مبحث ۹ — طرح و اجرایِ ساختمانهایِ بتنآرمه
درسنامه — علائم و تعاریف
خلاصهیِ بندهایِ ۹-۲، مستقیماً از متنِ رسمیِ مبحث.
انواعِ بتن و مرزهایِ چگالی
•بتنِ سازهای: بتنی که برایِ تحملِ بار به کار میرود — در برابرِ بتنِ غیرسازهای مثلِ بتنِ مگر.
بتنِ معمولی: بتن با سنگدانهیِ معمولی و چگالیِ ۲۱۵۵ تا ۲۵۶۰ کیلوگرم بر مترمکعب.
بتنِ سبک: بتن با سنگدانهیِ سبک و غیرسبک و چگالیِ تعادلیِ ۱۴۴۰ تا ۲۱۵۰ کیلوگرم بر مترمکعب.
نکتهیِ ظریف: مرزِ دو تعریف ۲۱۵۰ و ۲۱۵۵ است — یعنی یک شکافِ عمدی بینِ دو بازه.
•بتنِ سبکِ ماسهای (نیمهسبکدانه): با سنگدانهیِ ریزِ معمولی و سنگدانهیِ درشتِ سبک.
•«چگالیِ تعادلی» چگالیای است که با رطوبتِ برابر با رطوبتِ محیط اندازهگیری میشود (روشِ آزمایش: ASTM C567).
•سایرِ انواع: بتنِ ساده، بتنِ آرمه، بتنِ پیشتنیده، بتنِ پیشساخته، بتنِ با الیافِ فولادی، بتنِ غیرِ پیشتنیده.
چهار آرماتورِ عرضی که مدام قاطی میشوند
تنگ (tie): حلقهای از سیم یا میلگرد (دایره، مستطیل یا چندضلعیِ بدونِ کنجِ متمایل به داخل) که آرماتورهایِ طولی را در بر میگیرد. معمولاً برایِ اعضایِ فشاری (ستون).
خاموت (stirrup): آرماتورِ عرضی برایِ مقاومت در برابرِ برش و پیچش؛ معمولاً مستطیلی با رکابیِ U یا L. معمولاً برایِ تیرها و دالها.
دورگیر (hoop): تنگِ بسته یا تنگِ دورپیچشدهیِ پیوسته که در هر دو انتها قلابهایِ لرزهای دارد.
ممنوعیتِ مهم: آرماتورِ دورگیر نباید از میلگردهایِ آجدارِ سردار ساخته شود.
سنجاقی (cross-tie): میلگردِ عرضیِ یکسره با قلابِ لرزهای در یک انتها و قلابِ ۹۰ درجه با طولِ مستقیمِ حداقل ۶db در انتهایِ دیگر؛ قلابها باید یک میلگردِ طولی را در بر گیرند و بهطورِ یکسان در میانِ سر و ته اجرا شوند.
•آرماتورِ دورپیچ (spiral): آرماتوری که بهطورِ پیوسته به شکلِ یک مارپیچِ استوانهای به دورِ آرماتورهایِ طولی پیچیده شده است.
•قاعدهیِ حفظیِ سریع: تنگ ← ستون، خاموت ← تیر، دورگیر ← لرزهای، سنجاقی ← دوختِ عرضی.
قلابِ لرزهای (seismic hook)
خمِ ۱۳۵ درجه یا بیشتر رویِ خاموتها، دورگیرها یا سنجاقیها.
طولِ مستقیمِ بعد از خم: حداقل ۶ برابرِ قطرِ میلگرد یا ۷۵ میلیمتر.
استثنا: قلابهایی که به دورگیرهایِ دایرهای تعلق دارند میتوانند خمِ ۹۰ درجه یا بیشتر داشته باشند.
دو شرطِ اجرایی: قلابِ لرزهای باید آرماتورهایِ طولی را در بر گیرد و طولِ مستقیمش رو به داخل باشد.
•منطقِ ۱۳۵ درجه: در بارگذاریِ رفتوبرگشتیِ زلزله، پوششِ بتن میریزد؛ قلابِ ۹۰ درجه باز میشود ولی قلابِ ۱۳۵ درجه در هستهیِ محصورشده قفل میماند.
سه مقاومت و رابطهیِ بینشان
مقاومتِ اسمی: مقاومتِ عضو یا مقطع که طبقِ ضوابط و فرضیاتِ «روشِ طرحِ مقاومت» محاسبه شده — بدونِ هیچ ضریبی.
مقاومتِ طراحی: مقاومتِ اسمی ضربدر ضریبِ کاهشِ مقاومت φ.
مقاومتِ موردنیاز: مقاومتِ لازم برایِ مقابله با تلاشهایِ داخلیِ ضریبدار ایجادشده در عضو.
•معیارِ طراحی: مقاومتِ طراحی ≥ مقاومتِ موردنیاز.
•مقاومتِ تسلیم: مقاومتِ تسلیمِ مشخصهیِ آرماتور که مبنایِ همهیِ محاسباتِ فولاد است.
کسرِ ۵ درصد (صدکِ پنجم): اصطلاحِ آماری یعنی با اطمینانِ ۹۰ درصد، احتمالِ ۹۵ درصد وجود دارد که مقاومتِ واقعی از مقاومتِ اسمی تجاوز کند — مبنایِ آماریِ فصلِ مهار به بتن.
مقطعِ کشش-کنترل در برابرِ فشار-کنترل
کرنشِ کششیِ خالص (εt): کرنشِ کششیِ متناظر با مقاومتِ اسمی، بدونِ کرنشهایِ ناشی از وارفتگی، جمعشدگی و دما.
مقطعِ کشش-کنترل: کرنشِ کششیِ خالص در آخرین ردیفِ آرماتورِ کششی، در مقاومتِ اسمی، بزرگتر یا مساویِ εty + ۰٫۰۰۳ باشد.
مقطعِ فشار-کنترل: همان کرنش کوچکتر یا مساویِ کرنشِ حدِ فشار-کنترل (کرنشِ تسلیم) باشد.
•چرا مهم است: همین دو تعریف تعیین میکنند که مقطع شکلپذیر بشکند یا ترد — و مستقیماً مقدارِ φ را تعیین میکنند.
•حالتِ بینِ این دو «ناحیهیِ انتقالی» است که در آن φ بهصورتِ خطی تغییر میکند.
منطقهیِ B و منطقهیِ D
منطقهیِ B (B-region): بخشی از عضو که در آن توزیعِ کرنشهایِ ناشی از خمش در مقطع خطی فرض میشود — یعنی فرضِ برنولی برقرار است.
منطقهیِ D (D-region): بخشی از عضو با فاصلهای کمتر از h از محلِ ناپیوستگیِ نیرو یا ناپیوستگیِ هندسی.
•ناپیوستگی: تغییرِ ناگهانی در هندسه یا بارگذاری — مثلِ بازشو، تغییرِ ناگهانیِ مقطع یا بارِ متمرکز.
•در منطقهیِ D فرضِ مقطعِ صفحهای معتبر نیست و باید از روشِ خرپایی (بست و بند) استفاده کرد — موضوعِ پیوستِ ۳.
•اجزایِ روشِ خرپایی: دستک (عضوِ فشاری)، بند، بستِ بطریشکل، گره و منطقهیِ گرهای.
اصطلاحاتِ دال و سرستون
دالِ تخت (flat slab): دالی که به تیرها تکیه ندارد و مستقیماً رویِ ستون یا دیوار مینشیند.
کتیبهیِ دال (drop panel): بیرونزدگیِ دال زیرِ ستون، برایِ کاهشِ آرماتورِ منفی با تأمینِ حداقل ضخامتِ دال و/یا افزایشِ مقاومتِ برشی.
کتیبهیِ برشی (shear cap): بیرونزدگیِ زیرِ دال که فقط برایِ افزایشِ مقاومتِ برشیِ دال در نظر گرفته میشود.
سرستون (column capital): ناحیهیِ بزرگشدهیِ بالایِ ستون، زیرِ دال یا کتیبهیِ آن، که همزمان با ستون ساخته میشود.
•تفکیکِ حفظی: کتیبه از دال بیرون میزند، سرستون از ستون بزرگ میشود.
•سایرِ انواعِ دال: دالِ توخالی (مجوف)، دالِ مشبک، دالِ یکپارچه، دال و تیرک.
•ارتفاعِ مؤثرِ مقطع: فاصلهیِ دورترین تارِ فشاریِ بتن تا مرکزِ ثقلِ آرماتورهایِ کششی در مقطعِ عضوِ خمشی.
سیستمِ باربرِ جانبی و اعضایِ آن
دیوارِ سازهای: دیواری که در میانِ صفحهیِ خود تحتِ اثرِ بار و آثارِ ناشی از آن است — دیوارِ برشی یک دیوارِ سازهای است.
ارجاعِ فصل: دیوارِ سازهایِ شکلپذیریِ زیاد (ویژه) → فصلِ ۹-۲۰؛ شکلپذیریِ کم (معمولی) → فصلِ ۹-۱۳.
دیافراگمِ سازهای: اعضایی مثلِ دالِ کف که نیروهایِ واردِ بر میانِ صفحهیِ خود را به اعضایِ قائمِ سیستمِ باربرِ جانبی منتقل میکنند؛ میتواند شاملِ کلافها و جمعکنندهها باشد.
جمعکننده (collector): عضوِ کششی یا فشاری که انتقالدهندهیِ نیرو بینِ دیافراگم و سیستمِ قائمِ مقاومِ بارِ جانبی است.
•المانِ مرزی (جزءِ لبه): قسمتی از لبهیِ دیوار یا دیافراگم در امتدادِ طول که با آرماتورهایِ طولی و عرضی تقویت میشود.
ناحیهیِ مفصلِ پلاستیک: ناحیهای از عضوِ خمشی که میلگردهایِ خمشی در بارگذاریِ زلزله به مقاومتِ تسلیم میرسند؛ در طولی حداقل برابرِ h از مقطعِ بحرانی گسترش دارد.
بارها، مهارها و اصطلاحاتِ اجرایی
•بارِ بهرهبرداری: بارِ حینِ بهرهبرداری، بدونِ ضریب. بارِ ضریبدار: بار ضربشده در ضریبِ بار.
•بارِ مرده: وزنِ اعضایِ سازه و قطعاتِ الحاقی، بدونِ ضریب. بارِ مردهیِ اضافی: بارِ مردهیِ غیر از وزنِ سازه که دائماً رویِ سازه است.
•اثراتِ بار: نیروها و تغییرشکلهایِ ناشی از بارها و/یا تغییراتِ حجمیِ مقیدشده.
•انواعِ مهار: مهارِ تعبیهشده، مهارِ کاشتنی، مهارِ چسبی، مهارِ انبساطی، مهارِ زیرچاکی و مهارِ پیچی.
•حالتهایِ گسیختگیِ مهار که در فصلِ ۹-۱۸ میآیند: مقاومتِ شکستِ مخروطیِ بتن، مقاومتِ قلوهکنشدگیِ بتن و مقاومتِ کششیِ شکافخوردگی.
آرماتورِ تکمیلی: آرماتوری که جهتِ جلوگیری از پتانسیلِ شکستِ بتن عمل میکند ولی در انتقالِ بارِ طراحی از مهار به عضو شرکت ندارد — در برابرِ آرماتورِ مهار که همان انتقال را انجام میدهد.
طولِ گیرایی: طولِ لازم برایِ انتقالِ نیرویِ مقاومتِ طراحیِ میلگرد به بتن، از محلِ مقطعِ بحرانی.
•آرماتورِ انتظار (dowel): آرماتورِ اتصالِ دو قطعه از یک عضو یا یک عضو به شالوده، که باید از عهدهیِ انتقالِ بارها برآید.
جدولِ مرورِ سریع
چگالیِ بتنِ معمولی۲۱۵۵ تا ۲۵۶۰ کیلوگرم بر مترمکعب
چگالیِ تعادلیِ بتنِ سبک۱۴۴۰ تا ۲۱۵۰ کیلوگرم بر مترمکعب
تنگ / خاموتاعضایِ فشاری / تیر و دال
دورگیرتنگِ بسته با قلابِ لرزهای در دو انتها
ساختِ دورگیر از میلگردِ آجدارِ سردارممنوع
قلابِ لرزهایخمِ ۱۳۵ درجه یا بیشتر
طولِ مستقیمِ بعد از قلابِ لرزهایحداقل ۶db یا ۷۵ میلیمتر
قلابِ دورگیرِ دایرهایمیتواند ۹۰ درجه باشد
سنجاقیقلابِ لرزهای یک سر + قلابِ ۹۰ درجه با ۶db سرِ دیگر
مقاومتِ طراحیمقاومتِ اسمی × φ
مقطعِ کشش-کنترلεt ≥ εty + ۰٫۰۰۳
مقطعِ فشار-کنترلεt ≤ کرنشِ تسلیم
کسرِ ۵ درصداطمینانِ ۹۰٪ که با احتمالِ ۹۵٪ مقاومتِ واقعی > اسمی
منطقهیِ B / Dکرنشِ خطی / فاصلهیِ کمتر از h از ناپیوستگی
کتیبهیِ دال / کتیبهیِ برشیکاهشِ آرماتورِ منفی و برش / فقط برش
سرستونبزرگشدگیِ بالایِ ستون، همزمان با ستون
طولِ ناحیهیِ مفصلِ پلاستیکحداقل h از مقطعِ بحرانی
دیوارِ ویژه / معمولیفصلِ ۹-۲۰ / فصلِ ۹-۱۳
برو به آزمونِ همین فصل