صفحه اصلی  »  مقالات  »  طراحی سازه های بتنی  »  خیز مجاز تیرها و دال ها : بررسی و کنترل خیز مطابق با آخرین ویرایش آیین نامه های بین المللی

خیز مجاز تیرها و دال ها : بررسی و کنترل خیز مطابق با آخرین ویرایش آیین نامه های بین المللی

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. 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 دال در نرم افزار Safe “خواهیم پرداخت.

در این یادداشت چه می آموزیم؟

  1. تعریف تغییر شکل خیز
  2. علت کنترل مقدار خیز
  3. تفسیر بند های آیین نامه ای کنترل خیز
  4. بیان پیش نیازهای کنترل خیز دال در نرم افزار
  5. بررسی خیز مجاز تیرها و دال ها برای کنترل در نرم افزار ایتبس و سیف
  6. نتیجه گیری در قالب 4 نکته

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 در ادامه آن در مقاله کنترل صلبیت دیافراگم در ایتبس 2016 این کنترل را که یکی از مهم ترین کنترل های سازه ای است 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.

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 شود. همانند دال های بتن آرمه، تیرهای بتنی نیز حداکثر تغییر شکل 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.

 

تغییر شکل دال

خیز دال

 

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

خیز تیر بتن آرمه

 

عدم کنترل ضابطه خیز مجاز

خیز تیر

 

ایجاد ترک دیوار بدلیل خیز بیش از خیز مجاز

ترک ایجاد شده در دیوار بدلیل خیز بیش از حد

حال که با خیز و علل کنترل آن آشنا شدیدم ، به بررسی و تفسیر بندهای آیین نامه ای آن می پردازیم.

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.

 

حداقل ارتفاع یا ضخامت تیر یا دال یک طرفه

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:

شرط استفاده از عمق یا ضخامت حداقل در مبحث نهم

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 صرف نظر از محاسبه تغییر شکل

حداقل ضخامت برای صرف نظر از محاسبه تغییر شکل

 

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.

 

ضوابط کنترل خیز دال متکی بر تیر تکیه گاه

 

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

انواع دال دو طرفه

 

دال دو طرفه با تیرهای میانی

دال دو طرفه با تیرهای میانی

 

سیستم تیر دال

سیستم تیر دال

 

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

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

 

  • برای دال های متکی بر تیر تکیه گاهی:

ضوابط دال متکی بر تیر تکیه گاهی

ضوابط دال 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

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

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 ایتبس یا سیف (با توجه به نیاز) 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

جدول خیز مجاز تیر ها و دال ها

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
خرید لينک هاي دانلود

دانلود رایگان اعضای ویژه

دانلود رایگان این آموزش و ده ها آموزش تخصصی دیگر به ازای پرداخت فقط 29 هزار تومان (+ اطلاعات بیشتر)

خرید با اعتبار سایت به ازای پرداخت فقط 1 هزار تومان

دانلود و ذخیره فقط همین آموزش ( + عضو شوید و یا وارد شوید !)

دانلود سریع و بدون نیاز به عضویت به ازای پرداخت فقط 1 هزار تومان

تولید کنندگان آموزش
ارسال نظرات
نظرات کاربران
  1. dina

    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 دهید

  2. پشتیبانی سبزسازه

    با سلام پیام شما برای مدرس مربوطه ارسال گردید

    پاسخ دهید

  3. صابر

    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 دهید

کمتر از 5 دقیقه تا شرکت در آزمون  فاصله دارید!
برای شرکت
سریع و رایگان
همین الان ایمیلتان را بدون Www وارد کنید!
دانلود سریع در ایمیلم
close-link
کمتر از 5 دقیقه تا دریافت این ده نکته فاصله دارید!
برای دریافت
سریع و رایگان
همین الان ایمیلتان را بدون Www وارد کنید!
دانلود سریع در ایمیلم
close-link
کمتر از 5 دقیقه تا دریافت این پکیج فاصله دارید!
برای دریافت
سریع و رایگان
همین الان ایمیلتان را بدون Www وارد کنید!
دانلود سریع در ایمیلم
close-link