از دیدگاه مهندسی، چهارچوب درب و پنجره قادر به تحمل بار وارده ناشی از دیوار بالایی نیستند و همین موضوع نیاز به اجرای نعل درگاه را مشخص میکند. نعل درگاه یک پروفیل چوبی، فلزی یا بتنی است که در بالای درب و پنجره نصب میشود و بار دیوار بالایی را تحمل میکند. با اجرای این المان به صورت صحیح، بار کمتری به چهارچوب درب و پنجره وارد میشود تا بتوان استحکام کل سازه را افزایش داد.
نعل درگاه چیست؟
در بخش بالایی هر درب و پنجره ای، فضایی برای تحمل بار های فوقانی در نظر گرفته شده که با نام نعل درگاه شناخته میشود و میتوان بار ثقلی ناشی از دیوار های فوقانی را به دو طرف خود منتقل کند. این المان در واقع یک پروفیل از جنس فلز، بتن و چوب است که در بالای درب یا پنجره قرار میگیرد و مقاومت آن را در برابر بار های وارده، چندین برابر افزایش میدهد. با وجود این المان، مقاومت درب در برابر وزن بالایی دیوار بالایی افزایش پیدا کرده و تخریب در اثر بار های وارده، به نزدیک صفر میرسد.
هدف کلی برای استفاده از این المان، جلوگیری از سقوط دیوار بالای درب و پنجره است. این اتفاق معمولا به دلیل خیز مقطع، ضعف در مقطع و کافی نبودن سطح نشیمن رخ میدهد و میتواند خطرات جانی و مالی را به همراه داشته باشد. با اجرای صحیح در قسمت بالای درب و پنجره، از این اتفاق جلوگیری میشود و حتی میتوان ضعف های احتمالی را با وجود آن، به حداقل رساند.
در کدام بخش از ساختمان از نعل درگاه استفاده میشود؟
نعل درگاه در هر جایی از ساختمان که دیوارچینی با فاصله از سطح زمین انجام شده باشد، اجرا میشود تا نعل بتواند نیروی از سوی دیوار را تحمل کند و فرو نریزد. متداول ترین بخش هایی که باید با این المان مجهز و ساخته شوند، شامل بخش بالایی درب و پنجرهها و بازشو ها هستند:
- بالای پنجره های ساختمان: یکی از اصلی ترین اهداف برای استفاده از این المان، مقاوم سازی بخش بالای پنجره است. این نعل ها به صورت یک تیر کوتاه عمل میکنند و بار مرده و زنده سقف و طبقات فوقانی را از روی پنجره میگیرند و به دیوار های جانبی منتقل میکنند. با وجود این نعل، تمرکز تنش در کناره های بازشو ها به حداقل رسیده و احتمال ترک خوردگی و کاهش مقاومت سازهای دیوار، پایین میآید.
- بالای درب های ساختمان: نعل نصب شده در بالای درب، نقش توزیع کننده بار را داشته و اجازه تخریب دیوار ها را به دلیل بار وارده نمیدهد. وزن دیوار و سقف بالای چارچوب درب با وجود نعل، به ستونها و دیوار های کناری هدایت میشود تا از بروز خیز و شکستگی در تیرچه و قاب جلوگیری گردد.
- بالای بازشو های بزرگ در دیوار های غیر باربر: حتی اگر دیوار باربر نباشد، بازشو های بزرگ باعث تمرکز تنش میشوند. نعل درگاه با افزایش سطح انتقال بار و کاهش فشار متمرکز، مانع ترک خوردگی و تغییر شکل بازشو میشود. این فرآیند باعث پایدار نگه داشتن رفتار دیوار غیر باربر و جلوگیری از تخریب آن میشود.
انواع نعل درگاه کدام است؟
هدف اصلی برای استفاده از این المان، افزایش قابلیت تحمل بار در بخش بالایی درگاه درب، بازشوها و پنجره است. از این جهت هر محصولی که بتواند این قابلیت تحمل را افزایش دهد، انتخابی خوبی برای اجرا در بالای بازشو میباشد. معمولا از مصالحی همچون بتن، فلز، چوب و سنگ برای ساخت این المان استفاده میکنند که هر کدام از دیدگاه فنی و مهندسی دارای جزئیات متفاوتی هستند.
نعل درگاه بتنی
برای سازه های بتنی مناسب ترین نوع، نعل درگاه بتنی است که مقاومت قابل قبولی دارد. برای اجرای این المان بتنی، لازم است که میلگرد های فولادی با طول مناسب برش زده شده و با خاموت به یکدیگر متصل شوند. پس از آن با بتن ریزی درون قالب، نعل ساخته میشود. نصب این المان بتنی نسبت به فلزی زمان بیشتری دارد، ولی در شرایطی که وزن دیوار بالای نعل بسیار سنگین باشد، استفاده از آن توصیه میشود.
نعل درگاه فلزی
نعل درگاه فلزی، از دو تیرآهن تشکیل شده که با جوشکاری به یکدیگر متصل شدهاند. این محصول مقاومت بالایی در برابر بار های زیاد دارد و برای پروژه هایی که نیاز به تحمل بار بالایی است، استفاده میشود. برای سازه های فولادی و بتنی، میتوان از این نوع نعل استفاده کرد که نصب بسیار آسانی نیز دارد.
نعل درگاه چوبی
جزو تجهیزات ایمن امروزی نیست و در گذشته برای سازه های چوبی استفاده میشد. مقاومت پایین چوب در برابر رطوبت، خوردگی و حشرات، مقاومت آنها را پایین میآورد. با این وجود در بعضی از سازه های قدیمی از نفت برای افزایش مقاومت این محصول استفاده میشود تا کارایی آن بهبود پیدا کند.
نعل درگاه سنگی
ساختار نعل درگاه سنگی از سنگ مقاوم ساخته شده که اگرچه تحمل بالایی دارد، اما به دلیل وزن زیاد باعث وارد شدن بار زیاد به اجزای سازهای نیز میشود. در صورت نیاز به اجرای این المان سنگی، باید به ساختار و مقاومت سایر مصالح توجه شود تا از ترک خوردگی آنها در اثر بار ناشی از نعل سنگی جلوگیری گردد.
نعل درگاه قوسی
یکی از نعل های درگاه قدیمی به شکل قوسی است که بیشتر برای سازه های تاریخی، قدیمی و سلطنتی استفاده میشود. ظاهر زیبای این نعل، آن را به انتخاب مناسبی برای سازه های خاص با جلوه زیبا تبدیل کرده است. با این وجود کاربرد آن بیشتر برای بنا های تاریخی بوده و در سازه های جدید امروزی کمتر شاهد استفاده از آن هستیم.
ضوابط و نکات اجرایی نعل درگاه مطابق مبحث 8 مقررات ملی ساختمان
مبحث 8 مقررات ملی ساختمان، ضوابط اجرایی ساختمان های بنایی را در اختیار مهندسان قرار میدهد. مطابق با توضیحات این مقررات، امکان اجرای نعل های درگاه با مصالحی همچون آجر مسلح، چوب، فولاد، بتن درجا و پیش ساخته وجود دارد. تنها در طبقه زیرزمین یک ساختمان، این المان باید با جنس خاصی در نظر گرفته شود تا بتوان بار ناشی از طبقات فوقانی را تحمل کند.
- طول تکیه گاه تیری که برای این المان استفاده میشود، در هر طرف باید حداقل 35 سانتی متر یا یک دهم طول دهانه، بیشتر باشد.
- نعل هایی که برای بازشو های مجاور استفاده میشوند، باید به صورت یکسره با دهانه ای برابر مجموع طول بازشو ها به اضافه طور جرز میان آنها باشد. همچنین، باید 20 سانتی متر طول اضافه در هر طرف رعایت شود.
- در کلیه ساختمان های آجری، باید از کلاف های قائم در اطراف بازشوها استفاده شود و نعل درگاه نیز باید به شکل مناسبی به آنها متصل گردد. مطابق با ضوابط اجرایی، عرض این المان باید مساوی با ضخامت دیوار تعیین شود.
- کلیه نعل های درگاهی که برای طبقه زیرزمین استفاده میشوند، باید از بتن درجا ساخته شده باشند. جهت نصب نیز باید از میلگردها و کلاف های قائم استفاده کرد تا آنها به کلاف های افقی پایین و بالا متصل شوند.
ضوابط و نکات اجرایی نعل درگاه مطابق نشریه 714 و پیوست ششم 2800
در پیوست ششم استاندارد 2800 و نشریه 714، اجرای نعل درگاه برای دیوار هایی که دارای درب و پنجره هستند تاکید شده است. بر اساس اطلاعات موجود، برای کلیه بازشو های بزرگتر از 2.5 متر، نیاز به اجرای وادار و نعل درگاه در کنار بازشو است. در این شرایط، حتما باید برای دهانه ها وادار نیز تعبیه کرد. مطابق با توضیحات و دستورالعمل ارائه شده، لازم است که حتما از فریم فلزی به عنوان بستر درب و پنجره استفاده شود تا امکان اجرای این المان وجود داشته باشد.
مطابق با توضیحات این دستورالعمل ها، اجرای این المان همواره ضرورت ندارد. اگر بازشو ها از 2.5 متر کوچکتر باشند، در صورت مقاومت چهارچوب فلزی در برابر بار های وارده، نیازی به اجرای نعل نیست. در این شرایط میتوان المان های مسلح کننده دیوار را با جوشکاری به قاب متصل نمود. فقط باید توجه شود که مقاومت چهارچوب به اندازهای باشد که بار وارده از دیوار های فوقانی را تحمل کند. بنابراین، قبل از تصمیم گیری برای عدم اجرای این المان در این بازشوها، باید بار وارده محاسبه و توانایی تحمل چهارچوب نیز مورد بررسی قرار گیرد.
طراحی و محاسبه نعل درگاه (بتنی، پروفیل فلزی، نبشی و….) چگونه انجام میشود؟
طراحی و محاسبه نعل درگاه یکی از مراحل مهم در اجرای بازشو ها در دیوار های ساختمانی است، زیرا این المان وظیفه انتقال بار های وارد بر بالای بازشو به طرفین دیوار را بر عهده دارد و در مجموع روی کل استحکام سازه تاثیر میگذارد. نوع نعل درگاه، جنس آن و نحوه محاسبه، به عواملی مانند عرض دهانه، نوع دیوار و مقدار بار وارده بستگی دارد. بر اساس ضابطه 729، بارگذاری در این المان به صورت مثلثی و با زاویه 60 درجه در نظر گرفته نشده است.
در طراحی این المان، ابتدا میبایست بار های وارده به آن که شامل وزن دیوار بالای بازشو، بار سقف و تیر های موجود در آنها هستند، محاسبه شوند. سپس طول دهانه بازشو، میزان نشیمن نعل درگاه روی دیوار های طرفین و نوع مصالح دیوار بررسی میشود. بر اساس ضابطه 729، برای طراحی و اجرای این المان باید موارد زیر را در نظر گرفت:
- هنگام طراحی باید توجه داشت که پهنای نعل درگاه، نباید از ضخامت دیوار کمتر باشد.
- مقاومت نعل درگاه در نظر گرفته شده باید به گونه ای باشد که وزن دیوار بالایی را به خوبی تحمل کند.
- استفاده از این المان با توزیع نیروی مثلی (عملکرد قوسی) به هیچ وجه توصیه نمیشود، بلکه وزن دیوار بالایی باید به صورت گسترده و یکنواخت روی این المان اعمال گردد.
- طراحی نعل درگاه باید به شکل یک تیر دو سر ساده باشد.
- طول نشیمن در نظر گرفته شده برای این المان از هر طرف باید 35 سانتی متر و یا به اندازه یک و نیم بلوک بیشتر باشد. ملاک عمل برای طراحی، بیشینه هر یک از این مقادیر است.
- سختی نعل طراحی شده برای درگاه، باید به گونهای باشد که حداکثر خیز وسط دهانه آن از 1.6 طول دهانه آن تجوز نکند.
- در طراحی این المان، باید به اولین و دومین رج بالای نعل توجه شود که نیاز به میلگرد بستر برای انتقال بار ایمن دارند.
چک لیست کنترلی نحوه اجرای نعل درگاه ویژه ناظرین ساختمان
در کلیه ساختمان هایی که دارای بازشو، پنجره و درب در دیوار های ساختمانی هستند، این المان به عنوان یک عضو کلیدی مهم شناخته میشود که نقش مستقیم در انتقال ایمن بار دیوار فوقانی و حفظ عملکرد لرزهای دیوار دارد. بر اساس پیوست ششم استاندارد 2800، نشریه 714 و ضابطه 729، ضرورت دارد که ناظران ساختمان شرایط نیاز و یا عدم نیاز به اجرای این المان را بررسی و نحوه طراحی و بارگذاری را حین اجرای صحیح آن با دقت بالایی کنترل کند.
این اقدام مانع از اجرای اشتباه نعل های درگاه در ساختمان های جدید شده و احتمال خطا و نیاز به مقاوم سازی مجدد را به حداقل میرساند. در چک لیست جدول زیر، نحوه کنترل و موارد قابل بررسی برای ناظرین ساختمان ذکر شدهاند.
| ردیف | مورد کنترل | شرح ضابطه و نکته کنترلی | وضعیت |
| 1 | وجود الزام آیین نامه ای | بررسی الزام اجرای نعل درگاه بر اساس پیوست ششم استاندارد 2800 و نشریه 714 برای دیوار های دارای بازشو | ⬜ تایید ⬜ عدم تایید |
| 2 | عرض بازشو | کنترل عرض بازشو و تشخیص بزرگتر یا کوچکتر بودن از 2.5 متر | ⬜ تایید ⬜ عدم تایید |
| 3 | بازشو های بزرگتر از 2.5 متر | الزام اجرای همزمان نعل درگاه و وادار در دو طرف بازشو | ⬜ تایید ⬜ عدم تایید |
| 4 | وجود وادار در کنار بازشو | بررسی تعبیه وادار های قائم برای دهانه های بزرگ مطابق دستورالعمل | ⬜ تایید ⬜ عدم تایید |
| 5 | نوع فریم بازشو | استفاده از فریم فلزی به عنوان بستر نصب درب و پنجره جهت امکان اجرای نعل درگاه | ⬜ تایید ⬜ عدم تایید |
| 6 | بازشو های کوچکتر از 2.5 متر | بررسی مقاومت چهارچوب فلزی و کنترل تحمل بار دیوار های فوقانی (عدم نیاز به اجرای نعل درگاه) | ⬜ تایید ⬜ عدم تایید |
| 7 | محاسبه بار وارده | بررسی انجام محاسبات بار دیوار بالای بازشو پیش از حذف نعل درگاه | ⬜ تایید ⬜ عدم تایید |
| 8 | اتصال المان های مسلح کننده | کنترل جوشکاری صحیح المان های مسلح کننده دیوار به قاب فلزی در بازشو های بدون نعل | ⬜ تایید ⬜ عدم تایید |
| 9 | نوع نعل درگاه | تطابق نوع نعل درگاه (بتنی، پروفیل فلزی، نبشی و…) با طراحی انجام شده | ⬜ تایید ⬜ عدم تایید |
| 10 | مدل سازهای نعل درگاه | طراحی نعل درگاه به صورت تیر دو سر ساده مطابق ضابطه 729 | ⬜ تایید ⬜ عدم تایید |
| 11 | نحوه بارگذاری | کنترل اعمال بار دیوار به صورت گسترده و یکنواخت روی نعل درگاه (عدم بارگذاری مثلثی و قوسی) | ⬜ تایید ⬜ عدم تایید |
| 12 | پهنای نعل درگاه | بررسی عدم کمتر بودن پهنای نعل درگاه از ضخامت دیوار | ⬜ تایید ⬜ عدم تایید |
| 13 | طول نشیمن | تامین طول نشیمن حداقل 35 سانتی متر یا یک و نیم بلوک از هر طرف (ملاک بیشینه مقدار) | ⬜ تایید ⬜ عدم تایید |
| 14 | کنترل خیز | بررسی سختی نعل درگاه به نحوی که خیز وسط دهانه از 1.6 طول دهانه تجاوز نکند | ⬜ تایید ⬜ عدم تایید |
| 15 | بارگذاری دیوار بالای بازشو | کنترل انتقال وزن دیوار، سقف و تیر های موجود به نعل درگاه طبق محاسبات | ⬜ تایید ⬜ عدم تایید |
| 16 | رج های بالای نعل | توجه به رج اول و دوم بالای نعل درگاه و الزام استفاده از میلگرد بستر | ⬜ تایید ⬜ عدم تایید |
| 17 | مستندسازی نهایی | ثبت نتایج کنترل، محاسبات و تصمیم نهایی در گزارش ناظر | ⬜ تایید ⬜ عدم تایید |
آیا امکان حذف نعل درگاه وجود دارد؟
با وجود نقش کلیدی نعل درگاه در ساختمان های دارای بازشوی بیش از 2.5 متر، بعضی از مهندسان به دنبال حذف این المان هستند. در دو شرایط کلی، امکان حذف این المان وجود دارد. اول اینکه بازشو طول کمتر از 2.5 متر داشته باشد و چهارچوب درب و پنجره بتواند نیروی سقف و دیوار فوقانی را تحمل کند؛ اما در شرایط دوم، طول بازشو بیشتر از 2.5 متر است، ولی قاب پنجره فولادی با مقطع پاسخگوی بارهای ثقلی میباشد.
مطابق با نشریه وال مش، در این شرایط نیازی به اجرای این المان نمیباشد؛ بلکه میتوان بخش فوقانی و پایینی دیوار در محل بازشو را با مش فایبرگلاس و پلاستر مسلح نمود. با مسلح کردن بازشوها با مش فایبرگلاس، از ترک خوردگی جلوگیری شده و تنش ها نیز به درستی توزیع میشوند. این موضوع برای افزایش ایمنی دیوار در برابر بار های جانبی و لرزهای بسیار مفید است.
با این وجود باید توجه داشت که حذف این المان به هیچ وجه یک فرآیند سلیقهای نیست، بلکه باید محاسبات بارگذاری به صورت دقیق انجام شود تا ظرفیت باربری قاب فولادی مشخص گردد. تنها در این شرایط است که قاب قادر به تحمل وزن دیوار بالایی و سقف میباشد و میتوان با ترکیب وال مش، مقاومت کلی دیوار را در برابر ضربه، نیروهای وارده، زلزله و … افزایش داد.
سخن آخر
نعل درگاه یکی از اجزای کلیدی برای انتقال بار دیوار فوقانی به طرفین بازشوها است تا نیروی وارده به بازشو پنجره و درب کاهش پیدا کند. این نعل ها معمولا از جنس بتن یا فولاد اجرا میشوند تا بتوانند در برابر بار های وارده، تحمل بالایی داشته باشند و دچار آسیب، تخریب و خوردگی نشوند. با تایید مهندسان اجرایی و ناظر، میتوان اجرای مش فایبرگلاس در اطراف بازشو را جایگزین این المان نمود.
تنها در شرایطی این امکان وجود دارد که قاب ظرفیت باربری بالایی داشته باشد و بتواند نیرو های وارده را تحمل کند. در این صورت، بدون نیاز به اجرای وادار و نعل درگاه، میتوان پس از دیوارچینی با یک لایه مش فایبرگلاس مدفون شده در اطراف بازشو، مقاومت مورد انتظار را تامین کرد. در صورت نیاز به دریافت مشاوره و کسب اطلاعات بیشتر در مورد روش های جایگزینی با نعل درگاه، میتوانید با کارشناسان شرکت وال مش تماس بگیرید.
