میلگرد گذاری فونداسیون؛ نحوه محاسبه میلگرد فونداسیون در نرم افزار

آرماتور بندی فونداسیون به چه صورتی انجام می گیرد؟

قطعا شما هم می دانید که میلگرد گذاری در طراحی سازه های بتنی دارای اهمیت ویژه ای است که قبلا هم در مقالاتی مانند آرماتور گذاری دال بتنی و آرماتور گذاری دیوار برشی به آن اشاره کردیم اما یکی از مراحل مهمی که باید به آن توجه داشته باشیم میلگردگذاری فونداسیون است.

ما در این مقاله قصد داریم در ابتدا به جهت درک بهتر مطالب، با تعاریف و دسته‌بندی انواع فونداسیون‌ها آشنا شده و سپس به بررسی کلیه ضوابط طراحی و نحوه‌ی محاسبه میلگرد فونداسیون بپردازیم.

لازم به ذکر است در این مقاله با توجه به ارائه توضیحات کامل در خصوص اجرای عملیات آرماتوربندی در ایبوک مراحل اجرای فونداسیون از ارائه توضیحات مربوط به مراحل اجرایی آرماتوربندی صرف‌نظر شده و همچنین کلیه مطالب این مقاله با فرض آشنایی خوانندگان مقاله با مراحل مدل‌سازی و طراحی انواع پی، در نرم‌افزارهای عمرانی تهیه‌شده است.

⌛ آخرین به روز رسانی: 12 خرداد 1400

📕 تغییرات به روز رسانی: آپدیت بر اساس مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1399 و ACI318-19

1. تعاریف و آشنایی با انواع پی

1.1 تعریف فونداسیون یا پی

بر اساس مبحث 7 مقررات ملی ساختمان بند 7-1-3-2، پی یا فونداسیون سازه به‌صورت خلاصه به شرح ذیل تعریف می‌شود.

2.1 وظایف فونداسیون

همان‌طور که می‌دانید دلایلی متعددی جهت استفاده از فونداسیون یا همان پی در ساختمان‌های وجود دارد که در این قسمت به‌طور خلاصه بخشی از این وظایف در قالب شکل زیر بیان‌شده است.

شکل 1 وظایف پی

لازم به ذکر است در این قسمت، از تشریح کامل وظایف فونداسیون صرف‌نظر شده و علاقه‌مندان می‌توانند با مراجعه به ایبوک اجرای فونداسیون با تمامی دلایل استفاده از پی به‌تفصیل آشنا شوند.

3.1 انواع فونداسیون

به طور معمول پی های ساختمانی بر اساس معیارهای گوناگونی از قبیل سطح قرارگیری، مشخصات ظاهری، ابعادی، متریالی و … تقسیم بندی می شوند. که مطابق با ضوابط بندهای 7-1-3-2 مبحث هفتم و 9-15-1 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، می توان انواع فونداسیون ها را در سه گروه پی های سطحی، عمیق و نیمه عمیق و به شرح ذیل تقسیم بندی کرد.

شکل 2 انواع پی

در این قسمت از مقاله صرفاً به دسته‌بندی انواع پی‌ها، مطابق با ضوابط مباحث هفتم و نهم مقررات ملی اکتفا شده و در فصل‌های بعد به‌تفصیل به بررسی تعاریف، مشخصات و نکات اجرایی آرماتوربندی هر یک از این پی‌ها پرداخته خواهد شد.

2. تعاریف و ضوابط انواع پی‌های ساختمانی

در قسمت قبل با تعاریف گروه‌های اصلی انواع پی‌ها (سطحی، عمیق و نیمه عمیق) آشنا شدیم در این قسمت قصد داریم به‌صورت مفصل به بررسی تعاریف و ضوابط طراحی انواع پی های سطحی آشنا شویم .

مطابق با ضابطه بند 7-1-3-2 مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان در کلیه پی‌ها، نسبت عمق به عرض پی تعیین‌کننده نوع پی می‌باشد و ضخامت پی تأثیر مستقیمی در تعیین نوع پی سطحی و یا غیر سطحی ندارد.

برای درک بهتر به تصویر زیر توجه کنید.

همان‌طور که مشاهده می‌کنید در تصویر زیر دو پی منفرد مشابه با ابعاد 2*2 متر و به ضخامت یکسان 1 متر فرض شده است، در این شکل با توجه به تغییر موقعیت قرارگیری کف پی (عمق پی) از سطح زمین، پی سمت راست مطابق با ضوابط بند 7-1-3-2 مبحث هفتم در گروه پی‌های نیمه عمیق قرارگرفته بوده و پی سمت چپ نیز علی الرغم داشتن ابعاد مشابه، در گروه پی‌های سطحی می‌باشد.

شکل 3 تفاوت پی منفرد نیمه عمیق و سطحی

1.2 پی گسترده

1.1.2 تعریف

پی گسترده بسته به عمق قرارگیری خود در زمین، ممکن است به‌عنوان پی سطحی و یا نیمه عمیق شناخته شود و مطابق با مفاد بند 9-15-1-2-ت، بار چند ستون یا دیوار را که در ردیف‌ها و امتدادهای مختلفی قرار دارند را تحمل کند.

شکل 4 پی گسترده

پی گسترده، یکی از انواع بسیار پرکاربرد پی می‌باشد.

در خصوص علل استفاده از پی‌های گسترده می‌توان عوامل متعددی را بیان کرد که بخشی از این علل را در شکل زیر مشاهده می‌کنید:

شکل 5 علل استفاده از پی گسترده

شکل 6 پی گسترده

2. 1. 2 ضوابط و الزامات مؤثر بر طراحی و محاسبه آرماتور پی گسترده

2. 1. 2. 1 روش‌های طراحی پی و مشخصات ابعادی پی

همان‌طور که می‌دانید ابعاد المان‌های سازه‌ای تأثیر مستقیمی در مراحل تعیین و محاسبه آرماتورهای المان‌های مربوطه دارند که در خصوص فونداسیون‌ها نیز این موضوع صادق می‌باشد.

مطابق با ضوابط بند 9-15-2-5 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان در خصوص طراحی فونداسیون‌ها، محاسبات مربوط به ابعاد شالوده‌ها، با در نظر گرفتن ظرفیت باربری خاک و سایر شرایط مبحث هفتم و نهم مقررات ملی ساختمان صورت می‌پذیرد که در خصوص پی‌های سطحی مطابق با ضوابط بند 9-15-3-1 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، عواملی نظیر نحوه توزیع فشارهای اعمالی و حداقل‌های ارائه‌شده در این بند و همچنین بند 7-4-7 مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان در تعیین ابعاد پی تأثیرگذار می‌باشد. لازم به ذکر است در خصوص حداقل ابعاد پی های سطحی تناقضاتی مابین مبحث هفتم ونهم مقررات ملی ساختمان وجود دارد که توصیه می شود در این خصوص از ضوابط مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان که دارای ضریب اطمینان بالاتری است استفاده شود.

در این قسمت از مقاله، با توجه به دور شدن از موضوع اصلی مقاله و با فرض آشنایی خوانندگان با این موضوعات از بررسی ضوابط دقیق ارائه‌شده در خصوص نحوه تعیین ضخامت فونداسیون‌ها صرف‌نظر گردیده و مطالعه مقالات تنش خاک زیر پی و کنترل برش پانچ کنترل برش یک‌طرفه به علاقه‌مندان توصیه می‌شود.

2. 1. 2. 2 اتصال با سایر اعضا و کنترل اثرات نیروی زلزله

یکی دیگر از عوامل مؤثر بر طراحی و آرماتور گذاری فونداسیون‌ها، اثرات اتصال سایر اعضا به فونداسیون و اثرات اعمال بار زلزله می‌باشد، که در این خصوص مطابق به ضوابط بندهای 9-15-2-2 و 9-15-2-3 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، رعایت نکات زیر در طراحی فونداسیون ضروری می‌باشد.

مطابق با ضوابط بند 9-15-2-2-1 و بند 9-17-2 لازم است، کلیه نیروها و لنگرهای ایجادشده در پای ستون‌ها، دیوارها یا ستون‌پایه‌ها، با استفاده یکی از روش‌های میلگرد انتظار، میل مهار یا اتصالات مکانیکی به شالوده منتقل شوند که در این خصوص لازم است هر یک از این میلگردها و موارد مذکور در مرحله طراحی ستون‌ها و دیوارهای سازه‌ای به‌صورت دقیق موردبررسی و طراحی قرار گیرند.

در این مقاله با توجه به اینکه بررسی هر یک از موارد فوق، ملزم به آشنایی کامل با انواع سیستم‌های سازه‌ای و همچنین جزئیات طراحی مربوط به هر المان می‌باشد، از بررسی کامل ضوابط مربوط به طراحی هر یک از این میلگردها صرف‌نظر شده است و فقط در قسمت‌های بعدی مقاله به بررسی جزئی ضوابط مرتبط با آن اکتفا شده است.

2. 1. 2. 3 مشخصات آرماتورها

در طراحی و محاسبه آرماتورهای پی‌های سطحی مطابق با ضوابط بند 9-15-2-1-1 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، یکی دیگر از موضوعات دارای اهمیت، تعیین شرایط و خصوصیت آرماتورهای مصرفی در پی‌ها می‌باشد.

مشخصات آرماتورهای مصرفی به‌عنوان یکی از عوامل مؤثر در طراحی آرماتورهای فونداسیون‌ها شناخته می‌شود، زیرا مطابق با ویرایش جدید مبحث نهم مقررات ملی ساختمان دیگر امکان استفاده از هر نوع میلگردی در فونداسیون مجاز نبوده و می‌بایست الزامات ارائه‌شده در این قسمت برای آن رعایت شود.

همان‌طور که دربند فوق مشاهده می‌کنید اولین شرط در خصوص میلگردهای مصرفی در بتن، تأمین ضوابط طراحی و دوام ارائه‌شده در فصل چهارم مبحث نهم می‌باشد که مطابق با ضوابط این فصل تمامی آرماتورهای مصرفی در بتن می‌بایست شرایط زیر را تأمین نمایند.

پی‌های ساختمانی به‌عنوان یک عضو سازه‌ای، بسته به شرایط اجرایی، ممکن است تحت تأثیر نیروهای محوری، برشی، خمشی و … قرار گیرند که مطابق با مفاد فوق و همچنین با توجه به نحوه و نوع اثر این نیروها، لازم است در هنگام طراحی و تعیین آرماتورهای مصرفی، شرایط انتخاب میلگرد و یا آرماتور مصرفی به‌گونه‌ای باشد که در آن به موضوع حداکثر تنش تسلیم میلگرد دقت کافی شود.

به‌عنوان یک نکته بسیار مهم باید توجه داشت که به‌طور عمده، طراحی آرماتورهای پی، برای جلوگیری از گسیختگی خمشی و برشی می‌باشد که مطابق با ضوابط بند فوق برای آرماتورهای برشی، استفاده از آرماتور تا رده S420 (مطابق با ضوابط این بند و با استناد به مفاد تفسیر آبا استفاده از آرماتور AIV مجاز نمی باشد) و برای آرماتورهای طولی استفاده از آرماتورهای تا رده S550 مجاز می‌باشد.

2. 1. 2. 4 حداقل‌های آیین‌نامه‌ای

همان‌طور که می‌دانید آیین‌نامه‌های طراحی به جهت کنترل بهتر شرایط طراحی و تأمین عملکرد بهینه در المان‌های سازه‌ای، محدودیت‌هایی را برای کلیه عوامل مؤثر بر طراحی تعیین می‌کنند که در خصوص آرماتورهای مصرفی در پی نیز، این محدودیت‌ها در خصوص قطر، فاصله و حداقل و حداکثر آرماتور مصرفی در پی مطابق با ضوابط مبحث نهم مقررات ملی ساختمان به شرح زیر می‌باشد.

1.4.2.1.2 حداقل آرماتور خمشی مجاز

مطابق با ضوابط بند 9-15-3-1-7 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، لازم است در شالوده‌ها، در خصوص حداقل میلگرد خمشی ضوابط زیر رعایت شود.

حال سؤالی که مطرح است این است که نوع عملکرد پی‌های گسترده به چه صورت می‌باشد؟

در پاسخ به این سؤال مطابق با ضوابط بند 9-15-3-4 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، شالوده‌های گسترده در دسته شالوده‌های با عملکرد دوطرفه قرار می‌گیرند که در این خصوص مطابق با ضوابط بند 9-15-3-4 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، می‌بایست این نوع از پی‌ها مطابق با ضوابط دال‌های دوطرفه طراحی شوند؛ بنابراین با توجه به این توضیحات و مطابق با ضوابط این نوع از دال‌ها، لازم است، کلیه مفاد بند 9-10-7 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان در خصوص آرماتور گذاری فونداسیون‌ها رعایت شود.

2.4.2.1.2 حداکثر و حداقل فاصله مجاز در آرماتورهای خمشی

مطابق با ضوابط بند 9-10-7-3-1 و 9-21-2 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، حداقل و حداکثر فاصله مجاز در آرماتورهای خمشی مصرفی در پی‌ها به شرح ذیل می‌باشد.

شکل 7 جزئیات آرماتور گذاری

3.4.2.1.2 حداقل قطر و فاصله آرماتور برشی مصرفی

مطابق با ضوابط بند 9-21-6 لازم است بسته به نوع آرماتور عرضی مصرفی در شالوده‌ها، ضوابط ارائه‌شده در این قسمت از مبحث نهم برای آرماتورهای عرضی رعایت گردد که با توجه به حجم گسترده مطالب مربوط به آرماتورهای عرضی از بررسی کلی ضوابط ارائه‌شده در مبحث نهم صرف‌نظر شده و به بررسی ضوابط مربوط به تنگ‌ها در این مقاله اکتفا شده است.

مطابق با ضابطه 9-21-6-2 در خصوص حداقل قطر و فاصله مجاز مابین تنگ‌ها مصرفی، ضوابط و الزامات زیر ارائه‌شده است که رعایت نکات آن در مراحل طراحی و اجرای آرماتورهای مصرفی الزامی می‌باشد.

تا این قسمت از مقاله با ضوابط مربوط به آرماتور گذاری شالوده‌های گسترده آشنا شدیم، در قسمت بعدی مقاله قصد داریم به بررسی نحوه محاسبه و تعیین آرماتورهای مصرفی در فونداسیون‌ها با استفاده از نرم‌افزار Safe آشنا شویم.

2. 1. 3 طراحی و نحوه محاسبه آرماتورهای مصرفی در شالوده‌های گسترده

همان‌طور که می‌دانید، طراحی فونداسیون با استفاده از نرم‌افزارهای گوناگونی قابل انجام می‌باشد که نرم‌افزار قدرتمند Safe یکی از بهترین نرم‌افزارهای موجود در این زمینه می‌باشد، ما در این قسمت از مقاله قصد داریم به بررسی کامل الزامات مربوط به محاسبه آرماتورهای مربوط به یک پی گسترده در نرم‌افزار Safe بپردازیم.

پیش از هر چیز لازم است به این نکته دقت شود که با توجه بااینکه ضوابط مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، دقیقاً مشابه ضوابط آیین‌نامه ACI318-19 بوده و هنوز در نرم‌افزارهای طراحی نظیر Safe این آیین‌نامه اعمال نشده است ما ناچار هستیم در طراحی و آرماتور گذاری فونداسیون‌های، از ویرایش قبلی آیین‌نامه ACI (ACI318-14) استفاده کنیم که این موضوع با توجه مشابهت اکثری الزامات ارائه‌شده در هر دو ویرایش مشکل آن‌چنانی جهت طراحی آرماتورهای پی‌های گسترده به وجود نمی‌آورد و در صورت وجود مغایرت لازم است در خصوص کنترل دستی موارد مذکور اقدام شود.

به‌طور مثال در خصوص محاسبه حداقل آرماتورهای فونداسیون‌ها در ویرایش جدید ACI با ویرایش قدیم آن وجود دارد که در قسمت‌های بعدی به بررسی ضوابط آن خواهیم پرداخت.

در این قسمت فرض بر این است که خوانندگان این مقاله با نحوه مدل‌سازی و تحلیل سازه آشنا هستند و قصد دارند با نحوه طراحی آرماتورهای لازم در فونداسیون آشنا شوند. در خصوص مراحل طراحی فونداسیون‌ها لازم است مطابق گام زیر اقدام شود.

2. 1. 3. 1 مدل‌سازی نوارهای طراحی

اولین گام مهم و اساسی و پیش از مرحله تحلیل و آنالیز فونداسیون، مرحله مدل‌سازی نوارهای طراحی آرماتورهای موجود در فونداسیون می‌باشد که در خصوص فونداسیون‌های گسترده، این نوارها با توجه به ارجاع آیین‌نامه به ضوابط طراحی دال‌های دوطرفه، نوارهای طراحی در این نوع از فونداسیون‌ها دقیقاً مشابه دال‌های دوطرفه محاسبه و مدل‌سازی می‌شود.

همان‌طور که مشاهده می‌کنید مطابق با ضوابط فصل 10 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، نحوه محاسبه نوارهای میانی و ستونی در دال‌ها بسیار آسان بوده و دارای پیچیدگی خاصی نمی‌باشد و تنها با انجام یک عمل ضرب کوچک امکان‌پذیر می‌باشد.

شکل 8 جزئیات نوارهای طراحی

در خصوص نحوه مدل‌سازی این نوارها نیز کافی است مطابق با شکل زیر و با استفاده از گزینه Draw Design Strip و با اعمال تنظیمات مناسب نسبت به ترسیم خطوط این نوارها در فایل مدل‌سازی شده اقدام گردد. به‌طور مثال در شکل 10، با فرض اینکه ابعاد نوارهای ستونی برابر با 3 متر (1.5 متر در هر سمت از خط ترسیم نوار ستونی) می‌باشد، تنظیمات مربوط به ترسیم، نوارهای طراحی اعمال‌شده است.

شکل 9 مدل‌سازی نوارهای طراحی Draw Design Strips

شکل 10 تنظیمات صفحه Draw Design Strips

2. 1. 3. 2 مشاهده میزان آرماتور مصرفی

در این مرحله، پس‌ازاینکه فونداسیون مدنظر را مدل‌سازی و تحلیل کردیم لازم است در گام بعدی مطابق شکل زیر از قسمت Show Slab Design نسبت به مشاهده میزان آرماتور طولی فونداسیون اقدام کنیم.

شکل 11 نمایش آرماتورهای طراحی‌شده فونداسیون با استفاده از گزینه Show Slab Design

پس از کلیک بر روی این گزینه مطابق شکل زیر، صفحه Slab Design اجرا می‌شود که لازم است در این خصوص ابتدا با گزینه‌های موجود در این صفحه آشنا شویم.

شکل 12 تنظیمات صفحه Slab Design

در تصویر فوق، شرح عملکرد هر یک از گزینه‌های موجود در این صفحه مطابق با توضیحات بخش زیر می‌باشد.

• اساس طراحی Design Basis

این نوار کشویی شامل دو گزینه Strip Based و Finite Element Based می‌باشد که در خصوص طراحی و تعیین تعداد آرماتورهای موردنیاز، گزینه Strip Based به نسبت گزینه دیگر دارای کاربرد بیشتری بوده و به‌طورمعمول توسط طراحان مورداستفاده قرار می‌گیرد در مقابل گزینه Finite …. که امکانات بیشتری را در خصوص محدودیت‌های آیین‌نامه‌ای در اختیار ما قرار می‌دهد نسبت به گزینه Strip دارای کاربرد کمتری می‌باشد.

• نوع نمایش Display Type

این نوار کشویی نیز شامل دو گزینه Enveloping Flexural Reinforcement و Shear Reinforcement می‌باشد که با استفاده گزینه Enveloping شرایط کنترل و طراحی آرماتورهای خمشی (طولی فونداسیون) و با استفاده از گزینه Shear شرایط کنترل و طراحی آرماتورهای برشی در اختیار مهندسین قرار می‌گیرد.

• گزینه اعمال حداقل آرماتور مصرفی Impose Minimum Reinforcing

با فعال‌سازی این گزینه نرم‌افزار نسبت به اعمال ضابطه، حداقل آرماتورهای مصرفی در مراحل طراحی و محاسبه پروژه اقدام می‌کند که در این قسمت لازم است به نحوه اعمال این محدودیت توسط نرم‌افزار Safe توجه ویژه‌ای صورت پذیرد.

در این قسمت با فعال‌سازی این گزینه، نرم‌افزار Safe مطابق با توضیحات ارائه‌شده در قسمت Help خود، نسبت به کنترل حداقل آرماتور مصرفی در دال‌ها اقدام می‌کند که مطابق با ضوابط آیین‌نامه ACI318-14، حداقل آرماتور مصرفی در دال‌های دوطرفه، بسته به نوع آرماتور مصرفی، دارای مقادیر گوناگونی می‌باشد، درحالی‌که در ویرایش جدید آیین‌نامه ACI318-19 و پیرو آن ویرایش پنجم مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، حداقل آرماتور مصرفی در دال‌های دوطرفه به مقدار ثابت ، تغییر کرده است، لذا مطابق با توضیحات ارائه‌شده در این قسمت، لازم است در این مرحله، کنترل‌های دستی علی‌الخصوص در میلگردهای با مقاومت بالا صورت پذیرد.

• قسمت Rebar Location Shown

با استفاده از گزینه‌های قرار داده شد در این قسمت، امکان نمایش/عدم نمایش میزان آرماتور موردنیاز در سفره بالایی و پایینی نرم‌افزار ممکن می‌باشد که به‌طورمعمول لازم است گزینه‌های موجود در این قسمت فعال باشند.

• قسمت Reinforcing Display Type

در این قسمت میزان آرماتور موردنیاز پروژه با استفاده از سه گزینه و در حالات مختلف قابل‌نمایش می‌باشد که از میان سه گزینه موجود، گزینه‌های Show Rebar Intensity و Show Number of Bars of Size به نسبت سایر گزینه‌ها دارای کاربرد بیشتری می‌باشد.

• قسمت Reinforcing Diagram

این قسمت مربوط به تنظیمات نحوه نمایش دیاگرام آرماتور موردنیاز می‌باشد و با توجه به کم‌اهمیت بودن موارد این قسمت از ارائه توضیحات آن صرف‌نظر شده است.

• قسمت Choose Strip Direction

با استفاده از گزینه‌های موجود در این قسمت کاربر قادر به تعیین نمایش/عدم نمایش میزان آرماتور موردنیاز هر یک از نوارهای مدل‌سازی گام صفر می‌باشد.

• قسمت Display Options

تنظیمات این قسمت نیز به مشابه قسمت 6 مربوط به نحوه نمایش اطلاعات نرم‌افزار می‌باشد که از بررسی آن صرف‌نظر شده است.

• Show Rebar Above Specified Value

تنظیمات موجود در این قسمت به همراه تنظیمات موجود در قسمت 5 از مهم‌ترین تنظیمات موجود در صفحه Slab Design می‌باشد. در این قسمت کاربر قادر به تعبیه و تعیین یک سفره آرماتور گسترده جهت آرماتورهای فوقانی و تحتانی می‌باشد که در قسمت‌های بعد نحوه اعمال تنظیمات ارائه‌شده است.

حال که با تنظیمات موجود در صفحه Slab Design آشنا شدیم، لازم است با اعمال تنظیمات مناسب، میزان آرماتور موردنیاز پی خود را تعیین کنیم.

در این قسمت ما قصد داریم، مقدار آرماتور موردنیاز خود را با استفاده گزینه Show Rebar Intensity (Area/Unit Width) و مطابق تنظیمات اعمالی در تصویر زیر فرابخوانیم.

شکل 13 تنظیمات صفحه Show Slab Design

همان‌طور که در تصویر فوق مشاهده می‌کنید، با اعمال تنظیمات مربوطه، مطابق با قسمت سمت راست تصویر، میزان آرماتور و نتایج حاصل از تحلیل پی گسترده به‌صورت mm2/m در اختیار طراح و محاسب پروژه قرار می‌گیرد.

در گام بعدی لازم است طراح و محاسب پروژه با استناد به مقادیر ارائه‌شده در نرم‌افزار نسبت به طراحی آرماتورهای خمشی موردنیاز پروژه اقدام کند که البته ذکر این نکته ضروری است که به‌طورمعمول طراحان و محاسبین باتجربه، نسبت به انجام توأمان گام اول و دوم اقدام می‌کنند و تفکیک این گام‌ها صرفاً به جهت انتقال بهتر مطالب می‌باشد.

2. 1. 3. 3 تعیین تعداد و فاصله آرماتور طولی موردنیاز

در این مرحله یک طراح سازه می‌بایست ضمن توجه به مسائل اقتصادی و اجرایی بهترین ترکیب آرماتور گذاری را جهت آرماتورهای مصرفی انتخاب کند.

در این مرحله رعایت موارد زیر به‌عنوان دو نکته بسیار مهم به مهندسین عزیز توصیه می‌شود.

• همان‌طور که می‌دانید یکی از موارد بسیار مهم در خصوص آرماتور گذاری سازه‌های بتنی، لزوم توجه به عدم استفاده از میلگردهای متنوع ازنظر سایز مصرفی در پروژه ساختمانی می‌باشد، زیرا در مراحل اجرایی و با توجه به تشخیص تقریباً دشوار سایز آرماتورهای مصرفی توسط ناظرین و مجریان مربوطه امکان بروز خطا بسیار محتمل می‌باشد. لذا توصیه می‌شود در این مرحله طراح پروژه، حتی‌الامکان از آرماتورهای با تنوع سایزی بسیار محدود و با اختلاف سایز مناسب جهت اجرا در پروژه استفاده کند (به‌طور مثال استفاده از 4 تیپ میلگرد نمره 10، 16، 20، 24 که تیپ میلگرد نمره 10 به جهت استفاده در آرماتور عرضی بوده و سایر میلگردهای برای سایر موارد می‌باشد.)
• دومین موضوع مهم در خصوص انتخاب آرماتورهای مصرفی در پروژه، لزوم توجه به موضوعات اقتصادی پروژه می‌باشد، به‌طوری‌که در این مرحله مهندسین محاسب باتجربه، با ایجاد و اتخاذ تدابیر مناسب سعی می‌کنند ضمن رعایت ضوابط و الزامات آیین‌نامه‌ای، از حداقل آرماتور مصرفی ازنظر وزنی جهت طراحی و اجرای پروژه استفاده کنند.

در این مرحله توصیه می‌شود که طراحان پروژه از تعبیه آرماتورهای بیش از ظرفیت موردنیاز پروژه صرف‌نظر نموده و حتی‌الامکان با اجرای یک شبکه آرماتور یکنواخت و تعبیه میلگردهای تقویتی نسبت به کنترل این موضوع اقدام نمایند.

همان‌طور که می‌دانید تبدیل مقادیر ارائه‌شده در تصویر شماره 13 به تعداد آرماتور مصرفی و کنترل دستی ضوابط مربوط به آن امری زمان‌بری می‌باشد، لذا لازم است با اتخاذ تدابیری این حجم از محاسبات را کاهش دهیم. خوشبختانه در این خصوص نرم‌افزار Safe با ایجاد تنظیمات مناسب امکان محاسبه تعداد و سایز آرماتورهای موردنیاز پروژه را با ایجاد دو بخش جهت اعمال آرماتورهای سراسری و آرماتور تقویتی بسیار آسان نموده است که در این قسمت جهت درک بهتر این موضوع، مراحل و نحوه تعیین تعداد و فاصله آرماتورهای مصرفی به‌تفصیل شرح داده‌شده است.

همان‌طور که در قسمت‌های قبل اشاره شد، دو قسمت Show Rebar Above Specified Value و Reinforcing Display Type از مهم‌ترین بخش‌های صفحه Slab Design می‌باشد.

ما در این قسمت قصد داریم مطابق با شرایط پروژه از آرماتورهای نمره 18 و 22 جهت اجرای آرماتوربندی فونداسیون استفاده کنیم. در این مرحله تنها کافی است مطابق با توضیحات ارائه‌شده در قسمت زیر نسبت به اعمال تنظیمات لازم در نرم‌افزار اقدام کنیم.

در اولین گام ما می‌بایست نسبت به تعیین آرماتور گسترده اقدام کنیم که مطابق با تصویر زیر در قسمت Show Rebar Above Specified Value و با فعال‌سازی گزینه Typical Uniform Reinforcing Specified Below می‌بایست آرماتور نمره 18 را جهت استفاده به‌عنوان آرماتور سراسری تعیین کنیم.

حال سؤالی که مطرح می‌شود این است که، مقدار فاصله موردنیاز جهت آرماتورهای طولی به چه میزان اعمال شود؟

در پاسخ به این سؤال، مطابق با ضوابط آیین‌نامه ACI318-14، ACI318-19 و همچنین مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، حداکثر فاصله بین میلگردهای سراسری در فونداسیون 45 سانتی‌متر می‌باشد که این مقدار نباید بیشتر از 2 برابر ضخامت پی در نظر گرفته شود و همچنین علاوه بر آن می‌بایست حداقل فاصله ممکن را نیز رعایت کند.

شکل 14 تنظیمات صفحه Show Slab Design

لذا مطابق با توضیحات فوق و به جهت کنترل بهینه شرایط آرماتور گذاری، همان‌طور که در تصویر فوق مشاهده می‌کنید، در این پروژه در هر 30 سانتی‌متر یک میلگرد نمره 18 به‌عنوان آرماتور سراسری، فرض شده است.

حال در مرحله دوم پس از معرفی آرماتورهای سراسری لازم است از قسمت Reinforcing Display Type سایز آرماتورهای تقویتی به نرم‌افزار معرفی شود که در این مثال از آرماتور نمره 22 جهت استفاده به‌عنوان آرماتور تقویتی کمک گرفته‌شده است.

پس از اعمال تنظیمات فوق مطابق با محاسبات صورت گرفته توسط نرم‌افزار در خصوص آرماتورهای طولی، ضمن اجرای هر 30 سانتی‌متر یک میلگرد نمره 18 به‌عنوان آرماتور سراسری در یک سفره، نرم‌افزار Safe مطابق با تصویر زیر نسبت به ارائه تعداد آرماتورهای تقویتی نمره 22 اقدام می‌کند که با استفاده از این خروجی‌ها محاسب پروژه به‌راحتی قادر به ارائه نقشه‌ها و جزئیات اجرایی خواهد بود.

شکل 15 تعداد آرماتور تقویتی موردنیاز

همان‌طور که مشاهده می‌کنید، در صورت وجود دیوار برشی و یا بادبند در سازه، تعداد آرماتورهای تقویتی موردنیاز در محل اتصال دیوار به فونداسیون بسیار زیاد می‌باشد لذا با توجه به اینکه تعداد آرماتور مازاد، در فرآیند اجرایی و بتن‌ریزی ما را دچار مشکل خواهد کرد؛ بنابراین توصیه می‌شود در قدم اول سایز میلگردهای تقویتی تقویت‌شده و به‌عنوان راهکار دوم در چنین وضعیتی با افزایش شماره میلگرد سراسری و نزدیک کردن فاصله آن‌ها، از تعداد میلگرد تقویتی فونداسیون کاسته شود. این مسئله به‌صورت مفصل در مقاله جانمایی دیوار برشی، به‌تفصیل موردبررسی قرارگرفته است.

2. 1. 3. 4 تعیین و کنترل طول پیوستگی و شرایط اجرایی آرماتورها

در این مرحله حال شاید این سؤالات برای شما مطرح شود که:

حال سؤالی که مطرح است این است که نوع عملکرد پی‌های گسترده به چه صورت می‌باشد؟

نحوه اتمام آرماتورهای طولی فونداسیون‌ها در لبه‌های فونداسیون به چه صورت می‌باشد؟

در پاسخ به سؤال اول، مطابق با مفاد مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، در خصوص محل قطع آرماتورهای موردنیاز، دو مقدار قطع تئوریک و قطع محاسباتی وجود داشته که در این خصوص لازم است، آرماتورهای تقویتی نشان داده‌شده در نرم‌افزار Safe مطابق با ضوابط مبحث نهم مقررات به حداقل به‌اندازه طول گیرایی از محل نمایش داده‌شده در نرم‌افزار (محل قطع تئوریک) بیشتر اجرا شوند. در خصوص مقدار این طول در قسمت بعد توضیحات لازم ارائه‌شده است.

اما در خصوص سؤال دوم در این مرحله لازم است، بر اساس مفاد فصل 21 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، در تمامی قطعات بتن‌آرمه نیروهای کششی یا فشاری موجود در میلگردها در هر مقطع باید به‌وسیله مهار میلگردها در دو سمت آن مقطع به بتن منتقل گردد.

مهار میلگردها در بتن به یکی از سه روش زیر یا ترکیبی از آن‌ها امکان‌پذیر است:

1. پیوستگی موجود بین بتن و آرماتور در سطح جانبی آرماتور
2. ایجاد قلاب استاندارد در انتهای میلگرد
3. به‌کارگیری وسایل مکانیکی در طول میلگرد.

در این قسمت از مقاله، روش‌های اول و دوم به دلیل اهمیت و کاربرد بیشتر توضیح داده‌شده است.

روش اول- پیوستگی موجود بین بتن و آرماتور در سطح جانبی آرماتور

در این روش مطابق با ضوابط بند 9-21-3-2 و با استفاده از فرمول 9-21-1 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، طول گیرایی میلگردهای کششی آجدار به‌صورت زیر محاسبه می‌شود.

شکل 16 نحوه محاسبه پارامتر Cb در فرمول طول مهاری آرماتور

در این قسمت ذکر این نکته ضروری است که ضریب ، ضریب اثر میلگردهای عرضی در طول مهاری بوده و چون در پی عموماً از آرماتور عرضی استفاده نمی‌شود. مقدار این ضریب در محاسبه طول مهار میلگردهای پی، معمولاً برابر صفر خواهد بود.

روش دوم- ایجاد قلاب استاندارد در انتهای میلگرد

گاهاً ممکن است فضای کافی برای تأمین طول مهار مستقیم میلگرد وجود نداشته باشد. به‌طور مثال در کناره‌های پی چنین مشکلی وجود دارد.

در چنین شرایطی به سراغ ایجاد قلاب در انتهای میلگرد می رویم. فرم رایج برای قلاب، عموماً 90 درجه است.

شکل 17 قلاب 90 درجه

شکل 18 قلاب 180 درجه

شکل 19 طول مهاری آرماتور کششی قلاب‌دار

طول مهاری میلگرد قلاب‌دار فونداسیون

همان‌طور که میدانید برای مهار میلگردهای کششی به‌وسیله قلاب، انتهای میلگردها خم‌شده و به‌صورت قلاب درآورده می‌شود. برای انتقال نیرو از میلگرد به بتن ایجاد قلاب به‌تنهایی کافی نبوده و باید علاوه بر آن طول اضافی مستقیم میلگرد از انتهای آزاد میلگرد تا شروع قلاب در بتن وجود داشته باشد. حداقل این طول اضافی بعلاوه شعاع قلاب انتهایی آن بعلاوه قطر میلگرد که برای انتقال نیرو از میلگرد به بتن لازم است طول مهاری میلگرد قلاب‌دار نامیده می‌شود و به‌صورت زیر و مطابق با بند 9-21-3-3 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان محاسبه می‌شود.

یکی از موارد بسیار مهم و ضروری که در ویرایش جدید مبحث نهم مقررات ملی ساختمان و آیین‌نامه ACI318-19 دچار ویرایش اساسی شده است، نحوه محاسبه طول مهاری میلگردهای قلاب‌دار کششی می‌باشد. در ویرایش جدید مبحث نهم مقررات ملی ساختمان همان‌طور که مشاهده می‌کنید، تأثیر قطر و سایز آرماتور مصرفی از حالت بدون توان خارج‌شده و به‌صورت توان دار تبدیل‌شده است، همچنین با اعمال ضریب محصورکنندگی که دارای شرایط ویژه‌ای می‌باشد میزان طول مهاری هر آرماتور در صورت عدم تأمین شرایط ضریب 1، دارای افزایش 60 درصدی می‌شود که این موضوع علی‌الخصوص در بحث طراحی تیر و ستون‌های ساختمانی محدودیت‌های فراوانی را جهت محاسبین و طراحان پروژه اعمال کرده است. در این قسمت به جهت جلوگیری از افزایش میزان مطالب مقاله از بررسی این ضابطه به‌صورت دقیق صرف‌نظر شده و صرفاً به ارائه تصویر زیر در خصوص نحوه محاسبه ضریب آرماتور محصورکننده اکتفا شده است.

شکل 20 نحوه محاسبه ضریب آرماتور محصورکننده

با توجه به مطالب بیان‌شده، می‌توانیم با استفاده از خروجی‌های نرم‌افزار به‌راحتی و تنها با استفاده از دو فرمول طول مهاری هر آرماتور را محاسبه کنیم و به این طریق آرماتور گذاری خمشی پی را انجام دهیم.

2. 1. 3. 5 تعیین و کنترل آرماتورهای عرضی

یکی از مباحث مهم در بحث آرماتور گذاری فونداسیون‌ها که موضوع، کنترل برش می‌باشد.

اصولاً ضخامت پی‌های مورداستفاده در بین طراحان کشورمان به‌گونه‌ای انتخاب می‌شود تا نیازی به آرماتور برشی وجود نداشته باشد. به‌عبارت‌دیگر کل نیروی برشی توسط بتن پی تحمل گردد. در این حالت حتی آیین‌نامه هم هیچ الزامی مبنی بر استفاده از آرماتور برشی حداقل ندارد.

ولی آیین‌نامه در صورت وجود نیروهای برشی زیاد، استفاده از آرماتورهای عرضی را برای پی‌ها الزامی می‌داند در این حالت مطابق با شرایط بند 9-10-7-1-2- ب مبحث نهم مقررات ملی ساختمان لازم است درصورتی‌که میزان برش دوطرفه از مقدار خاصی افزایش پیدا کند از حداقل آرماتور عرضی مطابق با ضوابط این بند استفاده شود.

به‌طور مثال همان‌طور که در تصویر زیر مشاهده می‌کنید مطابق با محاسبات صورت گرفته توسط نرم‌افزار تنها در محل اتصال دیوار به فونداسیون که موضوع کنترل برش دوطرفه بحرانی می‌باشد لازم است از آرماتور عرضی مناسبی استفاده شود.

شکل 21 میزان آرماتور برشی موردنیاز

مطابق با ضوابط بند 9-10-7-3-7 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان نوع و نحوه مهار این آرماتورهای عرضی به شرح ذیل می‌باشد.

2. 1. 3. 6 تعیین و کنترل آرماتور اجرایی و اتصال سایر المان‌ها به فونداسیون

علاوه بر تعیین آرماتور اصلی فونداسیون که شامل دو گروه آرماتورهای برشی و خمشی می‌باشد لازم است در موضوع طراحی و آرماتور گذاری فونداسیون‌ها به موارد تعیین و کنترل سایر آرماتورهای موجود در فونداسیون نیز توجه شود.

از مهم‌ترین آرماتورهای موجود در فونداسیون‌ها که می‌بایست به کنترل آن‌ها در مراحل طراحی فونداسیون‌ها دقت کافی صورت پذیرد می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

1.6.3.1.2 آرماتورهای انتظار دیوارها و ستون‌ها و راه‌پله

این آرماتورهای می‌بایست مطابق با ضوابط آیین‌نامه‌ای و به‌صورت مناسب جهت انتقال نیروهای وارد بر فونداسیون طراحی شوند. از مهم‌ترین نکات مهم در خصوص این آرماتور که می‌توان در این مقاله می‌توان به آن اشاره کرد، موضوع تغییرات نحوه آرماتور گذاری عرضی این المان‌ها در لبه‌های فونداسیون و همچنین خم این میلگردها در ویرایش جدید مبحث نهم می‌باشد.

در ویرایش جدید مبحث نهم مقررات ملی ساختمان منبعد لازم است مطابق با ضوابط بند 9-20-9-2 به موارد مشخص‌شده در تصویر زیر دقت کافی صورت پذیرد.

شکل 22 جزئیات آرماتور گذاری عرضی در ستون‌ها و یا دیوارهای لبه پی و خم 90 درجه به سمت مرکز ستون

2.6.3.1.2 آرماتورهای اجرایی نظیر خرک‌ها و آرماتورهای همبندی فونداسیون

در سفره فوقانی، برای قرار دادن میلگردها در تراز دقیق و حفظ ایستایی آن­ها نیاز به تکیه‌گاه‌هایی است. این تکیه‌گاه‌ها را در اصطلاح خرک گویند. در تصویر زیر خرک‌ها را به‌صورت آرماتورهای قائم مشاهده می‌کنید.

شکل 23 خرک‌ها به‌صورت آرماتورهای قائم در فونداسیون

کارکرد خرک‌ها صرفاً حفظ پایداری موقت آرماتورهای فوقانی می‌باشد و اهمیت محاسباتی ندارند. گاهاً به‌اشتباه برای این آرماتورها کارکرد برشی لحاظ می‌شود که به‌هیچ‌وجه قابل‌قبول نیست. شکل کلی یک خرک به‌صورت زیر می‌باشد.

شکل 24 خرک در فونداسیون

نحوه محاسبه خرک در فونداسیون و فواصل خرک‌ها عمدتاً تجربی است ولی پیشنهاد می‌شود که این فاصله از 1.5 متر در هر جهت تجاوز نکند.

هم‌چنین توصیه می‌شود در خصوص میلگرد خرک در پی به نکات زیر توجه شود:

1. ابعاد پاشنه خرک بایست حداقل 50 سانتی‌متر در نظر گرفته شود.
2. شماره آرماتور خرک به عمق پی و آرماتورهای خمشی پی بستگی دارد، درهرحال قطر آرماتور خرک نباید از 14 میلی‌متر کمتر باشد.
3. در نواحی نزدیک دیوار برشی که آرماتورهای تقویتی به‌شدت افزایش می‌یابند، بهتر است تعداد خرک‌ها نیز افزایش یابد.

در خصوص آرماتورهای همبندی نیز مطابق با دستورالعمل‌های سازمان نظام‌مهندسی، وظیفه طراحی این آرماتورها بر عهده مهندس طراح نقشه‌های الکتریکی می‌باشد و لازم است این آرماتورها در نقشه‌های سازه نیز به‌صورت مناسب نمایش داده شود که متأسفانه این موضوع در اکثر مواقع رعایت نشده و در مراحل اجرا و نظارت، مشکلاتی را ایجاد می‌کند.

3.6.3.1.2 آرماتورهای چاله آسانسور و …

قبلاً در مقاله بارگذاری و طراحی آسانسور درایتبس با جزئیات آسانسور به‌طور خیلی دقیق آشنا شدیم. اثر چاله آسانسور در فرضیات طراحی پی‌های گسترده بایست در نظر گرفته شود. این در حالی است که برای پی‌های نواری محل چاله آسانسور در هنگام ترسیم منظور شده و نیاز به الزامات خاص دیگری نمی‌باشد.

در پی‌های گسترده زمانی که عمق چاله آسانسور از ضخامت پی کمتر باشد، بایست در ناحیه مذکور یک پی باضخامت کمتر ترسیم گردد. تصویر زیر بیانگر این وضعیت است.

شکل 25 مدل‌سازی چاله آسانسور، زمانی که عمق چاله آسانسور از ضخامت پی کمتر باشد.

وضعیت فوق در حالتی به وجود می‌آید که پی ساختمان ما نسبتاً ضخیم باشد.

در پی‌های معمول ساختمان‌های متعارف با شرایط دیگری روبرو هستیم. چاله آسانسور در این حالت مانند تصویر زیر پایین‌تر از پی قرار می‌گیرد.

شکل 26 مدل‌سازی چاله آسانسور، زمانی که عمق چاله آسانسور از ضخامت پی بیشتر باشد.

تحلیل دقیق پی در حالت دوم اندکی پیچیده‌تر از حالت اول می‌باشد. در این حالت باید ترکیبی از کاهش ضخامت پی و عملکرد خمشی دیوارک‌های پیرامون چاله آسانسور مدنظر قرار گیرد. متأسفانه نرم‌افزار SAFE که برای طراحی پی استفاده می‌شود قادر به آنالیز و طراحی تصویر بالا نیست. به همین دلیل برای رها شدن از محاسبات پیچیده دستی و در جهت محافظه‌کارانه دیتایل اجرایی زیر توصیه می‌شود. در این حالت نیاز به تعریف Opening در نرم‌افزار نمی‌باشد و می‌توان کل پی را باضخامت اصلی مدل کرد. چراکه دیوارک‌های بتنی اطراف چاله آسانسور و نیز بخشی از پی که زیر چاله آسانسور قرار دارد تماماً باضخامت پی اصلی اجرا خواهند شد.

شکل 27 دیتایل مناسب اجرای چاله آسانسور وقتی‌که در ترازپایین تر از پی است.

باید توجه داشت در تصویر بالا اگر ضخامت اطراف چاله آسانسور و زیر آن کمتر از 80 سانتی‌متر می‌شد، بایستی از  Opening در مدل نرم‌افزاری استفاده می‌کردیم. درهرحال، توصیه بیشتر به استفاده از این روش به‌جای ترسیم Opening می‌باشد.

2.2 پی منفرد

1.2.2 تعریف

پی منفرد بسته به عمق قرارگیری خود در زمین، ممکن است به‌عنوان یکی پی سطحی و یا نیمه عمیق شناخته شود و مطابق با مفاد بند 9-15-1-2-الف، بار یک و یا دو ستون نزدیک به هم را، به زمین منتقل نماید.

شکل 28 انواع پی منفرد (پی سطحی منفرد (شکل سمت چپ) و پی نیمه عمیق منفرد (شکل سمت راست))

مطابق با ضوابط بند 9-15-3-3 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، شالوده‌های سطحی منفرد در دسته شالوده‌های با عملکرد دوطرفه قرار می‌گیرند که در این خصوص مطابق با ضوابط بند 9-15-3-1-7 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، می‌بایست این نوع از پی‌ها مطابق با ضوابط دال‌های دوطرفه طراحی شوند.

2. 2. 2 ضوابط و الزامات مؤثر بر طراحی آرماتورهای پی منفرد

همان‌طور که مشاهده می‌کنید مطابق با ضوابط بند 9-15-3-3 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ضوابط طراحی پی‌ها منفرد نیز دقیقاً مشابه با ضوابط طراحی پی‌های گسترده و منطبق بر ضوابط طراحی دال‌های دوطرفه می‌باشد لذا با توجه به اینکه در قسمت‌های قبل ما با ضوابط کلی طراحی دال‌های دوطرفه آشنا شدیم لذا در این قسمت از بررسی مجدد ضوابط مشترک مربوط به این نوع از پی‌ها صرف‌نظر کرده و صرفاً به بررسی ضوابط انحصاری آن می‌پردازیم.

همان‌طور که می‌دانید، اولین گام جهت طراحی آرماتورهای فونداسیون‌های گسترده تعیین نوارهای مدل‌سازی آرماتورها که تأثیر مستقیمی بر طراحی آن‌ها دارد می‌باشد، لذا لازم است در خصوص فونداسیون‌های منفرد نیز این نوارها به‌نوعی جهت اعمال ضوابط طراحی مدنظر قرارگرفته شوند.

در پی‌ها منفرد با توجه به ابعاد کوچک این نوع از پی‌ها، مطابق با ضوابط بند 9-15-3-3 در خصوص آرماتور گذاری پی منفرد مربعی محدودیتی از سوی آیین‌نامه جهت آرماتور گذاری در هر دو راستای فونداسیون وجود ندارد اما در خصوص فونداسیون‌های منفرد مستطیلی مطابق با ضوابط این بند، لازم است محدودیت‌هایی جهت توزیع آرماتورهای محاسباتی اتخاذ شود به‌طوری‌که مطابق با ضوابط این بند لازم است موارد نشان داده‌شده در شکل زیر رعایت شود.

شکل 29 توزیع آرماتورهای طولی در فونداسیون منفرد مستطیلی

2. 2. 3 طراحی و نحوه محاسبه آرماتورهای مصرفی در شالوده‌های منفرد

با توجه به کوچک بودن این نوع از فونداسیون طراحی و نحوه محاسبه آرماتور مصرفی در این نوع از شالوده‌ها به دو روش محاسبات دستی و نرم‌افزاری ممکن می‌باشد. در قسمت‌های قبل با نحوه طراحی نرم‌افزاری این نوع از فونداسیون‌ها آشنا شدیم اما در خصوص نحوه طراحی دستی این نوع از فونداسیون‌ها می‌توان از الزامات مربوط به طراحی ستون‌های کوتاه استفاده کرد.

علاقه‌مندان می‌توانند به‌منظور آشنایی بهتر با نحوه طراحی دستی این نوع از فونداسیون‌ها، نسبت به مطالعه فایل این لینک اقدام کنند.

3.2 پی نواری

1.3.2 تعریف

پی نواری نیز بسته به عمق قرارگیری خود در زمین، ممکن است به‌عنوان یکی پی سطحی و یا نیمه عمیق شناخته شود و مطابق با مفاد بند 9-15-1-2-پ، باریک دیوار و یا چند ستون را که در یک ردیف قرار دارند را، به زمین منتقل نماید.

مطابق با ضوابط بند 9-15-3-2 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، شالوده‌های سطحی نواری در دسته شالوده‌های با عملکرد یک‌طرفه قرار می‌گیرند که در این خصوص مطابق با ضوابط این بند، می‌بایست این نوع از پی‌ها مطابق با ضوابط دال‌های یک‌طرفه طراحی شوند.

شکل 30 آرماتور گذاری فونداسیون نواری

2. 3. 2 ضوابط و الزامات مؤثر بر طراحی آرماتورهای پی نواری

به‌طورکلی ضوابط و الزامات مؤثر بر طراحی پی‌های نواری نیز، ازنظر ماهیتی دقیقاً مشابه با ضوابط و الزامات مؤثر بر پی‌های گسترده هست با این تفاوت که در حداقل‌های آیین‌نامه‌ای آن‌ها تفاوت‌های زیادی وجود دارد که در این قسمت به بررسی این ضوابط می‌پردازیم.

حداقل آرماتور خمشی و برشی و افت و حرارت مجاز

مطابق با ضوابط بند 9-9-6-1 و 9-9-6-2 و 9-9-6-3 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، حداقل میلگرد خمشی و برشی و افت و حرارت پی‌ها به شرح ذیل تعیین می‌شود.

حداکثر و حداقل فاصله مجاز در آرماتورهای خمشی

مطابق با ضوابط بند 9-9-7-5 و 9-21-2 و 9-19-3 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، حداقل و حداکثر فاصله مجاز در آرماتورهای خمشی مصرفی در پی‌ها نواری به شرح ذیل می‌باشد که ازنظر توضیحات تقریباً مشابه پی‌های گسترده است با این تفاوت که مطابق توضیحات فصل 19 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان در خصوص کنترل ترک در پی‌ها و دال‌های نواری لازم است موارد زیر رعایت شود.

محل قطع عملی آرماتورهای خمشی شالوده

در خصوص محل قطع آرماتورهای خمشی موجود در پی‌های نواری لازم است مطابق با ضوابط بند 9-9-7-6 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان اقدام شود.

شکل 31 آرماتور گذاری فونداسیون نواری

3.3.2 طراحی و نحوه محاسبه آرماتورهای مصرفی در شالوده‌های نواری

مراحل طراحی و مدل‌سازی این نوع از فونداسیون‌ها دقیقاً مشابه با مراحل مدل‌سازی فونداسیون گسترده در نرم‌افزار Safe می‌باشد با این تفاوت که در مرحله تعیین نوارهای مدل‌سازی، عرض این نوارها دقیقاً برابر بار عرض فونداسیون می‌باشد.

همچنین در خصوص محل قطع عملی آرماتورهای مصرفی در پی، حداکثر فاصله مجاز آرماتورها به جهت کنترل ترک، رعایت حداقل آرماتورهای افت و حرارت و همچنین حداقل آرماتورهای برشی می‌بایست ضوابط ارائه‌شده برای دال‌های یک‌طرفه برای آن رعایت شود.

شکل 32 جزئیات آرماتورهای تقویتی در فونداسیون نواری

4.2 پی مرکب

پی مرکب نیز بسته به عمق قرارگیری خود در زمین، ممکن است به‌عنوان یکی پی سطحی و یا نیمه عمیق شناخته شود و مطابق با مفاد بند 9-15-1-2-ب، بار دو یا چهارستون را، به زمین منتقل می‌نماید. مطابق با ضوابط همین، این نوع از شالوده‌های می‌توانند بسته به تعداد ستونی که بار آن‌ها را تحمل می‌کنند در گروه دال‌های با عملکرد یک‌طرفه و یا دوطرفه قرار گیرند و بر اساس ضوابط آن‌ها طراحی شوند.

در این قسمت از مقاله با توجه به اینکه در قسمت‌های قبل با ضوابط طراحی انواع پی‌ها با عملکرد یک‌طرفه و دوطرفه آشنا شده‌ایم از بررسی مجدد این نوع از پی‌ها صرف‌نظر کرده‌ایم.

5.2 سایر پی ها و فونداسیون ها

مطابق با ضوابط بند 9-15-1-2 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان یک سری دیگر از شالوده‌ها و پی‌ها سطحی وجود داشته که به‌صورت زیر تعریف می‌شوند.

شکل 33 اتصال پی‌های منفرد توسط کلاف رابط

در خصوص طراحی این نوع از پی‌ها و شالوده می‌بایست مطابق با ضوابط بندهای 9-15-3-5 و 9-15-3-6 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان اقدام شود.

با توجه به اینکه این المان‌ها دارای ضوابط و شرایط بسیار محدودی می‌باشند به‌طور عمده طراحی این المان به‌صورت دستی صورت می‌پذیرد که در این مقاله از بررسی ضوابط آن صرف‌نظر شده است.

در این قسمت از مقاله ضوابط و الزامات مربوط به طراحی آرماتورهای انواع فونداسیون‌ها به اتمام رسید. در پایان به جهت آَشنایی بیشتر علاقه‌مندان با ضوابط اجرایی آرماتور گذاری در فونداسیون‌ها، مطالعه ایبوک اجرای فونداسیون به علاقه‌مندان توصیه می‌شود.

3. نتیجه گیری

1. در مواردی که ضعف خاک بستر و یا شرایط بارگذاری به‌گونه‌ای باشد که احتمال نشست نامتقارن وجود داشته باشد، پی گسترده راه‌حل مناسبی است.
2. در صورت وجود دیوار برشی در سازه، تعداد آرماتورهای تقویتی بسیار زیاد می‌شود. این امر در فرآیند اجرایی و بتن‌ریزی ما را دچار مشکل خواهد کرد؛ بنابراین توصیه می‌شود در چنین وضعیتی با افزایش شماره میلگرد سراسری و نزدیک کردن فاصله آن‌ها از تعداد آرماتورهای تقویتی کاسته شود.
3. نرم‌افزار تعداد آرماتورهای تقویتی و طول موردنیاز آن را به‌صورت خروجی در اختیار کاربر قرار می‌دهد. توجه داشته باشید که این طول تئوریک می‌باشد، لذا باید آن را به‌صورت طول عملی محاسبه نمود.
4. گاهاً ممکن است فضای کافی برای تأمین طول مهار مستقیم میلگرد وجود نداشته باشد. به‌طور مثال در کناره‌های پی چنین مشکلی وجود دارد. در چنین شرایطی به سراغ ایجاد قلاب در انتهای میلگرد می‌رویم. فرم رایج برای قلاب، عموماً 90 درجه است.
5. در ساعات اولیه گیرش تمایل بتن به انبساط و سپس انقباض باعث ایجاد ترک‌های عریض در بتن خواهد شد. این مسئله نیاز به آرماتورهایی را نشان می‌دهد که با بتن درگیر شده و از انبساط و انقباض بیش‌ازحد جلوگیری نمایند. این آرماتورها را در اصطلاح آرماتورهای حرارتی گوییم.
6. اصولاً ضخامت پی در بین طراحان کشورمان به‌گونه‌ای انتخاب می‌شود تا نیازی به آرماتور برشی وجود نداشته باشد. به‌عبارت‌دیگر کل نیروی برشی توسط بتن پی تحمل گردد. در این حالت حتی آیین‌نامه هم هیچ الزامی مبنی بر استفاده از آرماتور برشی حداقل ندارد.
7. در سازه‌هایی همچون سوله‌های صنعتی که فاصله ستون‌ها در یک‌جهت از یکدیگر زیاد است کاربرد پی‌های نواری و گسترده اقتصادی نخواهد بود. در چنین مواردی از پی‌های منفرد در زیر هر ستون یا پی‌های مرکب در جهتی که ستون‌ها به هم نزدیک هستند استفاده می‌شود.

منابع

1. Seismic design of reinforced concrete mat foundation.
2. (Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-14
3. مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ایران، ویرایش 1399.
4. مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان ایران، ویرایش 1392

• مطلبی میخواهید که نیست ؟ از ما بپرسید تا برایتان محتوا رایگان تولید کنیم!

• ارسال سوال برای تولید محتوا