دوام بتن و آرماتور؛ طراحی در برابر آتش (پیوست‌های ۹-پ۱ و ۹-پ۲) — مبحث ۹ مقررات ملی ساختمان (فصل ۲۴)

خلاصه درسنامه، نکات کلیدی و نمونه سوال «دوام بتن و آرماتور؛ طراحی در برابر آتش (پیوست‌های ۹-پ۱ و ۹-پ۲)» (بند ۹-پ۱ و ۹-پ۲) از مبحث نهم مقررات ملی ساختمان (طرح و اجرای ساختمان‌های بتن‌آرمه). این فصل در آزمون تعاملی سایت ۲۴ سوال دارد.

فهرست مطالب

• رده‌بندی شرایط محیطی (جدول ۹-پ۱-۱)
• محیط کلریدی: مخلوط و حد کلرید (۹-پ۱-۲-۱ و ۲)
• پوشش بتن در محیط کلریدی (۹-پ۱-۲-۳)
• خوردگی ناشی از کربناته‌شدن (۹-پ۱-۳)
• حمله‌ی سولفاتی و آب دریا (۹-پ۱-۴ و ۵)
• یخ‌زدن و آب‌شدن؛ واکنش قلیایی-سنگ‌دانه (۹-پ۱-۶ و ۷)
• سایش و دوام آرماتور (۹-پ۱-۸ تا ۱۱)
• آتش — تعاریف و روش طراحی (۹-پ۲-۱ تا ۳)
• آتش — دال، تیر، ستون و دیوار (۹-پ۲-۴ تا ۷)

خلاصه درسنامه

رده‌بندی شرایط محیطی (جدول ۹-پ۱-۱)

• **دوام**: عملکرد بتن در برابر عوامل جوی، حمله‌ی شیمیایی، سایش، فرسایش و هر فرآیند زوال؛ بتن بادوام حداقل کیفیت و الزامات بهره‌برداری را حفظ می‌کند.
• ⚠️ **X0**: بدون خطر خوردگی/حمله (بتن غیرمسلح یا بتن‌آرمه‌ی **خیلی خشک**).
• ⚠️ **XCD1 تا XCD4**: کلرید **غیر آب دریا** (مثلا نمک یخ‌زدا): رطوبت متوسط، **مرطوب و به‌ندرت خشک (استخر شنا)**، تماس با **خاک کلریددار**، **چرخه‌ی تر و خشک**.
• ⚠️ **XCS1 تا XCS4**: کلرید **آب دریا**: نمک کم هوا و **دور از دریا**، **دائما غرقاب**، نمک زیاد هوا بدون تماس مستقیم، **ناحیه‌ی پاشش و جزر و مد** (شدیدترین).
• ⚠️ **XCA1 تا XCA4**: **کربناته‌شدن**: خشک یا همیشه مرطوب، غالبا مرطوب (بسیاری از **پی‌ها**)، رطوبت متوسط (**حمام و آشپزخانه**، سطوح خارجی زیر سایبان، مناطق گرم و خشک و شهرها)، چرخه‌ی تر و خشک.
• **XFT0 تا XFT3**: یخ‌زدن و آب‌شدن (XFT3 = اشباع زیاد با **نمک یخ‌زدا**)؛ **XS1 تا XS3**: حمله‌ی **سولفاتی** متوسط، شدید، خیلی شدید؛ **XAS1/XAS2**: واکنش قلیایی سنگ‌دانه‌های **سیلیسی/کربناتی**.

محیط کلریدی: مخلوط و حد کلرید (۹-پ۱-۲-۱ و ۲)

• ⚠️ جدول ۹-پ۱-۲: **XCD1/XCS1** → حداقل مواد سیمانی **۳۲۵ kg/m³**، w/cm ≤ **۰٫۵۰**، حداقل **C30**.
• ⚠️ **XCS2/XCD2/XCD3** → **۳۲۵**، **۰٫۴۵**، **C35**؛ **XCS3/XCD4** → **۳۵۰**، **۰٫۴۰**، **C35** (با پوزولان/سرباره یا سیمان آمیخته).
• ⚠️ **XCS4** (جزر و مد و پاشش) → **۳۷۵ kg/m³**، w/cm ≤ **۰٫۳۷**، حداقل **C40**.
• ⚠️ حد کلرید بتن در **۲۸ روز** (درصد وزنی مواد سیمانی؛ **محلول در آب / در اسید**): XCS3، XCS4 و XCD4 → **۰٫۰۸ / ۰٫۱۰**؛ XCS1، XCS2 و XCD1 تا ۳ → **۰٫۱۰ / ۰٫۱۳**؛ مرطوب بدون کلرید → **۰٫۱۵ / ۰٫۲۰**؛ **خشک یا محافظت‌شده → ۰٫۳۰ / ۰٫۴۰**.
• ⚠️ آزمایش‌های نفوذپذیری در **۲۸ روز**: **جذب آب نیم‌ساعته** حداکثر **۳٫۵ / ۳ / ۲٫۵ / ۲ درصد** و **عمق نفوذ آب تحت فشار** حداکثر **۶۰ / ۴۵ / ۳۰ / ۲۰ میلی‌متر** برای طبقه‌های ۱ تا ۴.
• ⚠️ **RCPT** حداکثر **۳۵۰۰ / ۲۵۰۰ / ۱۵۰۰ کولن** برای طبقه‌های ۲ تا ۴؛ **RCMT (روش الف)** حداکثر **۰٫۰۴۵ / ۰٫۰۳ / ۰٫۰۲ mm/V·h**.
• با سیمان آمیخته یا مواد جایگزین (**به‌جز دوده‌ی سیلیسی**) می‌توان این آزمایش‌ها را در **۵۶ یا ۹۰ روز** با معیارهای ۲۸ روزه انجام داد.

پوشش بتن در محیط کلریدی (۹-پ۱-۲-۳)

• پوشش = حداقل فاصله‌ی سطح بتن تا **نزدیک‌ترین رویه‌ی هر میلگرد** (طولی، عرضی یا سیم بستن).
• ⚠️ پوشش ≥ **قطر میلگرد** و ≥ **چهار سوم بزرگ‌ترین اندازه‌ی اسمی سنگ‌دانه** و ≥ جدول ۹-پ۱-۵.
• ⚠️ جدول ۹-پ۱-۵ (شرایط ۱ / ۲ / ۳ / ۴): **تیر اصلی و ستون ۴۵ / ۵۰ / ۶۰ / ۷۵**؛ **دال، تیر فرعی و تیرچه ۳۵ / ۴۰ / ۵۰ / ۶۰**؛ **دیوار ۴۵ / ۵۰ / ۶۰ / ۷۵**؛ **پوسته ۳۰ / ۳۵ / ۴۵ / ۵۵**؛ **شالوده ۵۰ / ۶۰ / ۷۵ / ۹۰** میلی‌متر.
• ⚠️ **رواداری منفی پوشش حداکثر −۱۰ میلی‌متر**؛ با **حفاظت سطحی مناسب** (بر پایه‌ی مطالعه‌ی آزمایشگاهی) می‌توان پوشش را کاهش داد.
• در سطوح **نقش‌دار یا دارای شکستگی**، پوشش در **عمق فرورفتگی‌ها** اندازه‌گیری می‌شود؛ پوشش حاصل از نرم‌افزارهای طراحی دوام‌مبنا ملاک عمل است.
• میلگردها و قطعات فولادی پیش‌بینی‌شده برای **توسعه‌ی آینده** باید در برابر خوردگی محافظت شوند؛ الزامات آتش‌پادی طبق پیوست ۹-پ۲.

خوردگی ناشی از کربناته‌شدن (۹-پ۱-۳)

• جدول ۹-پ۱-۶ بسته به **پوشش میلگرد**، حداقل رده، حداکثر w/cm و حداقل عیار مواد سیمانی را می‌دهد؛ **پوشش بیشتر → بتن ضعیف‌تر مجاز**.
• ⚠️ **XCA1**: پوشش **۲۵ mm → C25، w/cm ۰٫۵۵، عیار ۳۲۵**؛ پوشش ۳۰ → C20، ۰٫۶۰، ۳۰۰؛ پوشش **۳۵ و بیشتر → C20، ۰٫۶۰، ۲۷۵**.
• ⚠️ **XCA2**: پوشش ۳۰ → **C30، ۰٫۵۰، ۳۲۵**؛ پوشش ۳۵ تا ۶۰ → **C25** با عیار ۳۰۰.
• ⚠️ **XCA4** (تر و خشک): پوشش **۳۵ → C35، ۰٫۴۵، ۳۵۰**؛ ۴۰ → C30، ۰٫۴۵، ۳۲۵؛ ۴۵ تا ۶۰ → C25 با عیار ۳۰۰.
• ⚠️ سقف سهم مواد مکمل در محاسبه‌ی عیار: **پوزولان طبیعی و خاکستر بادی** بیش از **۲۵٪** → ۲۵٪ (در سیمان آمیخته ۲۰٪)؛ **دوده‌ی سیلیسی** بیش از **۱۰٪** → ۱۰٪؛ **سرباره** بیش از **۵۰٪** → ۵۰٪.

حمله‌ی سولفاتی و آب دریا (۹-پ۱-۴ و ۵)

• منشأ سولفات: خاک، آب زیرزمینی، آب دریا، پساب‌های صنعتی؛ ⚠️ **آب جاری** حمله‌ی شدیدتری از آب ساکن با همان غلظت ایجاد می‌کند؛ سازه‌ی **بالای سطح آب** هم با **مهاجرت مویینه** در معرض است؛ در مناطق سرد، حمله‌ی **تومازایتی** بسیار شدید است.
• ⚠️ جدول ۹-پ۱-۸: **X0** → سولفات خاک **< ۰٫۱٪** و آب **< ۱۵۰ mg/L**؛ **XS1** → خاک **۰٫۱۰ تا ۰٫۲۰٪**، آب **۱۵۰ تا ۱۵۰۰ mg/L یا آب دریا**، سیمان **مقاومت سولفاتی کم**، w/cm ≤ **۰٫۵۰**.
• ⚠️ **XS2** → خاک **۰٫۲۰ تا ۲٫۰۰٪**، سیمان **مقاومت متوسط**، w/cm ≤ **۰٫۴۵**؛ **XS3** → خاک **> ۲٫۰۰٪**، سیمان **مقاومت زیاد**، w/cm ≤ **۰٫۴۰**.
• ⚠️ طبقه‌بندی سیمان با آزمایش انبساط ملات در محلول سولفات (استاندارد ملی ۱۷۱۰۷): **کم** → انبساط < **۰٫۱٪ در ۶ ماه**؛ **متوسط** (مثلا **نوع ۲**) → < **۰٫۰۵٪ در ۶ ماه** و **۰٫۱۰٪ در ۱ سال**؛ **زیاد** (مثلا **نوع ۵**) → < **۰٫۱۰٪ در ۱۸ ماه**.
• ⚠️ **سیمان پرتلند آهکی** یا پرکننده‌ی کربناتی: در **XS1 تا XS3 در هوای سرد** و در **XS2 و XS3 در هوای معتدل و گرم** مجاز نیست.
• ⚠️ **کلرید کلسیم**، تندگیرکننده‌های حاوی نمک کلسیم و هر افزودنی **کلریددار** در **XS1 تا XS3 مجاز نیست**.
• بتن در معرض **آب دریا** طبق الزامات **جدول کلریدی ۹-پ۱-۲**؛ ⚠️ **افزایش C3A** مقاومت در برابر نفوذ کلرید را **بیشتر** ولی مقاومت سولفاتی را **کمتر** می‌کند؛ ناحیه‌ی **جزر و مد و پاشش** آسیب‌پذیرترین است و **استغراق کامل** به‌دلیل نبود اکسیژن خطر خوردگی را کم می‌کند.
• آزمایش سولفات خاک: **ASTM C1580**؛ آب غیرشور: استاندارد ملی **۲۳۵۳**؛ آب دریا: **ASTM D4130**.

یخ‌زدن و آب‌شدن؛ واکنش قلیایی-سنگ‌دانه (۹-پ۱-۶ و ۷)

• ⚠️ جدول ۹-پ۱-۹: **XFT0 و XFT1** → w/cm ≤ **۰٫۵۵**، **C25**؛ **XFT2** → **۰٫۴۵**، **C30**؛ **XFT3** → **۰٫۴۰**، **C30**.
• ⚠️ بتن در معرض یخ‌زدن و آب‌شدن باید با **افزودنی حباب‌ساز** ساخته شود؛ هرچه سنگ‌دانه **ریزتر**، هوای لازم **بیشتر**.
• ⚠️ جدول ۹-پ۱-۱۰ (XFT1 / XFT2 و XFT3): سنگ‌دانه‌ی **۹٫۵ mm → ۶ / ۷٫۵٪**؛ **۱۹ mm → ۵ / ۶٪**؛ **۲۵ mm → ۴٫۵ / ۶٪**؛ **۵۰ mm → ۴ / ۵٪**.
• آزمایش دوام یخ‌زدن: استاندارد ملی **۱۹۲۲۷**؛ همراه با نمک یخ‌زدا: **۱۷۰۴۱**؛ سلامت سنگ‌دانه طبق **۳۰۲**.
• ⚠️ برای سازه‌های در آب یا محیط مرطوب، **آزمایش واکنش‌زایی سنگ‌دانه** لازم است: سیلیسی → **سنگ‌نگاری**، روش **شیمیایی**، **ملات منشوری تسریع‌شده**، **منشور بتنی**؛ کربناتی → سنگ‌نگاری، اکسیدهای کربناتی (CSA)، **استوانه‌ی سنگی**، ASTM C1105.
• ⚠️ بهترین پیشگیری از واکنش قلیایی: **استفاده‌نکردن از سنگ‌دانه‌ی واکنش‌زا**؛ روش دیگر: جایگزینی **مواد مکمل سیمانی** (پوزولان، خاکستر، سرباره، میکروسیلیس).

سایش و دوام آرماتور (۹-پ۱-۸ تا ۱۱)

• کف‌های بتنی در **۴ طبقه**: ۱ ترافیک انسانی؛ ۲ انسانی + ماشینی سبک (پارکینگ طبقاتی)؛ ۳ ماشین‌آلات صنعتی لاستیکی متوسط؛ ۴ صنعتی سنگین/چرخ فولادی و ضربه‌ای.
• ⚠️ جدول ۹-پ۱-۱۲: کف **۱ → C20، اسلامپ ≤ ۹۰**؛ **۲ → C25، ≤ ۹۰**؛ **۳ → C30، ≤ ۷۰**؛ **۴ → C35، ≤ ۴۰ میلی‌متر** (اسلامپ پیش از روان‌کننده).
• ⚠️ عیار سیمان کف مقاوم به سایش: سنگ‌دانه‌ی **۲۵ → ۳۰۰ تا ۳۷۵**؛ **۱۹ → ۳۲۵ تا ۴۰۰**؛ **۱۳ → ۳۵۰ تا ۴۲۵**؛ **۱۰ → ۳۷۵ تا ۴۵۰ kg/m³**.
• افزایش مقاومت سایشی با **ریزدانه‌ی سخت**، **دوده‌ی سیلیسی** و **SBR**.
• ⚠️ آرماتورها روی **سکوهای بتنی** نگهداری شوند و **تماس مستقیم با خاک** کلریدی/سولفاتی نداشته باشند.
• ⚠️ آرماتور دارای **خوردگی حفره‌ای** (عمدتا کلریدی) نباید به کار رود؛ زنگ **یکنواخت ضخیم و پوسته‌ای** باید با **ماسه‌پاشی یا آب پرفشار** زدوده شود.
• برای محیط‌های خورنده‌ی ویژه (دریایی و…) می‌توان از آرماتور **روی‌اندود (گالوانیزه)** یا **اپوکسی‌اندود** یا ترکیب آن‌ها استفاده کرد؛ زمان آغاز خوردگی با مدل‌های **آبا** تخمین زده می‌شود.

آتش — تعاریف و روش طراحی (۹-پ۲-۱ تا ۳)

• الزامات آتش بر اساس **مبحث سوم**؛ شرایط **آتش استاندارد** نیز در مبحث سوم تعریف شده است.
• ⚠️ **فاصله‌ی محوری (a)**: فاصله‌ی **محور میلگرد طولی** تا نزدیک‌ترین رویه‌ی بتن در معرض آتش؛ در چند لایه **فاصله‌ی محوری متوسط** (میانگین وزنی با سطح مقطع).
• ⚠️ **FRR** (بر حسب **دقیقه**): زمانی که عضو در آتش استاندارد **کفایت سازه‌ای** (باربری)، **انسجام** (جلوگیری از عبور شعله و گاز) یا **عایق‌بودن** (محدودکردن دمای سطح مقابل) را از دست می‌دهد.
• دو روش: **روش ۱ — جدول‌ها و دیاگرام‌ها** (بدون نیاز به کنترل ظرفیت) و **روش ۲ — محاسباتی** (در این مبحث به کار نرفته). **درون‌یابی خطی** در جداول مجاز است.
• ⚠️ در دال و دیوار **مجوف**: ضخامت بتن بین حفره‌ها و تا سطح ≥ بزرگ‌تر **یک‌پنجم ضخامت** و **۲۵ میلی‌متر**؛ در دال **تیرچه‌دار** فاصله‌ی مرکز به مرکز تیرچه‌ها ≤ **۱۵۰۰ میلی‌متر**.
• از **شیار** در اجزای در معرض آتش تا حد امکان پرهیز شود؛ **افزودن عایق** روی سطح برای افزایش FRR مجاز است.

آتش — دال، تیر، ستون و دیوار (۹-پ۲-۴ تا ۷)

• ⚠️ **عایق‌بودن دال و دیوار** (ضخامت مؤثر → FRR): **۶۰ → ۳۰**، **۸۰ → ۶۰**، **۱۰۰ → ۹۰**، **۱۲۰ → ۱۲۰**، **۱۵۰ → ۱۸۰**، **۱۷۵ میلی‌متر → ۲۴۰ دقیقه**.
• ضخامت مؤثر: دال **توپر** = ضخامت؛ **مجوف** = سطح خالص / عرض؛ **تیرچه‌دار** = ضخامت دال بین تیرچه‌ها.
• ⚠️ کفایت سازه‌ای دال متکی بر تیر/دیوار — فاصله‌ی محوری **دال یک‌طرفه‌ی ساده**: **۱۰، ۲۰، ۳۰، ۴۰، ۵۵، ۶۵ mm** برای ۳۰ تا ۲۴۰ دقیقه؛ **دوطرفه‌ی ساده**: ۱۰، ۱۰، ۱۵، ۲۰، ۳۰، ۴۰.
• ⚠️ **دال تخت و قارچی**: ضخامت حداقل **۱۵۰ (۳۰ دقیقه)**، **۱۸۰ (۶۰)**، **۲۰۰ (۹۰ و بیشتر)** و فاصله‌ی محوری **۱۰، ۱۵، ۲۵، ۳۵، ۴۵، ۵۰ mm**.
• تیرها: عرض جان و فاصله‌ی محوری متوسط از **دیاگرام‌های تیر ساده و پیوسته**؛ تیر در معرض آتش از **همه‌طرف**: ارتفاع کل ≥ عرض حداقل و سطح مقطع ≥ **دو برابر مربع** آن عرض.
• ستون‌ها: عایق/انسجام فقط اگر جزء **دیوار جداکننده‌ی آتش** باشند؛ ⚠️ ستونی که **بعد بزرگش ≥ ۴ برابر بعد کوچک** است با ضوابط **دیوار** (آتش از دو وجه) کنترل می‌شود؛ برای **۱۸۰ و ۲۴۰ دقیقه** حداقل **۸ میلگرد طولی**.
• روش جدولی ستون مهارشده: طول مؤثر در آتش **< ۳ متر**، ضریب بار را می‌توان محافظه‌کارانه **۰٫۷۰** گرفت؛ روش عمومی: خروج از مرکزیت **≤ ۱۰۰ mm** و لاغری **≤ ۳۰**.
• ⚠️ در دیوارها **نسبت ارتفاع مؤثر به ضخامت ≤ ۴۰**.

اعداد و ضوابط کلیدی این فصل

نمونه سوال با پاسخ تشریحی

سایر فصل‌های مبحث ۹

مباحث مرتبط

مبحث ۹: طرح و اجرای ساختمان‌های بتن‌آرمههمه مباحث ۲۴گانهآزمون آنلاینابزارهای محاسباتی