مبحث ۹ — طرح و اجرایِ ساختمان‌هایِ بتن‌آرمه
درسنامه — شالوده‌هایِ بتن‌آرمه
خلاصه‌یِ بندهایِ ۹-۱۵، مستقیماً از متنِ رسمیِ مبحث.
انواعِ شالوده در دامنه‌یِ فصل (۹-۱۵-۱)
•شالوده‌هایِ سطحی: منفرد، مرکبِ یک‌طرفه و دوطرفه، نواری، گسترده، تیرِ رویِ زمین و باسکولی.
•دیوارهایِ حائل: طره‌ای و پشت‌بنددار.
•شالوده‌هایِ عمیق: شمع‌ها و سرشمع‌ها — شاملِ شمعِ منفرد (بارِ یک ستون) و گروهِ شمع (بار از یک یا چند ستون از طریقِ سرشمعِ مشترک).
تیرِ رویِ زمین: تیری که بارِ دیوار را به شالوده‌هایِ منفرد یا سرشمع‌ها منتقل می‌کند؛ اگر دیوار بتن‌مسلح باشد کلِ دیوار می‌تواند تیرِ عمیقِ رویِ زمین باشد.
نکته‌یِ ظریف: تیرِ رویِ زمین متکی بر خاک فرض نمی‌شود — یعنی باید دهانه را خودش بپوشاند.
الزاماتِ عمومی و تقسیمِ کار با مباحثِ دیگر (۹-۱۵-۲)
ابعادِ شالوده با در نظر گرفتنِ ظرفیتِ باربریِ خاک و پایداری در برابرِ واژگونی و لغزش و بر اساسِ مکانیکِ خاک و سنگ در انطباق با مبحثِ هفتم تعیین می‌شود.
تنش‌هایِ اتکاییِ مجاز و توزیعِ فشارِ خاک هم از مبحثِ هفتم می‌آیند؛ ولی شالوده برایِ تلاش‌هایِ ناشی از بارهایِ ضریب‌دار طراحی سازه‌ای می‌شود.
اتصالِ ستون، ستون‌پایه و دیوار (درجا یا پیش‌ساخته) به شالوده → بخشِ ۹-۱۷-۲.
در سازه‌هایِ با شکل‌پذیریِ زیاد و متوسط، شالوده‌هایِ سطحی و عمیقی که نیرویِ زلزله را تحمل یا منتقل می‌کنند → بخشِ ۹-۲۰-۹.
•دال‌هایِ رویِ زمین که جزئی از سیستمِ باربرِ جانبی‌اند هم → بخشِ ۹-۲۰-۹.
•اعضایِ امتدادیافته زیرِ ترازِ پایه‌یِ سازه باید نیرویِ زلزله را به شالوده منتقل کنند و با سیستمِ لرزه‌ایِ بالایِ تراز پایه سازگار باشند.
شالوده‌هایِ سطحی (۹-۱۵-۳-۱)
حداقل ضخامتِ شالوده‌هایِ سطحی: ۳۰۰ میلی‌متر.
•حداقل مساحتِ کف طوری تعیین می‌شود که تنش‌هایِ اتکایی از تنش‌هایِ مجازِ خاک (مبحثِ هفتم) بیشتر نشوند.
•در شالوده‌هایِ شیب‌دار، پلکانی و با ضخامتِ متغیر، عمق و موقعیتِ پله‌ها یا زاویه‌یِ شیب باید الزاماتِ طراحی را در همه‌یِ مقاطع برآورده کند.
حداقل آرماتورِ خمشی و جمع‌شدگی: شالوده‌یِ یک‌طرفه → ضوابطِ دالِ یک‌طرفه؛ دوطرفه → ضوابطِ دالِ دوطرفه؛ تیرِ رویِ زمین و باسکولی → ضوابطِ تیرها؛ شالوده‌هایِ حجیم → فصلِ الزاماتِ بهره‌برداری.
•لنگرِ خارجی در هر مقطع با عبورِ یک صفحه‌یِ عمودی و محاسبه‌یِ لنگرِ نیروهایِ واردِ بر کلِ مساحتِ یک طرفِ آن به دست می‌آید.
•طولِ گیرایی طبقِ فصلِ ۹-۲۱؛ مقطعِ بحرانیِ گیرایی در محلِ حداکثر لنگر و در هر تغییرِ مقطع یا تغییرِ آرماتور.
توزیعِ میلگرد در شالوده‌یِ منفرد (۹-۱۵-۳-۳)
شالوده‌یِ یک‌طرفه (مرکبِ یک‌طرفه و نواری): میلگردها باید به‌طورِ یکنواخت در کلِ عرض توزیع شوند.
شالوده‌یِ منفردِ مربعی: میلگردها در هر دو جهت به‌طورِ یکنواخت در کلِ عرض توزیع می‌شوند.
شالوده‌یِ منفردِ مستطیلی — جهتِ بلند: میلگردها یکنواخت در کلِ عرض.
شالوده‌یِ منفردِ مستطیلی — جهتِ کوتاه: بخشی از کلِ میلگرد (γs) باید در نواری به عرضِ شالوده و به مرکزیتِ محورِ ستون متمرکز شود و باقی‌مانده به‌طورِ یکنواخت در خارج از آن نوار.
γs تابعِ β = نسبتِ طولِ جهتِ بلند به کوتاه است: γs = ۲/(β+۱) — هرچه شالوده کشیده‌تر، سهمِ نوارِ مرکزی کمتر.
•منطق: در جهتِ کوتاهِ یک شالوده‌یِ کشیده، لنگر زیرِ ستون متمرکز است، پس میلگرد هم باید آن‌جا متمرکز شود.
شالوده‌یِ مرکبِ دوطرفه، گسترده و تیرِ رویِ زمین
•شالوده‌یِ مرکبِ دوطرفه و گسترده طبقِ این بخش و فصلِ ۹-۱۰ (دال‌هایِ دوطرفه).
ممنوعیتِ مهم: از روشِ طراحیِ مستقیمِ بندِ ۹-۱۰-۹ نباید برایِ طراحیِ شالوده‌هایِ مرکبِ دوطرفه و شالوده‌هایِ گسترده استفاده شود.
•دلیل: روشِ مستقیم فرض می‌کند بارِ یکنواختِ ثقلی از بالا وارد می‌شود؛ ولی در شالوده عکس‌العملِ خاک غیریکنواخت است و این فرض برقرار نیست.
تیرهایِ رویِ زمین و باسکولی طبقِ فصلِ ۹-۱۱؛ اگر تیرِ رویِ زمین تیرِ عمیق (دیوار) باشد طبقِ بخشِ ۹-۱۱-۸.
حداقل میلگرد در تیرهایِ رویِ زمین و باسکولی طبقِ بخشِ ۹-۱۳-۶ (حداقل آرماتورِ دیوار) است — نه تیر.
کلاف‌هایِ رابطِ بینِ شالوده‌ها (۹-۱۵-۳-۶)
نیرویِ طراحیِ کلاف: کششیِ معادلِ ده درصدِ بزرگ‌ترین نیرویِ محوریِ نهایی واردِ بر ستون‌هایِ دو طرفِ آن.
حداقل بعدِ مقطعِ کلاف: ۲۵۰ میلی‌متر (و متناسب با ابعادِ شالوده).
میلگردِ طولی: حداقل ۴ عدد با قطرِ حداقل ۱۲ میلی‌متر.
میلگردِ عرضی: قطرِ حداقل ۶ میلی‌متر با فاصله‌یِ حداکثر ۲۵۰ میلی‌متر.
میلگردهایِ طولی باید در شالوده‌هایِ میانی ممتد باشند و در شالوده‌هایِ کناری در برِ خارجیِ ستون مهار شوند.
معافیت: در سازه‌هایِ یک‌طبقه‌یِ با دهانه‌یِ بزرگ (ساختمان‌هایِ صنعتی، آشیانه‌ها) که شالوده‌ها عمقِ استقرار و پایداریِ کافی در برابرِ نیرویِ جانبی دارند، می‌توان از کلافِ رابط در امتدادِ دهانه‌یِ قاب صرف‌نظر کرد — مشروط بر کوبیدن و متراکم کردنِ خاک‌ریزِ اطراف.
•قاعده‌یِ حفظیِ کلاف: ۲۵۰ × ۴Φ۱۲ × Φ۶@۲۵۰ و ۱۰٪ نیرویِ محوری.
دیوارهایِ حائل (۹-۱۵-۳-۷)
در دیوارِ با ضخامتِ یکنواخت، مقطعِ بحرانیِ خمشی و برشی در پایِ دیوار و محلِ اتصالِ دیوار به شالوده است.
در دیوارِ با ضخامتِ متغیر، مقطعِ بحرانی باید در ارتفاعِ دیوار شناسایی شود — لزوماً در پا نیست.
•یادآوری: طراحیِ دیوارهایِ حائلِ طره‌ای از فصلِ ۹-۱۳ به همین فصل ارجاع داده شده است.
شمع‌ها (۹-۱۵-۴)
•تعداد و آرایشِ شمع‌ها طوری تعیین می‌شود که نیروها از مقاومت‌هایِ مجازِ خاک (مبحثِ هفتم) کمتر باشند.
طراحیِ شمع با روشِ تنشِ مجاز (جدولِ ۹-۱۵-۲) فقط وقتی مجاز است که — از جمله — لنگرهایِ واردِ بر شمع کمتر از لنگرِ ناشی از برون‌محوریِ اتفاقیِ ۵ درصدِ قطر یا عرضِ شمع باشند.
اگر شرایطِ روشِ تنشِ مجاز برآورده نشود، شمع باید با روشِ طرحِ مقاومت (بندِ ۹-۱۵-۴-۳) طراحی شود.
•جدولِ ۹-۱۵-۲ چهار نوع شمع دارد: درجاریزِ بدونِ غلاف، درجاریز با غلافِ نازکِ غیرمحصورکننده، درجاریزِ محصورشده با لوله‌یِ فولادی و پیش‌ساخته.
در جدول، Ag سطحِ ناخالص است؛ اگر غلاف (موقت یا دائم) باشد، وجهِ درونیِ غلاف سطحِ خارجیِ مقطع است و Ag شاملِ مساحتِ غلافِ فولادی نمی‌شود.
شرایطِ غلافِ فولادیِ محصورکننده (۹-۱۵-۴-۲-۳)
ضخامتِ غلافِ فولادی کمتر از ۲ میلی‌متر نباشد.
غلاف بدونِ درز و وصله باشد، یا وصله‌ها حداقل مقاومتی معادلِ مصالحِ پایه‌یِ غلاف داشته و شرایطِ محصورشدگیِ بتن را حفظ کنند.
نسبتِ مقاومتِ تسلیمِ فولادِ غلاف به مقاومتِ فشاریِ بتن حداقل ۶ باشد.
و مقاومتِ تسلیمِ فولادِ غلاف از ۲۱۰ مگاپاسکال کمتر نباشد.
قطرِ اسمیِ حداکثرِ شمع: ۴۰۰ میلی‌متر.
•فقط اگر همه‌یِ این شرایط برقرار باشد، شمع در ردیفِ «محصورشده با لوله‌یِ فولادی» جدولِ ۹-۱۵-۲ قرار می‌گیرد و ظرفیتِ بیشتری می‌گیرد.
جدولِ مرورِ سریع
مرجعِ ابعادِ کفِ شالوده و تنشِ مجازِ خاکمبحثِ هفتم
مرجعِ اتصالِ ستون و دیوار به شالودهبخشِ ۹-۱۷-۲
شالوده‌یِ لرزه‌ایِ شکل‌پذیریِ زیاد و متوسطبخشِ ۹-۲۰-۹
تیرِ رویِ زمینمتکی بر خاک فرض نمی‌شود
حداقل ضخامتِ شالوده‌یِ سطحی۳۰۰ میلی‌متر
میلگردِ شالوده‌یِ مربعییکنواخت در هر دو جهت
جهتِ کوتاهِ شالوده‌یِ مستطیلیγs = ۲/(β+۱) در نوارِ مرکزی
روشِ طراحیِ مستقیم در شالوده‌یِ گستردهممنوع
حداقل میلگردِ تیرِ رویِ زمینبخشِ ۹-۱۳-۶
نیرویِ طراحیِ کلافِ رابط۱۰٪ بزرگ‌ترین نیرویِ محوریِ ستون‌هایِ دو طرف
حداقل بعدِ کلاف۲۵۰ میلی‌متر
میلگردِ طولیِ کلافحداقل ۴ عدد با قطرِ ۱۲
میلگردِ عرضیِ کلافقطرِ ۶ با فاصله‌یِ حداکثر ۲۵۰
معافیتِ کلافسازه‌یِ یک‌طبقه‌یِ دهانه‌بزرگ با پایداریِ کافی
مقطعِ بحرانیِ دیوارِ حائلِ یکنواختپایِ دیوار
برون‌محوریِ اتفاقیِ شمع۵٪ قطر یا عرضِ شمع
حداقل ضخامتِ غلافِ فولادی۲ میلی‌متر
نسبتِ fy غلاف به f'cحداقل ۶
حداقل fy غلاف۲۱۰ مگاپاسکال
حداکثر قطرِ شمعِ محصور۴۰۰ میلی‌متر
برو به آزمونِ همین فصل