نعل درگاه چیست؟
نعل درگاه در واقع یک تیر یا پروفیل مقاوم بوده که در بخش بالایی درب و پنجرهها قرار میگیرد تا از این طریق بارهای وارده بر این اجزا کنترل گردد. این بخش مهم از سازه که با عنوان پروفیل نعل درگاه نیز شناخته میشود از مقاومت بالایی برخوردار بوده و به دلیل طراحی خاصی که دارد بارهای ناشی از وزن اجزای روی خود را به دیوارهای دو طرف منتقل می کند. از طرفی نعلهای درگاه با تحمل وزن دیوارهای بالای درب و پنجره از ریزش آنها جلوگیری کرده و به افزایش پایداری و دوام سازه کمک مینماید.
اندازه و ابعاد نعلهای درگاه نقش مهمی در عملکرد و کارایی آنها در سازه و کنترل نیروهای وارده بر آن دارد. بر همین اساس در محاسبه پروفیل نعل درگاه معمولاً به وضعیت دهانه بازشوها و همچنین میزان بار وارد بر نعل درگاه توجه میشود. علاوه بر آن انتخاب ارتفاع نعل درگاه از کف معمولاً بر اساس محل بازشو و معماری سازه صورت میگیرد و این کار باید به گونهای انجام شود که دیوار بالایی به طور صحیح بر روی نعلهای درگاه تکیه نماید.
بر اساس آییننامههای اجرایی استفاده از نعلهای درگاه در سازههایی که دارای درب و پنجره هستند لازم و ضروری بوده و این کار میبایست بر اساس دستورالعملهای اجرایی و با جزئیات بالا انجام شود. از طرفی برای بازشوهای بزرگتر از ۲.۵ متر نیاز به استفاده از وادار در کنار بازشو است. البته این کار برای بازشوهای با ابعاد کوچکتر که از چارچوب فلزی مستحکمی برخوردار هستند و از طریق المانهای مسلح کننده به قاب متصل میشوند لازم نخواهد بود. در آخر پروفیل نعل درگاه میتواند راهکار مناسبی برای حل مشکل خیز مقطع و ضعیف بودن آن و همچنین طول ناکافی نشیمن باشد که باعث ریزش دیوار بالای درب و پنجره میشود.
کاربرد نعل درگاه در دیوار ساختمان
از نعلهای درگاه معمولاً بر اساس نوع بازشوی مورد استفاده در طراحی سازه استفاده میشود که از رایجترین و پرکاربردترین آنها میتوان به استفاده از این پروفیل در بالای درب، بالای پنجره و همچنین بالای بازشوهای بزرگ در دیوار اشاره کرد. در ادامه به بررسی بیشتر کاربردهای این پروفیل خواهیم پرداخت.
استفاده از نعل درگاه در بالای درب
از کاربردهای متداول نعلهای درگاه میتوان به استفاده از آن در بالای دربهای سازه اشاره کرد که به صورت مستحکم طراحی میشوند تا از کارایی و دوام لازم در برابر بارهای وارده برخوردار باشند. این پروفیلها با تحمل بار دیوار یا دال بالایی خود مانع از ریزش این بخشها شده و به افزایش استحکام و دوام سازه کمک میکنند. البته برای دهانههای بلند که گاهی تا ۱.۸ متر نیز گسترده میشوند معمولاً از مقاطع فولادی یا مقاطع بتنی تسلیح شده به عنوان نعلهای درگاه استفاده می گرد. علاوه بر آن برای دربهایی که در کنار یکدیگر قرار میگیرند معمولاً از یک نعل درگاه به صورت سراسری استفاده میشود که با ساختار یکدست و پیوستهای که دارد همه دربها را در برمیگیرد. از طرفی قبل از اجرای نعلهای درگاه برای بالای دربها لازم است از مستحکم بودن پایههای در نظر گرفته برای اجرای آن اطمینان حاصل شود.
استفاده از نعل درگاه در بالای پنجره
کاربرد دیگر نعلهای درگاه به استفاده از آن در بالای پنجرههای سازه برمیگردد که ابعاد و ساختار آن میتواند متفاوت با نعل درگاه بالای درب باشد. این اجزا به منظور تحمل وزن دیوار بالای پنجره مورد استفاده قرار میگیرند و بارهای وارده را به طور یکنواخت به دیوارهای دو طرف پنجره منتقل میکنند. البته بارهای وارده بر پنجره به دلیل کمتر بودن ارتفاع کمانش دیوار بالای آن محدودتر است و همین موضوع نیز میتواند بر انتخاب نوع پروفیل مورد استفاده در اجرای آن تأثیرگذار باشد. در رابطه با محل نصب نعل درگاه پنجره میتوان گفت که این نعلها در ارتفاع ۰.۲ الی ۰.۳ متر بالاتر از کف طبقه اجرا میشوند. در کنار این موارد در صورت استفاده از نعلهای درگاه در دیوارهای خارجی لازم است از یک لایه عایق رطوبتی در بالای آن استفاده شود تا از نفوذ آب و رطوبت به درون دیوار جلوگیری گردد.
استفاده از نعل درگاه در بالای بازشوهای بزرگ در دیوار
از دیگر کاربرد نعلهای درگاه میتوان به استفاده از آن در بالای بازشوهای بزرگ در دیوار اشاره کرد که از این طریق میتوان بار دیوار و سقف بالای بازشوهای بزرگ را کنترل کرد. این پروفیلها به دلیل طراحی و ساختار خاصی که دارند بارهای وارده را به طرفین دیوار منتقل کرده و از ریزش بخش فوقانی آن جلوگیری میکنند. از انواع رایج و متداول نعلهای درگاه برای استفاده در بازشوهای بزرگ میتوان به نعلهای فلزی، بتنآرمه، پیش ساخته و غیره اشاره کرد که هر کدام از آنها از ویژگیها و مزایای برخوردار هستند و بسته به شرایط و نیاز سازه میتوان از آنها در پوشش این بخش مهم از ساختمان استفاده کرد. معمولاً برای دهانههای متوسط و با بار معمول از نعل درگاه بتنآرمه استفاده میشود و نعلهای فلزی یا فولادی نیز برای دهانههای خیلی بلند کاربرد دارند.
انواع نعل درگاه در ساختمان؛ بررسی ۵ گزینه متداول
همانطور که اشاره کردیم از نعلهای درگاه در بخشهای مختلف ساختمان به ویژه در بالای دربها، پنجرهها و بازشوهای بزرگ استفاده میشود و این پروفیلها نقش مهمی در تحمل بارهای وارده بر این بخشهای سازه دارند. با این وجود جنس و نوع ساختار نعل درگاه مورد استفاده در این بخشهای سازه میتواند متفاوت از هم باشد که در ادامه به ۵ مورد از رایجترین انواع آنها از نظر ساختاری و طراحی خواهیم پرداخت.
نعل درگاه بتنی
نعل درگاه بتنی از انواع کاربردی نعلهای درگاه بوده که به صورت متداول در ساختمانهای بتنی مورد استفاده قرار میگیرد. ساختار این نعلها متشکل از بتن و میلگرد بوده که در قالب یک تیر بتنی مسلح در دیوار مورد استفاده قرار میگیرند. البته برای طراحی این تیرهای بتنی لازم است میلگردهایی متناسب با طول نعل درگاه برش داده شوند و سپس این میلگردها از طریق خاموت به یکدیگر متصل شوند. با آمادهسازی میلگردها عملیات قالببندی انجام شده و سپس در داخل قالبها بتنریزی صورت میگیرد. طراحی نعلهای درگاه بتنی معمولاً زمان بر بوده و از این روش معمولاً در شرایطی استفاده میشود که وزن اجزای بالای نعل بسیار بالا باشد. در رابطه با اندازه نعلهای درگاه بتنی میتوان گفت که طول آنها معمولاً برابر با مجموع طول بازشوها به اضافه جذر طول بین آنهاست که لازم است به صورت صحیح محاسبه شود.
نعل درگاه فلزی
از دیگر انواع رایج نعلهای درگاه میتوان به نعل درگاه فلزی اشاره کرد که در طراحی آن از دو تیر آهن استفاده میشود. این نعلها از استحکام و مقاومت بالایی برخوردار هستند و میتوانند یک گزینه مناسب برای بازشوهایی باشند که در معرض بارهای وارده سنگین قرار دارند. از مزایای نعلهای درگاه فلزی میتوان به اجرای آسان آنها اشاره کرد و اینکه امکان استفاده از آنها در اسکلتهای مختلف وجود دارد. اندازه نعلهای درگاه فلزی بر اساس اندازه درگاه و بار وارد شده بر آنها محاسبه میشود که برای این کار دو تیرآهن با اندازه تعیین شده برش داده میشوند و این تیرها از طریق جوشکاری به یکدیگر متصل میشوند.
البته از مقاطع نبشی نیز برای اجرای نعلهای درگاه فلزی استفاده میشود که برای این کار از یک جفت نبشی استفاده میشود که از طریق ورق یا میلگرد به هم متصل میشوند. اگر چه نعل درگاه با نبشی از اجرای آسانتر و قیمت پایینتری برخوردار است ولی میبایست در نواحی استفاده شود که بار وارده بر درگاه بسیار بالا نباشد. بر همین اساس در انتخاب نبشی مناسب نعل درگاه لازم است به فاکتورهایی چون طول دهانه، وزن دیوار و شرایط بهرهبرداری آن توجه شود.
نعل درگاه سنگی
نعل درگاه سنگی همانطور که از عنوان آن پیداست ساختاری سنگی دارد و در مقایسه با دیگر نعلهای درگاه به دلیل وزن بالا و اجرای سختتری که دارد از کاربرد کمتری برخوردار است. از طرفی لازم است مصالحی که در طراحی دیوارهای سازه مورد استفاده قرار میگیرند از استحکام و مقاومت کافی برخوردار باشند تا بتوان در کنار آنها از نعلهای درگاه سنگی استفاده کرد. البته استفاده از مصالح با کیفیت پایین در ساخت دیوارها در اجرای نعل درگاه سنگی میتواند با ترک خوردگی این مصالح و آسیب به آنها همراه باشد.
نعل درگاه چوبی
نعل درگاه چوبی از دیگر انواع نعل با ساختاری چوبی بوده که به صورت گسترده در قدیم مورد استفاده قرار میگرفته است. البته امروزه کاربرد این نوع نعلها به دلیل مقاومت پایینی که در برابر رطوبت و نفوذ حشرات دارند بسیار کاهش یافته و تنها از مدلهای از این نعلها که در برابر نفوذ حشرات و موریانهها مقاوم شدهاند استفاده گردد. از طرفی نعلهای درگاه چوبی در برابر حریق بسیار آسیبپذیر هستند و وقوع آتشسوزی در سازه میتواند با آسیب به این نعلها و تخریب کل سازه همراه باشد. معمولاً از نعل درگاه چوبی در بخشهایی از سازه استفاده میشود که از عرض درگاه کمتری برخوردار هستند تا این نعلها بتوانند بارهای وارده از طرف اجزای فوقانی را تحمل کنند.
نعل درگاه قوسی
از دیگر انواع نعلهای درگاه میتوان به نعل درگاه قوسی اشاره کرد که برخلاف دیگر نعلهای درگاه که ساختاری افقی شکل دارند از طراحی قوسی شکل برخوردار هستند. البته این طراحی خاص باعث میشود که انتقال بارها به طرفین درگاه به ویژه در دهانههای بزرگ به صورت بهتری صورت گیرد و در کنار آن از زیبایی ظاهری بیشتری نیز برخوردار هستند. در اجرای نعل درگاه قوسی معمولاً از مصالح خاصی مانند آجر و سنگ استفاده میشود و اجرای آن نیازمند مهارت بالایی است.
طراحی نعل درگاه بتنی، پروفیل فلزی و نبشی
در طراحی نعلهای درگاه بتنی، پروفیل فلزی و نبشی لازم است به یک سری ضوابط و دستورالعملها توجه شود که در آییننامههای اجرایی به طور کامل بدان پرداخته شده است. بر اساس ضابطه ۷۲۹ نعل درگاه میبایست از چهار ویژگی برخوردار باشد تا بتوان از آن در انواع درگاهها و به منظور افزایش پایداری و ایمنی آنها استفاده کرد.
در ابتدا لازم به ذکر است که پهنای نعلهای درگاه نباید از ضخامت دیوار کمتر باشد. مورد دیگر در این زمینه به طول نشیمن نعل درگاه مربوط میشود که اندازه آن در هر طرف دیوار میبایست حداقل ۳۵ سانتیمتر باشد که این فاصله برابر با اندازه یک و نیم بلوک است. مورد سوم به میزان مقاومت نعل درگاه در برابر وزن دیوار بالای آن اشاره دارد که برای تیرهای دو سر ساده به صورت یکنواخت در سراسر آن توزیع میشود.
همچنین بر اساس ضابطه ۷۲۹ نباید از توزیع مثلثی برای بارگذاری نعل درگاه استفاده کرد، در حالی که برخلاف این ضابطه و در مبحث ۸ بارگذاری به صورت مثلثی و با زاویه ۶۰ درجه امکانپذیر خواهد بود. مورد چهارم به میزان سختی نعلهای درگاه مربوط میشود که حداکثر خیز وسط دهانه آن برای تیرهای دو سر ساده میبایست کمتر از ۶۰۰/۱ طول دهانه آن باشد. در آخر رعایت کامل ضوابط نعل درگاه مندرج در مقررات ملی و نشریات فنی، از جمله محدودیت دهانه و طول نشیمن و عمل به آنها امری لازم و ضروری است.
قوانین و ضوابط نعل درگاه در مقررات ملی ساختمان (مبحث 8)
در مقررات ملی ساختمان (مبحث ۸) از نعل درگاه به عنوان یک عضو لازم و ضروری در بخش بازشوهای دیوارهای بنایی یاد شده که در اجرای آن لازم است به یک سری ضوابط و دستورالعملها توجه شود که در این بخش به بررسی آنها می پردازیم. در ابتدا لازم به ذکر است که از نعلهای درگاهی برای تحمل بار دیوارهای بالای آنها استفاده میشود و این اجزا نقشی در کنترل بارهای ناشی از سقف و تیر سازه ندارند. در رابطه با طول نشیمن نعل درگاه نیز میتوان گفت که بر اساس مبحث ۸ حداقل طول نشیمن برای دو طرف این نعلها میبایست ۲۰ سانتیمتر باشد.
از مصالح مورد استفاده در اجرای نعلهای درگاه میتوان به بتنآرمه، فولاد در قالب تیرآهن، نبشی، ناودانی و غیره اشاره کرد. همچنین در تخمین ابعاد و اندازه نعلهای درگاه انجام محاسبات دقیق امری ضروری است و اجرای آن بدون انجام محاسبات مجاز نمیباشد. از طرفی بر اساس مبحث ۸ در دهانههای بزرگ لازم است از نعلهای تقویت شده یا تیرهای عمیق برای کنترل بارها استفاده گردد. از موارد منع شده در اجرای نعل درگاه در مبحث ۸ میتوان به نداشتن نشیمن کافی روی دیوار، استفاده از مصالح ضعیف یا بیکیفیت در اجرای آن، انتقال بار سقف به بخش نعل و اجرای آن بدون اتصال مناسب به دیوار اشاره کرد.
اجرای نعل درگاه و نصب پنجره مطابق ضوابط نشریه ۷۱۴
بر اساس نشریه ۷۱۴ که در رابطه با طراحی و اجرای دیوارهای غیرسازهای بوده، با اجرای صحیح و اصولی نعل درگاه میتوان ایمنی لرزهای دیوارها را افزایش داد و از تمرکز تنش در این بخشها و آسیبهای ناشی از آن جلوگیری کرد. طبق نشریه ۷۱۴ استفاده از نعلهای درگاه در تمامی بازشوها اعم از درب و پنجره امری الزامی بوده و اجرای آن میبایست بر اساس ضوابط و دستورالعملها و با رعایت جزئیات صورت گیرد. همچنین استفاده از وادار و نعل درگاه برای بازشوهای با ابعاد بزرگتر از ۲.۵ متر ضروری بوده و برای بازشوهای کوچکتر از این ابعاد در صورتی که چارچوب طراحی شده جوابگوی بارهای وارده باشد و از طریق المانهای مسلح کننده به قاب متصل شود این امر ضرورتی ندارد. از طرفی انتخاب نوع نعل درگاه میبایست بر اساس دهانه بازشو، ضخامت دیوار، وزن دیوار بالای بازشو و غیره صورت گیرد.
حذف نعل درگاه و مسلح سازی دیوار با مش فایبرگلاس
در رابطه با عدم استفاده از نعل درگاه در سازه میتوان گفت که مطابق نشریه وال مش در صورت اجرای قاب پنجره فولادی با مقطعی که پاسخگوی بارهای ثقلی باشد، نیازی به اجرای نعل درگاه نیست و حذف این المان مانعی ندارد. البته در چنین شرایطی لازم است دیوار در بخش بالا و پایین بازشو با توری فایبرگلاس مسلح شود. همچنین اتصال نعل درگاه به وال پست و اجزای کناری دیوار به منظور تأمین پایداری جانبی آن امری الزامی خواهد بود و عدم رعایت آن میتواند با ایجاد ترک در سازه یا ناپایداری آن همراه باشد.
لازم به ذکر است که سیستم وال مش یا همان مسلح سازی دیوار با مش فایبرگلاس میبایست به صورت اصولی و بر اساس ضوابط و دستورالعملهای اجرایی صورت گیرد تا مقاومت و پایداری دیوار و دیگر اجزا در برابر بارها و نیروهای وارده افزایش یابد. علاوه بر آن مش فایبرگلاس نصب آسان و سریعی دارد و استفاده از آن در پوشش اجزای سازه باعث کاهش هزینهها و بار مرده ساختمان میشود.
ناظر ساختمان هنگام اجرای نعل درگاه چه مواردی را بررسی میکند؟
ناظر ساختمان در اجرای نعلهای درگاه لازم است یک سری موارد را بررسی کند تا از اجرای صحیح و اصولی آن اطمینان حاصل کند. در ابتدا نوع نعلهای مورد استفاده برای این کار (بتنی، نبشی، تیرآهن و غیره) میبایست بر اساس نقشههای طراحی ساختمان و نیاز سازهای آن انتخاب شده باشند. از طرفی ابعاد و مقاطع نعل درگاه نباید به صورت خودسرانه در حین اجرا تغییر کنند که این موضوع میتواند بر کیفیت اجرایی آن تأثیر منفی داشته باشد. در حین اجرا نیز با تراز و شاقولکاری نعلهای درگاه میتوان از اجرای صحیح آن مطمئن شد. در ادامه و در قالب یک جدول به موارد مهم و ضروری (مطابق ضابطه ۷۲۹) که لازم است توسط ناظر ساختمان هنگام اجرای نعل درگاه مورد بررسی قرار گیرند خواهیم پرداخت که به صورت زیر است:
| موارد لازم جهت بررسی | معیار قابل قبول | توضیحات ناظر |
| نوع دیوار | غیرسازهای | عدم انتقال بار سازهای |
| بررسی تطابق با نقشه | نوع نعل درگاه مطابق نقشه مصوب | بتنی – تیرآهن – نبشی |
| اندازه دهانه بازشو | ≥ ۳ متر | بیش از آن نیازمند محاسبه سازه |
| ارتفاع دیوار بالای بازشو | ≥ ۱.۵ متر | طبق ضابطه ۷۲۹ |
| طول نشیمن دو طرف | ≤ ۲۰ سانتیمتر | روی دیوار یا وادار |
| تراز و شاقولی | کاملاً تراز | جلوگیری از تمرکز تنش |
| اتصال به اجزای مجاور | مهار مناسب به دیوار یا وادار | جوش، شاخک، قلاب |
| عدم تحمل بار سقف | عدم تماس تیر یا سقف | فاصله یا درز لغزشی |
سخن آخر
نعل درگاه به دلیل طراحی و ساختار خاصی که دارد بارها و نیروهای وارده بر درگاههای سازه را به صورت یکنواخت به دیوارهای جانبی آن منتقل می کند و از آسیب به دربها، پنجرهها و غیره جلوگیری مینماید. از طرفی اجرای صحیح و اصولی نعلهای درگاه میتواند از ایجاد ترکهای افقی یا عمودی در اطراف درب و پنجره جلوگیری کند و با کنترل بارهای وارده از طرف دیوار فوقانی بر این بخشها، مانع از ریزش آن و آسیب به کل سازه شود.
در هر ساختمانی بسته به نوع طراحی و اسکلتی که دارد از نعلهای درگاه خاصی استفاده میشود که از رایجترین آنها میتوان به نعلهای درگاه فلزی (تیرآهن یا نبشی) و نعلهای درگاه بتنی (بتن تسلیح شده با میلگرد) اشاره کرد. البته در کنار این موارد در برخی ساختمانها از نعلهای درگاه سنگی، چوبی و قوسی نیز استفاده میشود که از کارایی کمتری نسبت به مدلهای فلزی و بتنی برخوردار هستند. در آخر استفاده از نعل درگاه در طراحی درگاههای سازه امری لازم و ضروری خواهد بود و این کار میبایست بر اساس اصول و ضوابط مندرج در آییننامهها صورت گیرد.