نکاتی در مورد طراحی سازه های با سیستم سقف دال_مشبک ( وافل – Waffle )
این نوع سقف به نوعی سقفی با سیستم دال و تیرچه های دوطرفه است که وافل ( Waffle ) نامیده میشود. بر حسب نوع قالب های این نوع دال و ابعاد هندسی آن ، انواع مختلفی از این سیستم تحت برندهای مختلف وجود دارد؛ از جمله میتوان به مهانیت ، گرین_وافل ، اینتل_دک اشاره نمود. این نوع سیستم سقف در ETABS 2016 و SAFE 2016 وجود دارد و قابل مدلسازی است. عمده نکات طراحی این نوع سیستم از سقف، مشابه سیستم های دال مجوف ( همانند یوبوت و کوبیاکس ) است. بر این اساس توصیه میشود که نکات ذکر شده در پست زیر در طراحی سقفهای با سیستم دال مشبک نیز لحاظ گردد :
در طراحی سیستم های دال مشبک تفاوتهای زیر نسبت به سیستم های دال مجوف وجود دارد :
با توجه به اینکه سقف با سیستم دال مشبک در ETABS و SAFE به صورت پیش فرض وجود دارد ، بر خلاف دالهای مجوف ، نیازی به استفاده از حالت دال توپر برای مدلسازی نیست و طبعاً استفاده از ضرایب کاهنده سختی به صورت اضافه برای تبدیل سختی حالت توپر به حالت مشبک نیست. البته به صورت طبیعی لازم است که ضرایب اصلاح سختی متناسب با نوع تحلیل ( در برابر بارهای ثقلی یا لرزه ای ) بر اساس موارد توصیه شده برای سیستم های دال برای این سیستم هم اعمال گردد.
چون سیستم دال به صورت واقعی مدل میشود، نیازی به تبدیل دال به حالت توپر در مورادی که مقدار نیروی برشی در قسمتهایی از دال از حدی بیشتر است ( در مورد دال های مجوف 45 درصد برش قابل تحمل توسط بتن ) در این سیستم دال نیست. در مواردی که بتن به تنهایی جوابگوی تنش های برشی نباشد، باید از آرماتور برشی به صورت سنجافی استفاده نمود.
نکات مهم:
این نوع سیستم سازه ای میتواند بدون دیوار_برشی و به صورت سیستم قاب_خمشی بتن آرمه و یا با دیوار برشی به صورت یکی از سیستم های دیوار_باربر ، قاب ساده و دیوار برشی و یا سیستم دوگانه قاب خمشی بتن آرمه و دیوار برشی استفاده شود.
در صورتی میتوان سیستم سازه ای را به صورت دوگانه در نظر گرفت که بخش عمده بارهای ثقلی ( حداقل نیمی از بارهای ثقلی ) توسط عناصر قاب تحمل شود. طبعاً لازم است که ضوابط مربوط به تحمل 25 درصد نیروهای جانبی توسط قاب و 50 درصد نیروهای جانبی توسط دیوارها نیز کنترل گردد.
در صورتی که حداقل نیمی از بارهای ثقلی توسط دیوارهای برشی ( خود دیوار برشی و یا المان های مرزی آن که نقش ستون را دارند ) تحمل شود، سیستم سازه ای دیوار باربر خواهد بود. در غیر این صورت سیستم سازه ای میتواند سیستم دوگانه و یا سیستم قاب ساده و دیوار برشی محسوب شود و طبعاً متناسب با نوع سیستم سازه ای مقادیر ضریب رفتار و ضریب Cd از آیین_نامه_2800 استخراج میشود.
دال سقف را میتوان به صورت المان Shell و توپر همضخامت با دال مجوف مدل نمود. بهتر است مصالح این المان ، مصالحی با وزن مخصوص صفر تعیین شود و وزن سقف ، جداگانه محاسبه و به سازه به صورت بار گسترده اعمال شود.
در فایل اصلی طراحی سازه و فایل کنترل دریفت ، لازم است سختی_خمشی دالها که با عناصر m11 , m12 , m22 مشخص میشود ، اعدادی نزدیک به صفر وارد گردد. در صورتی که سیستم سازه ای قاب ساده و دیوار برشی و یا سیستم دیوار باربر باشد، لازم است که در فایل اصلی ، اتصالات ستون به فونداسیون و اتصالات تیر به ستون به صورت مفصلی در نظر گرفته شوند.
به جهت لحاظ کردن اثر ناشی از سختی دالها در بارگذاری ثقلی و لنگر خمشی منتقل شده ناشی از این اثر به عناصر سازه ای ( دیوارها ، تیرها و ستونها ) ، باید در یک فایل جداگانه با لحاظ کردن ضرایب اصلاح سختی مناسب ، سازه تحت اثر بارهای ثقلی و بدون حضور بارهای جانبی نیز طراحی شود. در این حالت اتصالات تیر به ستون و ستون به فونداسیون به صورت گیردار در نظر گرفته میشوند. برای ضرایب اصلاح سختی دال میتوان از ضرایب توصیه شده برای دالهای توپر کمک گرفت. با توجه به اینکه در مدل نرم افزاری به جای دال مجوف از دال توپر جهت مدلسازی استفاده شده است، باید از یک ضریب کاهنده نیز جهت اصلاح سختی خمشی دال استفاده شود. این ضریب کاهنده ، نسبت ممان اینرسی دال توپر به دال توخالی میتواند لحاظ گردد و عددی در حدود 0.8 تا 0.9 خواهد بود. این ضریب در مقدار ضریب اصلاح سختی دال توپر که معمولاً رقمی برابر 0.25 تا نهایتاً 0.5 میباشد ضرب میشود و به عناصر m11, m12 , m22 که مربوط به سختی خمشی خارج از صفحه دال هستند اختصاص داده میشوند.
برای محاسبه زمان تناوب سازه در یک فایل جدید ، ضرایب اصلاح سختی دیوارها و ستونها برابر 1 و تیرها برابر 0.5 در نظر گرفته میشود. برای سختی دالها توصیه میشود ضرایب اصلاح سختی یک و نیم برابر مقدار در نظر گرفته شده برای سختی دال ، متناظر با بارگذاری ثقلی در نظر گرفته شود ( حالتی که سختی دال عددی غیر از صفر است ).
طراحی دال ، معمولاً در نرم افزار SAFE و بر اساس بارگذاری ثقلی انجام میگیرد. ضرایب اصلاح سختی دال مشابه فایل طراحی سازه در برابر بارهای ثقلی در نظر گرفته میشود.
در قسمتهایی از دال در مجاورت ستون و نزدیک تیرها و دیوارهای برشی به جهت تقویت دال در برابر برش پانچ ، برش یک طرفه و همچنین انتقال مناسب بارهای جانبی از دیافراگم سقف به سیستم مقاوم جانبی ، دال به صورت توپر اجرا میشود.
در طراحی دالها در برابر بارهای ثقلی ، فرض بر این است که کل نیروی برشی فقط توسط بتن تحمل میشود؛ اما لازم است که آرماتور برشی حداقل به صورت سنجاقی در دال پیش بینی شود. با توجه به اینکه دال به صورت توپر مدل میشود و در واقعیت مجوف میباشد، مقدار تنش مجاز در برابر برش در دالهای مجوف کوبیاکس 45 درصد مقدار دال توپر در نظر گرفته میشود. توصیه میشود که این موضوع در بقیه دالهای مجوف و به طور خاص یوبوت نیز لحاظ گردد. طبعاً اگر مقدار تنش برشی از مقدار فوق تجاوز نماید لازم است که در آن نواحی دال به صورت توپر اجرا شود.
مطابق الزامات مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن ، لازم است که سیستم سقف در دالهای مجوف شرایط دیافراگم_صلب را تامین نماید.
مطابق الزامات مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن ، لازم است که ستونها تحمل جابه جایی ناشی از اعمال بارهای جانبی و ثقلی به کل سازه را دارا باشند و برای نیروی ناشی از آن طراحی شوند. در سیستم دوگانه یا قاب خمشی، عملاً این موضوع رعایت میشود. در سیستم دیوار باربر و یا قاب ساده و دیوار باربر لازم است که این کنترل برای ستونهایی که تنها تحت بارهای ثقلی هستند ، انجام گردد. برای این کنترل ، رعایت یکی از شرایط زیر توصیه میشود:
کنترل سازه علاوه بر بارهای ثقلی تحت بارهای جانبی نیز انجام گیرد.
در یک فایل جداگانه ستونها و تیرهایی که تنها تحت بارهای ثقلی هستند و با فرض سختی خمشی خارج از صفحه کوچک ( نزدیک به صفر ) برای دالها ، تحت کلیه ترکیب بارها در شرایطی کنترل گردند که نیروی زلزله Cd برابر شده باشد. ضریب Cd ، ضریب تبدیل جابه جایی های خطی به حالت واقعی سازه تحت بارهای جانبی است که از آیین نامه 2800 قابل استخراج است.
ضوابط بیان شده برای آرماتورگذاری ستونها در بندهای 9-23-4-6-2-2 تا 9-23-4-6-2-4 مبحث_نهم رعایت گردد.
منبع @jafariar مهندس احمدرضا جعفری
