تعریف و ضوابط طراحی ساختمان بنایی مسلح

3696

در این پست ابتدا به تعریف ساختمان بنایی مسلح می پردازیم سپس در ادامه ضوابط طراحی آنها را برای اجرا در مناطق با خطر لرزه خیزی کم، زیاد و متفاوت را برمی شماریم.

ساختمان بنایی مسلح چیست ؟

مسلح نمودن ساختمان های بنایی به وسیله هسته بتنی مسلح و یا قرار دادن میلگردهای فولادی درون حفره های واحدهای بنایی مجوف و پر کردن آنها توسط ملات یا بتن مانند شکل ۱ انجام می شود.

حداکثر ارتفاع ساختمان بنایی مسلح ۱۵ متر از تراز پایه می باشد.

ساختمان بنایی مسلح

شکل ۱- نمونه هایی از دیوار بنایی مسلح

تحلیل و طراحی ساختمان بنایی مسلح

طراحی ساختمان بنایی مسلح به دو روش تنش مجاز و مقاومت نهایی صورت می گیرد.

فرضیات طراحی ساختمان بنایی مسلح به روش تنش مجاز بر اساس تنش های مجاز و فرض توزیع خطی تنش و کرنش و در نظر گرفتن این که کلیه تنش ها در محدوده ارتجاعی می باشند به قرار زیر است:

  • مقاطع صفحه ای پیش از خمش، پس از خمش نیز مستوی باقی می مانند.
  • تنش، متناسب با کرنش است.
  • ترکیب اعضای بنایی، یک عضو همگن را تشکیل می دهد.
  • بنایی هیچگونه تنش کششی را تحمل نمی نماید.
  • میلگرد کاملا توسط ملات یا دوغاب محصور و با واحد بنایی پیوند دارد، به طوری که مجموعاً دارای رفتار همگن بوده و در محدوده تنش های مجاز، عمل می کنند.

طراحی ساختمان بنایی مسلح به روش مقاومت نهایی بر اساس فرضیات زیر استوار است:

۱- میلگرد کاملاً توسط مصالح بنایی محصور شده و پیوستگی کرنش بین ملات و میلگرد وجود دارد، به طوری که بارهای اعمالی به صورت مرکب تحمل می شوند.
۲- مقاومت اسمی مقاطع بنایی مسلح برای ترکیب خمش و بار محوری بایستی بر اساس اعمال شرایط تعادل و سازگاری کرنش ها باشد.
۳- توزیع کرنش در عمق مقطع، خطی در نظر گرفته می شود.

۴- حداکثر کرنش قابل استفاده در دورترین تار فشاری بنایی باید برابر با ۰/۰۰۳ برای بنایی رسی و ۰/۰۰۲۵ برای بنایی بتنی فرض شود.

۵- مقدار تنش میلگرد در محدوده ارتجاعی از حاصل ضرب مدول الاستیسیته در کرنش میلگرد به دست می آید.

برای کرنش های بزرگتر از کرنش حد ارتجاعی، تنش در میلگرد باید مستقل از کرنش و برابر با مقاومت تسلیم در نظر گرفته شود.

۶- در محاسبات خمش و نیروهای محوری باید از مقاومت کششی بنایی صرف نظر کرد، ولی برای محاسبه خیز مقاومت کششی بنایی باید در نظر گرفته شود.

۷- تنش بنایی در دورترین تار فشاری برابر با ۰/۸۵ مقاومت فشاری مشخصه بنایی است که در ناحیه فشاری و تا عمق ۰/۸ فاصله بین تار کنش فشاری حداکثر و محور خنثی به صورت یکنواخت توزیع می شود.

در طراحی ساختمان بنایی مسلح به روش تنش مجاز، تنش های ایجاد شده در بنایی بتنی یا رسی نباید از مقادیر مجاز ارائه شده در آیین نامه های معتبر تجاوز نماید.

در طراحی ساختمان بنایی مسلح به روش مقاومت نهایی، مقاومت طراحی ارائه شده در آیین نامه های معتبر که عبارت است از مقاومت اسمی ضربدر ضریب کاهش مقاومت باید برابر یا بیشتر از مقاومت لازم باشد.

تحلیل و طراحی ساختمان بنایی مسلح تا زمان تدوین مقررات مربوط به مبحث هشتم مقررات ملی ساختمان، با استفاده از آیین نامه های معتبر مجاز می باشد.

ضوابط و جزئیات ساختمان بنایی مسلح برای مناطق با خطر نسبی کم

ضوابط و جزئیات ساختمان بنایی مسلح برای مناطق با خطر نسبی کم باید با بندهای زیر بر اساس مبحث هشتم مقررات ملی ساختمان مطابقت کند.

الزامات میلگردها

الف) اندازه قطر میلگرد طولی نباید از ۲۸ میلی متر بیشتر باشد.

همچنین قطر میلگرد طولی در ساختمان بنایی مسلح نباید بیشتر از یک هشتم ضخامت اسمی دیوار یا یک چهارم هر یک از موارد زیر باشد:

  • بعد کوچک حفره
  • ضخامت هسته مسلح

ب) درصد نسبی میلگردهای طولی در حفره یا در ردیف های واحدهای بنایی تو خالی نباید بیش از ۴ درصد در محله ای بدون وصله و ۸ درصد در محل وصله میلگردها باشد.

همچنین در یک حفره دیوار نباید بیش از ۲ میلگرد جایگذاری شود.

تبصره: درصد نسبی میلگرد، نسبت سطح مقطع میلگرد به مساحت حفره و یا هسته مسلح معادل می باشد.

فاصله میلگردها

۱- فاصله آزاد بین میلگردهای موازی به جز در ستون ها، نباید کمتر از قطر اسمی میلگردها یا ۲۵ میلی متر، هر کدام بیشتر است باشد.

۲- در ستون ها و ستونک ها فاصله آزاد بین میلگردهای طولی نباید از هیچ یک از دو مقدار ۱/۵ برابر قطر اسمی و ۳۸ میلی متر کمتر باشد.

۳- محدودیت فواصل آزاد بین میلگردها باید برای فاصله آزاد بین یک وصله پوششی و وصله ها یا میلگردهای مجاور نیز رعایت شود.

۴- فاصله آزاد بین یک میلگرد و هر سطح واحد بنایی، در صورت استفاده از دوغاب درشت دانه و ریزدانه به ترتیب نباید کمتر از ۱۳ میلی متر و ۷ میلی متر باشد.

۵- در گروه میلگردهای موازی که میلگردها در تماس با یکدیگر بسته می شوند تا به صورت یک واحد عمل کنند، تعداد میلگردهای هر گروه باید به دو عدد محدود شود و این میلگردهای گروه شده باید در داخل تنگ ها محصور شوند.

مهار میلگردهای خمشی

۱- فشار یا کشش محاسبه شده در میلگرد در هر مقطع از اعضای سازه ای باید در هر طرف آن مقطع به وسیله طول گیرایی مستقیم، قلاب یا وسایل مکانیکی، یا ترکیبی از آنها قابل حصول باشد.

از قلاب ها نباید برای مهار میلگردهای تحت فشار بهره گرفت.

۲- میلگرد کششی را می توان بوسیله خم کردن در ارتفاع جان عضو به طوری که یا مستقیماً گیردار شود و یا با میلگرد موجود در وجه مخالف عضو پیوسته شود، مهار کرد.

۳- مقاطع بحرانی برای مهار میلگرد در اعضای خمشی عبارتند از نقاط تنش حداکثر و نقاطی در طول دهانه که در آن نقاط میلگرد مجاور قطع یا خم می شود.

۴- میلگرد باید از نقطه ای که از نظر مقاومت خمشی دیگر به آن نیازی نیست تا فاصله ای برابر با بزرگترین دو مقدار عمق مؤثر عضو و ۱۲ برابر قطر اسمی میلگرد امتداد یابد، مگر در تکیه گاه های دهانه های ساده و در انتهای آزاد اعضای طره ای.

۵- میلگرد خمشی نباید در یک ناحیه کششی قطع شود، مگر اینکه یکی از شرایط زیر برآورده شود:

الف) برش در نقطه قطع میلگرد از دو سوم مقدار مجاز آن، با در نظر گرفتن مقاومت برشی میلگرد های برشی موجود، فراتر نرود.

ب) میلگرد امتداد یافته دو برابر مساحت لازم برای خمش در نقطه قطع را دارا باشد و برش از سه چهارم مقدار مجاز آن (ظرفیت برشی مقطع) فراتر نرود.

۶- میلگردهای فشاری در اعضای خمشی باید توسط بست ها یا تنگ ها مهار شوند.

قطر این بست ها یا تنگ ها نباید کمتر از ۶ میلی متر و فاصله بین آنها نباید بیشتر از ۱۶ برابر قطر اسمی میلگرد یا ۴۸ برابر قطر بست باشد.

این بست ها یا تنگ ها، باید در سرتاسر فاصله ای که در آن به فولاد فشاری نیاز هست، به کار روند.

مهار میلگردهای برشی

۱- میلگرد برشی باید تا حدی که ضوابط مربوط به پوشش بتنی و مجاورت به سایر میلگردها اجازه می دهد تا نزدیکی وجوه فشاری و کششی عضو ادامه یابد.

۲- میلگردهای طولی که جهت رفتار به عنوان میلگرد برشی خم می شوند، اگر به داخل یک ناحیه کششی امتداد یابند باید با میلگرد طولی وصله گردند و چنانچه به داخل ناحیه فشاری امتداد یابند باید بعد از نیمه ارتفاع مؤثر عضو مهار گردند.

تنگ های جانبی

تنگ های جانبی در ساختمان بنایی مسلح باید با ضوابط زیر مطابقت داشته باشد:

۱- میلگردهای طولی باید توسط تنگ های جانبی حداقل به قطر ۶ میلی متر محصور شوند.

۲- فاصله قائم تنگ های جانبی نباید از هیچ یک از مقادیر ۱۶ برابر قطر میلگردهای طولی، ۴۸ برابر قطر تنگ و کوچکترین بعد عضو فشاری تجاوز نماید.

۳ – تنگ های جانبی باید بگونه ای ترتیب یابند که تمام میلگردهای گوشه و نیز میلگرد های طولی به طور حداقل یک در میان، در گوشه یک تنگ با زاویه داخلی حداکثر ۱۳۵ درجه قرار گرفته و به طور جانبی نگه داشته شوند.

به علاوه هیچ میلگردی نباید از میلگردهای دو طرف خود که در گوشه این تنگ ها قرار گرفته اند فاصله آزادی بیش از ۱۵۰ میلی متر داشته باشد.

در مواردی که میلگردهای طولی روی محیط یک دایره قرار می گیرند، می توان از یک تنگ به شکل یک دایره کامل استفاده کرد، طول همپوشانی برای تنگ های دایره ای باید ۴۸ برابر قطر تنگ ها باشد.

۴- در هر طبقه، فاصله قائم تنگ های جانبی واقع شده در بالای دال یا پی از سطح فوقانی دال یا پی، نباید از نصف یک فاصله تنگ بیشتر شود و باید در طول عضو و با فاصله تعیین شده به گونه ای قرار گیرند که فاصله آخرین تنگ از پایین ترین میلگرد افقی موجود در تیر، شاه تیر، دال یا پهنه فوقانی، از نصف یک فاصله تنگ بیشتر نشود.

۵- در مواردی که تیرها یا دستک ها از چهار طرف به داخل یک ستون قاب می شوند، می توان در مقطعی که فاصله آن از زیر یا پایین ترین میلگرد افقی موجود در کم عمق ترین آن تیرها یا دستک ها، حداکثر برابر با ۷۵ میلی متر باشد قرار دادن تنگ های جانبی را متوقف کرد.

ضوابط میلگردها در ستون و جرز

بایستی حداقل چهار میلگرد طولی، در هر گوشه ستون و جرز، مطابق با موارد زیر تعبیه شود:

۱- درصد میلگرد طولی در ستون ها و جرزها نبایستی کمتر از ۰/۵ درصد و بیشتر از ۴ درصد باشد.

۲- فاصله آزاد میان میلگردهای طولی نباید کمتر از ۱/۵ برابر قطر اسمی میلگرد و نیز کمتر از ۳۸ میلی متر باشد.

پوشش میلگرد

الف) برای میلگرد باید حداقل پوشش بنایی ذیل تأمین شود:

۱- در نمای بنایی در معرض خاک یا هوا، ۵۰ میلی متر برای میلگردهای به قطر بزرگتر از ۱۶ میلی متر و ۳۸ میلی متر برای میلگردهای به قطر ۱۶ میلی متر و کوچکتر.

۲- ۳۸ میلی متر برای بنایی که در معرض خاک یا زمین نیست.

ب) سیم های طولی میلگرد بستر باید کاملاً در ملات یا دوغاب مدفون شود، حداقل پوشش برای حالتی که در معرض خاک یا هوا باشد برابر با ۱۶ میلی متر و برای حالتی که در معرض خاک یا هوا نمی باشد برابر با ۱۳ میلی متر می باشد.

میلگرد بستر باید از نوع فولاد ضد زنگ باشد و در بنایی واقع در معرض خاک یا هوا و یا در دیوارهای داخلی که در معرض میانگین رطوبت نسبی بیش از ۷۵ درصد می باشند، توسط روکش گالوانیزه یا اپوکسی در برابر خوردگی محافظت شود.

تمام میلگردهای بستر باید از فولاد گالوانیزه و ضد زنگ باشند.

قلاب

در مورد قلاب ها در ساختمان بنایی مسلح موارد زیر باید رعایت شود:

۱- کاربرد قلاب در مناطق کششی تیر مجاز نمی باشد، مگر در انتهای تیرهای ساده و طره ای یا در تکیه گاه انتهایی تیرهای سرتاسری و گیردار.

۲- قلاب ها نباید برای تحمل باری که تنش کششی بیش از ۵۲ مگاپاسکال در میلگرد ایجاد می کند به کاربرده شوند.

۳- در صورت وجود کشش، طول معادل برای قلاب استاندارد برابر با ۱۳ برابر قطر میلگرد می باشد.

۴- قلاب ها را نباید در افزایش مقاومت فشاری میلگردها مؤثر دانست.

۵- از هر وسیله مکانیکی که قادر باشد مقاومت میلگرد را بدون آسیب رساندن به واحد بنایی افزایش دهد، می توان به جای قلاب استفاده کرد.

باید داده هایی برای نشان دادن کفایت این وسایل ارائه شود.

حداقل قطر خم برای میلگرد

قطر داخلی خم میلگردها، به جز برای تنگ ها، نباید از مقادیر مندرج در جدول ۱ کمتر باشد.

برای تنگ های ساخته شده از میلگرد با قطر ۱۶ میلی متر و کوچکتر، قطر داخلی خم نباید از ۴ برابر قطر میلگرد کمتر باشد.

برای میلگردهای بزرگتر از ۱۶ میلی متر، قطر خم باید با مقادیر مندرج در جدول ۱ مطابقت کند.

ساختمان بنایی مسلح

جدول ۱- حداقل قطر خم

ضوابط و جزئیات ساختمان بنایی مسلح برای مناطق با خطر نسبی متوسط

در ساختمان بنایی مسلح که در این مناطق واقع شده است، ستون ها باید مانند مناطق با خطر نسبی کم میلگردگذاری شوند.

میلگرد قائم در دیوارها

حداقل میلگردهای قائم برابر با ۱۳۰ میلی متر مربع است که باید بطور متمرکز در هر تقاطع دو یا چند دیوار و نیز در انتهای دیوارها تعبیه شوند.

همچنین حداقل ۱۳۰ میلی مترمربع از میلگردهای قائم باید برای طول دیوار و به فاصله افقی حداکثر ۱۲۰۰ میلی متر (در سرتاسر دیوار) تعبیه گردد.

میلگرد افقی در دیوارها

حداقل میلگرد افقی برای هر یک از موارد زیر با مساحت مقطع عرضی برابر با ۱۳۰ میلی متر مربع در نظر گرفته شود:

الف) در بالای دیوار و در محل اتصال پیوسته سقف یا کف به دیوار.
ب) در پایین دیوار یا در بالای پی ها در صورتی که پی ها به دیوارها متصل شده باشند.
ج) به صورت متمرکز در فواصل حداکثر ۳ متر، یا به صورت یکنواخت در ارتفاع.

دیوارهای جدا شده از سیستم اصلی سازه ای

دیوارهای بنایی که در جهت عمود به صفحه خود (در جهت جانبی) دارای تکیه گاه هستند ولی از لحاظ سازه ای مستقل و از سه طرف بطور جدا شده از سیستم اصلی ساز های عمل می کنند، می بایست دارای حداقل میلگرد افقی برابر با ۰/۰۰۷ مساحت مقطع عرضی دیوار باشند.

این ضابطه می بایست با توزیع یکنواخت میلگرد بستر یا با میلگردهای افقی که فاصله آنها از یکدیگر بیش از ۱/۲ متر نباشد و بطور کامل در ملات یا ملات دوغابی مدفون باشند، ارضا گردد.

اجزای معماری (غیرسازه ای) دیوارهای بنایی از مطالب حداقل میلگرد مستثنی می باشد.

ضوابط ویژه ساختمان بنایی مسلح برای اجرا در مناطق با خطر نسبی زیاد و خیلی زیاد

برای ساختمان بنایی مسلح برای اجرا در این مناطق علاوه بر ضوابط مربوط به مناطق با خطر نسبی متوسط ضوابط زیر نیز باید تأمین شود.

ساختمان های یک یا دو طبقه با اهمیت کم که در مناطق با خطر نسبی زلزله زیاد واقع شده اند از این قاعده مستثنی هستند.

میلگرد عرضی ستون ها

در ستون هایی که تحت اثر تنش های فشاری یا کششی محوری ناشی از نیروهای واژگونی ناشی از زلزله می باشند، حداکثر فاصله میلگردهای عرضی ستون نباید بیش از ۲۰۰ میلی متر برای ارتفاع کل ستون باشد.

میلگردهای عرضی باید از نوع بست های ویژه است.

طول قسمت بحرانی در بالا و پایین ستون نباید کمتر از بیشترین مقادیر زیر در نظر گرفته شود:

الف- یک ششم ارتفاع آزاد ستون
ب- ۴۵۰ میلی متر
ج- ضلع بزرگتر مقطع مستطیلی شکل ستون

فاصله میلگردهای عرضی در ارتفاع باقیمانده ستون نباید از ۱۶ برابر قطر میلگرد طولی یا ۴۸ برابر قطر میلگرد عرضی یا بعد کوچکتر مقطع عرضی ستون یا ۴۵۰ میلی متر تجاوز کند.

تنگ های ویژه ستون باید در دو انتها دارای قلاب ویژه باشند.

حداقل طول این قلاب باید ۶ برابر قطر میلگرد یا ۱۰۰ میلی متر، هرکدام بیشتر است، بوده و زاویه خم آن ۱۳۵ درجه باشد.

این قلاب ها باید میلگرد طولی ستون را در برگیرند و به درون ستون نفوذ کنند.

حداقل ابعاد ستون

ابعاد اسمی یک ستون بنایی نباید کمتر از ۳۰۰ میلی متر در نظر گرفته شود.

میلگرد گذاری دیوار

کلیه دیوارها باید بطور افقی و قائم میلگردگذاری شوند.

مجموع مساحت میلگردهای افقی و عمودی باید حداقل ۰/۰۰۲ برابر مساحت کل مقطع عرضی دیوار باشد.

حداقل مساحت میلگرد در هر جهت نباید کمتر از ۰/۰۰۰۷ برابر مساحت کل مقطع عرضی دیوار باشد.

فواصل میلگردها نباید از ۱/۲ متر تجاوز کند و قطر میلگرد نباید از ۱۰ میلی متر کمتر باشد (به غیر از میلگرد بستر که ممکن است به عنوان تمام یا بخشی از حداقل میلگرد مورد نیاز، در نظر گرفته شود).

میلگردها باید در اطراف گوشه های دیوار و در محل تقاطع دیوارها به صورت پیوسته قرار داده شوند، مگر اینکه دیوارهای متقاطع از یکدیگر جدا باشند.

فقط میلگردهای افقی که در دیوار یا عضو بصورت پیوسته قرار دارند می بایست در محاسبه سطح میلگرد افقی منظور گردند.

محمد حسن دانشور
محمد حسن دانشور

دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی عمران گرایش ژئوتکنیک دانشگاه شیراز هستم امیدوارم بتوانم آموخته های 7 سال تحصیل و پژوهش خود را در دانشگاه شیراز با شما دانشجویان و مهندسین عمران به اشتراک بگذارم

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

*