مبحث ۹ — طرح و اجرایِ ساختمان‌هایِ بتن‌آرمه
درسنامه — تیرها
خلاصه‌یِ بندهایِ ۹-۱۱، مستقیماً از متنِ رسمیِ مبحث.
محدودیت‌هایِ طراحیِ تیر (۹-۱۱-۲)
•مشخصاتِ بتن و آرماتور باید ضوابطِ فصل‌هایِ ۹-۳ و ۹-۴ و پیوستِ ۹-پ۱ (دوام) را برآورده کنند.
تیرهایِ با نیرویِ محوریِ کم باید به‌صورتِ کشش-کنترل طبقِ بندِ ۹-۷-۴-۲ طراحی شوند — و بر همین اساس حداکثر آرماتورِ کششیِ مجاز تعیین می‌گردد.
پایداریِ جانبی: اگر تیر مهارِ جانبیِ پیوسته نداشته باشد، فاصله‌یِ تکیه‌گاه‌هایِ جانبی نباید از ۵۰ برابرِ حداقل عرضِ بالِ فشاری یا وجهِ فشاری بیشتر باشد.
و فاصله‌یِ تکیه‌گاه‌هایِ جانبی باید اثراتِ برون‌محوریِ بار را هم منظور کند.
•عددِ ۵۰ تنها محدودیتِ صریحِ کمانشِ جانبیِ تیرِ بتنی در کلِ مبحث است.
تیرهایِ T شکل (۹-۱۱-۲-۵)
در ساختِ تیرِ T، بال و جان باید یک‌پارچه ساخته شوند؛ در غیرِ این‌صورت باید پیوستگیِ بینِ جان و بال به‌طورِ مناسب تأمین شود.
•عرضِ مؤثرِ بال طبقِ بندِ ۹-۶-۳-۳-۱ تعیین می‌شود.
قاعده‌یِ میلگردِ عمودی: اگر میلگردهایِ اصلیِ خمشیِ دال (به‌عنوانِ بالِ تیرِ T) موازیِ محورِ طولیِ تیر باشند، باید میلگردهایی عمود بر محورِ تیر در بالایِ دال قرار گیرند که برایِ عملکردِ کنسولیِ عرضِ مؤثرِ بال طراحی شده‌اند (طبقِ ۹-۹-۵-۲).
سیستمِ تیرچه‌هایِ بتنی از این ضابطه مستثنی است.
تیرِ T منفرد: عرضِ بیرون‌زده‌یِ دال نسبت به برِ جان = کوچک‌ترینِ «چهار برابرِ ضخامتِ بال» و «ارتفاعِ بیرون‌زده‌یِ جان از پایین یا بالایِ بال — هر کدام بزرگ‌تر است».
حداقل ارتفاعِ تیر (۹-۱۱-۲-۶)
چهار حالتِ تکیه‌گاهیِ جدولِ ۹-۱۱-۱: تکیه‌گاهِ ساده، پیوسته از یک طرف، پیوسته از دو طرف و کنسول.
در جدول، ℓ طولِ دهانه‌یِ تیر یا طولِ کنسولِ آزاد است.
مقادیرِ جدول برایِ بتنِ معمولی و آرماتورِ با مقاومتِ تسلیمِ ۴۲۰ مگاپاسکال تنظیم شده‌اند.
برایِ سایرِ انواعِ فولاد، مقادیرِ جدول باید در ضریبِ اصلاحی ضرب شوند (بندِ ۹-۱۱-۲-۶-۲).
برایِ بتنِ سبک با وزنِ مخصوصِ ۱۴۴۰ تا ۱۸۴۰ کیلوگرم بر مترمکعب، مقادیرِ جدول در ضریبِ دیگری ضرب می‌شوند (بندِ ۹-۱۱-۲-۶-۳).
راهِ جایگزین: در تیرهایی که حداقل ارتفاعِ جدول را ندارند، خیزهایِ آنی و درازمدت باید طبقِ فصلِ ۹-۱۹ محاسبه و کنترل شوند.
تیرهایِ مرکبِ بتنی: اگر ضوابطِ حداقل ارتفاع را تأمین کنند، نیازی به محاسبه‌یِ خیزهایِ پس از مرکب شدن نیست؛ ولی خیزهایِ پیش از مرکب شدن باید بررسی شوند — مگر عمقِ تیر پیش از مرکب شدن هم ضوابط را تأمین کند.
مقطعِ بحرانیِ برش (۹-۱۱-۳-۳)
تسهیلِ مهمِ طراحی: حداکثر نیرویِ برشیِ نهایی در تکیه‌گاه‌ها را — برایِ تمامِ مقاطعِ بینِ برِ داخلیِ تکیه‌گاه تا مقطعِ بحرانی — می‌توان برایِ برشِ در فاصله‌یِ d از برِ تکیه‌گاه طراحی نمود.
•این کار مشروط به تأمینِ شرایطِ مشخصی است (نوعِ تکیه‌گاه و نحوه‌یِ اعمالِ بار).
•منطقِ فیزیکی: نزدیکِ تکیه‌گاه، بار مستقیماً از طریقِ فشارِ مایل به تکیه‌گاه می‌رود و ترکِ برشیِ قطری فرصتِ تشکیل ندارد.
•در طرحِ مقاومت، معیار همان φRn ≥ Ru است و ضرایبِ بار و φ از فصلِ ۹-۷ می‌آیند.
پیچش — تنها تلاشی که می‌توان کاملاً نادیده گرفت (۹-۱۱-۴-۵)
آستانه‌یِ پیچش: اگر لنگرِ پیچشیِ ضریب‌دار از پیچشِ آستانه‌یِ مقطع با احتسابِ φ کمتر باشد، می‌توان از اثراتِ پیچش کاملاً صرف‌نظر کرد و در این حالت نیازی به آرماتورِ حداقلِ پیچشی نیست.
پیچشِ همسازی (سازگاری): اگر امکانِ کاهشِ لنگرِ پیچشی در اثرِ بازتوزیعِ نیروهایِ داخلی در سازه‌یِ نامعین وجود داشته باشد، می‌توان حداکثر Tu را به φTcr کاهش داد (بندِ ۹-۸-۶-۱-۴).
ولی شرطِ آن: باید اثراتِ لنگرها و برش‌هایِ تعدیل‌یافته در اعضایِ مجاور با رابطه‌یِ تعادل محاسبه و در طراحی به کار گرفته شوند — یعنی پیچش «حذف» نمی‌شود، بلکه جابه‌جا می‌شود.
آرماتورهایِ طولی و عرضیِ پیچش باید به آرماتورهایِ برش، خمش و نیرویِ محوری اضافه شوند — نه این‌که مشترک حساب شوند.
تخفیفِ ناحیه‌یِ فشاری: اگر Mu هم‌زمان با Tu وارد شود، سطحِ آرماتورِ پیچشیِ طولی در ناحیه‌یِ فشاری را می‌توان کاهش داد — ولی نباید از حداقلِ بندِ ۹-۱۱-۵-۳ کمتر شود.
مقاطعِ توپرِ با نسبتِ ابعادیِ بالا: می‌توان از روشِ طراحیِ جایگزین استفاده کرد، مشروط بر تأییدِ آن با تحلیل و نتایجِ آزمایش‌هایِ جامع؛ در این حالت کنترلِ حداقل آرماتورِ پیچشی لازم نیست ولی الزاماتِ جزئیاتِ آرماتورگذاری برقرار می‌ماند.
حداقل آرماتورِ خمشی (۹-۱۱-۵-۱)
•حداقل آرماتورِ خمشی باید در تمامیِ مقاطعی که نیاز به میلگردِ کششی دارند تأمین گردد.
مقدارِ آن بزرگ‌ترینِ چند مقدارِ رابطه‌ای است — نه کوچک‌ترین.
در اعضایِ معینِ استاتیکی با مقطعِ بال‌دار که بال در کشش است، محاسبه بر اساسِ کمترینِ «عرضِ بال» و مقدارِ مرجعِ دیگر انجام می‌شود.
در این محاسبه، fy باید به حداکثر ۵۵۰ مگاپاسکال محدود شود.
معافیتِ یک‌سوم: اگر سطحِ آرماتورِ طولیِ تأمین‌شده در وجهِ کششی حداقل به اندازه‌یِ یک‌سوم بیشتر از مقدارِ موردنیازِ محاسباتی باشد، نیازی به کنترلِ حداقل آرماتورِ خمشی نیست.
•منطقِ معافیت: وقتی آرماتور به‌اندازه‌یِ کافی بیش از نیاز است، خطرِ شکستِ تردِ ناگهانی پس از ترک‌خوردگی منتفی است.
حداقل آرماتورِ برشی (۹-۱۱-۵-۲)
آستانه‌یِ الزام: حداقل آرماتورِ برشی در تمامیِ مناطقی لازم است که نیرویِ برشیِ نهایی از نصفِ مقاومتِ برشیِ تأمین‌شده توسطِ بتن با احتسابِ φ بیشتر باشد — یعنی Vu > ۰٫۵ φVc.
جدولِ ۹-۱۱-۲ استثناهایی را فهرست می‌کند که در آن‌ها حتی با عبور از آن آستانه، حداقل آرماتورِ برشی لازم نیست.
ولی در همان موارد، اگر Vu از خودِ φVc فراتر رود، باز هم باید حداقل آرماتورِ برشی تأمین شود.
•دقت کنید که آستانه‌یِ نصفِ φVc با آستانه‌یِ خودِ φVc دو چیزِ متفاوت‌اند و در آزمون جابه‌جا پرسیده می‌شوند.
•حداقل آرماتورِ پیچشی موضوعِ بندِ جداگانه‌یِ ۹-۱۱-۵-۳ است.
انسجام و ارجاعاتِ فصل
الزامِ انسجامِ تیرهایِ درجاریخته‌شده در بندِ ۹-۱۱-۶-۶ است — همان ارجاعِ اجباریِ فهرستِ فصلِ ۹-۵.
الزامِ انسجامِ دالِ یک‌طرفه‌یِ با سیستمِ تیرچه‌ای در بندِ ۹-۱۱-۷-۲-۳ است.
•جزئیاتِ آرماتورگذاری (پوشش، طولِ گیرایی، وصله، فاصله‌گذاری) به فصلِ ۹-۲۱ ارجاع داده می‌شود.
•حداقل آرماتورِ برشیِ موردنیازِ دال‌هایِ یک‌طرفه هم بر مبنایِ همین فصل (۹-۱۱) محاسبه می‌شود.
جدولِ مرورِ سریع
رفتارِ الزامیِ تیرِ با نیرویِ محوریِ کمکشش-کنترل
حداکثر فاصله‌یِ تکیه‌گاهِ جانبی۵۰ برابرِ حداقل عرضِ بال یا وجهِ فشاری
ساختِ بال و جانِ تیرِ Tباید یک‌پارچه باشد
مرجعِ عرضِ مؤثرِ بالبندِ ۹-۶-۳-۳-۱
بیرون‌زدگیِ بالِ تیرِ T منفردکوچک‌ترینِ ۴ برابرِ ضخامتِ بال و ارتفاعِ بیرون‌زده‌یِ جان
استثنایِ میلگردِ عمودیِ بالسیستمِ تیرچه‌هایِ بتنی
چهار حالتِ جدولِ حداقل ارتفاعساده، پیوسته یک‌طرف، پیوسته دوطرف، کنسول
مبنایِ جدولِ ۹-۱۱-۱بتنِ معمولی و fy = ۴۲۰ مگاپاسکال
محدوده‌یِ بتنِ سبکِ ضریبِ اصلاح۱۴۴۰ تا ۱۸۴۰ کیلوگرم بر مترمکعب
راهِ جایگزینِ حداقل ارتفاعمحاسبه‌یِ خیز طبقِ فصلِ ۹-۱۹
مقطعِ بحرانیِ برشفاصله‌یِ d از برِ تکیه‌گاه
آستانه‌یِ صرف‌نظر از پیچشTu کمتر از φ × پیچشِ آستانه
کاهشِ پیچشِ همسازیتا φTcr، با بازتوزیع به اعضایِ مجاور
آرماتورِ پیچشبه آرماتورِ برش و خمش اضافه می‌شود
سقفِ fy در حداقل آرماتورِ خمشی۵۵۰ مگاپاسکال
معافیتِ حداقل آرماتورِ خمشیآرماتورِ تأمین‌شده ≥ یک‌سوم بیشتر از نیاز
آستانه‌یِ حداقل آرماتورِ برشیVu بیش از نصفِ φVc
بندِ انسجامِ تیرِ درجا۹-۱۱-۶-۶
برو به آزمونِ همین فصل