صفحه اصلی  »  طراحی سازه های ساختمانی و صنعتی  »  طراحی سازه های بتنی  »  انواع روش های مدلسازی و بارگذاری راه پله در ایتبس و نحوه اجرای آن (آپدیت 1400)

انواع روش های مدلسازی و بارگذاری راه پله در ایتبس و نحوه اجرای آن (آپدیت 1400)

قطعاً شما تأیید می‌کنید که راه پله ها به‌عنوان یک‌راه ارتباطی مابین طبقات و خارج از ساختمان در هنگام وقوع حوادث اهمیت ویژه‌ای دارند، با بررسی خرابی‌های زلزله دل‌خراش بم متوجه شدیم که در بعضی از ساختمان‌ها درعین‌حالی که به اعضای اصلی سازه آسیبی وارد نشده بود اما متأسفانه باکس پله دچار شکست شده بود.

اگر به خاطر داشته باشید قبلاً در مقاله بارگذاری آسانسور گفتیم که مدل‌سازی آسانسور به‌عنوان یک عضو غیر سازه‌ای کار پیچیده‌ای است. روال مرسوم در بین مهندسین کشور ما این است که راه‌ پله را نیز مدل‌سازی نمی‌کنیم. در عوض برای بارگذاری راه پله در ایتبس، بار آن را به تکیه‌گاه‌های مربوطه اعمال می‌کنیم. در این مقاله قصد داریم با توجه به ویرایش‌های جدید آیین‌نامه‌ها با محاسبه دستی و نرم‌افزاری بارگذاری پله‌ها، در انواع مختلف آن آشنا شویم.

⌛ آخرین به‌روزرسانی: 31 شهریور 1400

📕 تغییرات به‌روزرسانی: آپدیت بر اساس مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1398

 

با مطاله این مقاله چه می آموزیم؟

1. اجزای راه‌ پله

در بحث‌های مرتبط با راه‌ پله واژه‌هایی به کار می‌روند که بهتر است در همین ابتدا توضیح مختصری درباره آن‌ها داشته باشیم.

1.1. رمپ پله

رمپ یک سطح شیب‌دار است که برای دسترسی اتومبیل‌ها یا افراد، به ترازهای مختلف در یک ساختمان، احداث می‌شود.

2.1. چشم پله

در پله‌هایی که حداقل با دو رمپ اجرا می‌شوند، رمپ‌ها راه‌ پله باید بافاصله‌ای از هم واقع شوند. این فاصله حداقل 10 سانتی‌متر است و به آن چشم راه‌ پله می‌گویند.

 

چشم پله چیست

شکل 1 چشم پله

 

3.1. تعریف پیشانی پله (Riser)

به قطعه‌های عمودی گفته می‌شود که وسط دو کف پله ی پشت سرهم قرارگرفته باشند.

4.1. کف پله (Tread)

به سطح افقی پله که محل قرارگیری پای انسان روی آن است کف پله می گویند.

 

قسمت‌های تشکیل‌دهنده پله

شکل 2 معرفی قسمت‌های تشکیل‌دهنده پله

 

2. انواع راه‌ پله ازنظر میزان رمپ

راه‌ پله‌ها را از جنبه‌های مختلفی می‌توان تقسیم‌بندی نمود. یکی از این موارد تعداد رمپ‌های راه‌ پله است. بر این اساس راه پله به چهار نوع؛ یک رمپ، دو رمپ، سه رمپ و چهار رمپ تقسیم می‌شوند که به ترتیب به آن‌ها پله های یک‌طرفه، دوطرفه، سه‌طرفه و چهار طرفه گفته می‌شود.
در ادامه تصاویر و توضیحات مختصری از انواع راه‌ پله قابل‌مشاهده است.

1.2. راه پله یک رمپ

در راه‌پله یک‌طرفه یا یک رمپِ، رمپ بر روی تیرهای موجود در تراز طبقات قرار می‌گیرد. درواقع بار راه‌پله به تیرهای بالا و پایین رمپ منتقل می‌شود.

 

راه پله یک رمپ (راه پله یک طرفه)

شکل 3 راه پله یک رمپ

 

2.2. راه‌ پله دو رمپ

در راه‌پله دوطرفه یا دو رمپِ، رایج است که رمپ بر روی تیرهای موجود در تراز طبقات و نیز یک تیر میان طبقه قرار گیرد. درواقع بار راه‌ پله به سه تکیه‌گاه رمپ منتقل می‌شود.

 

راه پله دو رمپ (راه پله دو طرفه)

شکل 4 راه پله دو رمپ

 

3.2. راه پله سه و چهار رمپ

در مورد راه‌ پله‌های سه رمپ و چهار رمپ (سه‌طرفه و چهار طرفه) نیاز به توضیح بیشتری وجود دارد. انتخاب تکیه‌گاه در این فرم از راه‌ پله‌ها تأثیر بسیاری در بارگذاری خواهد داشت.

برخی از طراحان از دستک‌های کنسولی برای تکیه‌گاه رمپ‌ها استفاده می‌کنند؛ برخی نیز از دیوارک‌های بتنی برای اجرای راه‌پله استفاده می‌کنند. نحوه محاسبه بار در هر یک از روش‌های اجرا در بخش بعدی بیان خواهد شد.

 

راه پله سه رمپ (راه پله سه طرفه)

شکل 5 راه‌ پله سه رمپ

 

شکل زیر، نمونه ای از ابعاد راه پله سه رمپ نشان میدهد.

 

اندازه استاندارد راه پله ها

شکل 6 ابعاد راه‌پله سه رمپ

 

 

راه پله چهار رمپ (راه پله چهار طرفه)

شکل 7 راه پله چهار رمپ

 

3. بارگذاری راه پله

همان‌طور که میدانید بارهای وارد برسازه شامل بارهای جانبی و ثقلی است. بار جانبی شامل بار زلزله که در مقاله‌ای جداگانه به شرح آن پرداخته‌ایم و بار ثقلی شامل بارهای مرده و زنده است که بارهای مرده مطابق با دیتیل های موجود محاسبه می‌شوند؛ و در خصوص بار زنده نیز مبحث ششم از مقررات ملی ساختمان ویرایش 1398، در قالب جدول 6-5-1 مقادیر را مشخص کرده است. بخشی از این جدول را در تصویر زیر مشاهده می‌کنید.

 

ضوابط بارگذاری راه پله

 

❓ به نظر شما آیا ما مجاز به کاهش بار زنده راه‌ پله هستیم یا خیر؟

 

مدلسازی راه پله در ایتبس

 

همان‌طور که در جدول فوق مشاهده می‌شود بار گسترده راه‌پله و راه‌های منتهی به درب خروجی برابر با 5 کیلو نیوتن بر مترمربع است برخلاف تصور اکثر مهندسین باید بگویم این بار قابل کاهش است!

ممکن است بر مبنای بند 6-5-7-3 مبحث ششم که در زیر هم آن را آورده‌ایم، بار راه‌پله را سنگین در نظر بگیرید؛ اما دقت کنید که طبق گفته آیین‌نامه بارهای بیشتر از 5 کیلو نیوتن بر مترمربع غیرقابل کاهش هستند نه بارهای برابر 5 کیلو نیوتن بر مترمربع و کمتر!

 

محاسبه دستی بار راه پله

 

❓ حال شاید بپرسید کاهش بار به چه معناست و از چه طریق و به چه میزان انجام می‌شود؟

اول این موضوع رو توضیح بدم که بارهای زنده را می‌توانیم به چهار دسته تقسیم کنیم:

1-بارهای زنده‌ای که هم امکان کاهش سربار زنده رادارند (طبق رابطه 1-5-6 مبحث ششم) و هم می‌توانیم از ضریب 0.5 در ترکیب بارهای دارای نیروی جانبی برای آن‌ها استفاده کنیم.
2- بارهای زنده‌ای که تنها می‌توانیم از ضریب 0.5 در ترکیب بارهای دارای نیروی جانبی برای آن‌ها استفاده کنیم.
3-بارهای زنده‌ای که تنها امکان کاهش سربار زنده رادارند.
4-و بارهای زنده‌ی غیرقابل کاهش.

 

آموزش بارگذاری راه پله

 

مطابق با مطالب گفته‌شده مشخص‌شده است که برای بار زنده راه‌پله امکان کاهش سربار زنده وجود دارد چون از دسته بارهای سنگین به‌حساب نمی‌آید؛ اما آیا مجاز به اعمال ضریب 0.5 در ترکیب بارهای شامل نیروی جانبی نیز هستیم؟

نظر شمارا به بخشی از مبحث ششم ویراش 98 و مبحث نهم ویرایش 99 جلب می‌کنم:

 

روش بارگذاری راه پله

 

مطابق مبحث ششم ویرایش 98، در صورتی می‌توانیم در این ترکیبات بار از ضریب 0.5 به‌جای 1 برای بار زنده استفاده کنیم که پیش‌ازاین از کاهش سربار زنده طبق رابطه 1-5-6 استفاده نکرده باشیم اما در مبحث نهم 99، مشابه آیین‌نامه بارگذاری آمریکا ASCE-7-16 منعی برای استفاده هم‌زمان از هر دو کاهش آورده نشده است بنابراین در این مورد مبحث ششم و نهم ما در ویرایش جدید دارای تناقض هستند.

اما ازآنجاکه بارگذاری ما طبق مبحث ششم انجام می‌گردد بنابراین از همین مبحث پیروی می‌کنیم و از کاهش هم‌زمان بار زنده راه‌پله به دو طریق خودداری می‌کنیم.

نتیجه‌گیری: بار زنده راه‌پله از انواع بارهای زنده دسته سوم است یعنی بارهای زنده‌ای که تنها امکان کاهش سربار زنده رادارند (طبق رابطه 1-5-6 مبحث ششم) که می‌بایست در نرم‌افزار به میزان 500 کیلوگرم بر مترمربع از نوع LIVE-REDUCIBLE تعریف شوند تا رابطه 1-5-6 در مورد آن‌ها اعمال گردد.

نحوه تعریف و اعمال بار زنده راه‌پله در نرم‌افزار ETABS را در ویدئو مقاله مشاهده بفرمایید.

اگر تمایل به کسب اطلاعات جامع درزمینه ی کاهش بار زنده و اعمال آن در ETABS دارید، ایبوک کاهش بار زنده سازه را مطالعه نمایید.

4. بارگذاری راه‌ پله یک رمپ

1.4. بار زنده راه پله یک رمپ

مبحث ششم مقررات ملی 98، بار زنده راه‌پله از جدول زیر استخراج می‌شود:

 

ضوابط بارگذاری راه‌ پله یک رمپ

 

مطابق پلان زیر یک ‌راه‌پله یک رمپ دو طبقه را به هم متصل می‌کند. نحوه محاسبه بار مرده وزنده به شرح زیر است:

محاسبه بار زنده راه پله یک رمپ

شکل 8 محاسبه بار زنده راه‌پله یک‌طرفه

2.4. بار مرده راه پله یک رمپ

برای تعیین بار مرده باید به جزئیات اجرایی راه پله توجه نمود. ممکن است این جزئیات در پروژه‌های مختلف متفاوت باشد، لذا توجه به نقشه‌های معماری قبل از بارگذاری راه‌پله ضروری خواهد بود. در ادامه بار مرده یکی از دیتایل های رایج برای یک راه‌پله فولادی را محاسبه می‌کنیم:

 

محاسبه بار مرده راه پله

شکل 9 یک از دیتایل‌های رایج راه پله فولادی

 

نحوه محاسبه وزن راه‌پله:

 

محاسبه بار مرده راه پله

شکل 10 محاسبه بار مرده یکی از دیتایل‌های رایج پله

 

در جدول فوق وزن مخصوص مصالح از پیوست دوم مبحث ششم ویرایش 98 و وزن مخصوص IPE160 از جدول اشتال استخراج می‌شود.
برای راه پله بتنی به‌جای شمشیری فوق از رمپ بتنی استفاده می‌شود مطابق شکل زیر:

 

راه پله بتنی

شکل 11 راه پله بتنی

 

محاسبه بار مرده راه پله بتنی

شکل 12 محاسبه بار مرده راه پله بتنی

 

تذکر 1. توجه داشته باشید که با تقسیم بار هم‌راستا با امتداد شیب رمپ پله، بر cosα، عملاً تصویر افقی بار به دست می‌آید؛ چراکه در بارگذاری تصویر افقی ملاک قرار می‌گیرد.
تذکر 2. ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ ﺗﻮﺟﻪ ﻧﻤﺎﯾﯿﺪ ﮐﻪ در ﺟﻬﺖ اﻃﻤﯿﻨﺎن از ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ وزن ﭘﺎﮔﺮدﻫﺎ، به‌صورت جداگانه، صرف‌نظر ﺷﺪه اﺳﺖ و ﺑﺮای وزن ﭘﺎﮔﺮد، از وزن محاسبه‌شده در ﺑﺎﻻ در ﺟﻬﺖ اﻓﺰاﯾﺶ ﺿﺮﯾﺐ اﻃﻤﯿﻨﺎن ﻃﺮاﺣﯽ اﺳﺘﻔﺎده ﺧﻮاﻫﯿﻢ ﮐﺮد.

به‌این‌ترتیب مقدار بار مرده وزنده ناشی از یک‌راه پله یک رمپ محاسبه می‌شود.

بار زنده 500 کیلوگرم بر مترمربع و بار مرده در جهت اطمینان 510 کیلوگرم بر مترمربع است. حال باید این بار بین تکیه‌گاه‌های راه پله توزیع شود.
برای بارگذاری راه‌پله‌های یک‌طرفه، بارها رابین دو تکیه‌گاه تقسیم می‌کنیم. این تکیه‌گاه‌ها عمدتاً تیرهای موجود در تراز طبقات خواهند بود. درنتیجه سهم هر تیر از بارهای راه‌پله نصف مقادیر محاسبه‌شده خواهد بود؛ یعنی در مثال فوق هر تیر 25KN بار زنده و حدود 25.5KN بار مرده که به‌صورت گسترده خطی بر تیرهای تکیه‌گاهی اعمال می شوند.

❓ این بارها بایست به چه شکل به تیر اعمال شود؟

در سازه‌های فولادی بهتر است، بار پله، به‌صورت متمرکز در محل اتصال شمشیری به تیرها، اعمال شود. اعمال بار پله به‌صورت متمرکز، دقیق‌تر و به واقعیت سازه نزدیک‌تر است ولی اعمال بار به‌صورت بار گسترده خطی ساده‌تر و سریع‌تر است و از طرفی در نتایج نهایی نیز تغییر خاصی به وجود نمی‌آید. لذا مهندسین معمولاً از روش بار گسترده خطی در بارگذاری راه‌پله بتنی و فولادی استفاده می‌کنند. اما در اینجا، واحد تمامی اعدادی که در بخش قبل محاسبه کردیم، کیلو نیوتن است. پس باید تغییراتی در نتایج داده شود. برای تبدیل بار نقطه‌ای به گسترده خطی باید آن را بر طول تیر تقسیم کنیم.

در مثال قبل عرض راه پله، تیری به عرض 1/2 متر است. لذا بار گسترده خطی زنده و مرده وارد بر تکیه‌گاه به صورت زیر خواهد بود:

25÷1.2=20.83 KN/m

25.5÷1.2=21.25 KN/m

در بخش بعدی نحوه اعمال این بارها، در نرم‌افزار ETABS را، بررسی خواهیم کرد.

5. بارگذاری راه‌ پله دو رمپ

مطابق پلان زیر یک‌راه پله دو رمپ، دوطبقه را به هم متصل می‌کند. روند محاسبه بار مرده وزنده مطابق باحالت قبل (راه پله یک رمپ) است.
در این حالت بارها میان سه تکیه‌گاه توزیع می‌شوند. این تکیه‌گاه‌ها شامل دو تیر در تراز طبقه و یک تیر میان طبقه خواهد بود. توجه داشته باشید که تیر میان طبقه دو بار از بار راه‌پله سهم می‌گیرد. می‌توان چنین استنباط کرد که بار راه‌پله میان چهار تکیه‌گاه تقسیم می‌شود و سهم تیر میان طبقه دو سهم از چهار سهم بار خواهد بود. تصویر زیر گویای این مسئله هست:

 

محاسبه بار زنده و مرده راه پله دو رمپ

شکل 13 محاسبه بار زنده و مرده راه‌پله دو رمپ

 

نحوه توزیع بار میان تکیه‌گاه‌های راه‌پله:

نحوه توزیع بار میان تکیه گاه های راه پله دو رمپ

به همین ترتیب بار مرده نیز در راه پله دو رمپه میان تکیه گاه ها توزیع می شود.

 

توزیع بار بین تکیه گاه های راه پله دو رمپ

شکل 14 توزیع بار بین تکیه‌گاه‌های راه‌پله دو رمپ

 

6. بارگذاری راه‌پله سه‌طرفه و چهار طرفه

در دو حالت قبل سطح اشغال باکس راه‌پله با سطح اشغال پله‌ها تقریباً برابر بود؛ اما در راه‌پله‌های سه رمپ و چهار رمپ، چشم راه‌پله ابعاد به نسبت بزرگی دارد. به همین دلیل باید در محاسبات بار مرده وزنده این سطح را حذف کنیم. محاسبات آورده شده در شکل زیر برای مواقعی که هر سه یا چهار رمپ دقیقاً مانند هم هستند، است.

 

محاسبات بار زنده و مرده راه پله سه رمپ

شکل 15 محاسبات بار زنده و مرده راه‌پله سه رمپ

 

مجدداً می‌بایست بارهای محاسبه‌شده را میان تکیه‌گاه‌ها توزیع نمود؛ اما اینکه تکیه‌گاه‌ها کدام اند؟ بستگی به فرم اجرایی راه‌پله دارد. عمدتاً در اجرای راه‌پله‌های سه رمپ و چهار رمپ دو فرم اجرایی زیر رایج است.

دو فرم اجرایی راه‌پله سه‌طرفه و چهار طرفه:

الف. استفاده از دستک کنسولی برای نشیمن رمپ راه‌پله مانند تصویر زیر که بار میان چهار تکیه‌گاه توزیع خواهد شد. این چهار تکیه‌گاه عبارت‌اند از؛ دو دستک کنسولی و دو تیر در تراز طبقه. نحوه محاسبه سهم هر تکیه‌گاه عیناً مطابق با راه‌پله دو رمپ است.

 

راه پله ساختمان دو طبقه

شکل 16 دستک کنسولی برای نشیمن رمپ راه‌پله ‌

 

ب. استفاده از دیوارک بتنی برای نشیمن راه‌پله مانند تصویر زیر که این دفعه توزیع بار، اندکی متفاوت خواهد بود. در این حالت بار راه‌پله ابتدا به دیوارک بتنی منتقل می‌شود. سپس بار از طریق دیوارک به تیر زیرین دیوارک انتقال می‌یابد. توجه داشته باشید که در این حالت می‌بایست بار مرده ناشی از دیوارک را نیز در محاسبات وارد کرد.

 

دیوارک بتنی برای نشیمن راه پله

شکل 17 دیوارک بتنی برای نشیمن راه‌پله ‌

 

پ . استفاده از تیر میان طبقه در سازه با اسکلت فلزی، روش دیگر در اجرای راه پله سه‌طرفه و چهار طرفه است که در آن تیرآهن‌های شمشیری با روش‌های مناسب به تیر میان طبقه جوش داده خواهد شد.

 

تیر میان طبقه فولادی

شکل 18 تیر میان طبقه فولادی

 

❓ پرسش 1: معمولاً در راه‌پله 3 رمپ‌ها، طول رمپ دوم کمتر است؛ بنابراین در موردمحاسبه سهم هر تکیه‌گاه، به روش گفته‌شده ممکن است خطا داشته باشیم. چاره کار چیست؟

یک‌راه حل پرکاربرد این است که محاسبات بر اساس کل سطح اشغال باکس راه‌پله انجام شود؛ یعنی چشم راه‌پله را در محاسبات کم نکنیم. با این کار عملاً مقدار بار محافظه‌کارانه محاسبه خواهد شد. در عوض خیالمان راحت است که هیچ تکیه‌گاهی برای بار کمتر از واقعیت طرح نشده است؛ اما راه‌حل دوم به‌صورت زیر هست:

 

بارگذاری راه پله سه رمپ

شکل 19 سهم اجزا از بار در راه‌پله سه رمپ

 

درروش دوم با محاسبه دقیق مساحت هر بخش، بار را به تکیه‌گاه مربوطه اعمال می‌کنیم؛ اما توصیه می‌شود از همان روش محافظه‌کارانه اول برای بارگذاری راه‌پله استفاده شود. چراکه هم سرعت محاسبات افزایش می‌یابد و هم به نفع اطمینان خواهد بود. در شکل فوق، دستک‌ها یا دیوارک‌ها در دو ارتفاع متفاوت از راه پله بار خواهند گرفت.

❓ پرسش 2: آیا درروش دستک کنسولی، الزامی به مدل‌سازی دستک در نرم‌افزار وجود دارد؟

اساساً بایست مدل نرم‌افزاری بیانگر واقعیت سازه باشد؛ بنابراین دستک کنسولی را در نرم‌افزار مدل‌سازی می‌کنیم. خصوصاً اینکه وجود دستک در واقعیت لنگرهای نسبتاً بزرگی را به ستون متصل انتقال خواهد داد. همچنین اعضای کنسولی مطابق استاندارد 2800 زلزله باید تحت نیروی قائم زلزله نیز کنترل شوند. شما می‌توانید مطالب مرتبط با زلزله قائم و نحوه کنترل آن را در مقاله ” بررسی فلسفه اعمال زلزله قائم در سازه ها و گام بندی تنظیمات نرم افزاری” مطالعه کنید.

❓ پرسش 3: استفاده از کدام‌یک از دو روش فوق (روش دستک کنسولی و یا روش دیوارک بتنی) مناسب‌تر است؟

در بررسی برگه‌های مختلف اجرای راه‌پله به نظر می‌رسد استفاده از دیوارک بتنی ایمنی بیشتری را به همراه دارد. منظور از ایمنی تنها عبور و مرور ساکنین نیست. بحث بسیار مهمی که در خصوص راه‌پله‌ها مطرح است امکان به وجود آمدن ستون کوتاه است.

استفاده از دیوارک بتنی باعث می‌شود که رمپ‌های راه‌پله به سیستم باربر لرزه‌ای متصل نشوند و به این صورت امکان وقوع پدیده ستون کوتاه منتفی شود؛ اما سختی اجرای دیوارک، هزینه اجرایی و بحث معماری از نقاط ضعف این روش است.

به‌عنوان جمع‌بندی می‌توان چنین گفت که روش دیوارک بتنی از جنبه ایمنی سازه و ساکنین بهتر است؛ اما اگر طرح و اجرای دستک‌های کنسولی نیز با دقت انجام شود قطعاً این روش نیز ایمنی کافی را به همراه خواهد داشت. در اسکلت فلزی استفاده از دیوارک بتنی با مشکلات بسیاری روبه رو است؛ بنابراین استفاده از روش تیر میان قابی و یا دستک بهتر از اجرای دیوارک بتنی است و این روش به دلیل آن‌که اتصالات مفصلی است مغایرتی با پیوست ششم استاندارد 2800 (ویرایش چهارم) نخواهد داشت.

نحوه توزیع بارگذاری بین تکیه‌گاه‌های راه‌پله سه‌طرفه و چهار طرفه

تعداد تکیه‌گاه‌ها در این حالت به محل قرارگیری دیوارک‌ها بستگی دارد. به‌طور مثال در پلان زیر چهار تیر به‌عنوان تکیه‌گاه عمل خواهد کرد. دو تیر به‌واسطه قرارگیری دیوارک روی آن‌ها و دو تیر تراز طبقه نیز به‌صورت بدیهی از بار راه‌پله سهم می‌برند.

 

تاثیر دیوارک بتنی در توزیع بار راه پله

شکل 20 تأثیر محل قرارگیری دیوارک بتنی در توزیع بار راه‌پله

 

اما در پلان زیر سه تکیه‌گاه خواهیم داشت. چراکه هر دو دیوارک بر روی یک تیر اجرا شده‌اند.

 

تاثیر محل قرارگیری دیوارک بتنی در بارگذاری راه پله بین 3 تکیه گاه

شکل 21 تأثیر محل قرارگیری دیوارک بتنی در بارگذاری راه‌پله

 

فرض کنید از دیوارک بتنی برای اجرای راه‌پله استفاده کرده‌ایم. در این حالت باری که دیوارک به تیر زیرین خود منتقل می‌کند در تمام طول تیر وارد نخواهد شد. درواقع ما با یک توزیع غیریکنواخت بار در تیر مواجه هستیم. تصویر زیر شمارا بیشتر با این مسئله آشنا می‌کند.

 

توزیع غیر یکنواخت بار در تیر

شکل 22 توزیع غیریکنواخت بار در تیر

 

مشاهده می‌کنید که کل بار وارده به دیوارک بتنی تنها در یک بخش تیر اعمال خواهد شد؛ به‌عبارت‌دیگر سایر بخش‌های تیر سهمی از بارگذاری راه‌پله نخواهند داشت.

تذکر جدی:

توجه داشته باشید که بار مرده ناشی از دیوارک به تیر زیرین اعمال شود. مقدار جرم واحد حجم بتن‌آرمه 25 کیلو نیوتن بر مترمکعب است.
نحوه بارگذاری تیر زیر دیوارک بتنی حتماً باید مطابق شکل فوق باشد. نحوه انجام این کار در نرم‌افزار در بخش بعد توضیح داده‌شده است.
درنهایت و به‌عنوان یک جمع‌بندی می‌توان فرمول زیر را برای محاسبه مقدار بار گسترده خطی هر تکیه‌گاه ارائه نمود:

(تعداد تکیه ها×طول تکیه ها)/(سطح راه پله×مقدار بار گسترده یکنواخت) = مقدار بار گسترده خطی

7. روش‌های مدل‌سازی راه پله در ایتبس

عموماً طراحان در طراحی ساختمان ها، پله‌ها و رمپ‌ها را مدل نمی‌کنند و یا در صورت مدل‌سازی، سختی خمشی خارج صفحه و سختی محوری آن‌ها را (با در نظر گرفتن المان‌های none) عدد کوچکی در نظر می گیرند. همین اختلاف بین مدل‌سازی و اجرا را می‌توان علت اصلی تخریب رمپ راه‌پله‌ها دانست.

وقتی شما ساختمان را با فرض عدم سختی محوری و خمشی و یا عدم مدل‌سازی پله و رمپ طراحی می نمایید، با توجه به جزئیات اجرایی متعارف و رایج پله ها یا رمپ ها، سختی محوری در واقعیت عدد کوچکی نیست، چون در زمان وقوع زلزله های واقعی پله یا رمپ‌ها از خود سختی محوری نشان می دهند، در ابتدای امر بخشی از نیروی لرزه‌ای را به‌صورت محوری جذب می نمایند، اما ازآنجایی‌که برای تحمل این نیروی محوری لرزه‌ای طراحی نشده‌اند، پله‌ها و رمپ‌ها در همان ابتدا آسیب می بینند.

بعد از زوال پله و رمپ، توزیع نیروهای لرزه‌ای به فرض طراحی نزدیک می شود و عملاً ممکن است سازه اصلی خود آسیب نبیند ولی باید توجه داشته باشیم پله و رمپ‌های این سازه آسیب‌دیده است. آسیب رسیدن به پله‌ها به‌عنوان محل هایی برای ایجاد ارتباط مابین طبقات مختلف و خارج ساختمان و همین‌طور نقطه تجمع و تخلیه ساکنین، ممکن است جان بسیاری از ساکنین را به خطر اندازد.

به‌عنوان نمونه برخی از ساختمان‌ها در زلزله بم رفتار سازه‌ای نسبتاً مناسبی از خود نشان دادند ولی به دلیل گسیختگی‌های وسیع در دستگاه پله، به‌طور مستقیم یا غیرمستقیم منجر به تلفات چشمگیری شدند.

مهندسان محاسب در طراحی سازه‌ها، در غالب موارد از مدل‌سازی راه‌پله صرف‌نظر کرده و آن قسمت از سقف را که راه‌پله در آن قرار دارد را مانند بقیه سقف تعریف نموده و صرفاً برای محل راه‌پله بازشو در سقف تعریف می‌کنند.

عدم بررسی دقیق رفتار پله و عدم سخت‌گیری در طراحی پله در محاسبات توسط برخی مهندسین محاسب کشورمان نکته‌ای قابل‌تأمل است.
ازاین‌رو طبق پیوست ششم استاندارد 2800 (ویرایش چهارم)، باید دو فایل طراحی برای راه‌پله داشته باشیم که دریکی رمپ پله مدل‌سازی شده باشد و اثرات ناشی از سختی اجزای پله موردبررسی قرار گیرد و در دیگری راه پله مدل‌سازی نشده باشد و سازه بدون حضور سختی ناشی از اجزای پله بررسی شود تا سیستم باربر جانبی به‌تنهایی قادر به تحمل کل نیروی جانبی گردد.

لازم به ذکر است که عدم مدل‌سازی درست راه‌پله، جز در چند کشور که قوانین و مقررات ساختمانی، مهندس محاسب را مجبور به مدل‌سازی دقیق سیستم پله و یا در نظر گرفتن اثرات آن می‌کنند، در بسیاری از کشورهای دیگر هم چندان رعایت نمی‌شود که تخریب راه‌پله درعین‌حالی که خود سازه دچار آسیب جدی نشده است، نشان‌دهنده‌ی صحت این موضوع است.

توصیه‌شده است که هرگز در حین وقوع زلزله از پله استفاده نکنید؛ زیرا پله‌ها به دلیل اینکه نسبت به سایر اجزای سازه جرم معلق بیشتری دارند، فرکانس لرزشی متفاوت‌تری از کل سازه را در حین زلزله تجربه کرده و مجزا از بدنه اصلی سازه نوسان می‌کنند. درنتیجه احتمال برخورد پله‌ها با سایر اجزای سازه (مانند ستون‌های اطراف دستگاه پله) وجود دارد که گاهی منجر به شکست سازه‌ای در پله می‌شوند. حتی اگر پله‌ها در حین زلزله تخریب نشده و آسیب جزئی دیده باشند، ممکن است در اثر وزن افراد در حال فرار و ضربه‌ی ناشی از دویدن آنان، فروبریزد؛ لذا پله‌ها پس از وقوع زلزله هرچند که ساختمان آسیب زیادی ندیده باشد، باید ازنظر ایمنی مورد آزمایش قرار گیرند.

در ﻣﻮرد مدل‌سازی و ﻃﺮاﺣﯽ راه‌پله‌ها در etabs، روش‌های ﻣﺘﻔﺎوﺗﯽ وﺟﻮد دارد:

روش اول:

ﯾﮏ روش، انجام محاسبات بارگذاری آن به‌صورت دﺳﺘﯽ در ﺧﺎرج از نرم‌افزار اﺳﺖ. در اﯾﻦ ﺣﺎﻟﺖ در نرم‌افزار واکنش‌های ﻧﺎﺷﯽ از ﺗﯿﺮﻫﺎی راه‌پله به‌صورت ﺑﺎر نقطه‌ای و یا گسترده ﺑﻪ ﺗﯿﺮﻫﺎ و ستون‌های ﮐﻨﺎری راه‌پله ﻣﻨﺘﻘﻞ می‌شود. مطابق با بند پ6-1-4-7 پیوست ششم استاندارد 2800، تأکید شده است که دو مدل مجزا (با راه‌پله و بدون راه‌پله) ساخته شود و کفایت سازه در هر دو مدل بررسی شود.

 

راه پله آپارتمان

 

روش دوم:

در این روش، راه‌پله ﻧﯿﺰ همانند سایز اجزای سازه، دقیقاً در همان‌جایی ﮐﻪ در اﺟﺮا وﺟﻮد دارد ﻣﺪل و ﺑﺎرﮔﺬاری و درنهایت آﻧﺎﻟﯿﺰ می‌شود. مدل‌سازی و بارگذاری راه‌پله ﺑﺎ اﯾﻦ روش بسیار روش وقت‌گیر اﺳﺖ.

نکته: در این روش مدل‌سازی دستگاه پله اگر سازه فلزی باشد می‌توان تیرهای موربی را تحت عنوان شمشیری و جهت واقعی شدن رفتار سازه راه‌پله در نظر گرفت. نکته قابل‌توجه در این روش این است که در صورت وجود شمشیری‌ها، برنامه ETABS این المان‌ها را به‌صورت بادبند (Bracing) در نظر می‌گیرد. برای حل این مشکل باید در نرم‌افزار ETABS جنس شمشیری‌ها را به‌صورت المان none در نظر بگیرید تا نرم‌افزار از سختی خمشی آن‌ها صرف‌نظر کند.

ازآنجایی‌که در سازه‌های فولادی اتصال دستگاه پله به سازه و اتصال المان‌های دستگاه پله (مانند اتصال شمشیری به تیر نیم‌طبقه) از نوع مفصلی هست، تمرکز نیروی برشی ناشی از زلزله بحث‌برانگیز نیست پس می‌توان سختی تیرهای شمشیری را در مدل‌سازی در نظر گرفت و از آن برای توزیع سختی و کاهش فاصله بین مرکز سختی و مرکز جرم، جهت جلوگیری از پیچش در سازه استفاده کرد.

دقت شود که در سازه بتنی عملاً تیرهای شمشیری وجود خارجی ندارند و باید دال پله به‌صورت مورب و صفحه‌ای مدل‌سازی و طراحی شود.
در این روش مدل‌سازی که جدیدترین نوع مدل‌سازی هست، شکل راه‌پله به‌صورت سه‌بعدی در نظر گرفته‌شده و بار هر بخش به‌صورت جداگانه در هر قسمت به‌صورت صفحه‌ای اعمال می‌گردد. همان‌طور که گفته شد ایرادی که می‌توان به این روش گرفت زمان‌بر بودن ترسیم سه‌بعدی پله‌ها در نرم‌افزار ETABS است.

 

روش ﺳﻮم:
مدل‌سازی راه‌پله ﻣﻌﺎدل ﺷﺪه، به‌صورت ﺗﺼﻮﯾﺮ ﺗﯿﺮﻫﺎی آن در ﭘﻼن ﻃﺒﻘﻪ اﺳﺖ. ﯾﻌﻨﯽ به‌جای آﻧﮑﻪ رﻣﭗ راه‌پله در ﻣﺤﻞ واﻗﻌﯽ خودبین دوطبقه ﻣﺘﻮاﻟﯽ ﺗﺮﺳﯿﻢ ﺷﻮد ﺗﺼﻮﯾﺮ آن روی ﺳﻘﻒ ﻃﺒﻘﺎت، ﺗﺮﺳﯿﻢ و ﺑﺎرﮔﺬاری راه‌پله انجام می‌شود. در اﯾﻦ روش ﻫﺪف صرفاً ﺑﺎرﮔﺬاری ﻗﺴﻤﺖ راه‌پله روی ستون‌های اﻃﺮاف راه‌پله است؛ ﻟﺬا ﺑﺮای واقعی‌تر ﺷﺪن ﻣﺪل، ﻣﻘﻄﻌﯽ ﺑﻪ اﯾﻦ ﺗﯿﺮﻫﺎ اﺧﺘﺼﺎص ﻧﺨﻮاﻫﯿﻢ داد و ﻃﺮاﺣﯽ ﻣﺠﻤﻮﻋﻪ راه‌پله به‌صورت دﺳﺘﯽ در ﺧﺎرج از نرم‌افزار اﻧﺠﺎم می‌شود. (روش ﺗﺮﺳﯿﻤﯽ)

❓ پرسش: با توجه به عدم مدل‌سازی اجزا و کف پله درروش اول در نرم‌افزار، اگر سازه در پهنه با خطر خیلی زیاد باشد، نیروی زلزله قائم را چگونه به راه‌پله اعمال کنیم؟

برای سازه‌های در منطقه با خطر نسبی خیلی زیاد، جهت اعمال نیروی قائم زلزله به کل سازه، پارامتر SDS را تغییر می‌دهیم و به‌این‌ترتیب، خود نرم‌افزار Etabs، ضریب بار مرده را در ترکیبات بار افزایش می‌دهد و هر جا که بار مرده داشته باشیم آن را با ضریب 1.41 در محاسبات می‌آورد؛ و این‌گونه، نیازی به اعمال این نیرو به کف راه‌پله و بالطبع مدل‌سازی آن‌ها نیست.

بنابراین مدل‌سازی به روش اول، علی‌رغم ساده و سریع بودن، خطای چندانی نسبت به روش مدل‌سازی دقیق، در محاسبات ما ایجاد نخواهد کرد.

نکته: طبق ویرایش 98 آیین‌نامه 2800 بخش پیوست ششم، درصورتی‌که راه‌پله متصل به سازه باشد، از این به بعد می‌بایست دو فایل طراحی برای راه‌پله داشته باشیم:

مدل اول: رمپ پله مدل‌سازی شده باشد و اثرات ناشی از سختی اجزای پله موردبررسی قرار گیرد.

مدل دوم: پله مدل‌سازی نشده باشد و سازه بدون حضور سختی ناشی از اجزای پله بررسی شود تا سیستم باربر جانبی به‌تنهایی قادر به تحمل کل نیروی جانبی گردد.

و همان‌طور که میدانید از تاریخ انتشار آپدیت به مدت دو سال این فرجه روداریم که طبق آیین‌نامه پیشین عمل کنیم

 

اموزش راه پله

 

در ادامه به بررسی یک سری مدل سازی رمپ پله در نرم‌افزار ETABS می‌پردازیم.

1.7. راه‌پله دو رمپ متصل به دیوارک بتنی

 

راه‌پله دو رمپ

شکل 23 راه‌پله دو رمپ با دیوارک بتنی

 

مطابق شکل زیر دو مدل (با راه‌پله و بدون راه‌پله) ساخته‌شده است. نتایج حاصل از مقایسه این دو مدل نشان می‌دهد که سختی سازه حدود 10 درصد تغییر خواهد کرد؛ بنابراین اثر آن ناچیز نبوده و نمی‌توان از مدل‌سازی راه‌پله صرف‌نظر کرد.

 

مدلسازی راه پله

شکل 24 مدل‌سازی دو مدل (با راه‌پله و بدون راه‌پله)

 

نحوه مدل‌سازی راه‌پله

شکل 25 تأثیر مدل‌سازی راه‌پله در کاهش سختی سازه

 

در شکل زیر، برش در محل تیر حمل‌کننده دیوارک بتنی را نشان می‌دهد. مشاهده می‌شود که در تیر بدون دیوارک بتنی، برش ناشی از زلزله کمتر از همان تیر همراه با دیوارک بتنی شده است؛ بنابراین اثر برش در تیر تحمل‌کننده دیوارک باید منظور شود. با توجه به اینکه راستای ترک برشی به دلیل وجود دیوارک بتنی، تقریباً قائم است، توصیه می‌شود از آرماتور برش اصطکاکی بر اساس نیروی برشی تیر، استفاده گردد.

 

مقایسه برش وارده بر تیر بدون دیوارک برشی و تیر با دیوارک بتنی

شکل 26 مقایسه برش وارده بر تیر بدون دیوارک برشی و تیر با دیوارک بتنی

 

آرماتور برش اصطکاکی در تیر

شکل 27 آرماتور برش اصطکاکی در تیر تحمل‌کننده دیوارک بتنی

 

مطابق شکل زیر، تأثیر رمپ پله در مدل ناچیز نبوده و باعث افزایش قابل‌ملاحظه میلگردهای رمپ پله تحت ترکیب بارهای مختلف می‌شود. این نکته همواره این منظور را می‌رساند که در این موارد طرح‌ها مدل‌سازی راه‌پله انجام شود.

 

نقشه راه پله

شکل 28 افزایش چشم‌گیر آرماتورهای رمپ پله

 

جهت کاهش اندرکنش‌های پله با قاب می‌توان مطابق شکل زیر مابین دو رمپ درزی به‌اندازه 0.01 ارتفاع طبقه قرارداد.

 

رمپ راه پله

شکل 29 ایجاد درز مابین دو رمپ

 

نتایج خمشی دال‌ها تحت اثر ترکیب بارهای مختلف به‌صورت زیر است:

 

کاهش سختی سازه

شکل 30 کاهش سختی سازه

 

برش در محل تیر حمل‌کننده دیوارک بتنی

شکل 31 برش در محل تیر حمل‌کننده دیوارک بتنی

 

2.7. دیتیل های پیشنهادی پیوست ششم استاندارد 2800 (ویرایش چهارم)

مطابق با بند پ 6-1-4-7 پیوست ششم، در سازه های بتنی اجرای تیر و اتصال دال راه‌پله در تراز پاگرد میان طبقه باعث ایجاد ستون کوتاه در ستون‌های مجاور راه‌پله می‌شود. جهت جلوگیری از تشکیل ستون کوتاه می‌توان بجای اجرای تیر نیم‌طبقه، آن را در همان تراز طبقه اجرا نمود و بر روی آن دو ستونک اجرا کرد. سپس بر روی این ستونک ها تیری اجرا می‌شود که به ستون‌های اطراف متصل نبوده انتهای و آن با ستون‌های اطراف فاصله‌ای حداقل به‌اندازه 0.01 ارتفاع طبقه دارد.

نهایتاً دال پله و پاگردها در تراز نیم‌طبقه به این تیر قرارگرفته بر روی ستونک ها متصل می‌شوند. لازم به ذکر است تیر نشیمن قرارگرفته در تراز طبقه که ستونک ها بر روی آن قرار دارند بایستی تحت پیچش ایجادشده ناشی از بارهای ثقلی و ای لرزه طراحی شود. اعمال ضریب کاهش سختی پیچشی بر روی این تیر مجاز نیست.

 

اجرای پاگرد راه پله

شکل 32 اجرای پاگرد راه پله بر روی ستونک

 

روش دیگر توصیه‌شده توسط این پیوست برای کاهش اندرکنش پله و سازه، جداسازی آن مطابق جزئیات ارائه‌شده در شکل های 19 و 20 ر تراز پاگرد میان طبقه و تراز پاگرد پایین هر طبقه است. بر اساس این جزئیات از ایجاد ستون کوتاه در ستون‌های مجاور راه‌پله و آسیب به دال راه‌پله به علت جذب نیروی جانبی توسط راه‌پله جلوگیری می‌شود (حداقل پهنای دستک بتنی برابر 20 سانتی‌متر است). رمپ راه‌پله فقط در تراز پاگرد طبقه از طریق بالشتک فلزی بر روی دال پاگرد می‌نشیند و اتصال رمپ و دال پاگرد در تراز میان طبقه به‌صورت پیوسته اجرا می‌شود. این بالشتک‌های فلزی باید در داخل هسته بتنی مهارشده باشند.

 

جداسازی نشیمن پاگرد راه پله در تیر نیم‌طبقه

شکل 33 جزئیات اجرایی جداسازی نشیمن پاگرد راه پله در تیر نیم‌طبقه

 

جداسازی نشیمن پاگرد راه پله در تراز طبقه

شکل 34 جزئیات اجرایی جداسازی نشیمن پاگرد راه پله در تراز طبقه

 

8. بارگذاری راه‌ پله در ایتبس به‌صورت گام‌به‌گام

1.8. فیلم آموزشی رایگان خلاصه مباحث بارگذاری راه‌ پله

در ابتدا پیشنهاد می‌کنم فیلم آموزشی زیر را مشاهده کنید. این فیلم برگرفته از دوره جامع طراحی سازه‌های بتن‌آرمه است.

 

 

پس از انجام محاسبات بارگذاری راه‌پله در بخش قبل، حال نوبت به اعمال این محاسبات بارگذاری در etabs رسیده است؛ که در زیر به‌صورت گام‌به‌گام به آن پرداخته می‌شود.

گام 1. بایست اثر راه‌پله در مدل نرم‌افزاری به شکل مناسبی اعمال شود. پیش‌تر گفته شد که عمدتاً مهندسین طراح رمپ‌های راه‌پله را مدل‌سازی نمی‌کنند همین‌طور طبق ویرایش جدید نیز یک‌بار سازه را بدون مدل‌سازی راه‌پله می‌بایست بررسی کنیم پس ما نیز در این قسمت رمپ‌های راه‌پله را ترسیم نخواهیم کرد و صرفاً بارگذاری آن را اعمال می‌کنیم. برای ترسیم باکس راه‌پله دو روش وجود دارد:

می‌توانیم مانند تصویر سمت راست، محل راه‌پله را بدون ترسیم هیچ المانی خالی بگذاریم.
یا همانند شکل سمت چپ از Opening استفاده کنیم.

 

ترسیم باکس راه‌پله

شکل 35 ترسیم باکس راه‌پله

 

نکته حائز اهمیت آن است که تفاوتی میان نتایج دو روش فوق وجود ندارد.

گام 2. در این مرحله بایست بارهایی را که قبلاً محاسبه کرده‌ایم به تکیه‌گاه‌های مربوطه اعمال نماییم. برای این کار کافی است تکیه‌گاه را انتخاب کنیم. این تکیه‌گاه می‌تواند تیر طبقه، تیر میان طبقه و یا دستک کنسولی باشد. سپس مطابق تصویر زیر بارگذاری اعمال می‌شود.

 

مدلسازی راه پله سه طرفه در ایتبس

شکل 36 بارگذاری تکیه‌گاه‌های راه‌پله

 

برای کنترل درست بودن بارهای اعمالی مطابق شکل زیر عمل می‌کنیم. با این کار، نرم‌افزار، مقدار باری که در هر قسمت واردشده است را نمایش خواهد داد.

 

بارگذاری راه پله در ایتبس

شکل 37 نمایش تنظیمات بارها

 

روش بارگذاری راه پله در ایتبس

شکل 38 کنترل درست بودن بارهای اعمالی به راه‌پله

 

حالتی که بخشی از تیر بارگذاری می‌شود:

گفته شد که در برخی از موارد لازم است تنها یک بخش تیر بارگذاری شود. مثلاً در شرایطی که رمپ‌های راه‌پله بر روی دیوارک بتنی قرارگرفته باشند.
در این صورت عملیات بارگذاری در نرم‌افزار به شرح زیر خواهد بود:

قدم اول. تیری که بایست به‌صورت غیریکنواخت بارگذاری شود را انتخاب می‌کنیم.

قدم دوم. طول تیر را بر طول دیوارک بتنی تقسیم می‌کنیم. سپس عدد به‌دست‌آمده را در کادر نشان داده‌شده وارد می‌کنیم. فرض کنید طول تیر 4.9 متر و طول دیوارک نیز 1.2 متر باشد؛ بنابراین:

محاسبه راه پله

 

 اعمال بار گسترده غیریکنواخت در راه پله

شکل 39 تقسیم تیر برای اعمال بار گسترده غیریکنواخت

 

با این کار عملاً تیر به قطعاتی تقسیم می‌شود که هرکدام طولی برابر با 1.2 متر خواهند داشت.

در قدم بعدی به‌راحتی، مطابق مطالب گفته‌شده بارگذاری راه‌پله را انجام می‌دهیم.

تذکر جدی: پس از پایان بارگذاری حتماً باید قطعات تیر انتخاب و به‌صورت زیر یکپارچه شوند.

 

اموزش بارگذاری راه پله در etabs

شکل 40 یکپارچه کردن تیر

 

9. مدل‌سازی دستک کنسولی و نیم‌طبقه در ایتبس

نحوه‌ی اعمال بار، در حالتی که از دستک کنسولی برای نشیمن رمپ راه‌پله استفاده می‌شود، تفاوتی با سایر حالت‌ها ندارد. در این حالت صرفاً بایست دستک‌ها مطابق شکل زیر ترسیم شوند و مطابق با گام بندی گفته‌شده، بارگذاری انجام شود.

 

مدل‌سازی دستک کنسولی برای نشیمن رمپ راه‌پله

شکل 41 مدل‌سازی دستک کنسولی برای نشیمن رمپ راه‌پله

 

حال که با بارگذاری و مدل‌سازی راه‌پله آشنا شدیم پیشنهاد می‌کنم در ادامه این مقاله به تکمیل اطلاعات خود در خصوص اهمیت پرداختن به بحث راه‌پله و خطرات ناشی از بی‌توجهی به آن بپردازیم.

10. انواع شکست راه‌پله در زلزله‌های گذشته

بخشی از خسارات وارد بر راه‌پله در زلزله‌های گذشته ناشی از نادیده گرفتن آن در طراحی سازه و بخش دیگر ناشی از ضعف در اجرای راه‌پله‌ها است. به دلیل بی‌توجهی مهندسان در طراحی و اجرای راه‌پله، خسارت متعددی در زلزله‌های گذشته به این عنصر ساختمانی واردشده است که در ادامه موردبررسی قرار می‌گیرد:

1- شکست شمشیری و دال شیب‌دار راه‌پله

یکی از ضعف‌های اساسی که در اجرای راه‌پله‌ها به دلیل نقص در جزییات نقشه‌های اجرایی وجود دارد، ضعف اتصال تیر شمشیری به تیر اصلی یا تیر پاگرد است. در سازه‌های فولادی اغلب کیفیت جوشکاری و طول ناکافی جوش در محل پاگرد، موجب شکست تیر شمشیری می‌شود. در سازه‌های بتنی، مهار ناکافی تیرچه‌های شمشیری در تیر پاگرد عامل اصلی شکست است. ضمن این‌که با توجه به عدم طراحی راه‌پله در برابر نیروهای زلزله، امکان شکست دال در برابر نیروهای جانبی نیز وجود دارد. در تصاویر زیر نمونه‌ای از این مدل شکست را مشاهده می‌کنید:

 

شکست تیر شمشیری راه پله در اثر اجرا و طراحی نادرست راه پله

شکل 42 شکستن شمشیری‌ها در راه‌پله

 

خرابی در راه پله بتنی در اثر اجرا و طراحی نادرست راه پله

شکل 43 خرابی در دال و تیر مورب راه‌پله

 

خرابی در راه پله بتنی به علت اجرا و طراحی نادرست راه پله

شکل 44 انواع خرابی در دال بتنی راه‌پله

 

خرابی راه پله و سالم ماندن سازه(اجرای نادرست راه پله)

شکل 45 خرابی کامل راه‌پله علی‌رغم سلامت سازه اصلی

 

خرابی شمشیری و رمپ پله در اثر زلزله

شکل 46 خرابی شمشیری و رمپ پله در محل اتصال به پاگرد در زلزله

 

2-شکست پای پله در محل دال پاگرد

مشاهده خسارت زلزله‌های گذشته نشان می‌دهد در بخشی از تیر پله که مابین دال شیب‌دار به سمت بالا و پایین قرار دارد، تنش‌های پیچیده‌ای تحت نیروهای جانبی ایجاد می‌شود که ترکیبی از خمش و کشش بوده و محلی برای بروز شکست است.

 

شکست تیر پاگرد به علت اجرا و طراحی نادرست راه پله

شکل 47 شکست پای پله در محل اتصال به دال سقف

 

نمونه‌ای از شکست تیر پای پله

شکل 48 نمونه‌ای از شکست تیر پای پله

 

3- شکست ستون کوتاه در محل پاگرد

در اکثر ساختمان‌ها چون تیر پاگرد در ارتفاع ستون به آن متصل است، حدفاصل پاگرد تا سقف طبقه به یک ستون کوتاه تبدیل‌شده و نیروی برشی زیادی هنگام زلزله جذب می‌کند که در طراحی و محاسبات منظور نمی‌شود. تمرکز نیروهای برشی در محل ستون‌های پاگرد به دلیل عملکرد مهاربند گونه دال پله رخ می‌دهد.

بخشی از خسارات وارده بر راه‌پله در زلزله‌های گذشته به‌این‌علت رخ‌داده است؛ به‌ویژه در مورد سازه‌های بتنی که از ظرفیت برشی کمتری در مقایسه با سازه‌های فولادی دارند و در زلزله دچار شکست ترد می‌شوند. در برخی موارد استفاده از خاموت ویژه در تمام ارتفاع ستون‌های پاگرد به‌عنوان یک‌راه حل مطرح می‌شود.

در راه‌پله‌ها نیز می‌توان ستون‌های اطراف راه‌پله که با پاگرد تلاقی دارند را نوعی ستون کوتاه محسوب کرد و در محاسبات لحاظ نمود.

اگر راه‌پله در خارج از سازه اصلی و به‌طور مجزا طراحی گردد ولی به دلیل ملاحظات معماری الزام به طراحی راه‌پله در فضای داخلی سازه و در اتصال با ستون‌های اصلی سازه باشد، باید اثر تیرهای پاگرد بر ستون‌ها در محاسبات مدنظر قرار بگیرد تا برش‌های ناشی از نیروی زلزله تهدیدی برای ستون‌ها ایجاد نکند.

 

شکست ستون کوتاه در پاگرد راه پله بتنی (اجرای نادرست راه پله)

شکل 49 شکست ستون کوتاه در پاگرد راه‌پله سازه بتنی

 

4- شکست کف پله

علاوه بر شکست‌هایی که در زلزله‌های گذشته به سازه پله و قاب پیرامون آن وارد گردیده است، شکست در بخش‌های غیر باربر مانند کف پله‌ها نیز مشاهده گردیده است. شکل زیر مربوط به ساختمان هلال‌احمر بم است که دقیقاً پس از زلزله می‌بایست به‌عنوان پایگاه بحران وامداد در سرویس باشد اما در اثر شکست کف پله‌ها، عملاً امکان بهره‌برداری از ساختمان وجود ندارد.

 

شکست کف پله در زلزله بم به علت اجرای نادرست

شکل 50 شکست ساختار کف پله در ساختمان هلال‌احمر در زلزله 1382 بم

شکست رمپ پله (اجرای نادرست راه پله)

شکل 51 شکست رمپ پله

 

5-شکست دیوارهای اطراف پله

شکست دیوارها چه به‌صورت درون صفحه‌ای و چه به‌صورت برون صفحه‌ای در زلزله‌های گذشته بسیار رخ‌داده است. دیوارهای اطراف راه‌پله نیز از این قاعده مستثنا نبوده‌اند. دیوارهای اطراف راه‌پله ازجمله نقاطی است که می‌بایست هم در طراحی و هم در اجرای آن دقت مضاعفی صورت گیرد. با توجه به وجود قاب سازه در اطراف پله، دیوارهای پیرامون آن‌که به‌عنوان دور بند حریق اجرا می‌شوند، در عمل به‌صورت میان قاب عمل کرده و بسته به موقعیت راه‌پله در پلان می‌توانند پتانسیل پیچش در سازه را افزایش دهند. لذا بررسی این امر، در طرح و تأمین مقاومت دیوارهای اطراف راه‌پله جهت حفظ عملکرد آن پس از زلزله از اهمیت بالایی برخوردار است.

 

اجرای دیوار های اطراف راه پله در اثر اجرا و طراحی نادرست را پله

شکل 52 شکست مصالح سفت‌کاری در دیوار اطراف راه‌پله

 

خسارت وارده به دیوار اطراف راه پله در زلزله به علت ضعف در اجرای راه پله

شکل 53 خسارت وارده به دیوار اطراف راه‌پله در زلزله

 

6- شکست نازک‌کاری دیوارهای راه‌پله

وقوع هرگونه شکست در عناصر غیر سازه‌ای به‌کاررفته در راه‌پله عملکرد آن را تحت تأثیر قرار می‌دهد. از مهم‌ترین عناصر غیر سازه‌ای راه‌پله‌ها پس از کف پله، نازک‌کاری دیوارهای اطراف راه‌پله است، به‌ویژه در شرایطی که دیوارها با سنگ پلاک پوشش داده می‌شود، دقت در حداکثر ابعاد سنگ‌ها، اجرای اسکوپ و پیچ و رول‌پلاک در پوشش دیوارها از اهمیت بالایی برخوردار است.

 

شکست عناصر غیر باربر سازه ای اطراف راه پله در زلزله

شکل 54 شکست نازک‌کاری و عناصر غیر سازه‌ای در راه‌پله در زلزله

 

7- خرابی خرپشته

تخریب خرپشته به‌وفور در زلزله‌های گذشته مشاهده‌شده است. علت برخی شکست‌ها، رزونانس یا همنوایی فرکانس خرپشته با سازه اصلی است که به دلیل عدم مدل‌سازی خرپشته در مراحل طراحی سازه رخ می‌دهد و علت وقوع برخی دیگر، ضعف اجرا و عدم‌کفایت مقاطع و اغلب اتصالات بکار رفته در تیر و ستون‌های خرپشته است.

 

خرابی خرپشته راه پله به علت مدلسازی نادرست

شکل 55 نمونه‌ای از خرابی خرپشته در زلزله 1382 بم

 

11. اثر پله بر رفتار لرزه‌ای ساختمان

راه‌پله ازنظر سازه‌ای پس از عناصر باربر جانبی سازه (نظیر تیر، ستون و مهاربند)، در رتبه دوم قرار می‌گیرد درحالی‌که هنگام خدمت‌رسانی در نقش اول ظاهر می‌شود؛ به این معنی که با حذف پله، سازه ناپایدار و تخریب نمی‌شود اما خدمت‌رسانی سازه مختل می‌شود.

اگر راه‌پله به سازه متصل باشد تا حدودی به‌صورت اعضای سازه‌ای عمل می‌کند. با توجه به‌سختی بالای این عنصر در مقابل نیروهای افقی، در مقایسه با قاب خمشی می‌تواند نیروهای بزرگی را جذب کرده و موجب تمرکز سختی مضاعفی در یک بخش سازه شود. با توجه به اینکه به‌صورت معمول راه‌پله در سازه مدل‌سازی نمی‌شوند، آثار آن در طراحی سازه قابل‌بررسی نیست.

بر این اساس سه اثر اصلی ناشی از راه‌پله و یک اثر ناشی از خرپشته بر رفتار لرزه‌ای سازه قابل‌بررسی است؛ که در ادامه به بررسی هریک پرداخته می‌شود.

الف) افزایش سختی

راه‌پله‌ها با توجه به جزئیات اجرایی‌شان موجب افزایش سختی سازه در یک یا دو امتداد سازه می‌شوند، افزایش سختی خود باعث کاهش پریود سازه و افزایش نیروهای زلزله می‌گردد. همچنین افزایش سختی به معنای کاهش تغییر مکان‌های سازه نیز است.

ب) وقوع پیچش

چنانچه پله با استفاده از تیر شمشیری اجرا شود، سختی پله به‌صورت مهاربند در امتداد طول آن مؤثر خواهد بود.
در شرایطی که پله با استفاده از دال بتنی اجرا شود علاوه بر سختی در امتداد طولی پله، سختی در امتداد عرضی ناشی از عملکرد دیوار برشی شیب‌دار راه‌پله نیز برسازه تأثیر خواهد داشت.

با توجه به هندسه طرح معماری و سازه ساختمان، ممکن است ستون گذاری سازه در اطراف مجموعه پله و آسانسور منظور گردد و یا تنها راه‌پله را در بربگیرد. به دلیل تراکم بالای اجزای باربر جانبی سازه و همین‌طور عملکرد مهاربند گونه یا دیوار برشی مانند رمپ راه‌پله، مرکز سختی پلان سازه از مرکز جرم آن فاصله گرفته و به سمت گوشه‌ای که دستگاه پله در آنجا قرار دارد، متمایل می‌شود.

درنتیجه‌ی این افزایش فاصله مابین مرکز جرم و سختی، بازوی نیروی زلزله‌ی وارده بزرگ‌تر شده و لنگر پیچشی مازادی به سازه وارد می‌شود. بر این اساس وجود راه‌پله از طریق سه عامل ذیل سه عامل زیر موجب افزایش سختی سازه، تغییر در توزیع سختی و ایجاد پتانسیل پیچش در سازه می‌گردد.

• شمشیری و دال‌های شیب‌دار پله
• نحوه ستون گذاری
• تیرهای نسبتاً کوتاه راه‌پله

درواقع مهم‌ترین تأثیر راه‌پله بر رفتار لرزه‌ای سازه، تأثیر روی مرکز سختی و افزایش پتانسیل پیچش در ساختمان است. این اثرات به‌ویژه در شرایطی که راه‌پله به‌صورت نامتقارن در پلان قرار دارد دوچندان می‌شود.

پ) تمرکز نیرو در اعضای سازه

سختی ناشی از راه‌پله موجب تغییر نیروهای داخلی اعضای سازه ازجمله نیروهای برشی و ممان‌های خمشی می‌شود. در ستون‌های متصل به پاگرد پله و همچنین تیر پاگرد، نیروهای برشی و ممان خمشی وارده به‌شدت افزایش‌یافته، در عوض نیروهای سایر اعضا کاهش می‌یابد.

ت) رزونانس خرپشته

علاوه بر آثاری که ساختار اصلی راه‌پله بر رفتار سازه دارد، بسیاری از خسارات ایجادشده در زلزله‌های گذشته مربوط به خرابی خرپشته بوده است. ازلحاظ دینامیکی علت این امر، نزدیکی بین ارتعاش خرپشته با ارتعاش سازه و ایجاد پدیده تشدید است. در این شرایط پریود خرپشته با پریود کل سازه برابر بوده و بخش عمده‌ای از ارتعاشات ورودی به سازه را خرپشته جذب کرده و تخریب می‌شود.

جهت جلوگیری از این پدیده لازم است پریود سازه در هر دو امتداد با پریود خرپشته مقایسه شود و طراحی به نحوی صورت گیرد تا این دو، فاصله قابل قبولی از هم داشته باشند. اگر پریود خرپشته در بازه 0.75 تا 1.25 قرار گیرد، خرپشته شدیداً تحریک خواهد شد. در این موارد از طریق تنظیم جرم و سختی سازه‌ی خرپشته می‌توان از پدیده تشدید جلوگیری کرد.

12. نکات اجرایی برای کاهش خسارات راه‌پله

ساده‌ترین راه‌حلی که به نظر می رسد، آن است که سختی محوری پله‌ها و رمپ‌ها در مدل دیده شود و پله‌ها و رمپ‌ها برای اثر نیروهای لرزه‌ای محوری نیز طراحی شوند؛ اما مشکل اساسی که این راهکار دارد آن است که چون پله‌ها و رمپ ها ممکن است در نواحی گوشه ساختمان و یا در سایر نواحی باشند و جانمایی آن در دست طراح سازه نیست، وجود سختی مازاد ناشی از سختی محوری پله‌ها و رمپ ها، باعث ایجاد پیچش در پلان سازه شده و عملکرد سازه را دور از رفتار مورد انتظار طراح کند و در صورت مدل‌سازی دستگاه پله در سازه ممکن است المان‌ها بسیار سنگین‌تر به دست آیند. البته در شرایطی که دور دستگاه پله دیوار برشی بتنی قرار گیرد، این مشکل تا حد زیادی مرتفع می‌گردد.

همان‌طور که در موارد قیل بیان شد؛ مطابق با توصیه پیوست ششم، مهندسین طراح باید مدل‌سازی راه‌پله را در طرح خود لحاظ کنند و اجرای پله تحت نیروهای ایجادشده در آن‌ها طراحی شود و مطابق با نکات بیان‌شده در این مقاله و دید مهندسی خود، طرح را بهینه سازند.

نکات اجرایی لازم برای کاهش خسارات دستگاه راه‌پله

1. یکی از نکات اجرایی مهم در راه‌پله‌های بتنی که گاهی فراموش می‌شود این است که در حین اجرای سقف، باید میلگردهای انتظار در دو ردیف (به‌عنوان میلگرد انتظار مش بالا و پایینِ دال پله)، تعبیه شود.

با اجرای میلگردهای راه‌پله، در سقف بعدی، میلگردهای انتظار به میلگردهای انتظار سقف زیرین بافته می‌شوند. به‌طورکلی در اجرای دال‌های بتنیِ سازه‌ای، همواره باید دو ردیف میلگرد به‌صورت شبکه (مِش) در بالا و پایین استفاده گردد. همان‌طور که در تصویر زیر می‌بینید، به‌وسیله قطعات چوب، فاصله بین دو ردیف ثابت نگه‌داشته شده است.

 

میلگردهای انتظار دال راه پله بتنی

شکل 56 میلگردهای انتظار دال پله

 

طول میلگرد انتظار نیز باید با توجه به مقادیر نقشه و ضوابط مبحث نهم مقررات ملی ساختمان تعیین شود. به لحاظ تجربی، طول میلگرد انتظار را معمولاً ۱۰۰ تا ۱۲۰ سانتی‌متر در نظر می‌گیرند.

2. غالب مهندسین اجرای باکس راه‌پله با کمتر از ۴ ستون توصیه نمی‌کنند؛ در این حالت، پاگرد و شمشیری‌ها باید به‌صورت طره‌ای (کنسولی) اجرا گردد. با توجه به بارهای قابل‌توجه راه‌پله و تنش‌های بزرگ تبادل شده بین اعضای سازه‌ای درگیر، در طراحی و اجرای این کنسول‌ها بایستی بند 1-4-3 از ویرایش چهارم استاندارد ۲۸۰۰ زلزله، مبنی بر دوری کردن از اجرای طره‌های بزرگ‌تر از ۱٫۵ متر، مهندسان طراح بایستی در طراحی طره‌های پاگرد توجه کافی داشته باشند.

3. تیر نیم‌طبقه باید هم‌زمان با قالب‌بندی ستون‌ها اجرا شود. این نیز یکی از نکات اجرایی راه‌پله است که گاهی پیمانکاران تازه‌کار تعبیه میلگردهای تیر نیم‌طبقه در داخل ستون را فراموش می‌کنند. این مسئله در اجرای سقف اول بسیار شایع‌تر است.

در صورت فراموشی این مورد توسط اکیپ اجرایی، بعد از بتن‌ریزی و باز کردن قالب‌ها متوجه آن شده که در این مرحله مجبورند برای اتصال به ستون‌ها قسمت‌هایی از آن را تخریب کنند و علاوه بر این‌که مخالف صریح بندهای آیین‌نامه مبحث نهم مقررات ملی ساختمان بوده، باعث ضعیف شدن و ایجاد ترک در سایر قسمت های سازه می شود که توصیه می‌شود برای رفع این مشکل، از روش‌های کاشت میلگرد در بتن با استفاده از چسب‌های مخصوص و توسط افراد مجرب بهره برده شود.

برای ستون هایی که تیر نیم‌طبقه (پاگرد) پله به آن‌ها متصل است، از خاموت ویژه در تمام ارتفاع ستون استفاده شود تا از شکست برشی ستون (پدیده ستون کوتاه) جلوگیری شود.

13. مراحل اجرای صحیح دستگاه پله

یک مهندس بایستی بتواند حالت کلی دستگاه پله ساختمان را به‌خوبی در ذهن خود تصور نموده و در اجرای آن به شکل درست و استاندارد تلاش کند. با در نظر گرفتن کیفیت نسبتاً پایین اجرای سازه در کشورمان، اجرای پله به‌صورت اصولی امری نسبتاً دشوار بوده و تنها به کمک نیروی اجرایی بسیار باتجربه و حرفه‌ای میسر است. تصویر زیر مربوط به دستگاه پله‌ی دو رمپ در اسکلت فولادی است که در ادامه روش اجرای این پله را به‌صورت کامل شرح خواهیم داد.

جزئیات سه‌بعدی شمشیری پله دوطرفه

شکل 57 جزئیات سه‌بعدی شمشیری پله دوطرفه

 

سطح شیب‌داری که دوطبقه سازه را به هم متصل می‌کند، با استفاده از دال بتنی که بر روی تیرآهن‌های شمشیری قرار می‌گیرد، ساخته می‌شود. هر رمپ راه‌پله نیازمند حداقل دو تیرآهن شمشیری دارد که البته می‌توان تعداد آن را بسته به نظر طراح افزایش داد. تیرآهن‌های شمشیری به‌صورت Z شکل، مانند شکل زیر بین دوطبقه قرار خواهند گرفت.

 

راه پله فلزی

شکل 58 شمشیری راه‌پله فولادی

 

نحوه ساخت و اجرای تیرآهن‌های شمشیری به این صورت است که؛ دو تیرآهن که معمولاً از مقطع IPE استفاده می‌شود را در حدود فاصله 90 سانتی‌متری از یکدیگر قرار می‌دهیم. پس از مشخص شدن مقطع موردنیاز توسط طراح، لازم است که تغییراتی بر روی تیرآهن‌های شمشیری صورت گیرد تا بتوان آن‌ها را به‌صورت Z شکل درآورد و آن‌ها را با استفاده از روش‌های مناسب به سازه متصل نمود.

در قدم اول لازم است متناسب با شیب پله و طول قطعه پاگرد، دو قطعه لچکی مانند شکل زیر بریده‌شده و آن را از تیرآهن‌های شمشیری جدا خواهیم کرد.

بریدگی ایجادشده شامل قسمتی از بال تحتانی و جان تیرآهن خواهد شد.

 

جداسازی قطعه مثلثی شکل به‌منظور خم کردن شمشیری

شکل 59 جداسازی قطعه مثلثی شکل به‌منظور خم کردن شمشیری

 

پس از جداسازی قطعه‌های لچکی، با استفاده از پتک، لبه قسمت‌هایی که از تیرآهن برش خورده است را به هم نزدیک کرده و به هم جوش خواهیم داد. سپس ورق‌های تقویتی به طرفین جان تیرآهن‌های شمشیری جوش می‌دهیم.

محاسبه پله فلزی

شکل 60 خم کردن قسمت‌های انتهایی تیرآهن شمشیری

 

در قدم بعدی، تیرآهن‌های شمشیری ساخته‌شده با استفاده از اتصال مفصلی به سازه فلزی متصل می‌شوند. در اکثر مواقع شمشیری به جان تیر به صورتی مفصلی متصل می‌شود و در برخی موارد ممکن است این اتصال به ستون سازه نیز باشد.

در ابتدایی‌ترین طبقه، جهت اتصال شمشیری به فونداسیون، باید از قبل صفحه‌ستون برای آن در فونداسیون تعبیه‌شده باشد که بتوان شمشیری را به صورتی مفصلی به آن متصل نمود.

 

اتصال تیرآهن شمشیری به سازه

شکل 61 اتصال تیرآهن شمشیری به سازه

 

سطح شیب‌دار راه‌پله مانند اجرای سقف‌های سازه است و تفاوت آن‌ها صرفاً در نحوه قالب‌بندی و بتن‌ریزی آن‌ها است. به‌عنوان‌مثال اگر سقف سازه از نوع عرشه فولادی باشند، ورق‌های فولادی را بر روی تیرآهن‌های شمشیری قرار خواهند داد و با استفاده از گل‌میخ محکم بسته خواهند شد و پس از فرایند قالب‌بندی، بتن‌ریزی آن انجام خواهد شد.

 

محاسبه شمشیری پله

شکل 62 دستگاه پله با استفاده از تیرآهن شمشیری و دال بتنی

 

مراحل ارائه‌شده در زیر نیز برای ساختمان‌های تا دوطبقه نیز کارآمد است:

1. بر روی دیواری که قرار است پله‌ها در مجاور آن اجرا گردند، یک‌لایه اندود گچ به‌صورت مورب با زاویه شیب پله و عرض تقریبی ۵۰ سانتی‌متر کشیده می‌شود. این لایه تنها برای علامت‌گذاری بهتر روی دیوار است و ازاین‌رو نیازی به ضخامت چندان زیاد و یا اجرای دقیق ندارد.

 

راه پله ساختمان دو طبقه

 

2. در مرحله دوم خط کردن پله، ما می‌بایست کف تمام‌شده ساختمان یا نقطه ۰٫۰۰ را مشخص کنیم. سپس به کمک مداد قرمز یا ماژیک روی آن علامت‌گذاری می‌نماییم. این نقطه، نقطه‌ی شروع خط کردن پله خواهد بود.

 

مدلسازی راه پله

 

3. حال که نقطه‌ی شروع مشخص شد، به کمک تراز دستی یک خط عمودی از نقطه شروع رسم نموده و به‌اندازه ارتفاع نخستین پله روی خط عمودی جدا می‌کنیم. بدین‌صورت سطح ارتفاعی اولین پله به دست خواهد آمد.

 

اندازه استاندارد راه پله ها

 

4. به کمک تراز دستی از نقطه به‌دست‌آمده یک خط افقی رسم نموده و به‌اندازه اولین کف پله از آن جدا می‌نماییم.

 

درب ورودی راه پله

 

5. همانند دو مرحله‌ی پیشین، بقیه ارتفاع‌ها و کف پله‌ها را مشخص نموده تا به کف تمام‌شده پاگرد برسیم.

6. پس از مشخص شدن کف و ارتفاع تمامی پله‌ها، به کمک یک شمشه با رسم یک خط مورب، لبه زیر تمامی پله‌ها را به یکدیگر متصل خواهیم نمود.

 

مشخص نمودن خط مورب زیر پله ها با شمسه

 

7. در گام بعدی به‌موازات خط رسم شده، خط دیگری به فاصله ارتفاع تیرآهن (همان نمره تیرآهن، مثلاً 16 سانتی‌متر برای تیرآهن IPE160) مورداستفاده برای شمشیری، رسم خواهیم کرد. بدین‌صورت محل به‌کارگیری تیرآهن مشخص خواهد شد.

 

مراحل طراحی راه پله

 

پس از انجام گام های هفت‌گانه بالا، محل قرارگیری شمشیری مشخص گردید. با انجام این موارد، کار برای اجرای شمشیری بسیار آسان گشت. در مرحله اجرای پله، می‌بایست اول تیرآهن شمشیری به‌صورت مناسب و استاندارد ایجاد گردد. با توجه به وجود دو شکستگی در این تیرآهن، می‌بایست زاویه این شکستگی‌ها به‌صورت مناسب رعایت گردد. برای این منظور، معمولاً بایستی از الگو (شابلون) استفاده شود.

14. نحوه‌ی اجرای انواع راه‌پله در سازه بتنی

قبلاً بارگذاری راه‌پله در نرم‌افزار ETABS را فراگرفتیم. ولی قدم قبل از بارگذاری، انتخاب فرم مناسبی برای اجرای راه‌پله هست.

1- یکی از پرکاربردترین روش‌های اجرای راه‌پله خصوصاً زمانی که در پروژه دیوار برشی داشته باشیم تصویر زیر است. همان‌طور که در تصویر مشخص است برای اجرای راه‌پله از دیوار برشی ریشه گرفته‌شده و رمپ‌ها بر روی آن اصطلاحاً سوار شده است. ایرادی که می‌توان به این فرم اجرایی گرفت این است که راه‌پله بر عملکرد لرزه‌ای ساختمان تأثیرگذار است.

 

نحوه اجرای راه پله

شکل 63 ریشه گرفتن از دیوار برشی برای اجرای راه‌پله

 

2- نوع دیگری که می‌توان از آن استفاده کرد دیوارک بتنی است. در این حالت برخلاف حالت قبلی که رمپ به دیوار برشی متصل می‌شد، رمپ را به یک دیوار دیگر متصل می‌کنیم.

 

اجرای راه پله بتنی

شکل 64 دیوارک بتنی

 

3- نوع دیگر استفاده از دستک یا کنسول است. همان‌طور که در دو تصویر زیر مشاهده می‌کنید کنسول‌هایی از ستون‌ها گرفته‌شده است.

 

اجرای راه پله ساختمان

شکل 65 استفاده از کنسول یا دستک برای اجرای راه‌پله

 

 

نتیجه‌گیری

  1. روال رایج در طراحی سازه به این صورت است که رمپ‌های راه‌پله و جزئیات آن در مدل‌سازی نرم‌افزاری وارد نمی‌شوند. در عوض بار راه‌پله به تکیه‌گاه‌های مربوطه اعمال می‌شود؛ که البته طبق ویرایش جدید آیین‌نامه 2800 زین پس می‌بایست دو مدل طراحی داشته باشیم یک‌بار با مدل‌سازی راه‌پله و یک‌بار بدون آن.
  2. بارهای راه‌پله شامل بار مرده و بار زنده است. بارهای مرده مطابق با دیتیل‌های موجود محاسبه می‌شوند. در خصوص بار زنده نیز مبحث ششم از مقررات ملی ساختمان در قالب جدول 6-5-1 مقادیر را مشخص کرده است.
  3. بار گسترده راه‌پله و راه‌های منتهی به درب خروجی برابر با 5 کیلو نیوتن بر مترمربع است. توجه داشته باشید که اجازه کاهش دربار زنده یکنواخت راه‌پله را خواهیم داشت. به این نکته هم توجه کنید که در ویرایش جدید مبحث ششم فقط اجازه کاهش سربار زنده را خواهیم داشت و کاهش مضاعف بار زنده (اعمال ضریب 0.5 در ترکیبات بارگذاری شامل باد و زلزله) امکان پذیر نخواهد بود و بهتر است این نوع بارها را در نرم‌افزار به‌صورت Live-reducible تعریف شود.
  4. در حالت راه‌پله یک رمپ و دو رمپ، سطح اشغال باکس راه‌پله با سطح اشغال پله‌ها تقریباً برابر بود؛ اما در راه‌پله‌های سه رمپ و چهار رمپ، چشم راه‌پله ابعاد به نسبت بزرگی دارد. به همین دلیل باید در محاسبات بار مرده وزنده این سطح را حذف کنیم.
  5. نتایج حاصل از مقایسه سازه بین مدل کردن راه پله و بدون مدل کردن آن در نرم افزار ETABS نشان می‌دهد که سختی سازه کاهش خواهد یافت؛ بنابراین اثر آن ناچیز نبوده و نمی‌توان از مدل‌سازی راه‌پله صرف‌نظر کرد.

بحث بارگذاری راه‌پله همواره برای طراحان به‌ویژه مهندسین تازه‌کار با دشواری‌هایی همراه بوده است. در این مقاله تمامی نکات حائز اهمیت در بارگذاری با زبان ساده و مثال‌محور مطرح‌شده است. شما مهندس عزیز، بامطالعه این مقاله، دید اجرایی مناسبی در خصوص انواع راه‌پله‌ها و محاسبات بارگذاری متناظر با هر یک کسب می‌کند. همچنین اصول اعمال بارگذاری در نرم‌افزار ETABS را نیز فرامی‌گیرید.

 

منابع

1. مبحث ششم مقررات ملی ساختمان، ویرایش سال 1398
2. آیین نامه طراحی ساختمان ها در برابر زلزله، استاندارد 2800، (ویرایش چهارم)
3. آیین‌نامه ASCE7 ویرایش سال 2016 آمریکا
4. راهنمای نرم‌افزار ETABS 2017 –ETABS2017Documentation
5. یادداشت علمی مهندس مسعود حسین زاده اصل

 

خرید لينک هاي دانلود

دانلود رایگان اعضای ویژه

دانلود رایگان این آموزش و ده ها آموزش تخصصی دیگر به ازای پرداخت فقط 80 هزار تومان (+ اطلاعات بیشتر)

خرید با اعتبار سایت به ازای پرداخت فقط 2 هزار تومان

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

دانلود سریع به ازای پرداخت فقط 2 هزار تومان

پیش از همه باخبر شوید!

تعداد علاقه‌مندانی که تاکنون عضو خبرنامه ما شده‌اند: 37,298 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!

تولید کنندگان آموزش
با ارسال 30اُمین دیدگاه، به بهبود این محتوا کمک کنید.
نظرات کاربران
  1. کاظمی

    با عرض سلام و احترام و سپاس و تشکر بواسطه مطالب مفید و آموزنده ای که ارائه می دهید.
    سوالم در مورد نحوه توزیع بار راه پله یکطرفه و دوطرفه است که بیان فرمودید. در مثالی که آورده اید آیا لازم نیست که ما بار ۵۱۰ کیلوگرم بر متر مربع را در طول پله ( ۸٫۷ متر) ضرب کنیم ؟ و بعد تقسیم بر دو نموده و به عنوار بار خطی گستردع تیر در نظر بگیریم؟چون این ۵۱۰ بار واحد است و کل بار ما بیشتر است.
    در مثال دوم هم، فرمودید که بار را بر ۴ تقسیم می کنیم و به تیر میان طبقه دو قسمت و به هر کدام از تیرهای بالا و پایین طبقه، یک قسمت را اختصاص می دهیم ( در مثال ذکر شده مقدار بار ۱۱٫۲۵ بدست آمده است) به نظر می رسد برای یک راه پله در یک طبقه، صحیح باشد. اما اگر ما ساختمان چند طبقه ای داشته باشیم، شمشیری طبقات بعدی به تیرهای بالا و پایین ( تیر طبقات) وصل می شود و بالاخره نصف این بار به این تیرها می رسد. یعنی در هر صورت ، چه برای تیر طبقه و چه برای تیر نیم طبقه ، دو رمپ به آن وصل و از دو رمپ نیرو به تیر وارد می شود(بجز در طبقه آخر یا خرپشته) . پس ما اینجا هم دو بار ۱۱٫۲۵ خواهیم داشت.
    لطفا در اینمورد راهنمایی بفرمایید.

    پاسخ دهید

  2. مهندس شکوه شیخ زاده (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    سلام مهندس جان
    تشکر از همراهی شما
    در سوال اول بله این کار رو هم می توانیم اجام دهیم و دو روش وجود دارد که یک روش در مقاله است و یک روش هم شما فرمودید، در قسمت دوم:بله درست است اگر در طبقات باشد نصف بار رمپ طبقه بالایی هم وارد می شود و همه مثل هم می شوند(به جز طبقه آخر )

    پاسخ دهید

  3. محمود جعفری

    با سلام
    برای اجرای دال راه پله آیا دال باید بصورت مجزا روی دستک ها ی نیم طبقه قرار گیرد و دستک ها تنها بعنوان تکیه گاه هستند و نحوه اجرای صحیح آنرا توضیح بدید لطفا
    با تشکر

    پاسخ دهید

  4. مهندس شکوه شیخ زاده (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    سلام مهندس وقت بخیر
    چون اکثرا از تیرهای میان طبقه و در بعضی مواقع به صورت کنسولی متصل به دیوار برشی استفاده میشه

    پاسخ دهید

  5. بهزاد

    با سلام و ادب
    ممنونم بابت مطالب مفید
    ممنون میشم نحوه مدل کردن اتصال لغزشی(اتکایی) در ایاتبس رو بگید از کدام دستور ایتبس انجام میشه.اتصال لغزشی

    پاسخ دهید

  6. مهندس شکوه شیخ زاده (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    سلام مهندس،من پیام شما رو به گروه پشتیبانی علمی سبز سازه انتقال خواهم داد و جواب رو در اسرع وقت برای شما ارسال خواهم کرد. 🌹

    پاسخ دهید

  7. محسن اصلانی

    سلام و احترام
    در صورت مدل سازی تیر نیم طبقه در ایتبس و اعمال بار به این تیر، پیچش ناشی از دال پله که به تیر وارد میشود را چگونه باید به سازه اعمال نمود؟

    پاسخ دهید

  8. مهندس مرتضی قلندری (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    سلام
    راه پله را باید بر اساس پیوست ششم استاندارد ۲۸۰۰ مدلسازی کنید. یعنی در یک فایل فقط بارگذاری راه پله را انجام می دهید و نیاز به مدلسازی اجزای راه پله نیست. ولی در یک مدل دیگر باید تمام اجزای راه پله را مدلسازی و عملکرد آن را بر روی سازه بررسی کنید. در فایل اول فقط کافی است تیر نیم طبقه را مدلسازی کنید و بار راه پله را به این تیر و تیر تراز طبقه اعمال کنید.

    پاسخ دهید

  9. افشین خلیلی

    با سلام
    ممنون از بررسی ومقاله آموزشی خوبتون یه چندتا سوال مطرح هست در مورد پیوست شش ۲۸۰۰ که خدمتتون عرض می کنم یک در صورت استفاده از کنسول یا دستک در تراز تیر نیم طبقه باید برای اجرای پاگرد پله در تراز نیم طبق ریشه ها را از دستک گرفت؟ دو در صورت عدم مدلسازی راه پله در ایتبس پیچش ایجاد شده در دستک چگونه باید کنترل نمود؟ در صورت استفاده از دستک یا کنسول دال پاگرد فقط از یک طرف روی دستک منشیند یا باید یک دستک دیگر نیز در وجه عمود بر دستک اول و در وجه دیگر ستون دیگر طراحی گردد؟ممنون

    پاسخ دهید

  10. نوش آفرین کرمی (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    سلام
    جواب سوال اول
    منظورتون از دستک اگر کربل است نه نمیتوان گرفت
    جواب سوال دوم نباید ضریب پیچشی داد یعنی همه ضرایب باید یک باشند
    فقط از یک طرف وتیر نیم طبقه یک سر روی این دستک است و سر دیگر آن روی دستک دیگر بر روی ستون مقابل

    پاسخ دهید

  11. علی زاده

    با سلام و خسته نباشید
    مقاله راه پله یک مقاله جالب و مفید است و از تهیه کننده بسیار تشکر می شود ، امّا کامل نیست . خواهشمندام مطالب جزوه سازه بتنی اینبس تابستان ۹۹ قسمت راه پله استاد آقای دکتر حسین زاده اصل دانشگاه تبریز و عضو آئین نامه ۲۸۰۰ نیز به مطالب اضافه و توضیح بیشتر داده شود . سپاس

    پاسخ دهید

  12. مهندس مهناز افضلی (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    سلام مهندس، ممنون از لطف و نظر شما، حتما مورد بررسی قرار میگیره

    پاسخ دهید

  13. مهیاد

    سلام و عرض ادب
    چرا میلگرد های شمشیری پله در محل اتصال به پاگرد به صورت ضربدری میشه یعنی میلگرد پایین میره بالا و میلگرد بالا میره پایین دال ؟

    پاسخ دهید

  14. رامین منصوری

    با سلام
    اتصال x متداول ترین اتصال مفصلی تیر میان طبقه به ستون می باشد
    یکی از مهمترین دلایل استفاده از این اتصال دور کردن مفصل پلاستیک از محل اتصال می باشد.

    پاسخ دهید

  15. مهیاد

    سلام مهندس منظورم اون حالت ضربدری در محل اتصال شمشیری به خود پاگرده . منظورم سفره ارماتور پایینی دال پله است که خم میخوره میره تو قسمت بالایی دال . ممنون میشم اگه پاسخ دهید.

    پاسخ دهید

  16. محمد خسروآبادی

    در خصوص اصلاح طول مهار نشده ستونها برای در نظر گرفتن اتصال تیر نیم طبقه به ستونها بعرض می رسانم چون تیر نیم طبقه مهار جانبی برای این ستونها در فاصله دو طبقه ایجاد نمیکنه و مجموعه این دو ستون می تواند در یک حالت ناپایداری همزمان با هم کمانش یکطرفه داشته باشند، لذا اصلاح طول مهار نشده در جهت عدم اطمینان خواهد بود

    پاسخ دهید

  17. مهندس مرتضی قلندری (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    با سلام
    تشکر و سپاس از نظری که در این مورد دادید. نظرتون از نظر تئوری کاملا صحیح اما بعید میدونم در واقعیت این دو ستون همزمان و در یک جهت بخواهند کمانش کنند. البته این اصلاح زمانی بوده که بار به صورت نقطه ای وارد شود و به صورت دستی طول مهار نشده را اصلاح کنیم. در غیر این صورت اگر تیر نیم طبقه مدل شود نرم افزار به درستی طول مهار نشده را در نظر میگیرد.

    پاسخ دهید

  18. فاطمه

    با سلام و تشکر فراوان
    من این قسمت که در باره سختی پله و نقش اون در سختی سازه برای مدلسازی ۳ بعدی پله رو گفتید متوجه نشدم.
    یک بار گفتید در مدلسازی شمشیری none بدیم که سختی رو نبینیه از طرفی گفتید باز سختی تیر شمشیری رو بگیریم که توزیع سختی بهتر بشه.
    ممنون میشم توضیح بدید.

    پاسخ دهید

  19. مهندس مرضیه صبور (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    سلام. مطابق پیوست جدید مبحث ششم، شما باید در دو حالت سازه رو در نظر بگیرید، یک بار بدون در نظر گرفتن اثر مدلسازی پله (که در این حالت بارهای معادل رو به تیرهای لبه یا گره های ستون وارد میکینم) و یک بار با در نظر گرفتن اثر راه پله (که در این حالت شمشیری ها باید کامل مدل بشه) و در انتها حالت بحرانی در نظر گرفته بشه، اما در حال حاضر هنوز نظام مهندسی این اجبار رو اعمال نکردن و شما فقط میتونید حالت اول رو در نظر بگیرید.

    پاسخ دهید

  20. ایمان

    سلام.بسیار عالی.سپاسگذارم از کلیه مطالب خوبتون

    پاسخ دهید

  21. مهندس مرضیه صبور (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    سلام مهندس
    خیلی ممنون از نظرتون
    اگر انتقاد یا پیشنهادی برای بهتر شدن سایت دارید حتما مطرح کنید خوشحال میشیم

    پاسخ دهید

  22. Pala Dasko

    Hello Mrs. Marzieh
    I am fourth stage student in civil engineering department from Kurdistan-Iraq
    I just want to know if you have a PDF file about the subject in (Sabzsaze.com) about staircase.if you send for me
    -Best Regards

    پاسخ دهید

  23. مهندس مرضیه صبور (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    Hello Dear Pala
    :Our products is in Persian language. If you can read, we have two article about staircase and you can read in this links
    https://sabzsaze.com/stair/
    https://sabzsaze.com/loading-of-stair/

    پاسخ دهید

برای دریافت رایگان این ویدئو، آدرس ایمیل خود را وارد کنید.
 
همین الان برایم ایمیل شود

ویدئو آموزشی ارزشمند با موضوع:
طراحی و اجرای راه‌پله بتنی مطابق پیوست ششم 2800

قیمت: 40,000 تومان
close-link
question