صفحه اصلی  »  مقالات  »  طراحی سازه های بتنی  »  تیر همبند در دیوار برشی کوپله؛ طراحی تیر همبند در ایتبس به همراه بررسی آرماتور بندی آن

تیر همبند در دیوار برشی کوپله؛ طراحی تیر همبند در ایتبس به همراه بررسی آرماتور بندی آن

شاید برایتان پیش آمده باشد که به دلیل شرایط خاص پروژه برای جانمایی دیوارهای برشی با مشکل مواجه شده باشید. علت این مشکل عمدتاً تداخل دیوار برشی با فضا های معماری می باشد که راه حل آن استفاده از دیوار برشی های جدا از هم می باشد که به وسیله تیر همبند به هم متصل شده اند و به آن اصطلاحا دیوار برشی کوپله می گویند.

در این مقاله جامع ابتدا عملکرد تیر اسپندرال (تیر همبند) را بررسی میکنیم و سپس به طراحی آن در ایتبس خواهیم پرداخت و در نهایت نکات آرماتور گذاری تیر همبند را بیان خواهیم کرد.

 

با مطالعه این مقاله چه می آموزید؟

 

تیر همبند چیست؟

زمانی که درباره وجود بازشو در دیوارهای برشی صحبت می­ کنیم، منظور ما ابعاد معقول­ی از بازشو می ­باشد. تشخیص این ابعاد بسیار ساده است.

ابعاد متعارف برای بازشو همان ابعاد معمول درب­ ها و پنجره ­هاست. به همین دلیل اگر ابعاد بازشو بسیار کوچک بود، با اطمینان نسبتاً زیادی می­ توان از وجود آن صرف نظر کرد.

در واقع تفاوتی میان فرضیات طراحی دیوار برشی یکپارچه و دیوار برشی دارای بازشو های بسیار کوچک وجود ندارد. از سوی دیگر چنانچه ابعاد بازشو بسیار بزرگ باشد، عملاً رفتار دیوار برشی به قاب خمشی تبدیل خواهد شد. تصویر زیر بیانگر همین مفاهیم می ­باشد.

 

دیوار برشی کوپله

 

به خاطر داریم که باید برای دیوار برشی مش­ بندی در ایتبس انجام می شد. پس از مش­ بندی، دیوار به اجزای کوچک تری تقسیم می­ شود و در نتیجه نرم­ افزار قادر به تشخیص حدود دیوار برشی ما نخواهد بود. در این شرایط با بر چسب گذاری، وضعیت را برای نرم­ افزار مشخص می­ کنیم. این برچسب­ ها مطابق آنچه در تصویر فوق نیز مشاهده شد، Spandrel و Pier می­ باشد. جهت آمادگی بیشتر برای ورود به بحث اصلی، تصویر زیر را با دقت بررسی می­کنیم.

برچسب گذاری دیوار برشی کوپله در ایتبس

برچسب گذاری دیوار برشی کوپله

 

مطابق تصویر فوق، بخش تیر همبند را Spandrel و دیوارهای طرفین را Pier برچسب گذاری خواهیم­ کرد.

برای این منظور پس از مش ­بندی، المان­ های کوچک مورد نظر را انتخاب و آن ها را به شکل زیر برچسب گذاری می­ کنیم:

 

برچسب گذاری دیوار برشی همبسته در ایتبس

برچسب گذاری دیوار برشی همبسته

 

تا به این جای کار مطالب ساده و صرفاً یادآوری بودند. اساساً برچسب گذاری دیوار برشی دارای بازشو کار دشواری نیست؛ با انجام مطالب گفته شده و تذکرات بعدی به راحتی دیوار برشی آماده تحلیل و طراحی خواهد شد.

 در دیوار های برشی کوپله رفتار تیر های همبند، مشابه با تیر های عمیق می­ باشد. به همین دلیل آن ها را با عنوان Spandrel نام­گذاری کردیم.

 فرم زیر برای برچسب گذاری نادرست است؛ زیرا نرم­ افزار کل P1 را یک ستون درنظر می­ گیرد که صحیح نمی ­باشد. پس بهتر است کادر مشخص شده را یا خالی بگذاریم و یا Label مجزا بدهیم.

 

برچسب گذاری صحیح Pier در دیوار برشی کوپله

برچسب گذاری صحیح Pier

 

 در صورتی که در تراز سقف تیر عبور کرده باشد، باید آن قسمت از تیر که محدود به بازشو است نیز برچسب گذاری شود. برای انجام این کار مطابق شکل زیر، ابتدا باید تیر را جداسازی نمود و سپس به بخش مذکور برچسب تخصیص داد.

 

جدا سازی تیر داخل دیوار برشی جهت برچسب گذاری

جدا سازی تیر داخل دیوار برشی جهت برچسب گذاری

 

در ادامه مطابق شکل زیر برچسب گذاری بخشی از تیر که محدود به بازشو می­ باشد، انجام می­ گیرد.

 

برچسب گذاری تیر داخل دیوار برشی جهت یکپارچه کردن دیوار برشی در ایتبس

برچسب گذاری تیر داخل دیوار برشی

 

برای اینکه نحوه نام­گذاری تیرها خوانا باشد، عملیات فقط در یک طبقه نشان داده شده است. ولی در تمام طبقات باید به همین صورت برچسب گذاری صورت گیرد.

 نحوه خروجی نیروها و ایستگاه ­های طراحی در Spandrel و Pier به ­صورت زیر می­باشد.

 

peir و spandrel

peir و spandrel

طراحی تیر همبند در ETABS

تیرهای همبند که دیوارهای سازه ­ای را به یکدیگر متصل می ­کنند، قادر اند سختی سازه و توانایی استهلاک انرژی آن­را بالا ببرند. در بسیاری از مواقع، محدودیت­ های هندسی موجب می ­شود که تیرهای اسپندرال به دلیل نزدیک شدن رفتارشان به تیرهای عمیق، تحت برش طراحی شوند. این تیرها در اثر بارهای لرزه ­ای مستعد از دست دادن مقاومت و سختی می­ باشند. آزمایشات نشان داده­ اند که آرماتورهای قطری، مقاومت مناسبی را در برابر این خرابی ­ها در تیرهای عمیق فراهم می­کند.

پس از مش ­بندی، برچسب گذاری و اعمال بارگذاری­ های مربوطه،نوبت به آنالیز و طراحی سازه می­ رسد. طبق ضوابط آیین­ نامه ابعاد تیر کوپله یا Spandrel نقش مهمی در نحوه آرماتورگذاری آن خواهند داشت؛ بطوری که اگر مطابق شکل زیر  Ls/hs ≥ 4 باشد، نیازی به استفاده از فولاد گذاری قطری در تیر های کوپله نخواهد بود و فولاد گذاری آن، تابعِ ضوابط خمشی در قاب­ های ویژه می­ شود.

 

طراحی تیر همبند در ETABS

 

بنابراین، پس از کنترل شرط فوق دو حالت محتمل است:

  1. حالتی که نیاز به آرماتور قطری نیست.
  2. حالتی که تیر کوپله باید به شکل زیر آرماتور گذاری شود.

 

آرماتور گذاری قطری تیر کوپله (طراحی مرحله به مرحله تیر همبند در ایتبس)

آرماتور گذاری قطری تیر کوپله

 

در ادامه هر یک از این دو حالت را با دقت بیشتری بررسی می ­کنیم.

  • حالت 1 : Ls/hs ≥ 4

    در این حالت مطابق با نظر آیین نامه ACI318-14 و مبحث نهم مقررات ملی ساختمان نیازی به آرماتور قطری نخواهد بود. و تنها باید ضوابط تیرهای با شکل پذیری ویژه رعایت گردد.

    که در این حالت، باید در نرم ­افزار تنظیمات به شکل زیر صورت گیرد:

 

طراحی مرحله به مرحله تیر همبند

 

تنظیمات تیر همبند در ایتبس

تنظیمات مخصوص تیر همبند در ایتبس

 

  • حالت 2 :  Ls/hs < 2 و  Vu ≥ 2Acv.Vc

    در این حالت می بایست آرماتور قطری مطابق ضوابط زیر استفاده شود:

 

ضوابط سطح مقطع آرماتور قطری در تیر همبند در آیین نامه

سطح مقطع آرماتور قطری در تیر همبند

در رابطه فوق؛

  •  α زاویه بین میلگرد قطری و محور طولی تیر می­ باشد.
  •  Vu براساس بحرانی­ ترین ترکیب بار بدست می ­آید.
  • fyd مقاومت محاسباتی فولاد می­باشد که برابر است با φsfy .
  • Avd سطح مقطع میلگردهای قطری برحسب میلی­متر مربع است .

عملیات نرم­ افزاری در این حالت به صورت زیر می ­باشد:

 

طراحی مرحله به مرحله تیر همبند در ایتبس و تنظیمات آرماتور گذاری در تیر همبند

طراحی تیر همبند در ETABS

 

پس از تعریف پیش ­فرض ­های فوق برای نرم ­افزار، سازه را آنالیز و طراحی می­ کنیم. در قدم بعدی باید:

 

نمایش آرماتورهای قطری تیر همبند در ایتبس (طراحی تیر همبند در ایتبس)

نمایش آرماتورهای قطری تیر همبند گزارش شده توسط نرم افزار

 

با انتخاب گزینه spandrel diagonal shear reinforcing، اعدادی بر روی المان­ های مختلف نمایش داده می­ شود که بیانگر سطح مقطع میلگرد های قطری لازم آن ها می­ باشد. در این مرحله کافیست با کلیک راست بر روی هر المان،گزارش ایتبس از وضعیت نیروها، سطح مقطع میلگرد لازم و … را به دست آوریم.

بخشی از این گزارش در تصویر بعد آورده شده است:

گزارش مشخصات آرماتور های قطری در طراحی تیرهای کوپله

گزارش مشخصات آرماتور های قطری در طراحی تیرهای کوپله

 

 در گزارش فوق با وجود این که  Ls/hs > 2 می­ باشد، شاهد آن هستیم که نرم ­افزار آرماتورهای قطری( Adiag) را حساب کرده است. علت چیست؟

مطابق ضوابط آیین نامه در تیر های اسپندرال اگر نیروی برشی نهایی از 2Acv.Vc بیشتر و نسبت طول دهانه آزاد به ارتفاع مقطع آنها از 2 کمتر شود، نیاز به آرماتورگذاری قطری خواهد بود. که در مثال مورد بحث ما حالت Vu≥2Acv.Vc برقرار است.

حل دستی:

بررسی لزوم استفاده از آرماتورگذاری قطری در تیر همبند

 

توجه داشته باشید که  Acv مطابق تعریف مبحث نهم، حداقل مساحت مقطع داخلی اتصال در صفحه ای به موازات محور آرماتوری که در اتصال ایجاد برش می کند می باشد. در مثال فوق با ضرب عرض اسپاندرل در عمق آن Acv را به دست آوردیم. همچنین Vc عبارت است از مقاومت برشی بتن، که از رابطه زیر محاسبه می شود:

Vc =0.17*√fc

آرماتوربندی تیر همبند

بر اساس آزمایش­ های صورت گرفته، آرماتور­ های قطری تنها زمانی تاثیر گذار خواهند بود که میلگردها با شیب نسبتاً زیادی قرار داده شوند. به همین علت، صرفاً تیر های همبندی که دارای نسبت  Ls/hs<2  می­ باشند به­ صورت قطری آرماتورگذاری خواهند شد. میلگردهای قطری بایست تا حد امکان بصورت متقارن نسبت به میان دهانه قرار داده شوند.

مطابق شکل زیر هر گروه از آرماتورهای قطری،شامل قفس ه­ایی از آرماتورهای طولی و عرضی می­ باشد. توجه داشته باشید که برای جلوگیری از شلوغ شدن شکل، تنها بخشی از آرماتور های لازم که در یک سمت خط تقارن قرار گرفته­ اند نمایش داده شده است.

 

آرماتورگذاری تیر های همبند

آرماتورگذاری تیر های همبند

 

همانطور که از تصویر فوق مشخص است، آرماتورگذاری تیر های اسپندرال از نظر اجرایی کار دشواری خواهد بود.

   با توجه به اینکه اجرای آرماتورگذاری قطری در تیر کوپله بسیار دشوار می ­باشد، راه­کار مهندسی برای برون رفت از این مشکل چیست؟

در وهله اول ساده­ ترین کار تغییر هندسه دیوار برشی است؛ به­ گونه ­ای که  Ls/hs ≥ 4 گردد تا اساساً نیازی به آرماتورهای قطری نداشته باشیم.

روش دوم استناد به آیین ­نامه بتن آمریکا خواهد بود. ACI318-14 به منظور آرماتورگذاری عرضی تیر کوپله، دو انتخاب را در اختیار ما قرار می­ دهد.

  • انتخاب اول را در تصویر قبل بررسی نمودیم.
  • اما در انتخاب دوم می ­توان کل سطح مقطع تیر کوپله را به­ صورت یکپارچه آرماتورگذاری عرضی نمود.با مشاهده تصویر زیر بهتر متوجه می ­شویم که در این حالت به­ جای آرماتورگذاری عرضی هر گروه میلگرد قطری، کل مقطع بصورت عرضی مسلح شده است.

 

آرماتور گذاری تیر کوپله در دیوار برشی

آرماتور گذاری تیر همبند

با انتخاب این مدل آرماتورگذاری، قطعاً به صورت قابل ملاحظه­ ای، پروسه اجرایی تسهیل خواهد شد.

الزامات آرماتور گذاری تیر همبند

  1. هر گروه از میلگردهای قطری باید متشکل از حداقل 4 میلگرد باشد، که در دو یا چند لایه قرار داده شده­ اند. همچنین میلگردهای قطری بایست در طولی حداقل 1.25 برابر طول مهار میلگرد در دیوار مدفون شوند. نحوه مهار میلگردهای قطری و افقی در دیوار به صورت شماتیک در تصویر زیر نشان داده شده است.

     

    آرماتورگذاری قطری و معمولی تیر همبند در دیوار برشی کوپله

    آرماتورگذاری قطری و معمولی تیر کوپله

     

  2. آرماتورهای قطری باید به وسیله میلگرد های عرضی به صورت دورپیچ یا تنگ با قطر حداقل 8 میلی­ متر محصور شوند.
  3. حداکثر فاصله میلگرد های عرضی از یکدیگر برابر با کوچکترین سه مقدار بند زیر می­باشد:
  • 8برابر قطر کوچکترین میلگرد طولی
  • 24 برابر قطر تنگ ها یا دورپیچ ها
  • 125 میلیمتر

حل یک مثال عددی

در اینجا می خواهیم با استفاده از گزارش به دست آمده از ایتبس و ضوابط آرماتورگذاری آیین نامه، میلگرد های قطری مورد نیاز تیر های همبند را مشخص نماییم.

 

سطح مقطع آرماتور قطری تیر کوپله گزارش شده از ایتبس

 

Adiag(max)=2970mm^2→4∅32

 

آیین نامه حداقل تعداد آرماتورهای قطری را 4 عدد در نظر گرفته است.

چون عملیات آرماتور گذاری قطری تیر های همبند بسیار دشوار است، سعی بر این است که از حداقلِ آرماتور قطری ممکن استفاده نماییم.

انتخاب آرماتورهای با قطر بالا، تعداد آرماتورهای قطری مورد نیاز را کاهش می دهد و چون در این آرماتورها نیاز به خم وجود ندارد قطور بودن میلگرد مشکلی ایجاد نخواهد کرد.

اما مشکل اصلی آن است که آرماتورهای قطری باید در طولی معادل 1.25 برابر طول مهار میلگرد در دیوار مدفون شوند؛ و در صورتی که به علت استفاده از میلگردهای قطور چنین امکانی فراهم نباشد، مجبور به کاهش قطر میلگرد و افزایش تعداد خواهیم بود.

 

ترک خوردگی دیوار برشی کوپله

ترک خوردگی دیوار برشی کوپله

ضریب ترک خوردگی تیر همبند

شکل فوق دید مناسبی از نحوه ترک خوردگی در تیر های همبند ارائه می­ دهد. می ­دانیم حضور این ترک ­ها موجب کاهش سختی سازه خواهد شد، بنابراین بایست اثر این ترک خوردگی به شکل مناسبی در تحلیل سازه اعمال گردد. برای آشنایی بیشتر با بحث ترک­ خوردگی و مرور مطالب می­ توانید به مقاله بررسی ضرایب اصلاح سختی تیر و ستون در اثر ترک ­خوردگی مراجعه نمایید.

تیر اسپندرال ترک خورده است، پس باید با ضریب 0.35 سختی آن­را اصلاح کنیم. همچنین از شکل فوق متوجه می­ شویم که در تیر همبند راستای ترک­ های اصلی در جهت قائم می­ باشد. پس با توجه به شکل المان زیر باید ضریب ترک خوردگی 0.35 در پارامتر F11 (برای المان خط اسپاندرل) وs11 (برای المان صفحه اسپاندرل) وارد شود.

 

اعمال ضریب ترک خوردگی تیر همبند

المان خط اسپاندرل و المان صفحه اسپاندرل

نتیجه گیری:

  1. تیرهای همبند که دیوارهای سازه­ا را به یکدیگر متصل می­ کنند، قادر هستند سختی سازه و توانایی استهلاک انرژی آن­ را بالا ببرند.
  2. اگر Ls/hs≥4 باشد، نیازی به استفاده از فولاد گذاری قطری در تیر های اسپندرال نخواهد بود. در این حالت فولادگذاری تیر های همبند تابع ضوابط خمشی در قاب­ های ویژه می­ شود.
  3. اگر Ls/hs<2و Vu≥2Acv Vc : در این حالت می بایست آرماتور قطری مطابق ضوابط آیین­ نامه به کار گرفته شود.
  4. هر گروه از میلگرد های قطری باید متشکل از حداقل 4 میلگرد باشد، که در دو یا چند لایه قرار داده شده­ اند. همچنین میلگردهای قطری بایست در طولی حداقل 1.25 برابر طول مهار میلگرد در دیوار مدفون شوند.
  5. آرماتورهای قطری باید به وسیله میلگرد های عرضی به صورت دورپیچ یا تنگ با قطر حداقل 8 میلی­متر محصور شوند.
  6. تیر های همبند ترک می­ خورند، پس باید با ضریب 0.35 سختی آن­را اصلاح کنیم.

با گسترش دانش مهندسی، امروزه مهندسین سازه قادر هستند تا ضمن تامین ایمنی کافی، فضا های مد نظر معماران را نیز برآورده سازند. آشنایی با سیستم ­های مختلف سازه­ ای که از نظر هماهنگ شدن با طرح معماری انعطاف پذیر باشند بسیار بر آینده شغلی مهندسین تاثیر گذار است. با مطالعه این مقاله شما قادر خواهبد بود برای چالش جانمایی دیوارهای برشی در پلان راهکار مناسبی بیابید.

 منابع:

  1. Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-14)
  2. مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، ویرایش 1392
  3. مدلسازی لرزه ­ای و تحلیل عددی سازه­ ها در ETABS، مهندس مهدی ترابی، انتشارات نوآور، 1392

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

مقالات مشابه
پیش از همه باخبر شوید!

تعداد علاقه‌مندانی که تاکنون عضو خبرنامه ما شده‌اند: 11,561 نفر

تفاوت اصلی خبرنامه ایمیلی سبزسازه با سایر خبرنامه ها نوآورانه و بروز بودن آن است ، ما تنها تازه ترین های آموزشی ، تخفیف ها و جشنواره ها و ... مورد علاقه شما را هر هفته به ایمیل تان ارسال می کنیم

نگران نباشید، ما هم مثل شما از ایمیل های تبلیغاتی متنفریم ، خاطر شما را نخواهیم آزرد!

تولید کنندگان آموزش
ارسال نظرات
نظرات کاربران
  1. دانیال دانیالی

    با سلام
    لطفا در مورد کولکتورها و جانمایی آنها هم مقاله بگذارید
    باتشکر

    پاسخ دهید

  2. مرضیه موثقی

    سلام من فکر میکنم در مورد تیر همبند در تنظیمات ایتبز آنجا که consider vcرا yesگذاشتید اشتباه هست چون طبق صفحه ۳۳۷ مبحث نهم دقیقا گفته شده مقاومت برشی تیر همبند باید « کلا» به وسیله آرموتور قطری تامین شود .پس باید گزینه no بزنیم

    پاسخ دهید

  3. مجتبی محب علیان

    سلام. برنامه ی ETABS برای طراحی میلگرد های قطری به صورت خودکار بدون در نظر گرفتن مقاومت بتن طراحی میکند. اون گزینه ی consider Vc اصلا مربوط به طراحی میلگرد های قطری نیست. مربوط هست به در نظر گرفتن یا نگرفتن مقاومت بتن در طراحی خاموت های برشی عمیق. روی Avert/S اثر گذار هست فقط ، نه روی میلگرد های قطری و میلگرد های برشی افقی.
    اگر یک بار consider Vc را فعال کنید و یک بار غیر فعال ، به منوی detail طراحی تیر عمیق مراجعه کنید ، میبینید فقط خاموت برشی قائم در تیر عمیق مقدارش تغییر کرده.

    پاسخ دهید

  4. محمد اعتمادی

    ببخشید یه سوال دیگه این بازشو توی دیوار میتونه گوشه دیوار بغل ستون باشه؟یا حتما باید وسط دیوار باشه که دو طرف اون peir بشه؟ و ضریب های ترک خوردگی f11 و s11 رو اگه توضیح بدید ممنون میشم ک کجا باید وارد کنیم ؟

    پاسخ دهید

  5. محمد اعتمادی

    با سلام
    در قسمت طراحی تیرهای همبند در ایتبس؛اگر بازشو رو فقط توی یک طبقه از دیوار داشته باشیم و در طبقه بالای اون بازشو توی دیوار نداشته باشیم؛اونوقت Ls/hs رو چطوری باید حساب کنیم یعنی منظورم اینه که hs رو چند در نظر میگیریم وقتی ک بالای اون دیگه بازشو نباشه؟
    ممنونم

    پاسخ دهید

  6. مجتبی محب علیان

    سلام ، در آن صورت تیری وجود نداره که بخواید طراحی کنید. فقط طبق ACI کنار بازشو را با میلگرد های قائم که با خاموت بسته شده اند تقویت میکنید.

    پاسخ دهید

تخفیف 25% همه دوره ها
30% تخفیف ایتبس فولادی
30% تخفیف سوله
30% تخفیف تکلا استراکچرز
تخفیف 10% همه دوره ها
دانلود رایگان نشست رهبران
تخفیف 45% دوره متره
امروز خوش شانس نبودی
تخفیف 90% قدم اول طراحی سازه
تخفیف 20% ایتبس بتنی
70% تخفیف کنترل های سازه ای
500.000 تومان تخفیف تور طلایی
نزدیک نوروز شانست رو امتحان کن!
ایمیلت رو بزن و گردونه رو برچرخون، شاید یک تخفیف بزرگ برنده شدی!
قواعد بازی:
  • شما یک بار می تونید بازی کنید!
  • فریب دهنده ها رد صلاحیت خواهند شد!
  • جایزه به ایمیل شما ارسال می گردد!

دانلود رایگان 3 ایبوک پر فروش سبزسازه

اطلاعاتتان را وارد کنید و 3 ایبوک ساخت مقاطع مرکب فولادی در ایتبس، طراحی کف ستون در ایتبس و تحلیل و طراحی تیر پیوند را در ایمیلتان دانلود کنید.
برایم ایمیل شود
نگران نباشید ایمیل های مزاحم نمی فرستیم
close-link

فقط کافیست ایمیلتان را وارد کنید

در کمتر از 5 ثانیه اطلاعاتتان را وارد کنید و 3 ایبوک طراحی سازه بتنی در ایتبس را به همراه هدیه ویژه آن در ایمیلتان دریافت کنید
برایم ایمیل شود
نگران نباشید ایمیل های مزاحم نمی فرستیم
close-link
سال نو مبارک! پاسخ و پشتیبانی سوالات و ارسال های پستی از 6 ام فروردین ماه مجددا آغاز خواهد شد.