صفحه اصلی  »  اعضای ویژه  »  طراحی سقف کامپوزیت به همراه بیان مراحل اجرای سقف کامپوزیت اسکلت فلزی

طراحی سقف کامپوزیت به همراه بیان مراحل اجرای سقف کامپوزیت اسکلت فلزی

  • تعداد صفحات: 62
  • آخرین ویرایش: سال 1398
  • ناشر: دپارتمان تحقیقات و توسعه گروه صنعتی سبزسازه
  • تولید کنندگان محتوا:
تولید کنندگان آموزش

سقف های کامپوزیت به دلیل عملکرد یکپارچه ای که دارند در طراحی سازه مورد استفاده قرار می گیرد اما نقش چهار تراش­ها در سقف کامپوزیت فلزی چیست؟ مراحل اجرای سقف کامپوزیت اسکلت فلزی به چه صورتی است؟ آیا می دانید چگونه باید سقف کامپوزیت را طراحی کرد؟

در این ایبوک فوق العاده 60 صفحه ای به معرفی سقف کامپوزیت می پردازیم و سپس مراحل طراحی آن را گام به گام بیان خواهیم کرد.

 

مطالب این صفحه از سایت تنها بخشی از مطالب ایبوک می باشد، شما می توانید این ایبوک جامع را منطبق بر فهرست مطالب، دانلود نمایید.

سقف کامپوزیت چیست؟

سقف‌ کامپوزیت به سقفی اطلاق می‌شود که در آن­ تیرهای فرعی و  بخشی از دال بتنی قرار گرفته روی آن­، توسط المان‌ هایی به نام برشگیر، که نمونه‌ای از آن را در ذیل مشاهده می‌نمایید به صورت یکپارچه عمل می‌کنند و هر کدام از این بخش‌ها، نقش سازه‌ ای خاصی را بر عهده دارند که در بخش‌ های بعدی کاملاً با جزئیات عملکرد سقف کامپوزیت، به طور کامل آشنا خواهید شد.

 

سقف کامپوزیت چیست

نمایی از سقف کامپوزیت با برشگیرهایی از نوع گلمیخ

 

سیستم‌ های کامپوزیت، به دلیل انعطاف‌ پذیری بالا در طراحی و دارا بودن شرایط و پیش ‌نیازهایی به منظور بهبود عملکرد سیستم به وسیله‌ی ایجاد تغییرات قابل ‌توجه در سال‌ های گذشته، دارای انواع مختلفی می‌ باشند که از این میان، سقف‌های کامپوزیت نیز مستثناء نبوده و در سال­ های اخیر، شاهد معرفی و ورود انواع مختلفی از سقف‌ های کامپوزیت به بازار بوده ‌ایم  مانند سقف تیرچه‌بلوک، تیرچه کرومیت، سقف کامپوزیت عرشه فولادی (که عموماً عرشه‌ فولادی نامیده می‌شود) و نوعی توسعه‌ یافته‌ از سقف کامپوزیت سنتی است.

اما جالب است بدانید که در بین جامعه مهندسی کشورمان، به تمامی این سقف‌ ها، اصطلاح کامپوزیت اطلاق نشده و معمولاً منظور از سقف کامپوزیت، تنها سقف‌ های کامپوزیت سنتی می‌باشد که موضوع مورد بحث مقاله‌ی حاضر نیز، همین نوع از انواع سقف کامپوزیت می‌باشد. همچنین در مقاله‌ی جاری نیز از این بخش از واژه‌ نامه‌ی عمرانی نانوشته‌ی مرسوم در بین مهندسین، پیروی کرده و استفاده از اصطلاح سقف کامپوزیت را، به سقف‌ های کامپوزیت سنتی محدود می‌کنیم.

 

سقف کامپوزیت اسکلت فلزی

 

نکات سقف کامپوزیت  منظور ما از سقف کامپوزیت همان سقف کامپوزیت سنتی است.

 

اجزاء تشکیل‌ دهنده‌ ی سقف کامپوزیت

برشگیرها

به طور کلی در سقف‌ های کامپوزیت، برشگیرها مهم‌ترین نقش یعنی ایجاد پیوستگی و یکپارچگی در عملکرد دو بخش دیگر، یعنی بتن (دال بتنی) و تیرهای سازه، را بر عهده دارد. برای درک بهتر عملکرد برشگیرها به شکل زیر که ساختار کلی برشگیرها در سقف ‌های کامپوزیت را نشان می‌دهد، توجه کنید. برشگیرها از نظر ماهیت عملکردی، تفاوتی با یکدیگر ندارند اما در سیستم‌های مختلف، ممکن است اشکالی متفاوت از برشگیرها استفاده شود. به طور مثال در سقف عرشه فولادی، گلمیخ‌ ها به عنوان برشگیر مرسوم می‌باشد.

 

سقف کامپوزیت چیست؟

بخشی از تیر و ناودانی برشگیر متصل به آن

 

 

سوالات مهم سقف کامپوزیت اسکلت فلزی جهت قرار گرفتن برشگیر ها در سقف کامپوزیت به چه صورتی است؟

 

آرماتورهای اٌفت و حرارت

از زمانی که بتن در دستگاه میکسر (Mixer) ساخته و در محل مورد نیاز به وسیله‌ی ابزار مختلف ریخته می‌شود، تا زمان سخت شدن (خشک شدن و کسب مقاومت)، ممکن است دچار تغییراتی شود. عوامل مؤثر در این تغییرات، ممکن است خارجی (محیطی) یا داخلی (داخل مخلوط بتن) باشند. یکی از مهم‌ترین و شایع‌ ترین اتفاقی که موجب ایجاد تغییراتی در ساختار بتن می‌شود، تغییرات مربوط به میزان سطح آب موجود در ساختار سیمانی بتن می‌باشد.

خمیر سیمان، ممکن است در طول عملیات هیدراتاسیون، مقداری از آب خود را در اثر عوامل محیطی از دست بدهد که این امر موجب افت یا انقباض (Shrinkage) در بتن می گردد که با رطوبت‌ رسانی به بتن (عمل‌آوری)، بخشی از این افت جبران می‌گردد. اما این انقباض و انبساطات ناشی از تغییرات مقدار آب در بتن، موجب تنش‌ های کششی و ترک‌ خوردگی در بتن می‌گردد که برای جلوگیری از گسترش این ترک‌ها، از میلگرد هایی به نام میلگردهای حرارتی استفاده می‌شود.

 

سقف کامپوزیت چیستعلت آجدار بودن میلگرد های افت و حرارت چیست؟

سقف کامپوزیت اسکلت فلزیقطر و فواصل میلگرد های افت و حرارت در سقف کامپوزیت به چه صورتی است؟

 

میلگرد های افت و حرارت در سقف کامپوزیت

نمایی از میلگردهای افت و حرارت در سقف کامپوزیت

 

بتن

بتن مورد استفاده در سقف‌ های کامپوزیت، از نوع معمولی با مقاومتی حدود 200 تا 350 کیلوگرم بر سانتی‌ متر مربع می‌باشد و تفاوت خاصی بین ویژگی‌ های مورد نیاز برای بتن مورد استفاده در سقف کامپوزیت با دیگر اعضای سازه‌ای وجود ندارد.

مراحل اجرای سقف کامپوزیت

عملیات جوشکاری تیرهای اصلی و فرعی

در سازه‌ های فولادی، در صورت جوشی بودن اتصالات، بخش عمده ‌ای از عملیات جوشکاری به اتصال تیرهای اصلی و فرعی سازه مربوط می‌شود.

 

مراحل اجرای سقف کامپوزیت

تیرهای اصلی و فرعی سقف کامپوزیت

 

پس از آنکه عملیات جوشکاری تیرهای اصلی، اتصالات و تیرهای فرعی (در صورت جوشی بودن اتصالات آنها)  به پایان رسید، جوشکاری ناودانی‌ های برشگیر طبق آرایشی که در بخش قبلی شرح داده شد آغاز می‌گردد. جوشکاری برشگیرها آخرین مرحله از عملیات جوشکاری است.

 

جوشکاری سقف کامپوزیت

نمایی از برشگیر از نوع ناودانی و عملیات جوشکاری آن

 

قالب‌‌ بندی سقف کامپوزیت

اولین مرحله از اجرای عملیات قالب ‌بندی در سقف‌ های کامپوزیت، قرار دادن مهارهای چوبی (چهارتراش) و تنظیم آن با استفاده از گوه است که این چهارتراش­ ها نقش مهار و نگهداری از قالب اصلی سقف را دارند.

 

گام به گام اجرای سقف کامپوزیت

نمایی از زیر سقف کامپوزیت بعد از اتمام عملیات قالب‌ بندی

 

این قالب ها باید قبل از شروع عملیات بتن‌ ریزی، به وسیله‌ی گازوئیل یا روغن‌ قالب­بندی (یا ترکیب آن­ها)، روغن­کاری شوند تا غشاء روغنی ایجاد شده، باعث تسهیل در عملیات جداسازی قالب ‌ها از بتن (پس از خشک شدن کامل بتن) گردد.

میلگردگذاری

در سقف کامپوزیت نیز مانند دیگر بخش‌ های سازه، میلگرد گذاری مطابق نقشه‌های اجرایی ارائه شده توسط مهندس طراح صورت می‌گیرد و به منظور پوشش کامل میلگرد توسط بتن، از لقمه­های بتنی یا اسپیسرها(Spacer) استفاده می‌شود که نمونه‌ای از این قطعات را در اشکال زیر نیز ملاحظه می‌نمایید.

پس از پایان عملیات میلگرد گذاری سقف کامپوزیت ، ابزار، ماشین‌آلات و… به منظور شروع عملیات بتن ریزی تهیه و آماده می‌گردد.

 

اسپیسرها در سقف کامپوزیت

اسپیسرها در سقف کامپوزیت معمولی

 

طراحی سقف کامپوزیت

با توجه به مطالبی که در گذشته در مقاله‌ ی جاری مورد بررسی قرار گرفت، مطمئناً درک خوبی را نسبت به ساختار و عملکرد سقف‌ های کامپوزیت پیدا نموده‌ اید و اکنون می‌ توانیم این نتیجه‌ی مهم را از مباحث مطرح شده استخراج نماییم که بخش فولادی و بتنیِ سقف‌ های کامپوزیت، تحت لنگرهای خمشی، عملکردی یکپارچه را از خود نشان می‌دهند که چنین رفتاری، نتیجه‌ی افزودن المان‌ های برشگیر می‌باشد.

خلاصه ­ی مطالبی که تا اینجای کار بررسی کردیم به این شرح است که علاوه بر بخشی از دال بتنی که دقیقاً بر روی بال فوقانی مقطع فولادی تیرهای فرعی قرار می‌گیرد، بخش‌ های مجاور آن نیز در تحمل لنگرهای وارده مشارکت می‌ نمایند و از همین رو، قسمت‌ هایی که تحت تنش‌ های قابل‌ توجه قرار داشتند را عرض مؤثر نامیدیم و از این بحث این مطلب مهم را نیز استنتاج نمودیم که در چنین شرایطی، سقف سازه‌ ی مورد نظر از  تیرهای T شکلِ کامپوزیتِ متوالی تشکیل می‌شود و قسمت‌ هایی از دال بتنی که بین تیرهای T شکل قرار می‌گیرند (جزو عرض مؤثر محسوب نمی‌شوند)، نقش کمتری را در تحمل تنش‌ های فشاریِ ناشی از خمش ایفا می‌کنند و وظیفه‌ی این قسمت‌ ها از دال بتنی، تقریباً به تحمل و انتقالِ برش‌های ناشی از بارهای ثقلیِ وارده محدود می‌گردد.

اما یکی از نکات بسیار مهمی که در طراحی سقف‌ های کامپوزیت می‌بایست مورد توجه قرار گیرد، بحث مقاومت سقف‌ های کامپوزیت در حین اجرای آن و قبل از سفت شدن بتن سقف است. همانطور که گفته شد، یکی از دو بخشِ اصلیِ تشکیل‌ دهنده‌ی سقف کامپوزیت، دال بتنی می‌ باشد. از آنجایی که این بخش از سیستم کامپوزیت سقف، به صورت درجا در محل، به صورت تازه (مرطوب و سیال) ریخته می‌شود، تا زمانی که بتن به حد مطلوبی از مقاومت نهایی خود نرسیده باشد، از آن شاهد عملکرد و مقاومت سازه‌ ای خاصی نخواهیم بود، به عبارت دیگر تا سفت شدن کامل بتن سقف، تیرهای فولادی و بتن به صورت دو جزء مجزا از هم عمل می­ کنند. برای درک بهتر این موضوع، به شکل زیر که عملیات بتن‌ ریزی یک سقف کامپوزیت سنتی را نشان می‌دهد توجه نمایید؛

 

بتن ریزی سقف کامپوزیت

عملیات بتن‌ ریزی سقف کامپوزیت

 

مطمئناً در چنین شرایطی که دال بتنی، هنوز اجرا نشده و یا مقاومت کافی برای تحمل نیروها را ندارد، تنها مقاطع فولادی تحت نیروهای وارده مقاومت کرده و در این حالت، یک مقطع غیرکامپوزیت (not composite) خواهیم داشت.

با توجه به اهمیت این موضوع، مبحث دهم از مقررات ملی ساختمان، این بحث را در قالب بند 10-2-8-3-2، و با عنوان ” مقاومت در حین اجرا” ارائه کرده است که توضیحات بند مذکور را در ذیل مشاهده می‌نمایید؛

 

طراحی سقف کامپوزیت دستی

 

همانطور که در ابتدای توضیحات بند فوق ملاحظه نمودید، در صورت استفاده از پایه ­های موقت (شمع یا جک‌ های سقفی) در حین اجرای عملیات بتن‌ ریزی تا زمان کسب مقاومت و سخت شدن بتن استفاده نماییم، نیازی به طراحی مقاطع فولادی تحت حالت یا عملکرد غیرکامپوزیت نبوده و در این مدت، بار ناشی از وزن بتن تازه و دیگر بارهای وارده در حین اجرا (نظیر وزن کارگران و تجهیزاتی مثل دستگاه ویبره و …)، توسط این شمع‌ ها تحمل و به طبقه‌ی پایین انتقال داده خواهد شد. اما لازم است به این نکته‌ی مهم اشاره شود که در چنین حالتی، یکی از مهم‌ترین مزایای سقف کامپوزیت که امکان بتن‌ ریزی همزمان تمامی سقف‌ های سازه می‌باشد، از دست می‌رود. چرا که در صورت استفاده از شمع‌ به منظور تحمل بارهای در حین اجرا، تکیه‌گاه این شمع‌ها طبقه‌ی تحتانی طبقه‌‌ی مورد نظر بوده و در صورتی که دال بتنی طبقه‌ی پایین سخت نشده باشد، امکان شمع‌گذاری وجود نخواهد داشت.

در سبزگپ 22 مهندس کاویان پور به همراه دکتر فرخی به بیان نکات طراحی سقف کامپوزیت و عرشه فولادی در ایتبس پرداخته‌اند که دیدن این ویدئو جذاب خالی از لطف نیست.

طراحی مقطع فولادی تحت بارهای حین اجراء

به منظور طراحی مقطع فولادی تیرهای فرعی سقف کامپوزیت، که در حین اجرای سقف، وظیفه‌ی تحمل وزن خود، بارهای زنده (پرسنل کارگاه) و وزن بتن تازه را دارند (حالت بدون شمع)، مطابق روابط ارائه شده توسط مبحث دهم از مقررات ملی ساختمان در رابطه با اعضای تحت خمش و برش، عمل می‌ نماییم.

در ابتدا، طراحی مقطع فولادی را بر مبنای نیروهای برشی وارده انجام می‌دهیم؛ جهت درک بهتر، فرض کنید می‌خواهیم یکی از تیرهای میانی سقف کامپوزیت زیر را با فرض فاصله‌ی 120 سانتی‌ متر از محور به محور جان تیرهای IPE طراحی نماییم؛

 

طراحی دستی سقف کامپوزیت

 

تعیین بارهای وارده

از زمانی که بتن ریخته می‌شود تا زمانی که سخت ‌می‌شود، مقداری از آب خود را از دست می‌ دهد. بنابر مطالعات انجام شده، این مقدار برابر 2 تا 3 درصد از وزن بتن تازه است. اما از آنجایی که نیروی وزن وارده از طرف بتن تازه (Fresh concrete weight)، اختلاف زیادی نسبت به بتن خشک و سخت ندارد. از همین رو، مبحث نهم نیز در بحث محاسبه‌ی نیروی هیدرواستاتیکی (نیروی سیال ساکن به اطراف) وارده ناشی از بتن تازه به بدنه‌ی قالب‌ های اعضاء را نیز، در توضیحات انتهایی بند 9-12-1-16، برابر بتن خشک که در جدول « پ 6-1-2 » ارائه شده است، فرض می‌ نماید؛

 

سقف کامپوزیت چیست

طراحی دستی سقف کامپوزیت

 

همچنین می توان ضوابط بند مذکور در رابطه با نیروهای وارد بر قالب‌ها را، معیاری برای محاسبه‌ی بارهای حین اجرا قرار داد؛

 

طراحی گام به گام سقف کامپوزیت

 

به منظور طراحی تیر فرعی مورد نظر در برابر برش، به بند 10-2-6-2-1 از مبحث دهم مراجعه می‌نماییم؛

 

روابط طراحی سقف کامپوزیت

 

با توجه به رابطه‌ی 10-2-6-1 که در این بند ارائه شده است، تنها کافیست تا نیروی برشی وارده به عضو مورد نظر را محاسبه‌، و سپس مقدار بدست آمده را برابر با  Vn قرار دهیم تا نسبت به مساحت جانِ مورد نیاز، مقطع مناسب را برای عضو جاری محاسبه نماییم. سطح بارگیر هر تیر فولادی، برابر با نیمی از عرض دهانه‌ی خود در هر طرف، و یا به عبارت دیگر، نیمی از فاصله‌ی مرکز به مرکز خود نسبت به تیرهای مجاور در نظر گرفته می‌شود.

همانطور که فرض شد، فاصله‌ی بین تیرهای فرعی در پروژه‌ی مورد نظر 120 سانتی‌متر می‌باشد و با توجه به یکسان بودن فاصله‌ی بین تیرهای فرعی در  طول دهانه‌ی مورد نظر، عرض بارگیر هر تیر فولادی نیز، 120 سانتی متر خواهد بود. بنابراین با توجه به توضیحات داده شده و محاسباتی که در ادامه انجام می شود، نیروی برشی وارده به هر تیر، به شکل زیر قابل محاسبه خواهد بود؛

بارهای وارده؛

با فرض وزن مخصوص 2500 kg/mو ضخامت  10 cm برای بتن، نیروی وارده از طرف بتن برابر خواهد بود با:

2500 kg/m3 ×  0.1m =  250 kg/m2

بار های حین اجرا سقف کامپوزیت

 

توجه داشته باشید که مقدار بار زنده در حین ساخت، با توجه به الزامات بند 9-12-1-16-1 و با فرض استفاده  از ماشین‌آلات حمل بتن در نظر گرفته شده است.

حال نیاز است تا بارهای گسترده‌ی اعمال شده روی سطح سقف(قالب‌ها و تیرها) را به بارهای خطی تبدیل و به تیر مورد نظر منتقل و اعمال نماییم؛

 

 

گام به گام طراحی سقف کامپوزیت

 

 

 

 

 

 

 

با توجه به توضیحات ابتدایی بند 10-2-6-1 و این موضوع که در این پروژه، قصد بر استفاده از مقاطع IPE به عنوان تیرهای فرعی می‌باشد و این مقاطع نیز جزو مقاطع I شکل نورد شده (مورد الف از بند10-2-6-2-1) هستند، می بایست ضریب

Φv را در رابطه‌ی 10-2-6-1 برابر یک در نظر گرفت.

 

سقف کامپوزیت در مبحث دهم

 

با توجه به محاسبات و توضیحات قبل، با برابر قرار دادن نیروی وارده Vu و نیروی مقاوم Vn، مساحت جان را محاسبه و به دنبال آن، مقطع مناسب را انتخاب می نماییم؛

 

روابط سقف کامپوزیت فلزی

 

 

 

 

 

 

بنا بر محاسبات انجام شده، برای تأمین مقاومت برشی مورد نیاز در برابر بارهای حین اجرای سقف، به مقطعی با مساحتِ جانِ  mm2152 نیاز است (تامین بخش عمده­ای از ظرفیت برشی پروفیل­های فولادی توسط جان انجام می­شود). بنابراین با رجوع به جدول پروفیل‌ ها و محاسبه‌ی سطح مقطع جان مقاطع مختلفِ موجود، IPE80 که کوچکترین مقطع IPE موجود می‌باشد را با سطح مقطع جانِ  80  × 3.8  = 304 mm2   را به عنوان مقطعی مناسب به منظور تأمین مقاومت برشی مورد نیاز در نظر می‌گیریم.

 

اجرای سقف کامپوزیت اسکلت فلزی

 

در ادامه‌ی کار، در نظر داریم تا مقطع مورد نظر را در برابر نیروهای خمشی که در اکثر اوقات بر طراحی تیرهای فرعی حاکم هستند، طراحی نماییم. به همین منظور، در این بخش نیز رویکردی مشابه بخش قبل(طراحی برای برش) را پیش گرفته و مقطع مناسب را از طریق محاسبات لازم بر مبنای بخش تنش مجاز خمشی مقاطع فولادی تعیین شده توسط ویرایش سال 88 مبحث دهم که بر پایه‌ی روش ASD می‌باشد، طراحی نماییم. همچنین لازم به ذکر است که روابط مورد استفاده برای طراحی برشی در بخش قبل از مقاله‌ی روبرو، در هر دو ویرایش سال 88 و 92 یکسان است.

در بخش 10-1-5-1 از مبحث دهم ویرایش ASD، به تنش‌های مجاز خمشی اشاره شده است که با توجه به فشردگی و عدم فشردگی قطع فولادی به دو قسمت تقسیم شده است؛

مبحث دهم، در رابطه با مقاطع فشرده و دارای شرایط اتکای جانبی بیان می‌دارد که؛

 

مقاطع فشرده در سقف کامپوزیت اسکلت فولادی

 

و در رابطه با مقاطع غیرفشرده داریم؛

 

سقف کامپوزیت فلزی

 

همینطور در بند زیر از ویرایش 88 مبحث دهم، به تنش مجاز فشاری ناشی از خمش در بتن اشاره شده است؛

 

روابط سقف کامپوزیت در مبحث دهم

 

در جهت محاسبه‌ی مقطع مورد نیاز، لازم است تا ابتدا مقدار لنگر وارده به عضو مورد نظر را محاسبه نماییم؛

 

محاسبه سقف کامپوزیت

 

 

 

همانطور که از مقاومت مصالح می‌ دانیم، مقدار تنش ناشی از خمش در هر تار عرضی مقطع از رابطه‌ ی زیر قابل محاسبه می‌باشد؛

 

محاسبه سقف کامپوزیت

تنش در سقف کامپوزیت به چه شکل است؟

چگونگی توزیع تنش‌های کششی و فشاری ناشی از خمش مثبت در ارتفاع مقطع Iشکل

 

که در رابطه‌ی بالا، M مقدار لنگر خمشی، y فاصله‌ی تار عرضی مورد نظر نسبت به محور خنثی و I ممان اینرسی مقطع نسبت به محوری است که لنگر خمشی حول آن محور اعمال شده، می‌باشد.

ممکن است در برخی مراجع، رابطه‌ی فوق به شکل زیر تغییر داده شده و نسبت به اساس مقطع (Elastic section modulus) که با S نشان داده می‌شود، بیان شود.

 

مرحله به مرحله طراحی دستی سقف کامپوزیت

 

 

 

 

با توجه به رابطه‌ی فوق، بالاترین مقادیر تنش ناشی از لنگر خمشی، در تار عرضی فوقانی و تحتانی یک مقطع تحت خمش رخ می‌دهد و عموماً اساس مقطع نسبت به تارهای فوقانی و تحتانی معنا پیدا می‌کند.

در کتب مقاومت مصالح، مشابه شکل زیر، معمولاً از حرف C برای بیان فاصله‌ی تار بحرانی تا محور خنثی در روابط فوق استفاده می‌ شود اما در اینجا، به دلیل کاهش تعداد نمادها و جلوگیری از سردرگمی شما خواننده‌ ی گرامی، به طور کلی برای بیان موقعیت هر تار عرضی از مقطع در روابط فوق، تنها از حرف y استفاده می‌شود.

 

محاسبات سقف کامپوزیت به صورت دستی

 

 

 

توزیع تنش در المان های سقف کامپوزیت

چگونگی توزیع تنش‌های کششی و فشاری و کاربرد علائم c و y در نمایش موقعیت تار عرضی مقطع

 

 

با توجه به کاربرد بیشتر رابطه‌ی  مقدار تنش در سقف کامپوزیت، روابط فوق معولاً به همین شکل بیان می‌شود اما در مقاله‌ی جاری، تنها از حرف y  استفاده شده  است.

با توجه به مطاب گذشته، می‌توان مقطع مناسب را برای لنگر خمشی وارده، و با توجه به اساس مقطع مورد نیاز که با استفاده از رابطه‌ی بدست‌آمده در فوق محاسبه خواهد شد، بدست آورد؛

 

طراحی گام به گام سقف کامپوزیت

 

 

 

بنابراین به مقطعی با اساس مقطع 207 cm3 نیاز است. به دلیل اینکه لنگر وارده به عضو مورد نظر، حول محور قوی مقطع اتفاق می‌افتد، اساس مقطع محاسبه شده نیز مربوط به محور قوی مقاطع در جداول اشتایل می‌باشد.

با رجوع به بخش مقاطع IPE در جدول اشتایل، IPE220 با S x  =252 cm3  را انتخاب می‌نماییم.

بنابراین، با توجه به محاسباتی که در دو بخش قبل، به منظور تعیین نیمرخ مورد نظر در جهت تأمین مقاومت برشی و خمشی مورد نیاز انجام شد، ملاحظه نمودید که در این مسئله نیز، لنگر خمشی در تعیین سایز مقطع تعیین‌ کننده می باشند. از همین رو مقطع IPE220 ، در حین عملیات  بتن‌ریزی و قبل از سخت شدن بتن، پاسخگو و مناسب می باشد.

همانطور که ملاحظه نمودید، مقادیر بارهای وارده، با توجه به مقادیر ارائه شده توسط مبحث نهم از مقررات ملی ساختمان تعیین، و طراحی مقاطع فولادی بر مبنای این مقادیر انجام شد. از آنجایی که عموماً عملیات بتن‌ ریزی سقف سازه‌ ها توسط ماشین‌ آلات صورت می‌گیرد، در مقاله‌ی جاری نیز، این مورد مبنای تعیین بارهای زنده‌ی وارد بر قالب‌ ها در حین عملیات بتن‌ ریزی قرار گرفت. همینطور وزن مخصوص بتن‌ های متعارف نیز، در اکثر مواقع در حدود تعیین شده توسط آیین‌ نامه (2500 کیلوگرم بر متر مکعب) لحاظ می‌شود. بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که در حالت معمول، بارهای وارده به مقاطع فولادی سقف‌ های کامپوزیت در حین اجرا نزدیک به مقادیر محاسبه شده در مثال این مقاله بوده و مقدار نیروهای وارده به این مقاطع، بیشتر تابع فاصله‌ی تیرهای فرعی نسبت به یکدیگر می‌باشد. اما به طور کلی، باید به این نکته توجه نمود که بارهای وارد به سقف ساختمان در زمان بهره‌ برداری، معمولاً بزرگتر از مقادیر بارهای در حین اجراء می‌باشد.

 

منابع

  1. سازه‌های بتن‌آرمه بر اساس روش طرح مقاومت ACI 318-14 و طراحی در حالات حدی/تألیف داود مستوفی‌نژاد،انتشارات ارکان دانش،1394.
  2. طراحی سازه‌های فولادی، ج 2 /نویسندگان؛ مجتبی ازهری، سیدرسول میرقادری، انتشارات ارکان دان، 1388
  3. طرح و اجرای ساختمان های فولادی / تهیه کننده دفتر مقررات ملّی ساختمان] وزارت راه و شهرسازی[؛]برای [وزارت راه و شهرسازی، معاونت مسکن و ساختمان. تهران: نشر توسعه ایران؛ 1392
  4. طرح و اجرای ساختمان های بتنی / تهیه کننده دفتر مقررات ملّی ساختمان] وزارت راه و شهرسازی[؛]برای [وزارت راه و شهرسازی، معاونت مسکن و ساختمان. تهران: نشر توسعه ایران؛ 1392
  5. [1] AISC. Specification for structural steel buildings. Chicago (IL): AISC-360-16, American Institute of Steel Construction; 2016.
  6. [2] ACI. Building code requirements for structural concrete and commentary. ACI318- R14. Farmington Hills, Michigan: American Concrete Institute; 2014.
  7. [3] Baran, Eray, and Cem Topkaya. “An experimental study on channel type shear connectors.” Journal of Constructional Steel Research 74 (2012): 108-117.
  8. [4] J W Rackham, G H Couchman and S J Hicks.”Composite Slabs and Beams using Steel Decking: Best Practice for Design and Construction”.MCRMA Technical Paper No 13; SCI P300 Revised Edition
  9. [5] Mechanics of materials / Ferdinand Beer … [et al.]. 6th ed.
  10. [6] Mechanics of materials / R.C. HIBBELER. 8th

 

مسیر یادگیری برای حرفه ای شدن

پیش از همه باخبر شوید!

تعداد علاقه‌مندانی که تاکنون عضو خبرنامه ما شده‌اند: 17,260 نفر

تفاوت خبرنامه ایمیلی سبزسازه با سایر خبرنامه‌ها، نوآورانه و بروز بودن آن است. فقط تخفیف‌ها، جشنواره‌ها، تازه‌ترین‌های آموزشی و ... مورد علاقه شما را هر هفته به ایمیلتان ارسال می‌کنیم.

نگران نباشید، ما هم مثل شما از ایمیل‌های تبلیغاتی متنفریم و خاطر شما را نخواهیم آزرد!

با ارسال هفتمین دیدگاه، به بهبود این محتوا کمک کنید.
نظرات کاربران
  1. مهدی رضایی

    با سلام
    در این مقاله برای محاسبه نیروی مقاوم برش گیر تنها به ظرفیت برشگیر اشاره شده و آن را ملاک عمل قرار داده حال آن که معمولا مقاومت جوش برشگیر بسیار تعیین کننده تر می باشد و عملا نیروی مقاوم برشگیر کمترین دو مقدار نیروی برشی ناودانی و جوش آن می باشد. ممنون میشم در مورد محاسبه مقاومت نهایی قابل استفاده (و نه صرفا برشگیر ) توضیحات تکمیلی ارائه شود.
    همچنین فاصله حداکثر تیرهای کامپوزیت تحت تاثیر چه عواملی می باشد.
    با تشکر

    پاسخ دهید

  2. مهندس مرتضی قلندری (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    سلام
    ۱-همانطور که اشاره کردید نیروی مقاوم برش گیر کمترین دو مقدار نیروی برشی ناودانی و جوش آن می باشد. این یعنی نیرویی که برای ظرفیت برش گیر محاسبه می شود باید توسط جوش قابل انتقال باشد.
    بنابراین در قسمت تنظیمات تیرهای کامپوزیت، در محاسبه ظرفیت برش گیر باید علاوه بر مقاومت مقطع ناودانی، مقاومت جوش آن معیار قرار گیرد. بر اساس رابطه ۱۰-۲-۸-۳۴ مبحث دهم مقاومت ناودانی نمره ۶ با طول ۶ سانتی متر بیش از ۱۰۰KN به دست می آید. با توجه به اینکه مقاومت جوش اتصال ناودانی به بال تیر معمولا مقاومت پایین تری دارد. در قسمت تنظمیات به جای ۱۰۰KN مقدار ۵۰KN را وارد میکنیم.

    ۲- فاصله بین تیرهای کامپوزیت باید طوری باشد که دال بین دو تیر متوالی با عملکرد یکطرفه و تحت خمش و برش جوابگو باشد. معمولاً تا حدود ۱۲ برابر ضخامت دال فاصله بین تیرهای فرعی مشکلی ندارد (عرف اجرایی بین ۹۰ تا ۱۲۰ سانتی متر می باشد). به دلیل اینکه برای بتن ریزی باید زیر سقف قالب بندی شود فاصله تیرهای فرعی را به عنوان تکیه گاه قالب ها نمی توان بیش از این در نظر گرفت.

    پاسخ دهید

  3. محمدحسین فرحناکی

    با تشکر از سبزسازه و نویسنده این مقاله خوب
    در مورد تشخیص نیاز یا عدم نیاز تیرهای کامپوزیت به شمع بندی در etabs چیزی گفته نشده که ملاک، نسبت تنش های نهایی هست یا نسبت تنش های بارهای حین ساخت یا تغییر مکان ها یا ……؟
    مثلا ما حتی اگه طراحی مون براساس شمع بندی تیرها باشه تعدادی از تیرها بدون نیاز به شمع هم جوابگوی بارهای وارده هستند.چه جوری اونا رو مشخص کنیم.ملاک تشخیص تو ایتبز کدوم پارامتره؟
    مورد بعد در صورت نیاز به شمع تعداد و فواصلشو رو چه جوری بدست بیاریم؟
    باز هم ممنون

    پاسخ دهید

  4. مهندس مرتضی قلندری (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    سلام
    در سقف کامپوزیت و سقف عرشه فولادی، در نرم افزار چون خود تیرها عملا رسم می شوند پس بحث تیر ریزی سقف مستقیما به خود این تیرها بر میگردد و سقف یک طرفه که روی تیرها رسم می کنیم نقش انتقال بار را خواهد داشت یعنی “باید” جهت آن عمود بر تیرهای فرعی بوده تا بار ابتدا از سقف به تیر های فرعی انتقال یابد سپس از طریق تیر های فرعی به اصلی منتقل شود.

    پاسخ دهید

  5. فرهاد

    در مورد عرض موثر تیرهای مورب مدل شده در ایتبس میتونید راهنمایی بفرمایید چطور هستش نحوه عملکرد برنامه؟
    حالا چه تیرهای داخل پانل( تیرهای فرعی) چه در خصوص تیرهای اصلی ( تیرهای مورب باربر یا پلهای باربر)

    پاسخ دهید

  6. مهندس مرتضی قلندری (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    سلام
    نحوه محاسبه عرض موثر توسط برنامه:
    برنامه به صورت پیش فرض در طولی به میزان ۷۰% میانه تیر، عرض موثر دال را تعیین می کند و از کوچکترین عرض بدست آمده در تیر beff در محاسبات تیر مرکب استفاده می کند. این پیش فرض قابل تغییر است. اگر این مقدار را کمتر کنید امکان دارد عرض موثر درست محاسبه نشود.

    اثر تیرهای قطری بر عرض موثر دال:
    در شکل شماره ۱،از منوال ایتبس فرض کنید، عرض موثر دال بر اساس فاصله بین مرکز تا مرکز تیرهای مجاور محاسبه می شود. همچنین فرض کنید که برنامه از محدوده میانی پیش فرض ۷۰% در محاسبه عرض موثر استفاده می کند. اگر متغیر XA در شکل کمتر از ۰٫۱۵ باشد آنگاه عرض موثر دال بتنی در وجه بالایی تیر A (بین تیر A و تیر X) بر اساس فاصله بین تیر A و تیر X محاسبه می شود.
    ولی اگر XA بزرگتر از ۰٫۱۵ باشد، آنگاه عرض موثر دال بتنی در وجه بالایی تیر A بر اساس فاصله بین تیر A و تیر Y در موقعیت واقع در فاصله ۰٫۱۵LA از انتهای چپ تیر محاسبه می شود. این فاصله در امتداد یک خط که بر تیر A عمود می باشد، اندازه گیری می شود. برای درک بهتر این موضوع می توانید شکل شماره ۲ را ببینید.
    در شکل شماره ۳ فرض کنید، عرض موثر دال بر اساس فاصله بین مرکز تا مرکز تیرهای مجاوری محاسبه می شود. وقتی فاصله عمودی بین تیر B و تیر مجاور بالای آن محاسبه می شود. برنامه تیر قطری Z را تنها زمانی در نظر می گیرد که زاویه α کمتر از ۴۵ درجه باشد. اگر زاویه بیشتر از ۴۵ درجه باشد، هنگام محاسبه عرض موثر تیر B از تیر قطری Z صرف نظر می شود.
    در شکل شماره ۴ که دو تیر در یک نقطه به تیر C متصل شده اند، برنامه عرض موثر دال بتنی را در سمتی از تیر که دو قطری حضور دارند برابر صفر در نظر می گیرد. علت این موضوع این است که برنامه نمی تواند وجود و یا عدم وجود دال بتنی دو قطری را تشخیص دهد.

    پاسخ دهید

؟ شهرزاد صادقی | مشاور شما :

پاسخ سوالات متداول غیر علمی خود را با کلیک روی علامت سوال بدون اتلاف زمان پیدا کنید.