سقف‌های کامپوزیت).
- وجود اسپیسرهای مربعی از پوشش کامل بتن بر روی سقف جلوگیری می‌کند.
- سقف‌های جایگزین زیادی وجود دارد.
نحوه اجرای سقف یوبوت
اجرای سقف یوبوت طی هفت مرحله قالب‌بندی، آرماتوربندی کف، چیدن قالب‌های یوبوت، آماتوربندی روی قالب‌ها، بتن‌ریزی اولیه، بتن‌ریزی نهایی و باز کردن قالب‌ها صورت می‌گیرد.
این نوع سقف را می‌توان بر روی دهانه‌های 12 تا 20 متری به خوبی اجرا کرد. فرآیند اجرای سقف یوبوت بسیار آسان است. در ادامه، به توضیح مختصر هر یک از این مراحل می‌پردازیم:
- مرحله اول: آماده‌سازی و قالب‌بندی سقف
در مرحله اول از اجرای سیستم یوبوت، آماده‌سازی و قالب‌بندی فضای زیر سقف انجام می‌شود. برای قالب‌بندی اولیه در اجرای سقف یوبوت می‌توان از قالب‌های چوبی، مدولار و غیره استفاده کرد. انجام شمع‌بندی در این مرحله، به منظور نگهداری و حفظ ایمنی ضروری است.
- مرحله دوم: آرماتوربندی کف
در مرحله بعدی، آرماتوربندی در کف دال طراحی شده صورت می‌گیرد. به طور کلی، آرماتوربندی باید به گونه‌ای اجرا شود که حداقل یک میگرد در فاصله بین دو قالب مجاور یوبوت وجود داشته باشد. میلگردهای نصب شده به منظور تقویت مقاومت فشاری سقف مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- مرحله سوم: چیدن قالب های یوبوت و تنظیم فاصله آن‌ها
پس از اتمام آرماتوربندی کف سیستم، قالب‌های یوبوت مطابق با طرح و نقشه‌های اجرایی بر روی میلگردها چیده شده و محل قرارگیری آن‌ها توسط اسپیسرها فیکس می‌شود. در ساختار اسپیسرها، چندین حفره وجود دارد. این حفره‌ها با قراگیری بر روی شیار‌ها و برآمدگی‌های سقف قالب‌ها، علاوه بر اتصال و نگهداری قالب‌ها کنار یکدیگر، فاصله بین آن‌ها را نیز تنظیم می‌کنند.
- مرحله چهارم: آرماتوربندی بر روی قالب های یوبوت
در این مرحله، آرماتوربندی بر روی قالب‌های یوبوت انجام می‌شود. میلگردهای مورد استفاده در بالای قالب‌ها، وظیفه تحمل بارهای کششی اعمال شده را بر عهدده دارند. پس از تکمیل آرماتوربندی اصلی، میلگردهای اضافی مطابق با نقشه اجرایی در محل‌هایی نظیر وسط دهانه، روی ستون، روی دیوارهای برشی، بازشوهای بزرگ و غیره قرار داده می‌شوند.
- مرحله پنجم: بتن ریزی لایه اول بر روی کف
بتن‌ریزی در سیستم یوبوت در دو لایه صورت می‌گیرد. در لایه اول، پس از جانمایی آرماتورهای کششی، بتن بر روی کف قالب نصب شده در مرحله اول ریخته می‌شود. ارتفاع لایه اول بتن به اندازه پایه‌های قالب یوبوت بستگی دارد. بر این اساس، ارتفاع لایه اول بتن به منظور پوشاندن کامل پایه‌ها می‌تواند بین 10 تا 60 سانتی‌متر باشد. هدف از ریختن لایه اول بتن، محبوس کردن هوا، جلوگیری از نفوذ بتن به فضای خالی و جابجا شدن قالب‌ها است. در این مرحله، باید تمام فضای کف به خوبی و تا ارتفاع مشخص بتن‌ریزی شود.
- مرحله ششم: تکمیل بتن ریزی سقف
پس از ریختن لایه اول بتن، بتن‌ریزی لایه دوم با یک فاصله زمانی شروع می‌شود. این فرآیند تا رسیدن به ضخامت سقف مورد نظر ادامه می‌یابد.
- مرحله هفتم: باز کردن قالب‌ها
در مرحله آخر، شمع‌بندی و قالب‌های اجرا شده در مرحله اول باز شده و به طبقه بعدی منتقل می‌شوند.
اجرای سقف یوبوت در اینتل دک با بهره‌گیری از فناوری‌های نوین و تیم مهندسی مجرب، به‌عنوان یکی از مدرن‌ترین روش‌های اجرای دال‌های بتنی در پروژه‌های ساختمانی شناخته می‌شود. این شرکت با استفاده از قالب‌های یوبوت با کیفیت و رعایت دقیق اصول فنی، موفق شده است سقف‌هایی سبک، مقاوم و اقتصادی اجرا کند که علاوه بر کاهش مصرف بتن و میلگرد، امکان ایجاد دهانه‌های بزرگ‌تر بدون نیاز به ستون میانی را فراهم می‌سازد. اجرای دقیق و اصولی این سیستم در اینتل دک، تضمین‌کننده ایمنی، دوام و بهینه‌سازی هزینه‌های ساخت‌وساز است.
مقایسه سقف یوبوت با سایر سیستم‌ها
| ویژگی / سیستم | یوبوت | تیرچه بلوک | کوبیاکس | دال تخت |
| وزن مرده | کم | متوسط | کم | زیاد |
| دهانه قابل اجرا | بلند (تا ۱۸ متر) | محدود (۵-۶ متر) | بلند (تا ۱۸ متر) | محدود |
| حذف تیرها | بله | خیر | بله | بله |
| قیمت قالب‌ها | متوسط به بالا | پایین | بالا | ندارد |
| اجرای تاسیسات | آسان | مشکل | آسان | آسان |
کاربردهای سقف یوبوت
سقف یوبوت در انواع پروژه‌ها قابل استفاده است:
- ساختمان‌های اداری و تجاری
- مجتمع‌های مسکونی بزرگ
- پارکینگ‌های طبقاتی
- بیمارستان‌ها و مراکز درمانی
- سازه‌های صنعتی با نیاز به دهانه‌های باز
نکات اجرایی مهم
اجرای سقف یوبوت بسیار ساده است. با این وجود، در صورت عدم رعایت ملاحظات اجرایی در این سیستم، نتیجه کار نامطلوب خواهد بود. برخی از این ملاحظات عبارت هستند از:
- به منظور جلوگیری از بلند شدن قالب (مخصوصا قالب‌هایی با ارتفاع بیشتر از 20 سانتی‌متر)، توصیه می‌شود میلگردهای کف به لوله یا پروفیل متصل شوند.
- از اعمال بارهای بیش از 80 کیلوگرم بر قالب‌ها خودداری شود.
- به منظور اتصال شبکه میلگردهای بالایی با میلگردهای پایینی و فیکس کردن قالب‌ها در بین این دو شبکه، باید از میلگردهای سنجاقی استفاده کرد.
- اسلامپ مناسب برای بتن‌ریزی در حین اجرا سقف یوبوت، 11 الی 13 سانتی‌متر است.
- به منظور یکنواختی سطح بتن، یک شاخص مناسب مورد استفاده قرار گیرد.
- هنگام بتن‌ریزی در هر طبقه، از جک اطمینان در سقف‌های پایینی استفاده شود.
- در حین بتن‌ریزی، هیچ ضربه‌ای به سقف وارد نشود.
- تمام عملیات‌های توضیح داده شده در بخش اجرای سقف یوبوت باید مطابق با آیین‌نامه‌ها و استانداردهای موجود صورت گیرد.
طراحی سقف یوبوت به چه صورتی انجام می شود؟
به طور کلی، طراحی سقف‌های مختلف در شرایط بارگذاری متفاوت به سیستم آن‌ها بستگی دارد. به این ترتیب، عملکرد سقف یوبوت در مواجهه با بارهای اعمال شده مشابه دال‌های مجوف است. البته دال‌های مجوف در شرایط بارگذاری مانند عضوهای T شکل عمل می‌کند؛ در صورتی که رفتار سقف یوبوت در هنگام بارگذاری مانند عضوهای I شکل است.
طراحی سقف یوبوت مطابق استانداردهای زیر انجام می‌شود:
- آیین نامه طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله (استاندارد 2800)
- مقررات ملی ساختمان (مبحث 9)
- موسسه بتن آمریکا (استاندارد ACI 318-08) یا قوانین اتحادیه اروپا (استاندارد EN 1992-1-1)
توزیع بار در سقف یوبوت به چه صورت است؟
نحوه توزیع بارها در سازه‌های عمرانی، یکی از مهمترین عوامل موثر بر پایداری این سازه‌ها است. به همین دلیل، طراحی سازه‌های عمرانی باید بر مبنا توزیع مناسب بارها بین عضوهای مختلف صورت گیرد. در سقف یوبوت، بارهای اعمال شده به طور کامل توسط دال‌های بتنی و ستون‌ها تحمل می‌شوند. به دلیل عدم استفاده از تیر در ساخت سقف‌های یوبوت، مساحت دهانه‌های سازه بزرگ‌تر خواهد بود.
جمع‌بندی
سقف یوبوت یک راهکار نوین و هوشمندانه برای سبک‌سازی سازه و افزایش بهره‌وری در طراحی معماری است. این سیستم با کاهش وزن مرده، افزایش دهانه‌های اجرایی، صرفه‌جویی در مصالح و بهینه‌سازی عبور تأسیسات، در بسیاری از پروژه‌های مدرن مورد استفاده قرار گرفته و می‌تواند جایگزین مناسبی برای روش‌های سنتی باشد. با این حال، اجرای صحیح آن نیازمند دقت، دانش فنی و نظارت کافی است.
سوالات متداول
- آیا سقف یوبوت نیاز به تیر دارد؟
خیر، در اکثر موارد سقف یوبوت به صورت دال تخت اجرا می‌شود و نیازی به تیر آویزدار نیست.
- آیا اجرای سقف یوبوت گران‌تر از سیستم‌های سنتی است؟
در نگاه اول ممکن است هزینه قالب‌ها بالاتر باشد، اما به دلیل کاهش مصرف بتن، آرماتور و حذف تیرها، هزینه نهایی پروژه در بسیاری موارد کاهش می‌یابد.