رفتار سازه‌ای سقف کامپوزیت در برابر بارگذاری را می‌توان به رفتار در برابر بارهای حین ساخت و بارهای پس از اتمام ساخت تقسیم‌بندی کرد.
رفتار سقف کامپوزیت در برابر بارگذای حین ساخت چگونه است؟
در حین اجرای سقف کامپوزیت، عرشه فولادی به تنهایی در برابر بارهای خارجی مقاومت می‌کند. در این شرایط، عرشه بیشتر در معرض خمش و برش قرار دارد. خمش عرشه می‌تواند باعث افزایش اعمال فشار بر بال‌ها یا بخش‌هایی از جان شود. از طرف دیگر، برش بیشتر در نزدیکی تکیه‌گاه‌های عرشه رخ می‌دهد. علاوه بر این، احتمال رخ دادن کمانش در المان‌های نازک عرشه پیش از تسلیم شدن سازه در برابر تنش‌های خمشی و برشی نیز وجود دارد. تمام این عوامل، ظرفیت باربری و سختی عرشه را کاهش می‌دهند.
رفتار سقف کامپوزیت در برابر بارگذاری پس از ساخت چگونه است؟
رفتار سقف کامپوزیت در برابر بارگذاری‌ها با دیگر سازه‌های کامپوزیت (بتن مسلح و تیرهای کامپوزیت) متفاوت است. با این وجود، المان‌های مشترکی نظیر آج یا گل میخ بین سقف کامپوزیت با بتن مسلح و تیرهای کامپوزیت وجود دارد که رفتار آن‌ها را به هم مرتبط می‌کنند. تصویر زیر، ترکیب‌های متفاوت عرشه فولادی با بتن مسلح و تیر را نمایش می‌دهد.
منشا تفاوت رفتار سقف عرشه فولادی و آج‌های آن با دیگر سازه‌های کامپوزیت در قابلیت شکل‌پذیری آن‌ها است. عرشه فولادی بر خلاف میلگردهای درون بتن می‌تواند تغییر شکل دهد اما به طور کامل درون بتن قرار نمی‌گیرد. در شرایط بارگذاری معمولی، سقف کامپوزیت مانند یک سازه ترک خورده رفتار کرده و در راستای طول ورق خم می‌شود.
بارگذاری سقف کامپوزیت را می‌توان به مراحل زیر تقسیم‌بندی کرد:
- پیش از ترک: زمانی که میزان بارگذاری سقف کامپوزیت کوچک است، احتمال رخ دادن ترک کاهش می‌یابد. در این حالت، یکپارچگی بین بخش‌های مختلف کامل بوده و رابطه بین تنش‌های موجود در ورق فولادی و بتن به صورت خطی است.
- شروع ترک: با افزایش بارگذاری، بتن بر اثر کشش ترک می‌خورد. این مسئله باعث کاهش سختی سازه می‌شود. با ایجاد ترک، تغییر شکل بیشتری نسبت به حالت پیش از ترک به وجود می‌آید. چسبندگی بین ورق و بتن، نیروی برشی را بین ترک‌ها توزیع می‌کند. در انتهای سقف، امکان کافی نبودن چسبندگی و رخ دادن شکست وجود دارد.
- بارگذاری بالا: هنگامی که یک سقف کامپوزیت به صورت آزمایشی یا اتفاقی تحت بارهای بالاتر از بار طراحی قرار می‌گیرد، رفتار آن به نوع ورق فولادی مورد استفاده بستگی پیدا می‌کند. اعمال بارهای بزرگ بر روی تمام سقف‌های کامپوزیت، باعث رخ دادن مقداری لغزش بتن بر روی ورق فولادی می‌شود. دلیل این مسئله، بیشتر بودن تنش‌های برشی بین بتن و ورق از مقاومت اتصال یا چسبندگی است.
- شکست: سقف‌های کامپوزیت با توجه به جنس ورق فولادی مورد استفاده و هندسه سازه با حالت‌های شکست مختلفی رو به رو می‌شوند. برخی از ورق‌های فولادی در مواجهه با بارگذاری بالا به سرعت می‌شکنند (رفتار شکننده). برخی دیگر، با افزایش تدریجی بارگذاری پیش از شکست، تغییر شکل‌های بزرگی به همراه افزایش لغزش نسبی را تجربه می‌کنند (رفتار شکل‌پذیر). شکست سقف کامپوزیت می‌تواند در محل سطح تماس بتن و ورق فولادی (با از بین رفتن مقاومت برشی) یا در مقطع سقف (به صورت یکجا) رخ دهد.
نکته: در صورت استفاده کردن از شمع حین اجرای سقف کامپوزیت، باز کردن آن‌ها می‌تواند باعث خمش و تغییر شکل فوری سقف شود. این بارگذاری اولیه، ایجاد ترک در بتن را به همراه دارد. تغییر بارهای اعمال شده بر روی سقف در گذر زمان نیز منجر به تغییر شکل بیشتر و خزش بتن در طی چند سال می‌شود.