رفتر سوله چیست؟ انواع و کاربردهای رفتر در سازه های فولادی

رفتر سوله یکی از اصلی ترین اعضای باربر در سازه های فولادی است که نقش حیاتی در انتقال نیروها و پایداری دهانه های بزرگ دارد. در واقع بدون وجود رفتر، ساخت سوله های صنعتی، انبارها، سالن های تولید، ورکشاپ ها و دهانه های وسیع ممکن نبود. این عضو به عنوان تیر مورب یا شیبدار سقف، نیروهای وزن سازه، بار باد، بار برف و بار مرده و زنده سقف را دریافت کرده و آن ها را به ستون ها منتقل می کند. شناخت صحیح عملکرد رفتر به مهندسان کمک می کند تا طراحی اصولی تری داشته باشند و از بروز مشکلات سازه ای جلوگیری شود.

در بسیاری از پروژه ها، انتخاب نوع رفتر می تواند تأثیر قابل توجهی بر هزینه ساخت سوله داشته باشد. همچنین عوامل اقتصادی مانند قیمت آهن نیز در تعیین نوع رفتر مؤثر است. از طرفی آشنایی کارفرمایان با انواع رفتر و نحوه به کارگیری آن باعث می شود بتوانند تصمیمات هوشمندانه تری در فرایند ساخت اتخاذ کنند. در ادامه به صورت کامل و دسته بندی شده بررسی می کنیم که رفتر سوله چیست، چه انواعی دارد و چگونه ساخته، نصب و طراحی می شود.

رفتر سوله چیست؟

رفتر چیست؟ رفتر سوله (Rafter) به تیر یا عضو شیبدار سقف گفته می شود که در سوله های صنعتی فولادی برای پوشش دهانه و انتقال بار استفاده می شود. به زبان ساده، رفتر همان تیر سقف است که به صورت مورب یا قوسی بین ستون ها نصب می گردد. در پاسخ به این پرسش که رفتر سوله چیست باید گفت این عضو یکی از مهم ترین اجزای تحمل کننده وزن پوشش سقف و بارهای محیطی است. در زبان فنی، به آن رفتر سوله به انگلیسی Rafter نیز گفته می شود.

رفترها بسته به نوع کاربری سوله، دهانه موردنیاز، نوع پوشش سقف و شرایط محیطی به صورت سبک، سنگین یا خرپایی طراحی می شوند. این عضو معمولاً در قالب تیرورق، پروفیل IPE یا HEB، مقطع جعبه ای یا لوله ای ساخته می شود. رفتر در کنار ستون، تیرریج، استرات ها و پرلین ها اسکلت اصلی سازه را تشکیل می دهد. به دلیل نقش مهمی که این قطعه در پایداری سازه دارد، توجه به طراحی اصولی آن بسیار ضروری است. شناخت صحیح رفتار رفتر و نحوه انتقال بار، از مهم ترین بخش های طراحی سوله محسوب می شود.

رفتر در سازه سوله چه وظیفه ای دارد؟

نقش رفتردر سوله بسیار حیاتی است و بارهای متعددی را کنترل و منتقل می کند. نخستین وظیفه آن تحمل بارهای ثقلی شامل وزن پوشش سقف، تجهیزات آویزان و بار برف است. این بارها ابتدا بر روی رفتر وارد شده و سپس به ستون ها و فونداسیون منتقل می شود. وظیفه دوم کنترل بارهای جانبی مانند باد است که باعث ایجاد نیروهای خمشی و برشی در رفتر می شود.
از طرف دیگر، رفتر نقشی اساسی در ایجاد یک سیستم پایدار دارد؛ به گونه ای که با ستون ها یک قاب صلب ساخته و مانع از تغییر شکل های خطرناک در برابر نیروهای خارجی می شود. در بسیاری از سوله ها، اعضایی مانند مهاربندها و استرات در سوله نیز همراه با رفتر کار می کنند تا پایداری جانبی تکمیل شود. به طور کلی، ستون و رفتر سوله با تشکیل یک قاب صلب، اصلی‌ترین نقش را در تحمل بارهای ثقلی و جانبی ایفا می‌کنند و رعایت اصول طراحی در این سیستم باعث افزایش پایداری کل سازه می‌شود.
رفتر همچنین با تعیین شیب و شکل سقف، بر زیبایی و عملکرد معماری نیز تأثیرگذار است. انتخاب زاویه شیب و نحوه اتصال رفتر به ستون یا تاج سوله می تواند بر نحوه جمع آوری آب باران و بهره برداری داخلی اثر بگذارد. بنابراین رفتر تنها یک تیر ساده نیست، بلکه نقش ستون فقرات قاب را دارد و پایداری سوله بدون آن ممکن نخواهد بود.

انواع رفتر سوله

رفترها در سوله ها بسته به نوع دهانه، کاربری و شرایط بارگذاری در انواع مختلف طراحی می شوند. انتخاب نوع رفتر به شدت بر عملکرد سازه و عوامل اقتصادی مانند قیمت آهن تأثیر دارد. به طور کلی رفترها را می توان به چهار گروه اصلی تقسیم کرد: رفتر سبک خرپایی، رفتر صنعتی سنگین (Rigid Frame)، رفترهای موسوم به دو هزار و سه هزار و رفترهای تک شیب یا دوشیب.
هر یک از این مدل ها ویژگی ها و مزایای خاص خود را دارند؛ برای مثال رفترهای خرپایی مناسب سازه های سبک با دهانه کوچک و متوسط اند، درحالی که قاب صلب برای کاربری های سنگین و دهانه های بزرگ انتخاب می شود. همچنین مدل های دو هزار و سه هزار، در ایران کاربرد زیادی در سوله های صنعتی و انباری دارند. در ادامه، هر نوع رفتر را با جزئیات بیشتری بررسی می کنیم تا انتخاب مناسب تری برای پروژه داشته باشید.

نوع رفتر	دهانه قابل استفاده	وزن سازه	هزینه ساخت	کاربردها	مزایا	معایب
رفتر خرپایی (LSF)	دهانه های کوچک و متوسط	بسیار سبک	اقتصادی	مرغداری، سالن ورزشی سبک، انبار سبک	کاهش مصرف فولاد، انعطاف بالا در طراحی، نصب سریع	مناسب نبودن برای دهانه های خیلی بزرگ، نیاز به جوشکاری دقیق
رفتر تیرورقی / Rigid Frame (قاب صلب)	دهانه های بزرگ و سنگین	متوسط تا سنگین	نسبتاً بالا	کارخانه ها، کارگاه ها، سوله های صنعتی	مقاومت خمشی بسیار بالا، پایداری جانبی عالی	وزن بیشتر، هزینه ساخت و رنگ بیشتر
رفتر دو هزار	دهانه های متوسط	متوسط	اقتصادی	انبارها، کارگاه های نیمه سنگین	اجرای سریع، کنترل بار مناسب	محدودیت در تحمل بارهای شدید
رفتر سه هزار	دهانه های بزرگ تر	سنگین	متوسط تا بالا	سوله های صنعتی بزرگ	مقاومت بیشتر نسبت به دو هزار	وزن بالاتر و نیاز به جرثقیل قوی
رفتر تک شیب	همه دهانه ها (بسته به طراحی)	سبک تا متوسط	اقتصادی	سوله های با محدودیت ارتفاع	اجرای ساده، هدایت آب به یک سمت	فشار نامتقارن باد در برخی شرایط
رفتر دوشیب	دهانه های کوچک تا بزرگ	متوسط	مناسب	رایج ترین سوله ها	تخلیه بهتر بار برف، ظاهر مناسب	اجرای پیچیده تر نسبت به تک شیب

رفتر سوله سبک (LSF / خرپایی)

رفترهای سبک خرپایی (Truss Rafters) برای سوله هایی با دهانه متوسط و وزن کم مناسب اند. این نوع رفتر از اعضای لوله ای یا نبشی تشکیل می شود که به صورت مثلثی آرایش یافته و توان بالایی در تحمل نیرو با کمترین وزن دارند. رفتر خرپایی به دلیل وزن پایین، هزینه حمل و نصب کمتری داشته و بارهای سقف را به شکل یکنواخت منتقل می کند. در پروژه هایی که کاهش مصرف فولاد و سبک سازی اهمیت دارد، این نوع رفتر بهترین گزینه است. همچنین به دلیل فرم مشبک، امکان عبور تأسیسات از میان اعضا وجود دارد.
یکی از ویژگی های مهم این سیستم، انعطاف پذیری بالا در طراحی است. مهندسان می توانند بسته به دهانه و بارگذاری، فرم و ابعاد خرپا را تغییر دهند. این مزیت سبب شده که رفتر خرپایی در سالن های ورزشی، سالن مرغداری و انبارهای سبک کاربرد گسترده ای داشته باشد. به طور کلی، رفترهای LSF گزینه ای مناسب برای سازه های اقتصادی و کم وزن هستند که مقاومت کافی در برابر بارهای جانبی نیز ارائه می دهند.

رفتر سوله صنعتی سنگین (Rigid Frame)

رفترهای قاب صلب یا Rigid Frame در سوله های صنعتی سنگین و دهانه های بزرگ استفاده می شوند. این نوع رفتر به صورت تیرورق یا پروفیل سنگین ساخته شده و با ستون ها یک قاب یکپارچه تشکیل می دهد. عملکرد خمشی این قاب بسیار بالا بوده و امکان تحمل بارهای شدید برف و باد را دارد. Rigid Frame بیشتر در کارخانه ها، کارگاه های صنعتی، انبارهای بزرگ و سالن های تولید کاربرد دارد. در مناطقی با بار برف زیاد، این نوع رفتر بهترین گزینه است. قاب صلب به دلیل صلبیت بالا، تغییر شکل کمی دارد و پایداری جانبی عالی فراهم می کند.
از نظر ساخت، این رفتر معمولاً با ورق فولادی ساخته می شود و در محل پروژه با پیچ یا جوش به ستون متصل می گردد. وزن آن در مقایسه با رفتر خرپایی بیشتر است اما ظرفیت باربری بسیار بالاتری ارائه می دهد. این مدل یکی از مهم ترین اجزای سوله های صنعتی محسوب می شود و کیفیت و دقت در ساخت آن، بر ماندگاری کل سازه مأثر است.

رفتر سه هزار – دو هزار

اصطلاح رفترهای دو هزار و سه هزار در صنعت سوله سازی ایران کاربرد گسترده ای دارد. این نام گذاری ها معمولاً به نوع هندسه رفتر و نوع پروفیل ها اشاره دارند. رفترهای سه هزار اغلب برای دهانه های بزرگ تر استفاده می شوند و مقاومت بیشتری در برابر بارهای سقف دارند. در مقابل، رفتر دو هزار برای دهانه های متوسط مناسب است. هر دو مدل به صورت تیرورق یا IPE قابل ساخت هستند و بسته به نیاز پروژه انتخاب می شوند. تفاوت اصلی این دو در مقطع و ضخامت ورق ها، ابعاد بال و جان و زاویه شیب سقف است.
وجود این دسته بندی کمک می کند پیمانکاران و مهندسان سریع تر نوع رفتر مناسب را بر اساس مراحل ساخت سوله و نوع کاربری مشخص کنند. رفترهای دو هزار و سه هزار انعطاف پذیری خوبی در طراحی داشته و امکان تقویت در نواحی خاص مانند اتصال به ستون یا تاج وجود دارد.

رفتر تک شیب و دوشیب

رفترها از نظر شکل سقف به دو نوع تک شیب و دوشیب تقسیم می شوند. رفتر تک شیب معمولاً در سوله هایی استفاده می شود که نیاز به جمع آوری آب باران در یک جهت دارند یا محدودیت ارتفاع در یکی از طرفین وجود دارد. این نوع رفتر اقتصادی تر است و اجرای ساده تری دارد.
رفتر دوشیب رایج ترین مدل در سوله سازی است و بارها را به صورت متقارن به دو طرف منتقل می کند. این مدل برای دهانه های بزرگ مقاوم تر بوده و زیبایی بیشتری ایجاد می کند. سقف دوشیب همچنین عملکرد بهتری در برابر بار برف دارد، زیرا بار را به دو جهت هدایت می کند و از تمرکز بار جلوگیری می شود. انتخاب بین تک شیب و دوشیب به شرایط اقلیمی، کاربری سازه، هزینه و محدودیت های معماری بستگی دارد.

جنس و شکل هندسی رفتر سوله

رفترهای سوله معمولاً از فولاد ساخته می شوند و در مقاطع مختلف طراحی می گردند. انتخاب نوع مقطع بر اساس بارگذاری، دهانه و روش ساخت انجام می شود. رایج ترین انواع رفتر از نظر جنس و هندسه شامل تیرورقی، پروفیل های IPE و HEB، مقطع جعبه ای (Box) و مقاطع لوله ای هستند.
هریک از این انواع مزایا و محدودیت های خاص دارند. به عنوان مثال رفترهای تیرورقی برای دهانه های بزرگ و بارهای زیاد مناسب اند؛ زیرا امکان تنظیم ضخامت ورق و ابعاد بال وجود دارد. رفترهای IPE و HEB برای سوله های سبک تر انتخاب می شوند. مقاطع Box و لوله ای نیز در شرایط خاص مانند نیاز به مقاومت پیچشی بالا یا زیبایی ظاهری استفاده می شوند.

نوع مقطع رفتر	مقاومت خمشی	مقاومت پیچشی	وزن	هزینه ساخت	کاربردهای پیشنهادی	مزایا	معایب
تیرورقی (Welded Plate Girder)	بسیار بالا	متوسط	متوسط	متوسط تا بالا	دهانه های بزرگ، مناطق پربرف	طراحی سفارشی، تحمل بار زیاد	نیاز به جوشکاری دقیق و کنترل کیفیت
IPE	متوسط	کم	سبک	پایین	دهانه های کوچک و سوله های سبک	اقتصادی، اجرای سریع	محدودیت در باربری بالا
HEB	بالا	متوسط	سنگین تر از IPE	متوسط	دهانه های متوسط تا نیمه سنگین	تحمل بار بیشتر نسبت به IPE	وزن زیادتر و هزینه حمل بیشتر
مقطع Box (جعبه ای)	بالا	بسیار بالا	متوسط تا سنگین	بالا	سازه های معماری، سازه های با پیچش زیاد	مقاومت عالی در پیچش، ظاهر زیبا	هزینه ساخت بیشتر
مقطع لوله ای	بالا	بالا	سبک تا متوسط	متوسط	خرپاها، پروژه های معماری	ظاهر زیبا، مقاومت در کمانش	دشواری در برش و اتصال

رفتر ساخته شده از تیرورق

رفتر تیرورقی یکی از رایج ترین انواع رفتر در سازه های صنعتی است. این نوع رفتر از ورق فولادی ساخته می شود و از طریق جوشکاری، به صورت تیر I شکل یا مقطع متغیر تولید می گردد. بزرگ ترین مزیت آن امکان طراحی سفارشی است؛ یعنی می توان ضخامت و ابعاد رفتر را دقیقاً مطابق بارگذاری پروژه انتخاب کرد.
رفتر تیرورقی برای دهانه های بزرگ، مناطق برفی و سوله های صنعتی سنگین بسیار مناسب است. همچنین به دلیل مقاومت خمشی بالا، تغییر شکل کمی دارد و ایمنی سازه را افزایش می دهد. یکی از ویژگی های مهم این نوع رفتر، امکان تقویت نواحی حساس مانند محل اتصال به ستون است. به همین دلیل در طراحی های جدید، رفتر تیرورقی یکی از بهترین انتخاب ها محسوب می شود.

رفتر IPE و HEB

رفترهای ساخته شده از پروفیل های نورد شده مانند IPE و HEB برای سوله های سبک و متوسط کاربرد دارند. استفاده از این پروفیل ها باعث سرعت ساخت بالا و کاهش هزینه می شود. این مقاطع استاندارد هستند و نیازی به ساخت سفارشی ندارند.IPE  معمولاً در دهانه های کوچک به کار می رود، در حالی که HEB به دلیل عرض بال بیشتر، مقاومت بیشتری در برابر خمش دارد. اگرچه رفترهای پروفیلی قیمت مناسب تری دارند، اما برای دهانه های بزرگ مناسب نیستند. در چنین شرایطی تیرورق گزینه بهتری است.

رفتر جعبه ای یا  Box

رفترهای Box از ورق تشکیل شده و به صورت یک مقطع چهارضلعی بسته در می آیند. این نوع رفتر مقاومت پیچشی بسیار بالایی دارد و در سازه هایی که نیروهای پیچشی زیاد وجود دارد، عملکرد بهتری ارائه می دهد.
استفاده از رفتر Box در دهانه های متوسط و سنگین رایج است و ظاهر زیباتری نیز ایجاد می کند. با این حال هزینه تولید آن نسبت به تیرورق معمولی بیشتر است، زیرا نیاز به جوشکاری دقیق تری دارد.

رفتر لوله ای

مقاطع لوله ای از نظر ظاهر جذاب و برای سازه های معماری یا سوله هایی با طراحی خاص مناسب اند. مقاومت آن ها در برابر نیروهای محوری بسیار بالا است و در سوله های خرپایی نیز کاربرد دارند. رفتر لوله ای معمولاً در سازه هایی که نیاز به زیبایی و استحکام همزمان دارند استفاده می شود. البته ساخت و اتصال آن به تخصص و تجهیزات بیشتر نیاز دارد.

نحوه ساخت رفتر سوله

ساخت رفتر سوله یک فرآیند مهندسی دقیق است که مرحله به مرحله انجام می شود تا از ایمنی و کیفیت نهایی سازه اطمینان حاصل گردد. نخستین مرحله، تهیه نقشه های اجرایی و تعیین دقیق ابعاد، ضخامت ها و جزئیات اتصالات است. در این مرحله مهندس محاسب بر اساس بارگذاری و دهانه، مقطع مناسب را طراحی می کند. در ساخت رفتر تیرورقی، ابتدا ورق های فولادی با دستگاه های برش CNC یا پلاسما برش داده می شوند. سپس لبه های ورق برای جوشکاری آماده سازی شده و به کمک فیکسچر روی خط مونتاژ قرار می گیرند.

پس از آن عملیات جوشکاری با دستگاه های اتوماتیک زیرپودری انجام می شود تا جوش یکدست و بدون نقص ایجاد گردد. بعد از اتمام جوشکاری، رفتر صافکاری شده و در صورت نیاز عملیات سوراخ کاری برای اتصالات پیچ و مهره ای انجام می شود. سپس رفتر وارد مرحله سندبلاست و رنگ آمیزی می گردد تا در برابر خوردگی مقاوم شود. در نهایت، قطعات آماده سازی شده بسته بندی و برای نصب به محل پروژه ارسال می شوند. در کل، دقت در ساخت رفتر تأثیر مستقیم بر رفتار سازه در برابر بارهای برف، باد و زلزله دارد.

نحوه نصب رفتر سوله

نصب رفتر سوله یکی از حساس ترین مراحل ساخت است و باید با دقت بسیار انجام شود. ابتدا ستون ها نصب، تراز و شاقولی می شوند. پس از تثبیت ستون ها، رفترها با استفاده از جرثقیل در ارتفاع مناسب بالا برده می شوند. در مرحله بعد، محل اتصال رفتر به ستون کاملاً تمیز شده و صفحات اتصال بررسی می شوند. بسته به طراحی سازه، اتصال می تواند پیچ و مهره ای یا جوشی باشد. در اتصالات پیچ ومهره ای از پیچ های پرمقاومت کلاس 8.8 یا 10.9 استفاده می شود. تراز بودن رفتر قبل از سفت کردن پیچ ها کنترل می شود.
در صورت استفاده از اتصال جوشی، باید جوش مطابق WPS و بازرسی چشمی و تست NDT صورت گیرد. فاصله بین رفترها، هم راستایی و زاویه شیب سقف باید کاملاً طبق نقشه باشد. نصب نادرست رفتر باعث ایجاد تنش های ثانویه و کاهش عمر سازه می شود.در نهایت، مهاربندهای سقفی و جانبی نصب می شوند تا قاب به پایداری کامل برسد.

مزایای استفاده از رفتر در سوله

استفاده از رفتر در سوله مزایای متعددی دارد که آن را به گزینه ای ایده آل برای سازه های فولادی تبدیل کرده است. نخست اینکه رفتر توان تحمل بارهای سنگین برف، باد و وزن سقف را دارد و بارها را به شکل اصولی به ستون انتقال می دهد. دومین مزیت انعطاف پذیری بالا در طراحی است. رفتر می تواند در مقاطع مختلف و ضخامت های متفاوت ساخته شود، بنابراین برای سوله های کوچک، متوسط و حتی دهانه های بسیار بزرگ قابل استفاده است.
مزیت دیگر افزایش پایداری جانبی و طول عمر سازه است. قاب صلبی که با ستون و رفتر تشکیل می شود، در برابر تغییر شکل های خطرناک مقاومت بالایی دارد. همچنین رفتر امکان اجرای سقف های دوشیب، تک شیب و فرم های خاص معماری را فراهم می کند. نصب سریع، هزینه نگهداری کم و قابلیت تقویت سازه نیز از دیگر مزایای آن است. رفتر یکی از بهترین راهکارهای مهندسی برای انتقال بار سقف به ستون هاست. مهم ترین مزایای آن عبارت اند از:

• افزایش پایداری و تحمل بارهای عمودی و جانبی
• امکان طراحی در انواع مقاطع
• طول عمر بالا
• نصب سریع
• قابلیت تقویت در نواحی حساس

نکات مهم در طراحی رفتر سوله

طراحی رفتر باید با دقت و طبق استانداردهای سازه ای انجام شود. نخستین نکته، بررسی دقیق بارگذاری شامل بار برف، باد، وزن سقف و نیروهای جانبی است. بر اساس این اطلاعات، نوع مقطع و ابعاد رفتر تعیین می شود. در طراحی اتصال رفتر به ستون باید انتقال یکنواخت نیروها بدون تمرکز تنش انجام شود؛ بنابراین استفاده از صفحات گاست، سخت کننده ها و پیچ های پرمقاومت ضروری است. در طراحی اتصال رفتر سوله باید انتقال یکنواخت نیروها، جلوگیری از تمرکز تنش و انتخاب صحیح ضخامت ورق  های اتصال کاملاً مورد توجه قرار گیرد تا عملکرد سازه در برابر بارهای باد، برف و ارتعاشات تضمین شود.
یکی دیگر از نکات مهم، کنترل پایداری جانبی رفتر است. استفاده از مهاربندهای سقفی و جانبی برای جلوگیری از کمانش حیاتی است. همچنین در پروژه های بزرگ، تحلیل سازه باید با نرم افزارهای دقیق مانند SAP2000 یا ETABS انجام شود تا رفتار واقعی رفتر تحت بارهای مختلف بررسی گردد. در پایان نیز اجرای نقشه های کارگاهی باید کاملاً مطابق استاندارد AWS و آیین نامه مبحث دهم باشد.

سؤالات متداول