کفراژ چیست؟ بررسی تفاوت کفراژ بندی با داربست

کفراژ به مجموعه قالب‌ها، پایه‌ها، لوله‌های داربستی یا سیستم‌های اسکافولد گفته می‌شود که به یکدیگر متصل شده و برای شکل‌دهی و نگهداری بتن تازه به کار می‌روند.

این سیستم در اجرای بخش‌های مختلف سازه‌های بتنی، مانند سقف، تیر، ستون و دیوار، کاربرد دارد و معمولاً پس از رسیدن بتن به مقاومت لازم باز می‌شود؛ هرچند در برخی روش‌های خاص، قالب می‌تواند به‌صورت دائمی در سازه باقی بماند. اتصال اجزای کفراژ بسته به نوع سیستم، با استفاده از پین و گوه، انواع بست یا اتصالات مدولار انجام می‌شود.

در کارگاه‌های ایران، واژه‌های کفراژ، قالب‌بندی، شمع‌بندی و داربست گاهی به‌جای یکدیگر استفاده می‌شوند؛ درحالی‌که از نظر مهندسی وظیفه یکسانی ندارند.

معرفی کفراژ

واژه «کفراژ» از واژه فرانسوی Coffrage وارد ادبیات اجرایی ایران شده و در معنای عمومی به سامانه موقتی شکل‌دهی و نگهداری بتن تازه گفته می‌شود. بااین‌حال، در کاربرد کارگاهی، اصطلاح «کفراژبندی سقف» اغلب به شبکه زیرسازی و شمع‌هایی اشاره دارد که قالب سقف را نگه می‌دارند.

تعریف فنی کفراژ گسترده‌تر است. OSHA، سیستم Formwork را کل سامانه نگهدارنده بتن تازه یا بتن نیمه‌سخت‌شده می‌داند؛ یعنی علاوه بر سطح قالب در تماس با بتن، شمع‌ها، شمع‌های مجدد، مهاربندها و اتصالات نیز جزو سیستم قالب‌بندی هستند. Shore عضو فشاری نگهدارنده بار است و Reshoring به نصب مجدد پایه‌ها پس از بازکردن بخشی از قالب‌ها برای پشتیبانی از بتن جوان و بارهای ساخت گفته می‌شود.

برای جلوگیری از ابهام، اصطلاحات اصلی را می‌توان به این صورت تفکیک کرد:

قالب یا Form: سطح در تماس با بتن که شکل، ابعاد و کیفیت سطح عضو را ایجاد می‌کند.

شمع‌بندی یا Shoring: پایه‌ها و اعضای فشاری که بار قالب و بتن تازه را به تکیه‌گاه منتقل می‌کنند.

کفراژ یا Formwork System: مجموعه قالب، پشت‌بند، تیرهای فرعی و اصلی، شمع‌ها، سرجک‌ها، مهاربندی‌ها و اتصالات.

داربست یا Scaffold: سکوی موقتی مرتفع و سازه نگهدارنده آن که برای استقرار یا دسترسی نیروی کار و مصالح استفاده می‌شود. OSHA نیز داربست را سکوی موقت مرتفع، ثابت یا معلق، برای نگهداری افراد، مصالح یا هر دو تعریف می‌کند.

در استاندارد EN 12812، سازه موقت باربر یا Falsework با الزامات طراحی مستقل بررسی شده و قالب می‌تواند بخشی از این سازه موقت باشد. در مقابل، استاندارد EN 12811-1 برای داربست‌های دسترسی و کار تدوین شده و هدف اصلی آن ایجاد محل کار و مسیر دسترسی ایمن است.

کاربرد کفراژ در ساختمان چیست؟

مهم‌ترین کاربرد کفراژ، نگهداری بتن تازه تا رسیدن عضو به مقاومت لازم است؛ اما عملکرد آن فقط به تحمل وزن محدود نمی‌شود. کفراژ باید هندسه عضو، تراز، شاقولی، ضخامت، محل بازشوها، خیز پیش‌بینی‌شده و کیفیت سطح بتن را نیز کنترل کند.

در اجرای سقف، تیر و دال، بارها از رویه قالب به تیرک‌های فرعی، تیرهای اصلی، شمع‌ها، کفشک‌ها و در نهایت به بستر یا طبقه زیرین منتقل می‌شوند. هرگونه ناپیوستگی یا ضعف در این مسیر انتقال بار می‌تواند تمرکز تنش، نشست موضعی یا ناپایداری سیستم را به دنبال داشته باشد.

کفراژ در اجرای دال، تیر، ستون، دیوار برشی، هسته سازه‌ای، رمپ، پل، مخزن، تونل و سازه‌های خاص کاربرد دارد. در ساختمان‌های چندطبقه، بار ساخت ممکن است از طریق شمع‌ها میان چند طبقه توزیع شود. راهنمای ACI 347.2 برای شمع‌بندی و شمع‌بندی مجدد ساختمان‌های چندطبقه، بر توالی اجرا، زمان‌بندی، توزیع بارهای ساخت و مقاومت بتن در سنین کم تأکید دارد.

سختی کفراژ نیز به اندازه مقاومت آن اهمیت دارد. تغییرشکل زیاد اعضای کفراژ می‌تواند ضخامت دال و مصرف بتن را افزایش دهد، سطح زیر سقف را موج‌دار کند یا ابعاد تیر و ستون را از رواداری‌های مجاز خارج سازد. بنابراین مقاومت، خیز، نشست و پایداری کلی باید به‌صورت هم‌زمان کنترل شوند.

اجزای اصلی سیستم کفراژ

یک سیستم کفراژ سقف معمولاً از اجزای زیر تشکیل می‌شود:

• رویه قالب
• تیرک‌های فرعی
• تیرهای اصلی
• پایه یا شمع
• سرجک و کفشک تنظیم‌شونده
• مهاربندهای افقی و قطری
• بست‌ها و اتصالات

در سیستم‌های مدولار، فریم مثلثی، پایه چکشی، برج باربر یا میز قالب می‌تواند جایگزین شمع‌های منفرد شود.

مسیر انتقال بار در کفراژ باید پیوسته و قابل پیش‌بینی باشد. رویه قالب، بار بتن را به تیرک‌های فرعی منتقل می‌کند؛ تیرک‌های فرعی بار را به تیرهای اصلی و تیرهای اصلی نیز آن را به شمع‌ها انتقال می‌دهند. شمع‌ها در نهایت بار را به کف، فونداسیون موقت یا طبقات زیرین می‌رسانند.

پایه‌ها باید روی سطحی سخت، پایدار و دارای ظرفیت باربری کافی قرار گیرند. قرار دادن شمع روی آجر لق، قطعه چوب نامنظم، خاک نرم یا سطح شیب‌دار بدون تمهید مهندسی، مسیر انتقال بار را نامطمئن می‌کند.

مطابق الزامات OSHA، قالب باید برای تمام بارهای قائم و جانبی قابل انتظار طراحی، نصب، مهاربندی و نگهداری شود. نقشه آرایش جک‌ها، قالب، شمع‌بندی، سکوی کار و داربست نیز باید در کارگاه موجود باشد. تجهیزات شمع‌بندی باید پیش از نصب و بلافاصله قبل، حین و پس از بتن‌ریزی بازرسی شوند و بیس‌پلیت، سرشمع و پیچ تنظیم باید تماس کامل با تکیه‌گاه داشته باشند.

انواع کفراژ

انواع کفراژ را می‌توان بر اساس جنس قالب، نوع عضو سازه‌ای، روش اجرا و سیستم پشتیبان دسته‌بندی کرد.

انواع کفراژ بر اساس جنس قالب

در ادامه به بررسی انواع کفراژ بر اساس متریال پرداخته شده است.

کفراژ چوبی و تخته‌ای

کفراژ چوبی انعطاف‌پذیر است و برای هندسه‌های نامنظم، پروژه‌های محدود یا قطعاتی که ابعاد غیرتکراری دارند کاربرد دارد. کیفیت چوب، میزان رطوبت، وضعیت اتصالات و تغییرشکل تخته‌ها باید پیش از استفاده کنترل شود.

قالب پلای‌وود و تیر مهندسی‌شده

پلای‌وود معمولاً سطح یکنواخت‌تری نسبت به تخته‌های معمولی ایجاد می‌کند. فاصله تیرک‌های نگهدارنده باید بر اساس ضخامت ورق، جهت مقاوم آن، فشار بتن و کیفیت سطح مورد انتظار تعیین شود.

کفراژ فلزی

کفراژ فلزی از پنل‌های فولادی، پشت‌بندها و اتصالات مدولار تشکیل می‌شود. دوام، مقاومت و تکرارپذیری بالا از مزایای این سیستم است؛ اما وزن قطعات، نیاز احتمالی به جرثقیل و ضرورت کنترل خوردگی یا تغییرشکل پنل‌ها باید در نظر گرفته شود.

کفراژ آلومینیومی

سیستم‌های آلومینیومی سبک‌تر هستند و در پروژه‌هایی با پلان و طبقات تکراری، چرخه اجرای سریعی ایجاد می‌کنند. این سیستم‌ها باید مطابق نقشه مونتاژ و دستورالعمل سازنده اجرا شوند و تغییر فاصله پایه‌ها یا ترکیب خودسرانه قطعات مجاز نیست.

قالب پلیمری یا کامپوزیتی

قالب‌های پلیمری سبک و در برابر رطوبت مقاوم هستند. ظرفیت باربری، فاصله پشت‌بندها و تعداد چرخه مجاز استفاده از این قالب‌ها باید از مدارک فنی تولیدکننده استخراج شود.

انواع کفراژ بر اساس محل اجرا و سیستم اجرایی

نوع کفراژ با توجه به محل استفاده، شکل بخش بتنی، ارتفاع اجرا، میزان فشار بتن تازه و سرعت موردنیاز پروژه انتخاب می‌شود. کفراژی که برای اجرای سقف به کار می‌رود، از نظر نحوه انتقال بار و اجزای نگهدارنده با سیستم مورد استفاده برای دیوار، ستون یا سازه‌های مرتفع تفاوت دارد.

کفراژ سقف و تیر

در اجرای سقف‌ها و تیرهای بتنی، کفراژ باید وزن قالب، آرماتور، بتن تازه، تجهیزات و نیروهای اجرایی را تا رسیدن بتن به مقاومت کافی تحمل کند. برای زیرسازی سقف می‌توان از شمع‌های تلسکوپی، تیرهای چوبی یا فلزی، اسکافلد، سیستم چکشی، برج باربر، قالب‌های مدولار یا میز پرنده استفاده کرد.

انتخاب سیستم مناسب به ضخامت دال، ابعاد دهانه، ارتفاع سقف، میزان بار، تعداد طبقات تکراری و سرعت چرخه اجرایی بستگی دارد. در سقف‌های مرتفع یا سنگین، استفاده از برج‌های باربر و سیستم‌های مهاربندی‌شده معمولاً پایداری بیشتری نسبت به شمع‌های منفرد ایجاد می‌کند.

کفراژ دیوارهای بتنی

کفراژ دیوار معمولاً از پانل‌های قالب، پشت‌بندهای افقی و عمودی، بولت‌های مهاری، سولجر، واشر و مهره تشکیل می‌شود. این سیستم باید علاوه بر وزن خود، فشار جانبی بتن تازه را نیز تحمل کند.

میزان فشار وارد بر قالب دیوار به ارتفاع بتن‌ریزی، سرعت ریختن بتن، دمای محیط، اسلامپ، نوع افزودنی و روش ویبره بستگی دارد. به همین دلیل، فاصله بولت‌ها و پشت‌بندها باید بر اساس محاسبات و نقشه قالب‌بندی تعیین شود و نباید صرفاً بر مبنای تجربه کارگاهی تغییر کند.

کفراژ ستون

در کفراژ ستون، کنترل ابعاد مقطع، شاقولی‌بودن قالب، استحکام پشت‌بندها و آب‌بندی درزها اهمیت زیادی دارد. قالب ستون می‌تواند از نوع فلزی مدولار، چوبی، پلای‌وود یا سیستم‌های خاص مدور و چندضلعی باشد.

به دلیل فشار بتن تازه، تسمه‌ها، گیره‌ها و پشت‌بندهای ستون باید با فاصله مناسب نصب شوند. همچنین قالب باید از چند جهت مهار شود تا هنگام بتن‌ریزی یا ویبره از حالت شاقول خارج نشود.

کفراژ فونداسیون و شناژ

در فونداسیون، شناژ و کلاف‌های بتنی، ارتفاع قالب معمولاً کمتر از دیوار و ستون است؛ اما فشار بتن، وضعیت بستر و احتمال بازشدن قالب همچنان باید کنترل شود. قالب‌بندی این بخش‌ها اغلب با پانل فلزی، تخته یا پلای‌وود انجام می‌شود.

در صورتی که خاک جداره پایدار و مورد تأیید دستگاه نظارت باشد، ممکن است بخشی از خاک به‌عنوان قالب طبیعی استفاده شود. بااین‌حال، این روش نباید موجب آلودگی بتن، کاهش پوشش میلگرد یا خارج‌شدن ابعاد فونداسیون از نقشه شود.

کفراژ سازه‌های خاص و تکرارشونده

در پروژه‌هایی که دارای طبقات، دیوارها یا مقاطع تکراری هستند، استفاده از سیستم‌های صنعتی می‌تواند سرعت اجرا و کیفیت نهایی بتن را افزایش دهد. مهم‌ترین این سیستم‌ها عبارت‌اند از:

قالب تونلی: برای اجرای هم‌زمان دیوارها و سقف در ساختمان‌های دارای پلان تکراری استفاده می‌شود.

قالب بالارونده: برای اجرای دیوارهای مرتفع، هسته ساختمان، سیلو، پایه پل و سازه‌های مشابه کاربرد دارد و همراه با پیشرفت سازه به ارتفاع بالاتر منتقل می‌شود.

قالب لغزنده: در سازه‌های بلند و پیوسته مانند سیلوها، برج‌ها و دودکش‌ها به‌صورت تدریجی و بدون توقف طولانی به سمت بالا حرکت می‌کند.

میز قالب: یک مجموعه یکپارچه شامل رویه، تیرها و پایه‌هاست که پس از بتن‌ریزی، به‌صورت یکجا یا در قطعات بزرگ به دهانه یا طبقه بعد منتقل می‌شود.

انتخاب هر یک از این روش‌ها باید با توجه به هندسه سازه، میزان تکرار، برنامه زمانی، تجهیزات جابه‌جایی، کیفیت سطح مورد انتظار و هزینه کل اجرا انجام شود. ارزان‌ترین سیستم از نظر قیمت اولیه، لزوماً اقتصادی‌ترین روش برای کل پروژه نیست؛ زیرا سرعت مونتاژ، نیروی انسانی، تعداد دفعات استفاده و احتمال خطاهای اجرایی نیز بر هزینه نهایی اثر می‌گذارند.

تفاوت کفراژ و داربست چیست؟

تفاوت اصلی کفراژ و داربست در کارکرد سازه‌ای آن‌هاست. کفراژ برای شکل‌دهی و تحمل بار بتن تازه تا زمان خودایستایی عضو طراحی می‌شود؛ اما داربست برای ایجاد سکوی کار و دسترسی در ارتفاع است.

ممکن است هر دو سیستم از لوله، قاب، پایه و مهاربندهای مشابه استفاده کنند، اما نوع بارگذاری، مسیر انتقال نیرو، معیارهای طراحی و زمان جمع‌آوری آن‌ها متفاوت است.

ضوابط OSHA برای داربست‌ها علاوه بر ظرفیت باربری، خطر سقوط افراد، سقوط اشیا، ناپایداری، برق‌گرفتگی و اضافه‌بار را پوشش می‌دهد. استاندارد EN 12811-1 نیز داربست کاری را محلی برای انجام ایمن کار و دسترسی مناسب تعریف می‌کند. بنابراین حتی اگر یک سیستم مدولار برای هر دو کاربرد عرضه شود، باید متناسب با نقش واقعی خود طراحی و کنترل شود.

آیا می‌توان از داربست برای کفراژ استفاده کرد؟

پاسخ این سؤال مطلق نیست. بعضی سیستم‌های مدولار مانند فریم مثلثی، پایه چکشی یا برج باربر از قطعاتی شبیه داربست ساخته می‌شوند و برای زیرسازی سقف قابل استفاده هستند؛ اما ظرفیت فشاری پایه‌ها، کمانش، ظرفیت اتصالات، مهاربندی، فاصله قاب‌ها، ارتفاع آزاد، بار سرجک و ظرفیت بستر باید محاسبه شده باشد.

داربست نمای معمولی که برای حضور کارگر و نگهداری مصالح سبک مونتاژ شده است، بدون نقشه و محاسبه نمی‌تواند جایگزین شمع‌بندی سقف شود.

از طرف دیگر، شبکه شمع‌بندی نیز لزوماً سکوی کار ایمن محسوب نمی‌شود. برای تردد نیروی انسانی باید کف‌پوش، مسیر دسترسی، گاردریل و حفاظت در برابر سقوط به‌صورت جداگانه پیش‌بینی شود.

هنگام انتخاب یا خرید داربست، کاربرد سیستم باید مشخص باشد؛ زیرا ظرفیت یک داربست دسترسی را نمی‌توان با ظرفیت یک برج باربر کفراژ یکسان فرض کرد.

خطاهای رایج در کفراژبندی

مهم‌ترین خطاهای اجرایی کفراژ عبارت‌اند از:

• حذف مهاربند برای ایجاد مسیر عبور
• قرار دادن پایه روی سطح سست یا ناپایدار
• استفاده از قطعات خم‌شده، ترک‌خورده یا خورده‌شده
• ترکیب قطعات متعلق به سیستم‌های ناسازگار
• افزایش فاصله شمع‌ها بر اساس تجربه شخصی
• تنظیم نامتقارن سرجک‌ها
• نبود نقشه یا برنامه بازکردن قالب
• دپوی مصالح روی دال جوان
• بازکردن زودهنگام شمع‌ها
• ادامه بتن‌ریزی با وجود نشست یا تغییرشکل قالب

در عملیات قالب‌بندی بتن باید مسئولیت طراحی، تحویل‌گیری، بازرسی پیش از بتن‌ریزی، کنترل حین اجرا و صدور اجازه بازکردن مشخص باشد. چک‌لیست اجرایی جای محاسبات مهندسی را نمی‌گیرد، اما از فراموش‌شدن الزامات طراحی در کارگاه جلوگیری می‌کند.