ساختمان های بتنی به دلیل وزن بالایی که دارند، فشار زیادی را بر سقف سازه وارد می کنند که این فشار درنهایت به تیرها و ستون های اصلی خود سازه منتقل می شود، از این رو کاهش نیروی وارد بر اعضا در ساختمان های بتنی اولویت اصلی مهندسین سازه می باشد. ایجاد حفره‌های مهندسی شده توسط گوی‌هایِ پلاستیکی توخالی درون سقف‌های بتنی که به اصطلاح «سقف کوبیاکس» نامیده می‌شود، این فرصت بزرگ را برای طراحان سازه فراهم می آورد تا سازه های سبک تر و مقاوم تری را طراحی کنند.

 

معرفی انواع سقف ها
سقف ها به‌ عنوان اولین عضو در جریان انتقال بارهای ثقلی و جانبی (نیروهای عمودی و افقی)، یکی از مهم‌ترین بخش‌ها در یک ساختمان محسوب می شود که وظیفه‌ی آن ضمن تحمل و انتقال بارهای ثقلی به تیر و ستون ها، دریافت نیروی جانبی زلزله و توزیع آن بین اجزای قائم (مانند ستون‌ها، مهاربندها و دیوارهای برشی) می‌باشد.

تقسیم بندی انواع سقف ها از نظر رفتار لرزه ای
سقف صلب:
در این سقف نیروی جانبی زلزله به نسبت سختیِ اعضای قائم سازه، بین آن‌ها تقسیم می‌شود.
سقف انعطاف‌پذیر: در این نوع از سقف‌ ها، بار جانبی زلزله به نسبت وزن لرزه‌ای (بار مرده و درصدی از بار زنده مربوط به سطح بارگیر عضو) بین اعضای سازه تقسیم می‌شود.
سقف نیمه صلب: سقفی است که توزیع نیروی زلزله بر اساس ترکیبی از دو حالت فوق انجام می‌شود.
با صلب در نظر گرفتن دیافراگم سقف، می‌توانیم نیروهای جانبی وارد بر سازه را به سیستم باربر جانبیِ قائم از جمله دیوار برشی و یا بادبندها انتقال دهیم، در واقع دیافراگم سازه در نقش سیستم باربر جانبیِ افقی ایفای نقش می‌کند. 
اگر دیافراگم‌ها (به عنوان اولین عضو از سازه که در مسیر انتقال بار قرار دارند)، صلب نباشد، حتی در صورتی‌ که اعضای باربر جانبیِ قائم با سختی بسیار زیادی داشته باشیم، نیروی زلزله به‌ درستی از سقف به آن‌ ها منتقل نشده و درنتیجه مقاومت ساختمان در برابر زلزله مختل می‌شود. به‌ عبارت ‌دیگر سقف‌ ها در سازه، رابط اعضای باربر جانبی ِقائم با یکدیگر و توزیع‌ کننده‌ ی نیروی جانبی بین آن‌ ها هستند، پس ساخت و اجرای یک سقف با صلبیت کافی، یکی از پارامتر های اصلی و بسیار مهم در طراحی سازه‌ ها به شمار می رود.
در سال‌ های اخیر با توجه به نیاز بازار انواع گوناگونی از سقف‌ ها به وجود آمده که هرکدام از آن‌ها دارای مزایا و معایبی می‌باشند. ما در این دانشنامه از وب سایت عصرآهن، به بررسی جامع و کامل سقف های کوبیاکس که از آخرین دستاوردها در صنعت ساخت و ساز می باشد، خواهیم پرداخت. 


سقف کوبیاکس چیست؟
سقف کوبیاکس(Cobiax)، یک سیستم دال دو طرفه است که نیروهای ناشی از بار مرده و زنده ی سقف را از دو طرف به تیرهای کناری منتقل می‌کند. 
ضخامت سقف کوبیاکس نسبت به سقف‌های تیرچه‌ بلوک و سقف‌های سنتی دیگر (مانند سقف طاق ضربی) کمتر است، لذا وجود انتخاب‌های فراوان در طراحی سقف سازه، می‌تواند از لحاظ اقتصادی بسیار مناسب و مقرون به صرفه باشد.
سقف کوبیاکس، یکی از سبک های جدید در طراحی سقف سازه‌های مختلف است که نحوه اجرای آن با سقف‌های سنتی متفاوت می باشد. بخش های اصلی این سقف از دو ردیف میلگرد فولادی و یک ردیف گوی توخالی تشکیل شده است که نیازی به اضافه کردن موارد مختلف دیگر ندارد. جنس گوی های توخالی نیز از اتیلن و پلی اتیلن بازیافتی می باشد.

دلایل استفاده از سقف کوبیاکس چیست؟
در اجرای سقف کوبیاکس از موادی با وزن سبک استفاده می‌شود که وزن نهایی سقف سازه و مجموع بار وارد بر سازه را کاهش می‌دهند. از میلگرد و گوی‌های توخالی نیز به عنوان بخش‌های اصلی این سقف یاد می‌شود.
با توجه به اینکه داخل گوی های توخالی هوا وجود دارد و تقسیم فشار سقف نیز به صورت افقی و عمودی انجام می‌گیرد، عملاً فشار خاصی بر سازه وارد نمی‌شود و سقف به صورت معلق باقی می‌ماند.

اجزای اصلی سقف کوبیاکس

اجزای تشکیل دهنده ی سقف کوبیاکس عبارت اند از:
۱. بتن
۲. میلگرد (آرماتور)
۳. شبکه مش فوقانی و تحتانی
۴. ماژول های قفسه ای شامل گوی های پلاستیکی توپ های تو خالی به همراه خرپای فلزی از میلگرد فولادی نوع A2 

توپ های توخالی در قسمت مرکزی (وسط) قفسه مسلح قرار می گیرند و یک قفسه مدولار مسلح را به وجود می آورند. به این توپ های تو خالی، کیج مسلح نیز می گویند که در بین ۲ شبکه میلگرد تحتانی و فوقانی دال قرار می گیرند و با حذف بتن غیرباربر (بتنی که در سقف سازه ریخته می شود و عملاً به غیر از افزایش بار مرده، کارایی دیگری ندارد) از درون دال، باعث سبک شدن سقف و در نتیجه باعث سبک شدن کل سازه می شود. 
در سازه هایی که سقف کوبیاکس در آن ها اجرا می شود برای مقابله با نیروهای جانبی (نظیر نیروی زلزله) از دیوار برشی بتنی با شکل پذیری متوسط و سیستم قاب تقریبا ساده شامل ترکیب دال و ستون استفاده می شود.

نحوه ی اجرای سقف کوبیاکس
۱. قالب بندی و اجرای شبکه مش تحتانی

بعد از اجرای ستون ها در گام اول، کل سقف دقیقا مشابه دال بتنی معمولی با استفاده از قالب چوبی یا فلزی قالب بندی شده و سپس شبکه میلگرد تحتانی اجرا می شود. 
در این مرحله نکات زیر باید در نظر گرفته شود:
•    شمع بندی باید به فاصله های ۱ تا ۱.۵ متر زیر قالب انجام شود.
•    حداقل ۲ عدد میلگرد مش پایین تر از هسته ی ستون عبور کند.
•    شبکه میلگردی تحتانی بایستی در فاصله های ۲ متری، با سیم مفتول ۲.۵ به قالب های سقف متصل شود.
 برای رعایت پوشش بتن نیز باید میلگردهای شبکه ی تحتانی بر روی اسپیسر مهار شوند.
 لازم است بدانید که استفاده از سنگ، موزاییک، آجر و مانند آن، برای رعایت پوشش بتنی مجاز نمی باشند.

۲. جایگذاری ماژول های قفسه ای

بعد از اتمام آرماتوربندی و نصب اسپیسرها، گوی ها مطابق نقشه های اجرایی روی سقف پهن می شوند و با استفاده از سیم مفتول (سیم آرماتوربندی) به شبکه ی میلگرد مش تحتانی که در مرحله ی قبل اجرا شده، متصل می شوند. البته نباید در محدوده اطراف ستون ها و دیوارهای برشی، گوی ها را قرار دهیم، چرا که نواحی اطراف ستون ها و دیوارها، برای افزایش مقاومت دال در برابر برش پانچ به صورت دال معمولی توپر اجرا می شود.
برای اتصال عرضی ماژول های قفسه ای (کیج ها) به یکدیگر نیز از فیکسچر استفاده می کنیم.
فواصل طولی و عرضی ماژول های قفسه ای از دیوارهای برشی و ستون ها، جهت کنترل و اجرای برش پانچ که در نقشه های اجرایی توسط مهندس طراح مشخص می شود و بایستی به طور دقیق رعایت گردد. ماژول ها را هم بر اساس تعداد گوی های مورد نیاز در هر قسمت به راحتی توسط قیچی می بریم و در جای مناسب خود قرار می دهیم.

۳. اجرای شبکه مش فوقانی

پس از تکمیل جایگذاری گوی ها، شبکه مش فوقانی بافته شده و بدین صورت سقف ما آماده ی بتن ریزی می شود.
در مرحله اجرای شبکه میلگرد فوقانی نیز باید نکات زیر را در نظر داشته باشیم:
•    قطر و فواصل میلگردهای فوقانی و تحتانی را براساس نقشه های اجرایی که محاسب سازه طراحی کرده است، اجرا می کنیم. 
•    در اکثر مواقع شبکه مش فوقانی دارای میلگردهایی با قطر کمتر یا فواصل میلگردگذاری بیشتر می باشد.
•    انتهای میلگردهای شبکه فوقانی و تحتانی را باید با خم ۹۰ درجه اجرا کنیم.
•    کیج ماژول ها را باید به شبکه میلگرد بالایی و پایینی با سیم مفتول ۱.۵ نرم متصل کنیم.

۴. بتن ریزی سقف کوبیاکس

پس از کنترل مجدد قالب بندی، نحوه ی قرارگیری گوی ها، شبکه میلگرد تحتانی و فوقانی و اطمینان از صحت عملیات اجرایی، سقف را با استفاده از پمپ زمینی، باکت، دکل و یا سایر روش های متداول، بتن ریزی و درنهایت ویبره می شود.
درواقع بتن ریزی سقف کوبیاکس در ۲ مرحله انجام می شود:
1)    برای تثبیت شبکه آرماتوربندی و همچنین تثبیت کیج ماژول ها، بتن ریزی اولیه را بر روی شبکه میلگرد پایین تا نیم کره ی کیج ماژول انجام می دهیم.
2)    در مرحله ی دوم هم بتن ریزی را تا مدفون شدن کامل کیج ها و شبکه آرماتوربندی فوقانی انجام می دهیم.
 

نکته: بتن ریزی باید به صورت پیوسته انجام شود و همچنین ویبره زدن را در هر ۲ مرحله به صورت قائم در داخل کیج ماژول ها انجام می دهیم.

تمامی مراحل اجرای سقف های کوبیاکس را می توانید در ادامه و در ویدئوی زیر مشاهده نمایید:

ضخامت سقف کوبیاکس
ضخامت سقف کوبیاکس به عوامل مختلفی بستگی دارد که طول دهانه، تعداد طبقات، میزان مصرف مصالح و وزن نهایی سازه بر این ضخامت تأثیر گذار هستند. از این رو نمی‌توان یک عدد مشخصی برای ضخامت این سقف‌ها در نظر گرفت، ولی در حالت کلی می توان از الگوی زیر پیروی کرد:
•    ضخامت تقریبی ۲۰ سانتی متر برای سقف‌هایی با دهانه ۵ متر
•    ضخامت تقریبی ۳۵ سانتی متر برای سقف های با دهانه ۱۱ متر
•    ضخامت تقریبی ۴۵ تا ۶۰ سانتیمتر برای دهانه های با طول ۱۴ تا ۱۶ متر

 نکات و الزامات اجرایی سقف های کوبیاکس
۱. حداقل ضخامت بتن پوششی مابین، بالا و پایین گوی ها ۵ سانتی متر باید در نظر گرفته شود.
۲. برای جلوگیری از بلند شدن گوی ها در اثر فشار بتن ریخته شده، باید کیج ها به شبکه میلگردی پایین مهار شوند.
۳. استفاده از سقف کوبیاکس با رعایت ضوابط و آیین نامه های موجود در مباحث ششم مقررات ملی ساختمان در سازه های دارای دیوار برشی مجاز می باشد.
۴. دقت داشته باشید که این ضوابط فقط برای سقف کوبیاکس با گوی های کروی شکل مجاز بوده و سقف های با گوی های غیر کروی شکل را شامل نمی شود.
۵. قبل از بتن ریزی، باید محل داکت های تاسیساتی و بازشوها را بر روی سقف مشخص کنیم و میلگردهای تقویتی موربی را در اطراف بازشوهای بزرگ نصب کنیم.
۶. در فضای خالی در اطراف ستون ها و دیوارها برای حفظ فاصله ی شبکه میلگرد تحتانی و فوقانی و همچنین افزایش ظرفیت برشی، از میلگردهای رکابی استفاده می کنیم.
۷. برای جلوگیری از خالی ماندن و پر نشدن فضای زیر گوی ها، باید از مواد افزودنی بتن (روان کننده) برای افزایش روانی بتن استفاده کرده و همچنین بتن ریخته شده را کاملا ویبره کنیم.
۸. توصیه می شود که بعد از باز کردن قالب های سقف، تعدادی از جک ها را در زیر سقف نگه داریم و همه ی آن ها را جمع نکنیم تا از خیز ناگهانی تیرها به دلیل فشار وارده کاسته شود.
۹. از سقف کوبیاکس مانند دال تخت فقط می توانیم تا ۳ طبقه استفاده کنیم و در صورتی که تعداد طبقات ما بیشتر از ۳ طبقه و نهایتاً تا ۱۵ طبقه باشد، بایستی از دیوارهای برشی استفاده نمائیم.
۱۰. حداکثر دهانه (یعنی فاصله ی مرکز به مرکز ستون ها) در سقف کوبیاکس وقتی به صورت دال تخت استفاده می شود، به ۶.۵ متر محدود می گردد. اگر سقف کوبیاکس با سیستم قاب خمشی بتن آرمه که شامل تیر و ستون های مجزا است، ترکیب شود در این صورت حداکثر فاصله ی مرکز به مرکز ستون ها به ۸ متر محدود می شود.
۱۱. مجموع بار مرده بر روی سقف کوبیاکس شامل؛ کف سازی ها، تیغه ها و نازک کاری چیزی در حدود ۲۶۰ کیلوگرم بر متر مربع می باشد. در صورتی که بخواهیم از سقف های کوبیاکس در کاربری های پارکینگ استفاده کنیم، فقط برای پارکینگ هایی که محل عبور اتومبیل سواری با حداکثر وزن ۲.۵ تن و بار متمرکز ۱ تن باشد، مجاز هستیم.

مزایای سقف کوبیاکس

زمانی که بحث مزایای سقف کوبیاکس پیش می‌آید، لازم است که به مشخصات ظاهری و همچنین خصوصیات فنی آن توجه داشته باشیم و با توجه به طراحی که در مورد آنها صورت می‌گیرد، انتظارات واقع بینانه ای از آنها داشته باشیم. 
برخی از مزایای که از این سقف انتظار می‌رود عبارتند از:
•    کاهش وزن سقف سازه و در نتیجه کاهش وزن مرده ی تحمیلی بر روی ستونها و کل سازه؛
•    ایجاد باربری دو محوره به دلیل دارا بودن محورهای افقی و عمودی؛
•    کاهش ضخامت کلی سقف و در نتیجه کاهش ارتفاع کل سازه؛
•    ایجاد حالت معلق در سقف که باعث مقاومت بهتر سازه در برابر نیروهایی مانند زلزله می‌شود؛
•    بهینه سازی سازه‌ها و فونداسیون ها و کاهش بارهای افقی؛
•    کاهش ۲۰ درصدی استفاده از مواد مضر برای محیط زیست؛ 
•    کاهش ۲۲ درصدی مصرف انرژی‌های اولیه؛
•    امکان بازیافت ۱۰۰ درصدی مواد استفاده شده در این سقف؛
•    عدم نیاز به اجرای سقف کاذب زیر سقف کوبیاکس؛
•    فراهم آوردن امکان اجرای کنسولی تا ۷ متر؛
•    فراهم آوردن امکان تغییرات مختلف در سقف برای نصب تجهیزات و یراق آلات؛
•    سهولت در افزایش فضای مفید و تغییر کاربری سقف؛
•    کاهش هزینه‌های مربوط به اجرای تاسیسات، و همچنین هزینه های زمان ساخت؛
•    کاهش مصرف آهن و فولاد در اجرای سقف.

معایب سقف کوبیاکس

•    برای پروژه های کوچک، نسبتاً مقرون به صرفه نیست.
•    جاگیر بودن پرکننده‌های کروی در هنگام دپو و حمل‌ونقل 
•    به دلیل اینکه سقف کوبیاکس در کشورهای زلزله خیزی مثل ژاپن و آمریکا زیاد مورد استفاده قرار نمی گیرد، از این رو هنوز میزان مقاومت این نوع سقف ها در برابر زلزله مشخص نمی باشد و هیچ کدام از آیین نامه های مربوط به زلزله، استاندارد مشخصی برای آن تعریف نکرده اند. 


قیمت سقف کوبیاکس
قیمت سقف کوبیاکس باید به صورت قیمت تمام شده آن در ساختمان گزارش شود و مجموعه هزینه‌هایی که برای اجرای آن صورت می‌گیرد، در قیمت نهایی لحاظ می‌شود. 
همانطور که قبلاً اشاره شد، برای اجرای سقف کوبیاکس از میلگرد، بتن، گوی‌های توخالی و برخی مواد افزودنی استفاده می‌شود که در جریان اجرای آن ممکن است به برخی خدمات مهندسی و پشتیبانی نیز احتیاج پیدا شود. با این وجود می‌توان با افزودن دستمزد و اُجرت به صورت حق الزحمه پیمانکار و همچنین قیمت مصالح استفاده شده برای اجرای آن، قیمت سقف کوبیاکس را محاسبه کرد.

جمع بندی
یکی از اصلی ترین دغدغه های مهندسین سازه در طراحی سازه های بتنی مقاوم و بادوام، بار مرده ای است که بر سازه تحمیل شده و موجب افزایش وزن سقف، افزایش تعداد و قطر ستون ها و تیرها، افزایش هزینه های ساخت و هم چنین تخریب و صدمات انسانی فراوان در هنگام وقوع زلزله می شود. از این رو استفاده از مصالح جدید و سبک در ساخت سازه ها ضروری می نماید.
سقف های کوبیاکس یکی از جدیدترین فناوری های ساخت دست بشر در ساختمان های امروزی است که مزیت های فراوانی از جمله کاهش وزن سقف سازه، کاهش نیروهای وارد بر ستون ها و تیرها، تخریب کمتر در هنگام زلزله، کاهش هزینه های ساخت و ساز و... دارد. از این رو استفاده از این نوع سقف ها در ساختمان هایی که وزن در آن ها فاکتور مهمی به شمار می رود، اهمیت فراوانی دارد. 
استقاده از این تکنولوژی به خصوص در کشور ما که زلزله های بزرگی در نقاط مختلف آن اتفاق می افتد، می تواند موجب کاهش خسارات و صدمات انسانی شود.