حداکثر فاصله میلگردهای طولی تیر

بررسی محدودیت ­ها‌ی آرماتورگذاری المان های اصلی سازه های بتنی

آرماتورگذاری المان های بتنی یکی از مباحث مهم در طراحی سازه های بتنی مانند طراحی تیر بتنی و همینطور طراحی ستون بتنی است که در بسیاری از مواقع سبب تغییر در ابعاد و مشخصات مقاطع می‌شود اما حداقل و حداکثر آرماتور در ستون بتنی به چه میزان است؟ حداقل و حداکثر فاصله آرماتور ها در تیر بتنی به چه صورتی است؟

در این مقاله به بررسی محدودیت ­ها‌ی آرماتورگذاری المان های اصلی سازه های بتنی، یعنی تیر،‌ ستون و دیوار برشی مطابق مبحث ۹ ویرایش سال­ های ۹۲ و ۹۸ می ­پردازیم.

۱. دلایل سازگاری بتن و فولاد

سازه­ های بتن ­آرمه جزو سازه­ های پرکاربرد کشور ما محسوب می­ شوند. ما در این بخش سعی داریم به دلایل سازگاری بین بتن و فولاد بپردازیم.

ضریب انبساطی حرارتی بتن و فولاد: ضریب انبساط حرارتی بتن و فولاد به هم نزدیک هستند، این امر موجب می­ شود تنش ­های قابل توجهی بین آن­ها ایجاد نشود.  و قیمت آهن آلات در ادامه ضریب حرارتی هر یک مشاهده می‌شوند:

ضریب انبساط حرارتی فولاد:  ۵-۱۰*۲/۱

ضریب انبساط حرارتی بتن:  ۵-۱۰*(۳/۱-۱)

چسبندگی مناسب بین بتن و فولاد سبب می‌شود لغزش بین فولاد و بتن به وجود نیاید

فولاد در معرض خوردگی شیمیایی قرار دارد و بتن قابلیت نفوذناپذیری دارد در نتیجه مسلح کردن، فولاد در برابر خوردگی در امان خواهد ماند.

کاهش مقاومت قابل توجه، در دماهای بالا، یکی از ضعف‌های اساسی فولاد بوده که در سازه‌های بتن‌آرمه، بتن به عنوان پوششی برای آرماتورهای فولادی عمل کرده و این ضعف را تا حدودی پوشش می‌دهد.

در کنار عوامل فوق یکی از مهم‌ترین عاملی که سبب استفاده همزمان فولاد و بتن در مقاطع می‌شود مقاومت کششی پایین بتن است. مقاومت کششی بتن حدودا ۱۰درصد مقاومت فشاری آن می­باشد، به همین دلیل برای جبران این ضعف در ناحیه­ ی کششیِ بتن از فولاد استفاده می­ کنیم.

توصیه می‌شود ورق فولادی  با ضخامت کمتر از 6 میلیمتر استفاده نگردد، همچنین حداقل و حداکثر بعـد جوش مورد استفاده، طبق مبحث دهم مقررات ملی و نشریه 264 تعیین می‌گردد.

۲. حداقل و حداکثر آرماتور در المان ­های مختلف

۲. ۱ محدودیت حداقل و حداکثر آرماتور در تیرها

اعضای مختلف بتنی در سازه تحت نیروهای مختلفی قرار می­گیرند. به­ عنوان مثال تیرها تحت برش و خمش قرار می­گیرند. با توجه به نیروهای وارد به اعضا باید حداقل و حداکثر درصد آرماتور اعضا رعایت شوند که در ادامه دلیل استفاده از این محدودیت ها ذکر می شود.

۲. ۱. ۱ حداقل و حداکثر آرماتور خمشی تیرها

در برخی مواقع ممکن است مقاومت نهایی خمشی مقطع  (Mu) از لنگر ترک ­خوردگی (Mcr) آن کمتر باشد که باعث ترک­ خوردگی بلافاصله عضو بتنی و گسیخته شدن آن می ­شود. این نوع شکست بدون هشدار قبلی بوده و باید از آن جلوگیری شود. با رعایت حداقل آرماتور خمشی در اعضای خمشی، از شکست ترد در این اعضا جلوگیری می‌شود.

ترک­ خوردگی مقطع زمانی رخ می­دهد که تنش کششی حداکثر در دورترین تار کششی مقطع به حد fr (مدول گسیختگی که نشان دهنده‌ی  تنش کششی در لحظه ترک ­خوردگی (شکست) تیر است) برسد.

اگر میزان فولادهای کششی در مقطع بتن ­­­­آرمه کم باشد، جاری شدن فولادها تحت نیروی کم­تری اتفاق می­ افتد و بنابراین ابتدا فولادها تسلیم شده و سپس با یک تغییرشکل قابل توجه، بتن به گسیختگی می­رسد. در این حالت مکانیزم گسیختگی از نوع شکل ­پذیر یا نرم خواهد بود.

با توجه به این توضیحات، شرایط مطلوب در مقاطع بتن‌آرمه، زمانیست که آرماتورهای فولادی مقطع زودتر از بتن جاری شوند و با در نظر گرفتن آرماتور حداقل در مقطع، سعی در رسیدن به این هدف داریم؛ به عبارت دیگر، در صورتی که مقدار آرماتور مقطع از حداقل آرماتور مجاز کمتر باشد، احتمال تسلیم شدن آرماتورها پیش از بتن وجود دارد که این شرایط مطلوب نمی‌باشد.

در هر دو ویرایش آیین­ نامه (ویرایش سال ۹۲ مبحث نهم ‌در بندهای (۹-۱۴-۵-۱ و ۹-۱۴-۵-۲) و پیش‌نویس نهایی آن در سال ۹۷ در بندهای (۹-۱۱-۵-۱-۲ و ۹-۱۱-۲-۳))، حداقل مقدار آرماتور خمشی یکسان بوده و برابر است با:

به عنوان مثال برای میلگردهای AIII با تنش تسلیم ۴۰۰ مگاپاسکال و بتن C25 با مقاومت مشخصه ۲۵ مگاپاسکال خواهیم داشت:

حداکثر آرماتور خمشی یا  طبق بند ۹-۱۴-۵-۱ ویرایش دوم مبحث نهم مقررات ملی ساختمان باید از ۲.۵ درصد کمتر باشد . در صورت عدم رعایت حداکثر آرماتور، شکست ترد می­شود.

۲. ۱. ۲ حداقل آرماتور برشی تیر

در اثر ترک­ های مورب که از ترکیب برش و خمش ناشی می ­شوند، مقاومت خمشی تیر کاهش یافته و ممکن است مقطع به ظرفیت خمشی در نظر گرفته شده برای آن نرسد؛ به همین جهت، در نظر گرفتن فولادهای برشی علاوه بر افزایش مقاومت برشی مقطع، باعث می ­شود که تیر به ظرفیت خمشی خود برسد.

در تیر با فولاد برشی، قبل از ایجاد ترک مورب، به دلیل سازگاری فولاد و بتن، کرنش در خاموت­ ها با کرنش متناظر در بتن مساوی بوده و چون کرنش ترک خوردگی بتن بسیار کوچک است در نتیجه، تنش در خاموت ­ها هم قبل از ایجاد ترک مورب از ۲۰ تا ۴۰ مگاپاسکال تجاوز نمی ­کند (به میزان تنش متناظر با کرنش ترک خوردگی بتن)؛ در واقع آرماتورهای برشی از ایجاد ترک جلوگیری نمی ­کنند، بلکه پس از ایجاد ترک مورب، تحت تنش قابل توجهی قرار می­گیرند و  نقش اساسی در تحمل برش مقطع ایفا می­کنند، زیرا پس از ایجاد ترک از توانایی بتن در تحمل برش صرف نظر می‌شود.

در ویرایش ۹۲ مبحث نهم مقررات ملی، با توجه به روابطی که در بندهای ۹-۱۵-۲ تا ۹-۱۵-۶ نوشته شده­ است می­توان آرماتور برشی عضو مورد نظرمان را طراحی کنیم. در پیش نویس سال ۹۷ این محدودیت ­ها در بندهای ۹-۱۱-۵ و ۹-۱۱-۶ ذکر شده ­اند که جمع­ بندی این بندها در کادرهای زیر مشاهده می‌شوند.

در آیین نامه به فاصله این آرماتورها نیز در بند ۹-۱۵-۶ اشاره شده است.

با رعایت حداکثر فاصله آرماتورهای برشی، هر ترک مورب ۴۵ درجه توسط حداقل یک آرماتور برشی قطع می­ شود. این محدودیت برای جلوگیری از کمانش فولادهای فشاری نیز مطرح شده است.

همانطور که در بند ۹-۱۵-۶-۴-۳ ذکر شده در صورتی که برش از یک مقدار تجاوز نماید حداکثر فاصله ­ی آرماتورهای برشی هم نصف می­شوند. فاصله نزدیک­تر آرماتورها در این حالت منجر به کاهش عرض ترک‌های مورب، و نیز مهار بهتر آرماتورها می ­شود. همچنین در نظر گرفتن فاصله­ ی حداقل برای خاموت­ ها به دلیل مسایل اجرایی و امکان ویبره زدن می­ باشد.

فولادهای برشی مایل چون عمود بر ترک ۴۵ درجه هستند عملکرد بهتری دارند ولی لازم به ذکر است که به علت مسایل اجرایی فولادهای برشی قائم به فولاد برشی مایل ترجیح داده می­شوند.

مقدار حداقل آرماتور برشی در ویرایش‌ سال ۹۷ نسبت به ویرایش سال ۹۲ تفاوت اندکی کرده است:

به عنوان مثال، برای یک تیر با عرض ۴۰ سانتیمتر ( bw) اگر مقاومت مشخصه بتن ۲۵ مگاپاسکال ( fc) باشد و در صورتی که فاصله‌ی خاموت‌ها ۱۵ سانتیمتر () و فولادهای عرضی هم از نوع AIII با تنش تسلیم ۴۰۰ مگاپاسکال ( fyv در ویرایش ۹۲ و  در ویرایش ۹۸) در نظر گرفته شوند، خواهیم داشت:

همانطور که مشاهده می‌شود، آرماتور برشی لازم در هر مقطع با فاصل ۱۵ سانتیمتر در ویرایش ۹۲ برابر با ۴۵ میلیمتر مربع و در ویرایش ۹۸ برابر با ۴۶.۵ میلیمتر مربع می‌باشد، لازم به ذکر است که در خاموت‌های بسته هر مقطعی که زده شود دو ساق آرماتورهای عرضی قطع می‌شود در نتیجه اگر از یک آرماتور نمره ۱۰ در این مثال به عنوان خاموت بسته استفاده شود که سطح مقطع هر ساق آن ۷۸.۵ میلیمتر مربع می‌باشد ۷۸.۵ × ۲ = ۱۵۷ میلی متر مربع، سطح مقطع آرماتورهای عرضی بوده و از مقدار حداقل بزرگتر می‌باشد.

در ادامه، بندهایی از مبحث نهم را که به آن­ها اشاره شد، هم بر اساس ویرایش سال ۹۲ و هم بر اساس پیش ­نویس سال ۹۷ قرار داده شده‌اند و در انتهای این بخش تفاوت ­های این دو ویرایش در کادر قرمز رنگ مشاهده می‌شوند.

به طور خلاصه، روابط زیر بیانگر این نکته می‌باشند که اگر نیروی برشی نهایی موجود بتن (VU) از نصف نیروی برشی مقاوم تامین شده توسط بتن (VC) کوچکتر باشد، نیازی به قرار دادن آرماتور برشی در مقطع نیست؛  بدیهی است که این حالت به ندرت رخ داده و معمولا نیاز به در نظر گرفتن آرماتور برشی هم خواهیم داشت. در مرحله بعد، پس از آنکه مشخص شد نیاز به آرماتور برشی داریم، به کمک فرمول، مقدار Av/S محاسبه می‌شود که این مقدار از که پیش از این محاسبه شد باید بیشتر باشد.

در ادامه، مشاهده می‌شود که اگر نیروی برشی نهایی موجود بتن ( VU) از مقدار ذکر شده در فرمول زیر کمتر باشد فاصله خاموت‌ها (s) از نصف عمق موثر (d) مقطع باید کمتر باشد و در صورتی که  از فرمول زیر بزرگتر باشد، فاصله‌ی خاموت‌ها باید از یک چهارم عمق موثر کوچکتر باشد.

همچنین، فاصله‌ی آرماتورهای برشی (خاموت‌ها) به نیروی برشی مقاوم تامین شده توسط فولاد برشی () هم بستگی دارد که در روابط زیر مشاهده می‌شود:

۳ حداقل آرماتور پیچشی

اعضای بتنی ممکن است تحت پیچش قرار بگیرند. اثر پیچش در عضو به صورت تنش برشی ظاهر می­شود (مطابق شکل زیر) که ممکن است باعث ترک ­خوردگی مورب شود.

در صورتی که پیچش باعث ترک­ خوردگی شود، ترک ­های مورب پیچشی بصورت حلقوی در پیرامون مقطع تیر توسعه یافته و پیش­ ­می‌روند. خاموت ­های پیچشی باید در هر چهار وجه تیر امتداد داشته باشند. فولادگذاری پیچشی بستگی به پیچش ترک ­خوردگی و پیچش موجود در مقطع دارد، که در ویرایش سال ۹۲ اگر پیچش مقطع بیشتر از ۲۵ درصد پیچش ترک خوردگی باشد مقطع را برای پیچش هم باید طراحی کرد در غیر این صورت نیازی به طراحی پیچش نبوده و خاموت های برشی مقطع جوابگوی برش احتمالی ناشی از پیچش هم خواهند بود.

مقدار پیچش در ویرایش سال ۹۸ به φ بستگی دارد. طراحی پیچشی طبق آئین ­نامه، شامل فولادهای طولی و عرضی پیچشی می­باشد که جمع­ بندی آن در ادامه آورده شده است و ضوابط این فولادگذاری ­ها در بندهای ۹-۱۵-۶ تا  ۹-۱۵-۱۲ ویرایش سال ۹۲ و بندهای ۹-۱۱-۴ تا ۹-۶-۱۱ ویرایش سال ۹۸ ذکرشده ­اند. خلاصه ­ای از این بند ها در این قسمت ارائه شده است.

با توجه به اینکه طراحی برشی مقطع معمولا ابتدا انجام می‌شود، در صورتی که پیچش ضریبدار مقطع (Tu) از لنگر پیچشی آستانه ( Tth) کوچکتر باشد نیازی به طراحی پیچشی نیست و طراحی برشی مقطع نیاز پیچش را هم ارضا می‌نماید. در حالتی که طراحی پیچشی هم لازم باشد +۲ که نسبت سطح مقطع به فاصله‌ی آرماتورهای برشی (و پیچشی) است باید مطابق رابطه بدست آید. lmin هم سطح مقطع آرماتور طولی مقاوم در برابر پیچشی می‌باشد که از حداقل دو رابطه‌ی زیر بدست می‌آید.

1. 1. 3 محدودیت حداقل و حداکثر آرماتور در ستون

در ستون، فولادهای طولی برای کمک به ظرفیت فشاری بتن و تحمل کشش احتمالی ناشی از لنگر خمشی تعبیه می­ شود. فولادهای عرضی به صورت تنگ بسته در فواصل مناسب، به ­عنوان قیدجانبی برای آرماتورهای طولی عمل می­کنند و هم نقش اجرایی دارند و آرماتورهای طولی را در هنگام بتن­ ریزی و ارتعاش بتن، در جای خود مهار کرده و از چسبیدن آنها به بدنه ­ی قالب جلوگیری می­کنند.

برای آرماتورهای طولی ستون نیز همانند مقاطع دیگر محدودیت­ هایی در نظر گرفته می ­شود. حداقل آرماتور طولی در مبحث ۹ مقررات ملی ساختمان ۱ درصد و حداکثر آرماتور طولی در مبحث ۹ مقررات ملی ، ۸ درصد می ­باشد. همچنین فولادهای عرضی با کاهش طول آزاد فولادهای طولی، از کمانش آن­ها تحت تنش­ های فشاری بالا جلوگیری کرده و مقاومت ستون را بالا می ­برند. فولادهای عرضی به صورت تنگ بسته همچنین در مقابل نیروی برشی احتمالی موجود در ستون مقاومت می­ کنند.

دورپیچ حلقوی (اسپیرال) در ستون علاوه بر تامین وظایف تنگ بسته، باعث جلوگیری از اتساع جانبی بتن، محصور شدگی مناسبی برای بتن هسته ­ی ستون فراهم می­کند. بنابراین شکل­ پذیری و مقاومت فشاری بتن هسته را افزایش می ­دهند.

ستون بتن ­آرمه مسلح به همراه دورپیچ به شکل اسپیرال، تحت فشار بالا و قبل از شکست، از شکل ­پذیری مطلوبی برخوردار خواهد شد. این رفتار شکل­ پذیر تحت بارهای لرزه­ ای و به خصوص بار زلزله، با تغییرشکل ستون، امکان جذب انرژی قابل توجه ی قبل از فرو ریختن ستون را فراهم می ­کند. محدودیت حداکثر فولاد طولی ستون به جهت جلوگیری از تراکم میلگرد و مشکلات اجرایی مرتبط با آن نظیر ویبره زدن است.

حداقل تعداد میلگرد طولی در اعضای فشاری را ۴ میلگرد در تنگ بسته ­ی مستطیلی و دایروی، ۳ میلگرد در تنگ مثلثی و ۶ میلگرد در حالت استفاده از دورپیچ مجاز می­ نماید. حدقل فاصله بین میلگرد­های طولی باید به صورتی باشد که بتن بتواند به آسانی در داخل پوسته نفوذ کرده و فضای بین میلگردهای بیرونی و قالب را پر کند.

۲. ۳ محدودیت حداقل و حداکثر آرماتور در دیوار برشی

دیوارهای برشی جزو اعضای مهم سازه ­ای هستند این دیوارها توسط آرماتورهای افقی و قائم مسلح شده ­اند. این آرماتورها نیز محدودیت­ هایی نظیر حداکثر و حداقل نسبت فاصله آرماتورها را دارند. معمولا درصد آرماتورهای افقی و قائم باید در محدوده ­ی ۰.۰۲ و ۰.۰۰۲۵ باشند البته این محدودیت ­ها جزئیات بیشتری دارند که در ۹-۱۹-۴، ۹-۱۹-۴ و ۹-۴-۲۳ ویرایش سال ۹۲ و بندهای ۹-۱۳-۵ تا ۹-۱۳-۷ ویرایش سال ۹۸ آمده است که این محدودیت ­ها را در این قسمت جمع­ بندی کرده ­ایم.

تفاوت عمده بین این دو ویرایش، مقاومت فولاد مورد استفاده برای تعیین فاصله بین آرماتورها می ­باشد که در ویرایش سال ۹۲ این مقاومت ۴۰۰ مگاپاسکال و در ویرایش سال ۹۸ ، ۴۲۰ مگاپاسکال درنظر گرفته شده است.

۴ محدودیت حداقل و حداکثر آرماتور در دال‌ها

دال بتنی نوعی سقف است که به صورت یکپارچه از مصالحی مانند بتن و فولاد ساخته می­شود که بسته به نسبت طول دهانه بزرگ به دهانه کوچک به دو نوع دال یک طرفه و دو طرفه تقسیم می­شوند. در صورتی که نسبت دهانه بزرگ‌تر به دهانه کوچک‌تر بیشتر از ۲ باشد و دال بر روی دو لبه مقابل قرار گیرد، از نوع یک طرفه خواهد بود. در دال‌های یک طرفه انتقال بارهای وارده در جهت طولی انجام شده و در راستای دهانه‌های کوچکتر، آرماتورهای طولی حداقل قرار داده می­ شوند

اگر نسبت دهانه بزرگ‌تر دال نسبت به دهانه کوچکتر آن از ۲ کمتر باشد و دال به واسطه تکیه‌گاه در چهار ضلع خود پشتیبانی گردد، می‌توان گفت دال از نوع دو طرفه است. در این دال، آرماتورهای اصلی باید در هر دو جهت اجرا شوند زیرا نیرو هم در راستای طولی و هم عرضی منتقل می‌شود.

حداقل آرماتور خمشی دال در ویرایش ۹۲ بستگی به fc بتن و fy آرماتور مصرفی دارد که در قسمت جدول جمع ­بندی انتهای مقاله بطور کامل شرح داده شده­ اند. در آیین‌نامه ویرایش ۹۸ حداقل آرماتور خمشی دال به Ag۰.۰۰۱۸ محدودشده و فاصله بین آرماتور ها باید از ۵ برابر ضخامت دال و ۳۰ سانتی­متر کمتر باشد. محدودیت­ های آرماتورگذاری در دال­ ها در بند ۹-۱۸-۴-۱ ویرایش سال ۹۲ و بند ۹-۹-۶ ویرایش سال ۹۸ ذکر شده ­اند.

* در این قسمت s فاصله آرماتورها از یکدیگر و h ضخامت دال می­باشد.

۵ محدودیت‌های آرماتور گذاری در دال دو طرفه

در ویرایش ۹۸ فصلی مجزا برای طراحی دال دو طرفه در نظر گرفته شده است. سعی کردیم در این بخش بخش‌های مهم طراحی دال دو طرفه را جمع بندی کنیم:

اطلاع از مشخصات فنی ساختمان‌ها راهگشای قدم گذاشتن در مسیری درست و پیش بردن اقدامات مرتبط در جهت مناسب است. از این رو در این مطلب به این موضوع مهم پرداخته‌ایم.

توسعه و تجهیز مدارس مانند هر پروژه دیگر شامل مواردی است که در تمامی مراحل اجرایی باید به آنها توجه داشت و در مسیر درست به کار گرفت. در مورد مدارس موارد زیر ملاک عمل بوده و پیمانکار موظف به اجرای دقیق آنها است.

نقشه

مشخصات فنی و اجرایی پروژه‌ها

بخشنامه‌ها و نشریات منتشر شده

نظارت راهبردی ریاست جمهوری

با توجه به این موارد، در ادامه مختصری در مورد ضوابط طرح و اجرای سازه‌های بتنی و فلزی بیان می‌شود.

مشخصات فنی ستون‌ها

مقاطع ستون‌ها را باید از نظر ابعاد و آرماتور بررسی کرد و الزامات زیر را برای آنها در پیش گرفت.

مقاطع ستون از نظر ابعاد

طبق بند 1-4-19-9 مبحث نهم، لاغری ستون باید به عدد 50 محدود گردد. حداقل ابعاد ذکر شده بر اساس همین بند و طبق جدول 3-19-9 مبحث نهم باید رعایت شود. این ابعاد با توجه به کاربری ساختمان‌ها متفاوت است. به عنوان مثال، در مورد ساختمان‌های عمومی مانند مدرسه که در اینجا مورد بحث است، کوچکترین بعد مقطع ستون به 35 سانتی‌متر محدود می‌شود.

جهت طراحی ابعاد ستون‌ها در برابر مخاطراتی مانند زلزله با توجه به نوع سازه ضوابط خاصی مطرح می‌گردد که به شرح زیر هستند.

الف) در سازه‌های با شکل‌پذیری متوسط طبق بند 1-2-3-20-9 مبحث نهم، موارد زیر در مورد ابعاد ستون باید رعایت شود:

1. عرض مقطع، نباید کمتر از سه دهم بعد دیگر آن و نباید کمتر از 250 میلی‌متر باشد.
2. نسبت طول آزاد ستون به عرض مقطع آن، نباید بیشتر از 25 باشد.

ب) در سازه‌های با شکل‌پذیری زیاد طبق بند 1-1-2-4-20-9 محدودیت‌های هندسی زیر باید رعایت شوند:

1. عرض مقطع نباید کمتر از چهار دهم بعد دیگر آن و نباید کمتر از 300 میلی‌متر باشد.
2. نسبت طول آزاد عضو به عرض مقطع آن، در اعضایی که زیر اثر لنگرهای خمشی موجـود در دو انتها در دو جهت خم می‌شوند، نباید بیش از 16 و در اعضای طره‌ای نباید بیشتر از 10 باشد.

با توجه به اینکه Ldh طول گیرایی میلگردهای قلابدار در کشش داخل ستون ادامه پیدا می‌کند،  این مورد تعیین‌کننده بعد ستون می‌باشد و بهتر است از ابتدا با در نظر گرفتن نمره آرماتور مورد استفاده در تیرها، ابعاد ستون‌ها تعیین گردد. یا پس از تعیین آرماتور تیرها، ابعاد ستون‌ها مجددا کنترل شوند. به عنوان مثال برای تیر 40*40 با آرماتور 18 و پوشش بتن 5 سانتی‌متر، برای تیر و ستون با fy =4000 و fc=250 مقدار  Ldh با فرض مقادیر (β , λبرابر یک) k=0,7 برابر مقدار 28 سانتی‌متر می‌شود که بـا در نظر گرفتن پوشش بتن لازم برای ستون، حداقل بعد ستون باید 33 سانتی‌متر در نظر گرفته شود.

 مقاطع ستون از نظر آرماتور

در تعریف مقاطع ستون، با توجه به بند 1-4-19-9 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، برای ساختمان‌های خصوصی بیش از 5 طبقه و ساختمان‌های عمومی درصد فولاد غیر از محل وصله‌هـا باید به 2 درصد محدود گردد.

بر اساس بند 1-1-11-11-9 فاصله آزاد بین هر دو میلگرد موازی واقع در یک سفره، نباید از قطر میلگرد بزرگتر 25 میلی‌متر 33/1 برابر قطر اسمی بزرگ‌ترین سنگدانه بتن کمتر باشد.

طبق بند 2-2-2-3-20-9 و بند 2-2-4-20-9 و بند 2-1-11-11-9 مبحث نهم، فاصله محور تـا محور میلگردهای طولی از یکدیگر، نباید بیشتر از 200 میلی‌متر باشد.

طبق بند 4-1-11-11-9 فاصله آزاد بین هر دو میلگرد طولی, در اعضای فشاری بـا خاموت‌های بسته یا مارپیچ نباید از 5/1 برابر قطر بزرگترین میلگرد و نه از 40 میلیمتر کمتر باشد.

طبق بند 1-12-11-9 شیب قسمت مایل میلگردهای خم شده، نسبت به محور ستون، نبایـد از 1 به 6 تجاوز کند. قسمت‌های فوقانی و تحتانی قسمت مایل، باید موازی با محور ستون باشد.

ضوابط مربوط به سازه‌های با شکل‌پذیری متوسط

طبق بند 1-2-2-3-20-9 مبحث نهم، نسبت آرماتور طـولی، نباید کمتر از %1 و بیشتر از %6 باشد که البته محدودیت حداکثر مقدار آرماتور باید در محل وصله‌ها نیز رعایت شود.

ضوابط مربوط به سازه‌های با شکل‌پذیری زیاد

طبق بند 1-2-2-4-20-9 مبحث نهم، نسبت آرماتور طولی نباید کمتر از %1 و بیـشتر از %6 باشد که البته محدودیت حداکثر مقدار آرماتور باید در محل وصله‌ها نیز رعایت شود. این نکته فراموش نشود که در مورد وصله ستون‌ها در این حالت علاوه بر ضوابط دیگر ضوابط بندهای 2-2-4-20-9 نیز باید رعایت شود.

آرماتور عرضی ستون‌ها

• مطابق ضابطه بند 1-4-6-12-9 فاصله خاموت‌ها از یکدیگر نباید بیشتر از نصف ارتفـاع مـوثر مقطع اختیار شود. ضمن اینکه در مورد خاموت‌های مایل رعایت بند 2-4-6-12-9 الزامی می‌باشد.
• همچنین طبق بند 3-4-6-12-9 در صورتی که نیروی برشی مقاوم VS بیـشتر از 0,25√fcbwd باشد حداکثر فواصل داده شده در بند 1-4-6-12-9 و 2-4-6-12-9 باید به نصف تقلیل یابد.
• برای محصور کردن بتن و آرماتورهای طولی طبق بنـد 1-4-19-9، نبایـد فقـط بـه خاموت‌هـای محیطی اکتفا شود بلکه باید سنجاق‌ها و خاموت‌های میانی نیز به طور همزمان در آنها به کار بـرده شود.

ضوابط مربوط به سازه‌های با شکل‌پذیری متوسط

طبق بند 3-2-2-3-20-9 در دو انتهای ستون‌ها بـه طـول L0 بایـد آرمـاتور عرضـی مطابق ضوابط بند 4-2-2-3-20-9 به کار برده شود، مگر اینکه طراحی بـرای بـرش نیاز به آرماتور بیشتری را ایجاب کند. طول، L0 ناحیه بحرانی، کـه از بـر اتـصال بـه اعضای جانبی اندازه‌گیری می‌شود نباید کمتر از مقادیر زیر در نظر گرفته شود:

• یک ششم ارتفاع آزاد ستون
• ضلع بزرگتر مقطع مستطیلی شکل ستون یا قطر مقطع دایره‌ای شکل ستون
• 450 میلیمتر

طبق بند 4-2-2-3-20-9 آرماتور عرضی مورد نیاز در طول L0 باید دارای قطر حداقل 8 میلیمتر بوده و فواصل آنها از یکدیگر در مواردی که به صورت مارپیچ به کـار گرفتـه می‌شوند از ضابطه بند 4-9-11 تعیین گردد. فواصل آرماتورهای عرضـی در مـواردی که به صورت خاموت به کار می‌روند باید کمتر از مقادیر زیر در نظر گرفته شود:

• 8 برابر قطر کوچکترین میلگرد طولی
• 24 برابر قطر خاموت ها
• نصف کوچکترین ضلع مقطع ستون
• 250 میلی متر

ضمن اینکه فاصله اولین خاموت از بر اتصال ستون به تیر، نباید بیشتر از نصف مقـادیر فـوق در نظر گرفته شود.

در محل اتصال تیر به ستون در قاب‌ها باید ضوابط بند 4-3-20-9 رعایت شود.

ضوابط مربوط به سازه‌های با شکل‌پذیری زیاد برای آرماتورهای عرضی ستون‌ها برای سازه‌های با شکل‌پذیری زیاد، ضـوابط بنـدهای 3-2-4-20-9 باید رعایت شود.

مشخصات فنی تیرها

در مورد تیرها ضوابط مربوط به سازه‌های با شکل‌پذیری متوسط و زیاد به صورت زیر بیین می‌شود.

ضوابط مربوط به سازه‌های با شکل‌پذیری متوسط

طبق بند 1-1-1-3-20-9 در اعضای خمشی قاب‌ها، محدودیت‌های هندسی زیر باید رعایت شوند:

1. ارتفاع موثر مقطع، نباید بیشتر از یک چهارم طول دهانه آزاد باشد.
2. عرض مقطع نباید کمتر از یک چهارم ارتفاع آن باشد.
3. عرض مقطع نباید بیشتر از عرض عضو تکیه‌گاهی، در صفحه عمود بر محور طولی عضو خمشی، بـه اضـافه سـه چهارم ارتفاع عضو خمشی، در هر طرف عضو تکیه‌گاهی، بیشتر از عرض عضو تکیه‌گاهی به اضافه یک چهارم بعد دیگر مقطع عضو تکیه‌گـاهی، در هـر طرف عضو تکیه‌گاهی کمتر از 250 میلی‌متر اختیار شود.
4. همچنین طبق بند 2-1-1-3-20-9 برون‌محوری، هر عضو خمشی نسبت به ستونی که با آن قاب تشکیل می‌دهد، یعنی فاصله محورهای هندسی دو عضو از یکدیگر، نبایـد بیـشتر از یک چهارم عرض مقطع ستون باشد.

ضوابط مربوط به سازه های با شکل پذیری زیاد

رعایت بندهای 1-1-4-20-9 مبحث نهم، برای این سازه‌ها الزامی است. توصیه می‌شود به علت اینکه در مقاطع با ارتفـاع پـایین‌تر از 35 سـانتیمتر و بـا پوشـش بـیش از 7 سانتیمتر فاصله خاموت‌ها در بر تیرها کمتر از 7 سانتیمتر می‌شود، ارتفاع تیرها کمتر از 35 سانتیمتر در نظر گرفته نشود.

مشخصات فنی پوشش بتن کاور حداقل برای تیرها و ستون‌ها

طبق ضوابط بند 9-3-3-6-9 و جدول 5-6-9 مبحث نهم، مقادیر حداقل ضخامت پوشش بـتن روی میلگردها باید تامین شود. لازم به ذکر است برای تشخیص نوع شرایط محیطی به بنـد 9- 2-3-3-6 همین آیین‌نامه مراجعه شود.

علاوه بر موارد ذکر شده در بند بالا، مقدار ضخامت پوشش بتن ذکر شده در بنـد 1-4-19-9 در مورد ستون‌ها و بند 2-4-19-9 در مورد تیرها از فصل نوزدهم مبحث نهم، مربوط به ضوابط ویـژه طراحی در برابر حریق نیز باید رعایت شود.

آرماتور طولی تیرها

• در مورد محدودیت فاصله‌گذاری میلگردهای طولی در تیرها طبق بنـد 1-1-11-11-9 حداقل مقادیر برای آرماتورهای طولی تیر باید رعایت شود:

قطر میلگرد بزرگتر

25 میلی متر

1/33 برابر قطر اسمی بزرگترین سنگدانه بتن

• طبق بند 2-1-11-11-9 حداکثر فاصله آرماتورهای طولی باید 200 میلی‌متر باشد.
• در مورد استفاده از چند سفره آرماتور رعایت بند 9-11-9 از مبحث نهم الزامی می‌باشد.
• در مورد سایر حالت‌ها، می‌توان به بند 9-11-9 از مبحث نهم، مراجعه نمود.
• در مورد رعایت طول‌های مهاری برای آرماتور‌های طولی در تیرها، رعایت فصل هجـدهم از مبحث نه الزامی است. در این رابطه باید توجه نمود کـه طـول گیرایـی میلگردهـای قلابدار در کشش ldh طبق بند 2-1-2 18-9 برابر می‌باشد بـا طـول اضـافی مـستقیم میلگرد، از انتهای آزاد میلگرد، تا شروع قلاب به علاوه شعاع قلاب انتهایی آن به عـلاوه قطـر میلگرد، که در هیچ حالت نباید کمتر از d8 و یا 150میلی‌متر اختیار گردد.
• طول گیرایی مستقیم یک میلگرد در کـشش،Ld طبـق بنـد 1-4-2-18-9 تعیـین می‌شود، ولی در هر حال کمتر از 300 میلی‌متر اختیار نشود.

نکته: با توجه به اینکه Ldh داخل ستون ادامه پیدا می‌کند تعیین‌کننده بعد ستون می‌باشد و بهتر است از ابتدا با در نظر گرفتن نمره آرماتور مـورد اسـتفاده در تیرهـا ، ابعـاد سـتون‌ها تعیین شود و یا پس از تعیین آرماتور تیرها، ابعاد ستون‌ها مجدد کنترل شود. به عنوان مثال برای تیر 40*40 با آرماتور 20 و پوشش بتن 5 سانتی‌متر برای تیـر و سـتون با fy =4000 و fc=250 مقدار Ldh بـا فـرض مقـادیر β , λ برابـر یـک و k=0,7 برابر مقدار 28 سانتی متر می‌شود، که با در نظر گرفتن پوشش بتن لازم برای سـتون حـداقل بعد ستون باید 33 سانتیمتر در نظر گرفته شود.

ضوابط مربوط به سازه‌های با شکل‌پذیری متوسط

• مقدار آرماتور طولی تیرها، طبق بنـد 2-1-3-20-9 در تمـامی مقـاطع عـضو خمـشی نسبت آرماتورها هم در پایین و هم در بـالا نبایـد کمتـر از 1,4/fy و 0,25 √fc/fy و نسبت آرماتور کششی نباید بیشتر از 0.025 اختیار شود.
• طبق بند 2-2-1-3-20-9 در بر تکیه‌گاه‌ها عضوهای خمشی و در هر مقطعی که در آن امکان تشکیل مفصل پلاستیک وجود داشته باشد، مقاومت خمشی مثبت نباید از نصف مقاومت خمشی منفی کمتر باشد، همچنین مقاومت خمشی مثبت یا منفی در هر مقطعی در طول عضو، ورق استیل نباید از یک چهارم حداکثر مقاومت خمشی هر یک از دو انتهای عضو کمتر باشد. همچنین طبق بند 3-2-1-3-20-9 مبحث نهم حداقل یک پنجم آرماتور موجود در مقاطع بر تکیه‌گاه ها، هر انتها که آرماتور بیشتری دارد، باید در سراسـر طـول تیـر در بـالا و پایین ادامه داده شوند.
• ضوابط مربوط به سازه‌های با شکل‌پذیری زیاد، برای آرماتورهای طولی تیرها در سازه‌های با شکل‌پـذیری زیـاد ضـوابط بنـد 2 -1-4-20-9 مبحث نهم باید رعایت شود.

آرماتور برشی تیرها

• حداقل آرماتور برشی اعضای خمشی، بجز موارد ذکر شده در بنـد 2-3-6-12-9 بایـد طبـق بند 3-6-12-9 مقدارbws/fyv ASVmin=0,35 در نظر گرفته شود.
• مطابق ضابطه بند 1-4-6-12-9 فاصله خاموت‌های بر شی عمود بر محور عضو، نباید بیـشتر از نصف ارتفاع موثر مقطع اختیار شود، ضمن اینکه در مورد خاموت‌های مایل رعایت بنـد -6-12-9 2-4 الزامی می‌باشد.
• طبق بند 3-4-6-12-9 در صورتی که نیروی برشی مقاوم VS بیشتر از 0,25√fcbwd باشد حداکثر فواصل داده شده در بند 1-4-6-12- 9و 2-4-6-12-9 باید به نصف تقلیل یابد. توصیه می‌شود به علت اینکه در ارتفاع‌های پایین‌تر از 35 سانتی‌متر در تیرهای با پوشش بیشتر از 5 سانتی‌متر، فاصله خاموت‌ها کمتر از 7 سانتی‌متر می‌شود، ارتفاع تیرها کمتـر از 35 سـانتی‌متر در نظـر گرفته نشود.

ضوابط مربوط به سازه‌های با شکل‌پذیری متوسط

طبق بند 4-2-1-3-20-9 در طول قسمت‌های بحرانی کـه در زیـر مـشخص مـی‌شـوند بایـد خاموت طبق بند 5-2-1-3-20-9 به کار برده شود، مگر آنکه طراحی برای برش نیاز به آرماتور بیشتری را ایجاب کند:

• در طولی معادل دو برابر ارتفاع مقطع از بر تکیه‌گاه به سمت وسط دهانه
• در طولی معادل دو برابر ارتفاع مقطع، در هر دو سمت مقطعی که در آن امکان تشکیل مفصل پلاستیک، در اثر تغییر مکان جانبی غیر الاستیکی قاب وجود داشته باشد.

در طولی که در آن برای تامین ظرفیت خمشی مقطع به آرماتور فشاری نیاز باشد، طبق بند 5-2-1-3-20-9 خاموت‌ها و فواصل آن‌ها از یکدیگر باید دارای شرایط زیر باشند:

• قطر خاموت ها کمتر از 6 میلی‌متر نباشد.
• فاصله خاموت‌ها از یکدیگر بیشتر از مقادیر: یک چهارم ارتفاع موثر مقطع، 8 برابر قطر کوچکترین میلگرد طولی
• فاصله اولین خاموت از بر تکیه‌گاه بیشتر از 50 میلیمتر نباشد.

تذکر: در مورد تیرهایی که به علل مختلف Nu نیروی محـوری در آنهـا بزرگتـر از 0,15 ΦcfcAg باشـد ضوابط مربوط به بند 2-3-20-9 برای سازه‌های با شکل‌پذیری متوسط و بند 2-4-20-9 بـرای سـازه‌های با شکل‌پذیری زیاد باید رعایت شود.

ضوابط مربوط به سازه‌های با شکل‌پذیری زیاد برای آرماتورهای عرضی تیرها برای سازه‌های با شکل‌پذیری زیاد، ضوابط بنـدهای 3-1-4-20-9 بایـد رعایت شود.

میلگردهای حرارت و جمع شدگی

طبق ضابطه بند 2-1-4-15-9 نسبت سطح مقطع میلگردهای حرارت و جمع شدگی به کل سطح مقطع بتن برای دال‌هایی به ضخامت کمتر یا مساوی 1000 میلیمتر نباید از مقادیر زیر کمتر اختیار شود:

0/002 S350 و S300،S220 برای میلگردهای 0018/0، S400 برای میلگردهای 0015/0 S500

نکات مهم

• تا حد امکان از آرماتورهای شماره پایین و با تعداد بیشتر استفاده گردد که در نتیجـه از نظـر اجرایی، خم کردن، تامین چسبندگی بین بتن و آرماتور و تـامین طـول مهـاری، مطلـوب‌تـر می‌باشد.
• جهت تامین طول مهاری آرماتورهای تیرها، در محل اتصال به ستون کناری و همچنـین طـول مهاری آرماتورهای ستون ها، در تراز طبقه آخر لازم می‌باشد ابعـاد مقـاطع و یـا سـایز آرماتورهـا تعدیل گردد، به طوریکه بعد ستون در امتداد تیر و ارتفاع تیـر در طبقـه آخـر از طـول مهـاری میلگرد قلابدار + پوشش کمتر نباشد.
• توصیه می‌گردد در محل وصله تیرها و ستون‌های قاب‌های خمشی متوسـط نیـز، آرماتورگـذاری عرضی ویژه اجرا گردد.
• آرماتورهای انتظار جهت تامین برش اصطکاکی کنترل شود.
• استاندارد مصالح و از آن جمله میلگردهای آجدار رعایت شود. همچنین نبایستی در استفاده از میلگردها، از مقاومت مشخصه به تنش تسلیم میلگردها تعبیر گردد.

سازه‌های فولادی

اسکلت فلزی بر اساس نقشه‌های ابلاغی اجرا می‌گردد و قبل از شروع عملیات جوشکاری و مونتاژ قطعات، لازم است کلیه نقشه‌های اجرایی ابلاغ شده توسط کارفرما، بوسیله عوامل فنی پیمانکار، مورد مطالعه دقیق قرار گرفته و در صورت مشاهده هرگونه عدم هماهنگی و یا سایر ایرادات، نقشه‌ها بصورت مکتوب با ارائه راهکار حل مشکل، به کارفرما اعلام گردد.

نگهداری کلیه مصالح فولادی در محل مناسب و مطابق با استانداردهای انبارداری الزامی می‌باشد، همچنین استفاده از آهن‌آلات اسقاطی و مصرف شده قبلی و غیراستاندارد بطور کلی ممنوع می‌باشد.

شروع هر مرحله عملیات اسکلت فلزی، منوط به انجام تست جوش در مرحله قبلی و تایید ناظر پروژه می‌باشد.

کلیه جوشکاری‌ها می‌بایست آزمایش جوش شده و نواقص برطرف گردد و در نهایت پرداخت هر آیتم منوط به تایید جوشکاری ساختمان می‌باشد. پیمانکار موظف می‌باشد قبل از انجام بتن‌ریزی هر سقف، تاییدیه جوشکاری آن مرحله را ارائه نماید.

محل مناسب، جهت در نظر گرفتن خط آزاد خمش از روی سطح دال بتنی و محل اتمـام جوش اتصال گاست به تیر و ستون، هرکدام که بحرانی‌تر باشد، می‌باشد.

نسبت عرض به ضخامت لبه آزاد گاست پلیت‌ها، با اسـتفاده از سخت‌کننده‌هایی بـه مقادیر مشخص شده در نشریه 264 محدود گردد برای، L<=25t> </=25t>

اتصال کنسول‌ها تا حد امکان در محل تراز طبقه انجام گردد و حتی‌الامکان از اتصال K شکل به ستون‌ها پرهیز گردد.

با توجه به اینکه پروفیل‌های ناودانی موجود در بازار عمدتا از نـوع UPA می‌باشد، لذا جهت استفاده از مقاطع UNP نیاز می‌باشد از تهیه و اجرای این نوع پروفیل‌های مهاربندی توسط پیمانکار اطمینان حاصل گردد.

بر اساس مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، استفاده از تیرهای لانه زنبوری و مشابه آن در دهانه‌های مهاربندی شده مجاز نمی‌باشد.