Important points in the design and implementation of concrete buildings
در طراحی ساختمانهای بتنی ، صرف پاسخگو بودن مقاطع در نرم افزار کافی نیست و باید به مسایل اجرایی و محدودیتهای آیین نامه ای نیز توجه نمود. یکی از مسایل مهم در ساختمانهای بتنی ، توجه به لزوم تامین طول مهاری لازم در آرماتورها و تامین فاصله کافی بین آرماتورها جهت بتن ریزی و ویبره بتن است. در انتخاب تعداد و سایز آرماتورهای طولی تیر باید دقت شود که فضای کافی بین این آرماتورها وجود داشته باشد که در زمان بتنریزی مشکلی جهت ریختن بتن و ویبره آن وجود نداشته باشد. در این مورد علی الخصوص باید به ضوابط بند 9-14-11-1 مبحث_نهم مقررات ملی ساختمان در مورد حداقل فاصله آزاد بین میلگردها توجه گردد. بر این اساس فاصله آزاد هر دو میلگرد قرار گرفته در یک سفره نباید از ماکسیمم سه مقدار 25 میلیمتر ، قطر میلگرد بزرگتر و 1.33 برابر قطر بزرگترین سنگدانه بتن کمتر اختیار شود. طبعاً برای به دست آوردن فاصله محور به محور آرماتورها باید مقدار قطر آرماتور نیز به مقدار فوق اضافه گردد. برای اینکه بتوان تعداد بیشتری آرماتور در عرض تیرها به کار برد ، میتوان از گروه_آرماتور های حداکثر سه تایی ( در صورتی که میلگرد تحت کشش باشد ) استفاده نمود. این گروه های سه تایی به صورت مثلثی چیده میشوند. ضوابط این موضوع در بند 9-14-11-2 مبحث نهم ذکر شده است. همچنین باید توجه نمود که میلگردهای طولی تیر در انتهای خود باید با قلاب_استاندارد در ستون مهار گردند. میلگرد طولی ستون باید به اندازه ای به داخل ستون ادامه یابد که طول مهاری لازم قبل از قلاب_استاندارد در داخل ستون برای آن تامین گردد. قطر میلگرد طولی تیر باید به گونه ای انتخاب شود که طول مهاری لازم برای آن از طولی که در داخل ستون متصل به آن قابل تامین است، بیشتر نباشد. این طول حداکثر برابر بعد ستون در راستای تیر منهای پوشش بتن روی میلگردهای ستون ، قطر خاموت ستون و قطر میلگرد ستون است . این طول گیرایی قبل از قلاب استاندارد بر اساس ضابطه بند 9-21-2-7 مبحث نهم تعیین میگردد. این طول در هر صورت نباید کمتر از 150 میلیمتر و 8 برابر قطر میلگرد طولی تیر باشد. دقت شود که در صورتی که میلگردهای تیر در گروه آرماتور سه تایی قرار گیرند، مطابق بند 9-21-2-6 مبحث نهم باید طول مهاری لازم در ضریب 1.2 ضرب شود. اما برای گروه میلگرد دوتایی نیازی به این ضریب نیست.
مثال : در یک تیر با عرض 30 سانتیمتر که به ستونی به بعد 30 سانتیمتر ( به موازات راستای طولی تیر ) متصل است، حداکثر چند سانتیمتر مربع آرماتور طولی میتوان قرار داد؟ بتن از رده C30 ، آرماتور از رده S400 ، حداقل پوشش بتن 4.5 سانتیمتر ، آرماتور طولی ستون به قطر 16 میلیمتر ، آرماتور عرضی ستون و تیر به قطر 10 میلیمتر ، قطر بزرگترین سنگدانه برابر 25 میلیمتر و میلگردها فاقد پوشش اندود اپوکسی هستند.
مطابق بند 9-14-11-1 حداقل فاصله آزاد بین میلگردهای طولی برابر ماکسیمم سه مقدار 25 میلیمتر ، قطر میلگرد تیر و 1.33 برابر قطر بزرگترین سنگدانه میباشد. در اینجا فعلاً قطر میلگرد مشخص نیست ولی اگر مبنا را قطر بزرگترین سنگدانه قرار دهیم ، فاصله آزاد چیزی در حدود 33 میلیمتر خواهد شد. اگر فرض شود قطر میلگرد طولی حداکثر 18 میلیمتر باشد و این میلگردها در گروه های حداکثر سه تایی قرار داده شوند، با توجه به اینکه در گروه میلگردها ، باید قطر میلگرد معادل با گروه را مبنای تعیین فاصله آزاد بین آنها کرد و این قطر معادل برای سه میلگرد به قطر 18 در حدود 31 میلیمتر است، ( با مساوی قرار دادن مساحت سه میلگرد با مساحت میلگرد معادل آن ) ، همین فاصله 33 میلیمتر میتواند تعیین کننده حداقل فاصله بین میلگردها باشد.
مقدار طول مهاری میلگرد قبل از قلاب استاندارد از رابطه 9-21-5 مبحث نهم قابل محاسبه است. این رابطه با توجه به فرضیات ارایه شده در صورت مساله، به یک طول مهاری در حدود 13 برابر طول میلگرد طولی تیر ( در صورت چیدمان میلگردها به صورت تک یا جفت ) و مقداری در حدود 15.5 برابر قطر میلگرد ( در صورت چیدمان میلگردها به صورت گروه های سه تایی ) می انجامد. در این محاسبه ضریب k1 برابر 0.7 و بقیه ضرایب مربوط به این رابطه برابر 1 فرض شده اند.
طول مهاری قابل تامین در داخل ستون به شرح زیر تعیین میشود:
ldh=30-4.5-1-1.6=22.9cm
طول مهاری قابل تامین به اندازه بعد ستون منهای قطر خاموت و قطر میلگرد طولی ستون است.
اگر بخواهیم از گروه سه تایی میلگرد استفاده کنیم قطر میلگرد حداکثر برابر است با :
22.9/15.5=1.47cm
پس در این حالت قطر میلگرد نمیتواند بیشتر از 14 میلیمتر باشد.
اگر از گروه دو تایی میلگرد استفاده شود، حداکثر قطر میلگرد برابر خواهد بود با :
22.9/13=1.76cm
با کمی اغماض قطر میلگرد در این حالت میتواند 18 میلیمتر باشد.
اگر از گروه سه تایی استفاده کنیم تعداد میلگردها به شرح زیر محاسبه میشود:
n=3*(30-4.5*2-1*2-1.4*2)/(3.3+2*1.4)+3=10.96
پس تعداد آرماتورها تقریباً میتواند11 آرماتور نمره 14 شامل 3 گروه سه تایی و یک گروه 2 تایی باشد. سطح مقطع آرماتور در این حالت برابر زیر باشد :
11*1.54=16.94cm^2
اگر از گروه دو تایی میلگرد استفاده شود و میلگردها به صورت جفت به صورت عمودی قرار داده شوند ( که به این شکل فاصله آزاد بین آرماتورها کاهش نیابد ) تعداد آرماتور قابل تامین به قطر 18 میلیمتر به شرح زیر محاسبه میشود:
n=2*(30-4.5*2-1*2-1.8)/(3.3+1.8)+2=8.74
در این حالت با اندکی اغماض میشود از 9 آرماتور نمره 18 شامل 4 گروه دو تایی و یک آرماتور تک استفاده کرد. سطح مقطع آرماتور در این حالت برابر خواهد بود با :
9*2.54=22.86cm^2
در این حالت آرماتور قابل تامین در تیر بیشتر خواهد بود. پس بهتر است از آرماتور نمره 18 به صورت دو تایی و چیدمان عمودی در زیر هم استفاده شود. اگر آرماتور طراحی گزارش شده در ETABS از مقدار فوق بیشتر باشد، حتی اگر طبق گزارش نرم افزار ، تیر جوابگو باشد، این طراحی مناسب نیست. البته برای دهانه های میانی بحث کنترل مهاری بر روی تعیین مقدار فوق تاثیرگذار نیست. در این حالت فقط فاصله آزاد بین آرماتورها اهمیت دارد. برای دهانه های میانی میتوان قطر آرماتور بالاتری استفاده کرد ولی تعداد آرماتور نباید از 9 آرماتور ( برای گروه آرماتور دو تایی ) و 11 ( برای گروه آرماتور سه تایی ) تجاوز نماید.
مهندس احمدرضا جعفری
