مبحث ۹ — طرح و اجرایِ ساختمان‌هایِ بتن‌آرمه
درسنامه — الزاماتِ بهره‌برداری
خلاصه‌یِ بندهایِ ۹-۱۹، مستقیماً از متنِ رسمیِ مبحث.
گستره (۹-۱۹-۱)
•این فصل رفتارِ اعضایِ بتن‌آرمه زیرِ بارهایِ بهره‌برداری را پوشش می‌دهد — نه مقاومتِ نهایی.
•چهار موضوع: (الف) خیز ناشی از بارهایِ ثقلی، (ب) توزیعِ آرماتورِ خمشی برایِ کنترلِ ترک در تیرها و دال‌هایِ یک‌طرفه، (پ) آرماتورِ حرارتی و جمع‌شدگی، (ت) ارتعاش.
بارهایِ بهره‌برداری = بارهایی که در شرایطِ عادی بدونِ ضرایبِ بار به سازه وارد می‌شوند.
کلیاتِ خیز (۹-۱۹-۲-۱)
•سختیِ اعضایِ خمشی باید چنان باشد که تغییرمکان‌ها آثارِ نامطلوب در مقاومت یا بهره‌دهی ایجاد نکنند.
در محاسبه‌یِ سختی برایِ خیزِ آنی باید اثرِ ترک‌خوردگیِ بتن و اثرِ میلگردها منظور شود؛ ضوابطِ بندِ ۹-۱۹-۲-۲ در نبودِ روشِ دقیق‌تر کافی است.
•اثرِ تغییرِ مقطع (مثلِ ماهیچه‌یِ تیر) باید در تغییرمکان منظور شود.
علاوه بر خیزِ آنی، خیزِ درازمدتِ ناشی از بارهایِ دائمی (مرده + زنده‌یِ ماندگار) نیز باید محاسبه شود.
خیزِ آنیِ تیرها و دال‌هایِ یک‌طرفه (۹-۱۹-۲-۲)
•خیزِ آنی با روش‌هایِ معمولِ تحلیلِ خطی محاسبه می‌شود؛ Ec طبقِ بندِ ۹-۳-۶ و ممانِ اینرسیِ مؤثرِ Ie به کار می‌رود.
جدولِ ۹-۱۹-۱: اگر لنگرِ سرویس ≤ دوسومِ لنگرِ ترک‌خوردگی باشد، مقطع ترک‌نخورده فرض می‌شود و Ie = Ig؛ اگر بیشتر باشد، Ie از رابطه‌ای بینِ Ig و Icr به دست می‌آید.
•Mcr (لنگرِ ترک‌خوردگی) از رابطه‌یِ (۹-۱۹-۱) و بر پایه‌یِ مدولِ گسیختگیِ بتن محاسبه می‌شود.
در اعضایِ پیوسته، Ie = میانگینِ وزن‌دارِ Ie وسطِ دهانه و Ie دو برِ تکیه‌گاه.
در اعضایِ منشوریِ یکنواخت می‌توان Ie را برابرِ مقدارِ آن در وسطِ دهانه (ساده یا پیوسته) و در برِ تکیه‌گاه برایِ طره گرفت.
خیزِ درازمدت (۹-۱۹-۲-۲-۵)
خیزِ اضافیِ ناشی از وارفتگی (خزش) و جمع‌شدگی = خیزِ آنیِ بارهایِ دائمی × λΔ.
•λΔ به ضریبِ وابسته به زمانِ ξ و نسبتِ فولادِ فشاریِ ρ' بستگی دارد: هرچه فولادِ فشاری بیشتر، خیزِ درازمدت کمتر (در ACI 318: λΔ = ξ/(۱ + ۵۰ρ')).
ρ' در وسطِ دهانه برایِ اعضایِ ساده یا سراسری و در تکیه‌گاه برایِ طره محاسبه می‌شود.
جدولِ ۹-۱۹-۲ (ضریبِ ξ): ۳ ماه → ۱٫۰، ۶ ماه → ۱٫۲، ۱۲ ماه → ۱٫۴، ۶۰ ماه و بیشتر → ۲٫۰.
•در دال‌هایِ دوطرفه هم خیزِ آنی با تحلیلِ صفحات و Ie جدولِ ۹-۱۹-۱ و خیزِ درازمدت با همین روشِ λΔ محاسبه می‌شود؛ روش‌هایِ دیگر فقط با تأییدِ آزمایشیِ کافی.
حدودِ مجازِ خیز (جدولِ ۹-۱۹-۳)
ردیفِ ۱: بام‌هایِ تختِ بدونِ اتصال به اعضایِ غیرسازه‌ای — کنترلِ خیزِ آنیِ بارِ زنده.
ردیفِ ۲: کف‌ها در همان وضعیت — کنترلِ خیزِ آنیِ بارِ زنده.
ردیفِ ۳: بام/کفِ متصل به اعضایِ غیرسازه‌ایِ آسیب‌پذیر — کنترلِ خیزِ پس از نصبِ اعضایِ غیرسازه‌ای (خیزِ درازمدتِ دائمی + خیزِ آنیِ زنده)؛ سخت‌ترین حد. با تدابیرِ ویژه برایِ جلوگیری از آسیب می‌توان حد را افزایش داد.
•ردیفِ ۴: بام/کفِ متصل به اعضایِ غیرسازه‌ایِ غیرآسیب‌پذیر — همان خیزِ پس از نصب؛ حد نباید از رواداریِ قطعاتِ غیرسازه‌ای تجاوز کند.
•(حدودِ عددیِ جدول در استخراج حذف شده‌اند؛ در ACI 318 به ترتیب ℓ/۱۸۰، ℓ/۳۶۰، ℓ/۴۸۰ و ℓ/۲۴۰.)
«اضافه‌خیزِ درازمدت» فقط بخشی است که بعد از اتصالِ اعضایِ غیرسازه‌ای رخ می‌دهد — یعنی تفاضلِ خیزِ قبل و بعد از نصب.
در ساختمان‌هایِ متعارفِ مسکونی، اداری و تجاری، رعایتِ ردیف‌هایِ ۲ و ۴ کافی است.
کنترلِ عرضِ ترک (۹-۱۹-۳)
در تیرها و دال‌هایِ یک‌طرفه، کنترلِ ترک با محدودکردنِ فاصله‌یِ میلگردهایِ خمشیِ آجدار انجام می‌شود — نه با محاسبه‌یِ مستقیمِ عرضِ ترک.
•حدِ فاصله به تنشِ میلگرد در بارِ بهره‌برداری (fs) و کمترین فاصله‌یِ سطحِ میلگرد تا وجهِ کششی (cc) بستگی دارد؛ fs را می‌توان به‌جایِ محاسبه‌یِ دقیق، کسرِ ثابتی از fy گرفت (در ACI 318: ۲fy/۳).
اگر در مقطع فقط یک میلگردِ کششی باشد، عرضِ دورترین وجهِ کششی نباید از حدِ فاصله‌یِ مجاز بیشتر باشد.
در تیرِ T با بالِ کششی، بخشی از میلگردها باید در عرضِ مؤثرِ بال (با سقفِ مشخص) پخش شوند و اگر عرضِ مؤثر بزرگ‌تر باشد، آرماتورِ اضافی در عرضِ اضافی لازم است.
•فاصله‌یِ آرماتورهایِ جانبیِ (گونه‌یِ) تیرها هم مشمولِ همین ضوابط است.
این ضوابط فقط برایِ تیرها و دال‌هایِ عادی است؛ برایِ سازه‌هایِ تحتِ بارِ تکراری، محیطِ مهاجم یا آب‌بند، ضوابطِ ویژه‌یِ سخت‌تر لازم است — ولی هرگز فاصله‌ای بیشتر از این حدود مجاز نیست.
آرماتورِ حرارتی و جمع‌شدگی (۹-۱۹-۴)
•در دال‌هایِ یک‌طرفه، عمود بر آرماتورِ خمشی باید آرماتورِ حرارتی قرار داد.
•اگر دال در جهتِ عمود بر آرماتورِ خمشی مانعِ حرکتِ حرارتی/جمع‌شدگی شود، اثرِ آن باید بررسی و آرماتورِ اضافی پیش‌بینی شود.
نسبتِ آرماتورِ آجدارِ حرارتی به سطحِ مقطعِ ناخالصِ بتن ≥ ۰٫۰۰۱۸.
در دال‌هایِ با ضخامتِ بیشتر از ۲۰۰ میلی‌متر، آرماتورِ حرارتی باید در دو لایه نزدیکِ سطوحِ بالا و پایین باشد؛ دال‌هایِ نازک‌تر: یک لایه مجاز است.
فاصله‌یِ آرماتورهایِ حرارتی ≤ کمترِ پنج برابرِ ضخامتِ دال و ۳۵۰ میلی‌متر.
•آرماتورِ حرارتی باید در همه‌جا بتواند تنشِ تسلیم را در کشش توسعه دهد (مهارِ کامل).
ارتعاشِ کف‌ها (۹-۱۹-۵)
کف‌ها و تیرهایی که سطوحِ خالی از تیغه‌بندیِ ممتد تا سقف (یا عناصرِ میراکننده) را تحمل می‌کنند، باید با توجهِ ویژه به ارتعاش ناشی از بارهایِ جنبشی (راه‌رفتنِ افراد، ماشین‌آلات، حرکت و توقفِ آسانسور) طراحی شوند.
•هدف: فرکانسِ طبیعیِ کف چنان باشد که حساسیتِ افراد به ارتعاشِ قائم حداقل شود.
•جدولِ ۹-۱۹-۴ حداقل فرکانس را برایِ کاربری‌هایِ مسکونی/اداری، تجاری، سالنِ اجتماعات با و بدونِ صندلیِ ثابت، تعمیرگاه/ورزشی و پارکینگ تعیین می‌کند.
در محاسبه‌یِ فرکانس باید ترک‌خوردگی با Ie متناظر با بارهایِ مرده و زنده‌یِ بدونِ ضریب منظور شود؛ مدولِ ارتجاعیِ دینامیکیِ بتن = ۱٫۲۵ Ec.
•فرکانس از خیزِ استاتیکیِ قائمِ حداکثرِ کف (تحتِ مرده + بخشِ دائمیِ زنده) به دست می‌آید؛ برایِ مطالعاتِ جامع‌تر می‌توان از مراجعِ معتبرِ بین‌المللی استفاده کرد.
جدولِ مرورِ سریع
چهار موضوعِ بهره‌برداریخیز، ترک، حرارت/جمع‌شدگی، ارتعاش
بارِ بهره‌برداریبارِ بدونِ ضریب
آستانه‌یِ Ie = IgMa ≤ ۲/۳ Mcr
Ie عضوِ پیوستهمیانگینِ وزن‌دارِ وسط و دو تکیه‌گاه
Ie عضوِ منشوریوسطِ دهانه؛ برایِ طره در تکیه‌گاه
خیزِ درازمدتخیزِ آنیِ بارِ دائمی × λΔ
ξ برایِ ۳ / ۶ / ۱۲ ماه۱٫۰ / ۱٫۲ / ۱٫۴
ξ برایِ ۶۰ ماه و بیشتر۲٫۰
ρ' در λΔوسطِ دهانه؛ برایِ طره در تکیه‌گاه
حدِ کافی در ساختمانِ متعارفردیف‌هایِ ۲ و ۴ جدولِ ۹-۱۹-۳
کنترلِ ترکمحدودکردنِ فاصله‌یِ میلگردِ خمشیِ آجدار
حداقل آرماتورِ حرارتی۰٫۰۰۱۸ Ag
آرماتورِ حرارتیِ دولایهدالِ ضخیم‌تر از ۲۰۰ میلی‌متر
حداکثر فاصله‌یِ آرماتورِ حرارتیmin(۵h ، ۳۵۰ mm)
مدولِ دینامیکیِ بتن۱٫۲۵ Ec
برو به آزمونِ همین فصل