خیز مجاز تیرها و دال ها مطابق با آخرین ویرایش آیین نامه ها

تغییر شکل (خیز) چیست؟

قبلا در مقاله ی “دیافراگم صلب چیست؟” درمورد عملکرد دال ها بعنوان جزئی از سیستم لرزه بر افقی بحث کرده و این کنترل را در ایتبس 2105 انجام دادیم. اما می دانیم دال های بتن آرمه قبل از آنکه تحت نیروی های زلزله قرار گیرند تحت بارهای ثقلی (مرده و زنده) هستند. و با تاثیر این بارها در دراز مدت (که سبب ایجاد افت و خزش در بتن می شود)، تغییر شکل های قابل توجهی در وسط چشمه ی دال ایجاد می کنند. همانند دال های بتن آرمه، تیرهای بتنی نیز حداکثر تغییرشکل را تحت بارهای ثقلیِ دراز مدت، عموماً در وسط دهانه خود تجربه می کنند. این تغییرشکل که یکی از مهم ترین عوامل تعیین کننده ی ابعاد تیر و ضخامت دال هاست، در بین مهندسین عمران با نام «خیز» شناخته شده تر است. که مهندسین در پی کاهش آن، تا رسیدن به خیز مجاز آیین نامه ای هستند.

خیز دال

خیز دال

  اصلاً چرا مقدار خیز را کنترل می کنیم؟

  • کاهش زیبایی فضای داخلی
  • سلب آسایش ساکنین ساختمان
  • اختلال در عملکرد درب و پنجره و حتی آسانسور
  • آسیب دیدگی اجزاء غیرسازه ای نظیر تیغه ها، نازک کاری ها و سقف های کاذب (در صورتیکه این اجزاء به دال متصل باشند.)

تصاویر زیر به خوبی اهمیت کنترل خیز را نشان می دهند:

خیز تیر بتن آرمه

عدم کنترل ضابطه خیز مجاز

خیز تیر

ترک ایجاد شده در دیوار بدلیل خیز بیش از حد

ترک ایجاد شده در دیوار بدلیل خیز بیش از حد

در این یادداشت چه می آموزیم؟

با توجه توضیحاتی که تا به اینجای کار داده شد، اگر خیزهای ایجاد شده در المان های خمشی ساختمان (مثل تیرها و دال های بتن آرمه) کنترل نشده و از خیز مجاز فراتر روند، خرابی های غیرسازه ای را به وجود خواهد آورد. همانطور که قبلا اشاره شد این مورد علاوه بر نازیبایی فضای داخلی، احساس ایمنی ساکنین را صلب خواهد نمود.

لذا در طراحی دال ها کنترل خیز مجاز بسیار حائز اهمیت است.  به طوری که مهم ترین عامل تعیین ضخامت دال ها کنترل خیز مجاز آن هاست. در این مقاله با خیز مجاز تیرها و دال ها بر اساس آیین نامه مبحث نهم و همچنین ACI آشنا خواهید شد. سپس در مقاله دیگری به نحوه ی” کنترل خیز در نرم افزار Safe “خواهیم پرداخت.

بندهای آیین نامه ای

الف) کنترل خیز تیر، دال یک طرفه توپر و سقف تیرچه بلوک

در روال طراحی مرسوم در ایران معمولاً برای کنترل خیز تیرهای بتن آرمه و سقف تیرچه بلوک (نوعی دال یک طرفه) از جدول 9-17-2 مبحث نهم استفاده می شود. اغلب مهندسین با جایگذاری چند عدد متعارف و اجرایی در روابط عنوان شده در جدول زیر، متوجه می شوند که در اکثر موارد عمق تیرها و ضخامت سقف های تیرچه بلوک به دلایل سازه ای بسیار بیشتر از مقادیر محاسبه شده در جدول زیر هستند؛ لذا کنترل خیز آن ها را ضروری نمی دانند.

شرط صرف نظر از کنترل خیز در تیرها و دال های یکطرفه

ولی یک اشتباه کوچک در استدالال این مهندسین وجود دارد. به نظرتان اشکال کار آن ها در کجاست؟

اگر به بند 9-17-2-5-3 که دو صفحه قبل از جدول 9-17-2 آمده است مراجعه کنیم، خواهیم دید که مبحث نهم برای استفاده از عمق یا ضخامت حداقل به دست آمده از این جدول شرطی را قرار داده است:

اشکال کار آنان در اینجاست که با توجه به کیفیت پایین ساخت و ساز ساختمان توسط پیمانکاران، تامین شرط این بند از مبحث نهم تقریباً ناممکن است؛ زیرا در صورت ارائه ی دیتیل هایی توسط مهندس طراح برای جداکردن اجزای غیرسازه ای از اجزای سازه ای (مثل  دال ها و تیرها)، نمی توان از رعایت دقیق آن ها توسط اکیپ اجرایی اطمینان حاصل نمود!

پس چاره چیست؟

در جواب می توان دو راه حل زیر را پیشنهاد داد:

  1. کنترل تغییر شکل برای المان های خمشی در نرم افزار صورت گیرد. از آنجایی که ممکن است در پروژه های بزرگ کنترل خیز تک تک المان های خمشی وقت گیر باشد، می توان این مورد را صرفاً برای المان های بحرانی (که طول بیشتری دارند یا بارهای غیر عادی به آن ها تحمیل می شود) کنترل کرد. ما در این یادداشت این راه حل را پیش خواهیم گرفت.
  2. کمیته ی 435 انجمن بتن آمریکا (ACI) جدولی برای تعیین عمق یا ضخامت حداقل در مواردی از این قبیل پیشنهاد کرده است که به صورت زیر است:

حداقل ضخامت برای صرفنظر از محاسبه تغییرشکل

در واقع در صورت استفاده از جدول فوق، حتّی در صورت متصل بودن نازک کاری یا پارتیشن های آسیب پذیر به تیر یا دال، نیازی به کنترل خیز نیست.

ب) کنترل خیز دال های دوطرفه

مبحث نهم برای کنترل خیز در دال های دو طرفه تخت، در بند 9-17-2-6-3 این آیین نامه، دال طرفه را به دو نوع «فاقد تیر میانی» و «متکی بر تیر تکیه گاهی» تقسیم کرده است. بند 9-17-2-6-4 مربوط به ضوابط کنترل خیز دال فاقد تیر میانی و بند 9-14-2-6-5 مربوط به ضوابط کنترل خیز دال متکی بر تیر تکیه گاهی است.

هر کدام از دال های «فاقد تیر میانی» و «متکی بر تیر تکیه گاهی» چه نوع دال هایی هستند و چه خصوصیاتی دارند؟

برای پاسخ به این سوال انواع دال دوطرفه ی تخت را به صورت زیر تقسیم بندی می کنیم:

 

انواع دال دو طرفه

دال دو طرفه با تیرهای میانی

 

مشابه کنترل خیز تیرها، مبحث نهم برای هر یک انواع دال دو طرفه تخت جداولی را مشخص کرده است که در صورت تامین حداقل ضخامت آمده در این جداول، می توان از کنترل خیز صرف نظر نمود. این جداول برای هر نوع دال به شرح زیر است:

  • برای دال فاقد تیر میانی:

حداقل ضخامت دال های بدون تیرمیانی برای اینکه وارد محاسبات تغییرشکل نشویم.

حداقل ضخامت دال های بدون تیرمیانی

  • برای دال های متکی بر تیر تکیه گاهی:

به نظرتان چرا در قسمت الف از این بند، کنترل را خیز را به بند 9-17-2-6-4 که مربوط به کنترل خیز دال فاقد تیر میانی است ارجاع داده شده است؟

همان طور که می دانیم پارامتر آلفا (α) بیان کننده ی نسبت سختی تیر به سختی دال است. در صورتی که مقدار این پارامتر از 0.2 کمتر باشد، تیر از دال ضعیف تر بوده و وجود آن تاثیر چندانی در کاهش خیز دال نخواهد داشت؛ لذا آیین نامه با رعایت حاشیه ی اطمینان، حالت الف را مانند دال فاقد تیر میانی در نظر می گیرد.

 

حداقل ضخامت دال های با تیرمیانی برای اینکه وارد محاسبات تغییرشکل نشویم.

حداقل ضخامت دال های با تیرمیانی

پیش نیازهای کنترل خیز دال در نرم افزار

تا به اینجای کار بندهایی از آیین نامه را بررسی کردیم که به عنوان راه فراری از کنترل خیز در نرم افزار بود. در واقع در جداول آورده شده یک مقدار حداقل ضخامت را برای هر المان به دست می آوریم. درصورتی که المان مورد نظر ضخامتی بیشتر از مقدار محاسبه از جدول داشته باشد، بدون کنترل می توان گفت که مقدار خیز المان مورد نظر در حد مجاز است.

حال شرایطی را در نظر بگیرید که بنا به هر دلیلی امکان تامین ضخامت حداقل جداول یا شرایط هر یک از آن ها وجود نداشته باشد. در این حالت مجبور به کنترل خیز المان های خمشی از طریق نرم افزار خواهیم بود.

مبحث نهم برای این حالت نیز جدولی را در نظر گرفته است که بایستی مقدار خیز برداشت شده از آنالیز نرم افزاری، از مقادیر مذکور در این جدول کمتر باشد. بند مربوط به این کنترل در صفحه 255 مبحث نهم آورده شده و جدول مربوط به این کنترل در صفحه 257 موجود است.

خیز مجاز تیر ها و دال ها برای کنترل در نرم افزار

خیز مجاز تیر ها و دال ها

 نتیجه گیری :

  1. به منظور فراهم آمدن شرایط مناسب بهره برداری از سازه و عدم ایجاد اختلال در سرویس دهی آن، بایستی مجموعه ای از کنترل ها پس از اتمام طراحی انجام شود.
  2. از مهم ترین این کنترل ها می توان به کنترل تغییرشکل المان های خمشی (تیر و دال) اشاره کرد که در صورت تجاوز این تغییر شکل ها از مقدار خیز مجاز، خسارت هایی به اجزای غیرسازه ای(مثل پارتیشن ها، سفت کاری ها، درب و پنجره و …) وارد خواهد شد.
  3. مبحث نهم مقررات ملی ساختمان شرایطی برای تیر ها و دال ها (یک طرفه و دو طرفه) در نظر گرفته است که در صورت تامین آن ها الزامی به کنترل خیز المان ها وجود نخواهد داشت.
  4. بارهایی که برای طراحی اجزای سازه ای به آن ها اعمال می شوند، عموماً به گونه ای هستند که ابعاد المان ها پس از طراحی جوابگوی حداقل های آیین نامه ای هستند ولی اگر بنا به هر دلیلی این شرایط نشود می بایست روند کنترل خیز مجاز مطابق با این یادداشت انجام گیرد.

منابع

  1.  مبحث نهم مقررات ملی ساختمان  ایران، ویرایش 1392
  2.  Cracked-section analysis – Added by Ondrej Kalny, last edited by Truly Guzman on Oct 19, 2016 by WikiCsi
  3.  Cracking FAQ – Added by Mike Abell, last edited by Mohamad Ali-Ahmad on Jul 25, 2014 by WikiCsi
  4.  مستوفی نژاد، د، “سازه های بتن آرمه”، انتشارات ارکان دانش، جلد دوم، چاپ ششم، .1387
  5.  بررسی اثر ابعاد، موقعیت و شکل بازشوها بر خیز دال بتنی دوطرفه تحت خمش- آرام هوشیار، سید اسرافیل نبوی و هوشیار ایمانی – پنجمین کنفرانس ملی سالیانه بتن ایران- 15 مهرماه 1392
  6. Building Code Requirements for Structural Concrete(ACI 318-14)

نحوه کنترل خیز در نرم افزار را در مقاله” کنترل خیز دال در safe “ببینید.

3 پاسخ
  1. dina
    dina گفته:

    محدودیت تغییر شکل ذکر شده در جدول ۹-۱۷-۱ برای تیر دوسر ساده می باشد؟ برای تیریک سرگیردار، محدودیت تغییر شکل یا همان جابجایی انتهای آزاد تیر چقدر میباشد؟ ممنون میشم بنده رو راهنمایی بفرمایید

    پاسخ دادن
  2. صابر
    صابر گفته:

    سلام عالی بود .در مورد تیرهای کامپوزیت لازمه خیز بدیم یا اصلا همچین چیزی وجود ندارد بعضی موارد با اعمال خیز به یه مقطع پایین یا کوچک میشه دست یافت؟.

    پاسخ دادن

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید.

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *