مطالعه و خودآزمونِ مباحث‹مبحث ۹ — طرح و اجرایِ ساختمان‌هایِ بتن‌آرمه‹دوامِ بتن و آرماتور؛ طراحی در برابرِ آتش (پیوست‌هایِ ۹-پ۱ و ۹-پ۲)‹درسنامه
مبحث ۹ — طرح و اجرایِ ساختمان‌هایِ بتن‌آرمه
درسنامه — دوامِ بتن و آرماتور؛ طراحی در برابرِ آتش (پیوست‌هایِ ۹-پ۱ و ۹-پ۲)
خلاصه‌یِ بندهایِ ۹-پ۱ و ۹-پ۲، مستقیماً از متنِ رسمیِ مبحث.
رده‌بندیِ شرایطِ محیطی (جدولِ ۹-پ۱-۱)
•دوام: عملکردِ بتن در برابرِ عواملِ جوی، حمله‌یِ شیمیایی، سایش، فرسایش و هر فرآیندِ زوال؛ بتنِ بادوام حداقل کیفیت و الزاماتِ بهره‌برداری را حفظ می‌کند.
X0: بدونِ خطرِ خوردگی/حمله (بتنِ غیرمسلح یا بتن‌آرمه‌یِ خیلی خشک).
XCD1 تا XCD4: کلریدِ غیرِ آبِ دریا (مثلاً نمکِ یخ‌زدا): رطوبتِ متوسط، مرطوب و به‌ندرت خشک (استخرِ شنا)، تماس با خاکِ کلریددار، چرخه‌یِ تر و خشک.
XCS1 تا XCS4: کلریدِ آبِ دریا: نمکِ کمِ هوا و دور از دریا، دائماً غرقاب، نمکِ زیادِ هوا بدونِ تماسِ مستقیم، ناحیه‌یِ پاشش و جزر و مد (شدیدترین).
XCA1 تا XCA4: کربناته‌شدن: خشک یا همیشه مرطوب، غالباً مرطوب (بسیاری از پی‌ها)، رطوبتِ متوسط (حمام و آشپزخانه، سطوحِ خارجیِ زیرِ سایبان، مناطقِ گرم و خشک و شهرها)، چرخه‌یِ تر و خشک.
•XFT0 تا XFT3: یخ‌زدن و آب‌شدن (XFT3 = اشباعِ زیاد با نمکِ یخ‌زدا)؛ XS1 تا XS3: حمله‌یِ سولفاتی متوسط، شدید، خیلی شدید؛ XAS1/XAS2: واکنشِ قلیاییِ سنگ‌دانه‌هایِ سیلیسی/کربناتی.
محیطِ کلریدی: مخلوط و حدِ کلرید (۹-پ۱-۲-۱ و ۲)
جدولِ ۹-پ۱-۲: XCD1/XCS1 → حداقل مواد سیمانی ۳۲۵ kg/m³، w/cm ≤ ۰٫۵۰، حداقل C30.
XCS2/XCD2/XCD3 → ۳۲۵، ۰٫۴۵، C35؛ XCS3/XCD4 → ۳۵۰، ۰٫۴۰، C35 (با پوزولان/سرباره یا سیمانِ آمیخته).
XCS4 (جزر و مد و پاشش) → ۳۷۵ kg/m³، w/cm ≤ ۰٫۳۷، حداقل C40.
حدِ کلریدِ بتن در ۲۸ روز (درصدِ وزنیِ مواد سیمانی؛ محلول در آب / در اسید): XCS3، XCS4 و XCD4 → ۰٫۰۸ / ۰٫۱۰؛ XCS1، XCS2 و XCD1 تا ۳ → ۰٫۱۰ / ۰٫۱۳؛ مرطوب بدونِ کلرید → ۰٫۱۵ / ۰٫۲۰؛ خشک یا محافظت‌شده → ۰٫۳۰ / ۰٫۴۰.
آزمایش‌هایِ نفوذپذیری در ۲۸ روز: جذبِ آبِ نیم‌ساعته حداکثر ۳٫۵ / ۳ / ۲٫۵ / ۲ درصد و عمقِ نفوذِ آب تحتِ فشار حداکثر ۶۰ / ۴۵ / ۳۰ / ۲۰ میلی‌متر برایِ طبقه‌هایِ ۱ تا ۴.
RCPT حداکثر ۳۵۰۰ / ۲۵۰۰ / ۱۵۰۰ کولن برایِ طبقه‌هایِ ۲ تا ۴؛ RCMT (روشِ الف) حداکثر ۰٫۰۴۵ / ۰٫۰۳ / ۰٫۰۲ mm/V·h.
•با سیمانِ آمیخته یا مواد جایگزین (به‌جز دوده‌یِ سیلیسی) می‌توان این آزمایش‌ها را در ۵۶ یا ۹۰ روز با معیارهایِ ۲۸ روزه انجام داد.
پوششِ بتن در محیطِ کلریدی (۹-پ۱-۲-۳)
•پوشش = حداقل فاصله‌یِ سطحِ بتن تا نزدیک‌ترین رویه‌یِ هر میلگرد (طولی، عرضی یا سیمِ بستن).
پوشش ≥ قطرِ میلگرد و ≥ چهار سومِ بزرگ‌ترین اندازه‌یِ اسمیِ سنگ‌دانه و ≥ جدولِ ۹-پ۱-۵.
جدولِ ۹-پ۱-۵ (شرایطِ ۱ / ۲ / ۳ / ۴): تیرِ اصلی و ستون ۴۵ / ۵۰ / ۶۰ / ۷۵؛ دال، تیرِ فرعی و تیرچه ۳۵ / ۴۰ / ۵۰ / ۶۰؛ دیوار ۴۵ / ۵۰ / ۶۰ / ۷۵؛ پوسته ۳۰ / ۳۵ / ۴۵ / ۵۵؛ شالوده ۵۰ / ۶۰ / ۷۵ / ۹۰ میلی‌متر.
رواداریِ منفیِ پوشش حداکثر −۱۰ میلی‌متر؛ با حفاظتِ سطحیِ مناسب (بر پایه‌یِ مطالعه‌یِ آزمایشگاهی) می‌توان پوشش را کاهش داد.
•در سطوحِ نقش‌دار یا دارایِ شکستگی، پوشش در عمقِ فرورفتگی‌ها اندازه‌گیری می‌شود؛ پوششِ حاصل از نرم‌افزارهایِ طراحیِ دوام‌مبنا ملاکِ عمل است.
•میلگردها و قطعاتِ فولادیِ پیش‌بینی‌شده برایِ توسعه‌یِ آینده باید در برابرِ خوردگی محافظت شوند؛ الزاماتِ آتش‌پادی طبقِ پیوستِ ۹-پ۲.
خوردگیِ ناشی از کربناته‌شدن (۹-پ۱-۳)
•جدولِ ۹-پ۱-۶ بسته به پوششِ میلگرد، حداقل رده، حداکثر w/cm و حداقل عیارِ مواد سیمانی را می‌دهد؛ پوششِ بیشتر → بتنِ ضعیف‌تر مجاز.
XCA1: پوششِ ۲۵ mm → C25، w/cm ۰٫۵۵، عیارِ ۳۲۵؛ پوششِ ۳۰ → C20، ۰٫۶۰، ۳۰۰؛ پوششِ ۳۵ و بیشتر → C20، ۰٫۶۰، ۲۷۵.
XCA2: پوششِ ۳۰ → C30، ۰٫۵۰، ۳۲۵؛ پوششِ ۳۵ تا ۶۰ → C25 با عیارِ ۳۰۰.
XCA4 (تر و خشک): پوششِ ۳۵ → C35، ۰٫۴۵، ۳۵۰؛ ۴۰ → C30، ۰٫۴۵، ۳۲۵؛ ۴۵ تا ۶۰ → C25 با عیارِ ۳۰۰.
سقفِ سهمِ مواد مکمل در محاسبه‌یِ عیار: پوزولانِ طبیعی و خاکسترِ بادی بیش از ۲۵٪ → ۲۵٪ (در سیمانِ آمیخته ۲۰٪)؛ دوده‌یِ سیلیسی بیش از ۱۰٪ → ۱۰٪؛ سرباره بیش از ۵۰٪ → ۵۰٪.
حمله‌یِ سولفاتی و آبِ دریا (۹-پ۱-۴ و ۵)
•منشأ سولفات: خاک، آبِ زیرزمینی، آبِ دریا، پساب‌هایِ صنعتی؛ ⚠️ آبِ جاری حمله‌یِ شدیدتری از آبِ ساکن با همان غلظت ایجاد می‌کند؛ سازه‌یِ بالایِ سطحِ آب هم با مهاجرتِ مویینه در معرض است؛ در مناطقِ سرد، حمله‌یِ تومازایتی بسیار شدید است.
جدولِ ۹-پ۱-۸: X0 → سولفاتِ خاک < ۰٫۱٪ و آب < ۱۵۰ mg/L؛ XS1 → خاک ۰٫۱۰ تا ۰٫۲۰٪، آب ۱۵۰ تا ۱۵۰۰ mg/L یا آبِ دریا، سیمانِ مقاومتِ سولفاتیِ کم، w/cm ≤ ۰٫۵۰.
XS2 → خاک ۰٫۲۰ تا ۲٫۰۰٪، سیمانِ مقاومتِ متوسط، w/cm ≤ ۰٫۴۵؛ XS3 → خاک > ۲٫۰۰٪، سیمانِ مقاومتِ زیاد، w/cm ≤ ۰٫۴۰.
طبقه‌بندیِ سیمان با آزمایشِ انبساطِ ملات در محلولِ سولفات (استانداردِ ملیِ ۱۷۱۰۷): کم → انبساطِ < ۰٫۱٪ در ۶ ماه؛ متوسط (مثلاً نوعِ ۲) → < ۰٫۰۵٪ در ۶ ماه و ۰٫۱۰٪ در ۱ سال؛ زیاد (مثلاً نوعِ ۵) → < ۰٫۱۰٪ در ۱۸ ماه.
سیمانِ پرتلندِ آهکی یا پرکننده‌یِ کربناتی: در XS1 تا XS3 در هوایِ سرد و در XS2 و XS3 در هوایِ معتدل و گرم مجاز نیست.
کلریدِ کلسیم، تندگیرکننده‌هایِ حاویِ نمکِ کلسیم و هر افزودنیِ کلریددار در XS1 تا XS3 مجاز نیست.
•بتنِ در معرضِ آبِ دریا طبقِ الزاماتِ جدولِ کلریدیِ ۹-پ۱-۲؛ ⚠️ افزایشِ C3A مقاومت در برابرِ نفوذِ کلرید را بیشتر ولی مقاومتِ سولفاتی را کمتر می‌کند؛ ناحیه‌یِ جزر و مد و پاشش آسیب‌پذیرترین است و استغراقِ کامل به‌دلیلِ نبودِ اکسیژن خطرِ خوردگی را کم می‌کند.
•آزمایشِ سولفاتِ خاک: ASTM C1580؛ آبِ غیرشور: استانداردِ ملیِ ۲۳۵۳؛ آبِ دریا: ASTM D4130.
یخ‌زدن و آب‌شدن؛ واکنشِ قلیایی-سنگ‌دانه (۹-پ۱-۶ و ۷)
جدولِ ۹-پ۱-۹: XFT0 و XFT1 → w/cm ≤ ۰٫۵۵، C25؛ XFT2 → ۰٫۴۵، C30؛ XFT3 → ۰٫۴۰، C30.
بتنِ در معرضِ یخ‌زدن و آب‌شدن باید با افزودنیِ حباب‌ساز ساخته شود؛ هرچه سنگ‌دانه ریزتر، هوایِ لازم بیشتر.
جدولِ ۹-پ۱-۱۰ (XFT1 / XFT2 و XFT3): سنگ‌دانه‌یِ ۹٫۵ mm → ۶ / ۷٫۵٪؛ ۱۹ mm → ۵ / ۶٪؛ ۲۵ mm → ۴٫۵ / ۶٪؛ ۵۰ mm → ۴ / ۵٪.
•آزمایشِ دوامِ یخ‌زدن: استانداردِ ملیِ ۱۹۲۲۷؛ همراه با نمکِ یخ‌زدا: ۱۷۰۴۱؛ سلامتِ سنگ‌دانه طبقِ ۳۰۲.
برایِ سازه‌هایِ در آب یا محیطِ مرطوب، آزمایشِ واکنش‌زاییِ سنگ‌دانه لازم است: سیلیسی → سنگ‌نگاری، روشِ شیمیایی، ملاتِ منشوریِ تسریع‌شده، منشورِ بتنی؛ کربناتی → سنگ‌نگاری، اکسیدهایِ کربناتی (CSA)، استوانه‌یِ سنگی، ASTM C1105.
بهترین پیشگیری از واکنشِ قلیایی: استفاده‌نکردن از سنگ‌دانه‌یِ واکنش‌زا؛ روشِ دیگر: جایگزینیِ مواد مکملِ سیمانی (پوزولان، خاکستر، سرباره، میکروسیلیس).
سایش و دوامِ آرماتور (۹-پ۱-۸ تا ۱۱)
•کف‌هایِ بتنی در ۴ طبقه: ۱ ترافیکِ انسانی؛ ۲ انسانی + ماشینیِ سبک (پارکینگِ طبقاتی)؛ ۳ ماشین‌آلاتِ صنعتیِ لاستیکیِ متوسط؛ ۴ صنعتیِ سنگین/چرخِ فولادی و ضربه‌ای.
جدولِ ۹-پ۱-۱۲: کفِ ۱ → C20، اسلامپ ≤ ۹۰؛ ۲ → C25، ≤ ۹۰؛ ۳ → C30، ≤ ۷۰؛ ۴ → C35، ≤ ۴۰ میلی‌متر (اسلامپ پیش از روان‌کننده).
عیارِ سیمانِ کفِ مقاوم به سایش: سنگ‌دانه‌یِ ۲۵ → ۳۰۰ تا ۳۷۵؛ ۱۹ → ۳۲۵ تا ۴۰۰؛ ۱۳ → ۳۵۰ تا ۴۲۵؛ ۱۰ → ۳۷۵ تا ۴۵۰ kg/m³.
•افزایشِ مقاومتِ سایشی با ریزدانه‌یِ سخت، دوده‌یِ سیلیسی و SBR.
آرماتورها رویِ سکوهایِ بتنی نگهداری شوند و تماسِ مستقیم با خاکِ کلریدی/سولفاتی نداشته باشند.
آرماتورِ دارایِ خوردگیِ حفره‌ای (عمدتاً کلریدی) نباید به کار رود؛ زنگِ یکنواختِ ضخیم و پوسته‌ای باید با ماسه‌پاشی یا آبِ پرفشار زدوده شود.
•برایِ محیط‌هایِ خورنده‌یِ ویژه (دریایی و…) می‌توان از آرماتورِ روی‌اندود (گالوانیزه) یا اپوکسی‌اندود یا ترکیبِ آن‌ها استفاده کرد؛ زمانِ آغازِ خوردگی با مدل‌هایِ آبا تخمین زده می‌شود.
آتش — تعاریف و روشِ طراحی (۹-پ۲-۱ تا ۳)
•الزاماتِ آتش بر اساسِ مبحثِ سوم؛ شرایطِ آتشِ استاندارد نیز در مبحثِ سوم تعریف شده است.
فاصله‌یِ محوری (a): فاصله‌یِ محورِ میلگردِ طولی تا نزدیک‌ترین رویه‌یِ بتنِ در معرضِ آتش؛ در چند لایه فاصله‌یِ محوریِ متوسط (میانگینِ وزنی با سطحِ مقطع).
FRR (بر حسبِ دقیقه): زمانی که عضو در آتشِ استاندارد کفایتِ سازه‌ای (باربری)، انسجام (جلوگیری از عبورِ شعله و گاز) یا عایق‌بودن (محدودکردنِ دمایِ سطحِ مقابل) را از دست می‌دهد.
•دو روش: روشِ ۱ — جدول‌ها و دیاگرام‌ها (بدونِ نیاز به کنترلِ ظرفیت) و روشِ ۲ — محاسباتی (در این مبحث به کار نرفته). درون‌یابیِ خطی در جداول مجاز است.
در دال و دیوارِ مجوف: ضخامتِ بتنِ بینِ حفره‌ها و تا سطح ≥ بزرگ‌ترِ یک‌پنجمِ ضخامت و ۲۵ میلی‌متر؛ در دالِ تیرچه‌دار فاصله‌یِ مرکز به مرکزِ تیرچه‌ها ≤ ۱۵۰۰ میلی‌متر.
•از شیار در اجزایِ در معرضِ آتش تا حدِ امکان پرهیز شود؛ افزودنِ عایق رویِ سطح برایِ افزایشِ FRR مجاز است.
آتش — دال، تیر، ستون و دیوار (۹-پ۲-۴ تا ۷)
عایق‌بودنِ دال و دیوار (ضخامتِ مؤثر → FRR): ۶۰ → ۳۰، ۸۰ → ۶۰، ۱۰۰ → ۹۰، ۱۲۰ → ۱۲۰، ۱۵۰ → ۱۸۰، ۱۷۵ میلی‌متر → ۲۴۰ دقیقه.
•ضخامتِ مؤثر: دالِ توپر = ضخامت؛ مجوف = سطحِ خالص / عرض؛ تیرچه‌دار = ضخامتِ دالِ بینِ تیرچه‌ها.
کفایتِ سازه‌ایِ دالِ متکی بر تیر/دیوار — فاصله‌یِ محوریِ دالِ یک‌طرفه‌یِ ساده: ۱۰، ۲۰، ۳۰، ۴۰، ۵۵، ۶۵ mm برایِ ۳۰ تا ۲۴۰ دقیقه؛ دوطرفه‌یِ ساده: ۱۰، ۱۰، ۱۵، ۲۰، ۳۰، ۴۰.
دالِ تخت و قارچی: ضخامتِ حداقل ۱۵۰ (۳۰ دقیقه)، ۱۸۰ (۶۰)، ۲۰۰ (۹۰ و بیشتر) و فاصله‌یِ محوری ۱۰، ۱۵، ۲۵، ۳۵، ۴۵، ۵۰ mm.
•تیرها: عرضِ جان و فاصله‌یِ محوریِ متوسط از دیاگرام‌هایِ تیرِ ساده و پیوسته؛ تیرِ در معرضِ آتش از همه‌طرف: ارتفاعِ کل ≥ عرضِ حداقل و سطحِ مقطع ≥ دو برابرِ مربعِ آن عرض.
•ستون‌ها: عایق/انسجام فقط اگر جزءِ دیوارِ جداکننده‌یِ آتش باشند؛ ⚠️ ستونی که بُعدِ بزرگش ≥ ۴ برابرِ بُعدِ کوچک است با ضوابطِ دیوار (آتش از دو وجه) کنترل می‌شود؛ برایِ ۱۸۰ و ۲۴۰ دقیقه حداقل ۸ میلگردِ طولی.
•روشِ جدولیِ ستونِ مهارشده: طولِ مؤثر در آتش < ۳ متر، ضریبِ بار را می‌توان محافظه‌کارانه ۰٫۷۰ گرفت؛ روشِ عمومی: خروج از مرکزیت ≤ ۱۰۰ mm و لاغری ≤ ۳۰.
در دیوارها نسبتِ ارتفاعِ مؤثر به ضخامت ≤ ۴۰.
جدولِ مرورِ سریع
X0بدونِ خطر (غیرمسلح یا خیلی خشک)
XCD / XCSکلریدِ غیرِ دریا / کلریدِ آبِ دریا
XCA / XFT / XS / XASکربناته / یخ‌زدن / سولفات / قلیایی-سنگ‌دانه
استخرِ شناXCD2
جزر و مد و پاششXCS4 (شدیدترین)
XCD1، XCS1۳۲۵ kg ، w/cm ۰٫۵۰ ، C30
XCS2، XCD2، XCD3۳۲۵ ، ۰٫۴۵ ، C35
XCS3، XCD4۳۵۰ ، ۰٫۴۰ ، C35
XCS4۳۷۵ ، ۰٫۳۷ ، C40
کلریدِ مجاز (خشک)۰٫۳۰٪ محلول در آب / ۰٫۴۰٪ در اسید
کلریدِ مجاز (XCS3/4، XCD4)۰٫۰۸٪ / ۰٫۱۰٪
جذبِ آبِ نیم‌ساعته۳٫۵ / ۳ / ۲٫۵ / ۲ ٪
نفوذِ آب تحتِ فشار۶۰ / ۴۵ / ۳۰ / ۲۰ mm
RCPT۳۵۰۰ / ۲۵۰۰ / ۱۵۰۰ کولن
پوششِ تیر و ستون (کلریدی)۴۵ / ۵۰ / ۶۰ / ۷۵ mm
پوششِ دال و تیرچه۳۵ / ۴۰ / ۵۰ / ۶۰ mm
پوششِ شالوده۵۰ / ۶۰ / ۷۵ / ۹۰ mm
رواداریِ منفیِ پوشش−۱۰ mm
پوششِ حداقلِ مطلق≥ db و ≥ ۴/۳ سنگ‌دانه
سقفِ سهمِ میکروسیلیس در عیار۱۰٪
سقفِ سهمِ سرباره در عیار۵۰٪
XS1 / XS2 / XS3 w/cm۰٫۵۰ / ۰٫۴۵ / ۰٫۴۰
سیمانِ مقاومتِ سولفاتیِ زیادانبساط < ۰٫۱۰٪ در ۱۸ ماه (نوعِ ۵)
کلریدِ کلسیم در محیطِ سولفاتیمجاز نیست
XFT2 / XFT3۰٫۴۵ و C30 / ۰٫۴۰ و C30
هوایِ لازم برایِ سنگ‌دانه‌یِ ۱۹ mm۵٪ (XFT1) / ۶٪ (XFT2,3)
کفِ صنعتیِ سنگین (نوعِ ۴)C35 و اسلامپ ≤ ۴۰ mm
FRRدقیقه؛ کفایتِ سازه‌ای، انسجام، عایق‌بودن
فاصله‌یِ محوریمحورِ میلگرد تا سطحِ در معرضِ آتش
عایق‌بودنِ دال: ۱۲۰ mm۱۲۰ دقیقه
فاصله‌یِ تیرچه‌ها (آتش)≤ ۱۵۰۰ mm
دالِ تخت برایِ ۶۰ دقیقهضخامت ۱۸۰ و a = ۱۵ mm
ستونِ ۱۸۰ و ۲۴۰ دقیقهحداقل ۸ میلگرد
لاغریِ دیوار (آتش)ارتفاعِ مؤثر / ضخامت ≤ ۴۰
برو به آزمونِ همین فصل