دال بتنی و طراحی گام به گام آن

0
6636
طراحی گام به گام دال بتنی

طراحی گام به گام دال بتنی

دال های بتنی اعضای سازه ای مهمی هستند که اغلب، سطوح افقی مورد نیاز در بنا را فراهم کرده و عمدتاً به عنوان سقف طبقات نقش خود را در ساختمان ایفا می کنند. در شکل زیر سیستم سقف تیر و دال را ملاحظه می کنید:

123

انواع دال به لحاظ عملکرد سازه ای:

  • یک طرفه
  • دو طرفه

دالهای یک طرفه با نسبت طول به پهنا ۲ به ۱ و یا بیشتر (L/B>=2) اجرا می شوند و لنگر خمشی در درجه اول  در محور طولی آن اتفاق می افتد.

انواع دال یک طرفه عبارتند از:

  • دال توپر (Solid Slab)
  • دال با هسته توخالی (Hollow Core Slab)
  • دال دندانه دار (Ribbed Slab) و حجره ای (Waffle Slab)

در شکل زیر، تصویر سمت چپ، دالی را نشان می دهد که در دو طرف مقابل هم توسط تیرهایی که مشاهده می کنید مهار شده است. در این حالت عملکرد سازه ای دال اساساً یک طرفه است. در تصویر سمت راست، تیرهایی در چهار طرف دال به همراه یک تیر میانی وجود دارد. حال اگر نسبت طول به پهنای دال ۲ یا بیش از آن باشد، دال یک طرفه می باشد، حتی با وجود مهارهایی که در تمامی وجوه کناری آن اجرا شده است.

123

برای تحلیل، عبارتی هست که می گوید:

دال یک طرفه، مجموعه ای است از تیرهای با مقطع مستطیل که در کنار یکدیگر قرار گرفته اند.

اما چگونه؟! …

برای تحلیل و طراحی دال یک طرفه، یک نوار از دال را جداگانه به عنوان یک تیر با مقطع مستطیلی و با عرض واحد (مثلاً یک متر)، ارتفاع h معادل با ضخامت دال و طول l معادل با طول دهانه (فاصله بین تکیه گاه های دال) در نظر می گیریم. نوار مذکور روش هایی که برای تیر استفاده می شود مورد تحلیل قرار می گیرد.

برای مقاصد طراحی، مشخصانی در آیین نامه ACI وجود دارد. از جمله آنکه:

  • ضخامت دال

برای کنترل تغییر شکل، بند ۱-۲-۵-۹ از آیین نامه  ACI 318 مقادیر حداقل ضخامت را بر اساس شرایط تکیه گاهی دال های یک طرفه مشخص می کند.

نوع المان سازه ای تکیه گاه ساده یک سر گیردار دو سر گیردار دال طره
دال یک طرفه توپر l/20 l/24 l/28 l/10

* همانطور که مشاهده می کنید، هر چه قیدهای تکیه گاهی بیشتر می شود رواداری ضخامت دال کاهش می یابد.

  •  کاور آرماتور

مطابق با بند ۱-۷-۷ آیین نامه ACI 318، مقادیر حداقل پوشش بتنی روی آرماتور (کاور بتنی) به شرح زیر است:

الف) بتن در معرض شرایط آب و هوایی هوا یا در مجاورت زمین نمی باشد:

* برای قطر آرماتور بیش از ۳۶ میلیمتر: حداقل کاور  بتنی ۴ سانتیمتر

* برای قطر آرماتور ۳۶ میلیمتر و کمتر از آن: حداقل کاور  بتنی ۲ سانتیمتر

ب) بتن در معرض شرایط آب و هوایی هوا یا در مجاورت زمین قرار دارد:

* برای قطر آرماتور ۱۹ میلیمتر و بیشتر از آن: حداقل کاور  بتنی ۵ سانتیمتر

* برای قطر آرماتور ۱۶ میلیمتر و کمتر از آن: حداقل کاور  بتنی ۴ سانتیمتر

ج) بتن های پیش ساخته که دائماً در مجاورت زمین  در معرض خاک قرار دارد: حداقل کاور  بتنی ۷٫۵ سانتیمتر

  • دهانه

مطابق با بند ۱-۷-۸ آیین نامه ACI اگر دال به صورت آزاد روی تکیه گاه ها قرار گیرد، طول دهانه آن ممکن است برابر با طول داخل به داخل تیکه گاه ها به علاوه ضخامت (عمق) دال در نظر گرفته شود ولی به هر حال این مقدار نباید از فاصله مرکز به مرکز تکیه گاه بیشتر باشد.

  • فواصل آرماتورها

بر اساس بند ۵-۶-۷ آیین نامه ACI، فاصله جانبی آرماتورهای خمشی نباید از ۳ برابر ضخامت دال (h) یا ۴۵٫۷ سانتیمتر بیشتر باشد.

بر اساس بند ۲-۱۲-۷ آیین نامه ACI، فاصله جانبی آرماتورهای حرارتی و انقباضی (Shrinkage) نباید بیش از ۵ برابر ضخامت دال یا ۴۵٫۷ سانتیمتر باشد.

  • میزان حداکثر سطح آرماتور در مقطع

نسبت آرماتور: نرخی است که با تقسیم سطح آرماتور در مقطع به سطح ناخالص بتن (بر اساس کل ضخامت دال) محاسبه می شود.

دال های یک طرفه توپر به صورت مقاطع مستطیلی که در معرض خمش و برش قرار دارند طراحی می شوند که در آنها حداکثر نسبت آرماتور مطابق است با میزان خالص کرنش کششی، لذا نسبت آرماتور می بایست از میزانی که معادل با کرنش ۰٫۰۰۴ محاسبه می شود کوچکتر باشد (چرا که قرار دادن مقادیر زیادتر آرماتور در مقطع اجازه رخ دادن تنش تسلیم در فولاد را قبل از خرد شدن بتن نمی دهد و لذا شکست آنی در مقطع اتفاق می افتد).

  • میزان حداقل سطح آرماتور در مقطع

الف) نسبت آرماتور حرارتی و انقباضی

بر اساس بند ۱-۲-۱۲-۷ آیین نامه ACI:

دال های با آرماتورهای رده ۴۰ یا ۵۰  …………….  ۰٫۰۰۲۰

دال های با آرماتورهای رده ۶۰  …………….  ۰٫۰۰۱۸

همچنین نسبت آرماتور دال هایی که مقاومت تسلیم آرماتورهای آنها از ۴۲۰ مگاپاسکال بیشتر است از فرمول fy*0.0018/420 محاسبه می شوند (که تنش تسلیم می بایست بر اساس مگاپاسکال باشد).

*این رده بندی آرماتور در آیین نامه به تنش تسلیم فولادی باز می گردد که آرماتورها از آن ساخته شده اند.

ب) نسبت آرماتور خمشی

بر اساس بند ۴-۵-۱۰ آیین نامه ACI:

حداقل نسبت آرماتور خمشی نباید از آرماتور انقباض یا ۰٫۰۰۱۸ کمتر باشد.

نمونه مساله:

دال بتنی مسلحی را فرض کنید که به صورت یکپارچه با تکیه گاه ها ساخته شده است و دهانه آن برابر با ۴٫۶ متر است. بار زنده سرویس آن ۴۹۰ کیلوگرم بر متر مربع، مقاومت فشاری ۲۸ روزه بتن ۲۸۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع و تنش تسلیم فولاد برابر با ۴۲۰۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع می باشد. مطلوب است طراحی دال با رعایت ضوابط آیین نامه ACI

– پروفیل تیر (نواری از دال)

123

متغیرهای طراحی: ضخامت (h) و آرماتورگذاری

برای دالی که دو سمت آن گیردار اجرا شده حداقل ضخامت دال برابر است با:

L/28=(4.6*100)/28=16.43 cm

بر این اساس ضخامت دال ۱۶٫۵ سانتیمتر فرض می گردد، همچنین عرض تیر معادل با ۱ متر.

– بار مرده:

دانسیته بتن مسلح: ۲۴۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب

Concrete Density=2400*0.165=396 kg/m^2

– بار زنده: ۴۹۰ کیلوگرم بر متر مربع

– ترکیب بار:

۱٫۲ * DL+1.6 * LL=1.2*396+1.6*490=1260kg/m^2

– لنگر خمشی در مقاطع بحرانی:

در موقعیت تکیه گاه داخلی (لنگر منفی)

M=(1/9)qL^2=(1/9)*(1260*4.6^2)=2962.4 kg.m

در موقعیت وسط دهانه (لنگر مثبت)

M=(1/14)qL^2=(1/14)*(1260*4.6^2)=1904.4 kg.m

در موقعیت تکیه گاه خارجی (لنگر منفی)

M=(1/24)qL^2=(1/24)*(1260*4.6^2)=1111 kg.m

از این رو مقدار لنگر ماکزیمم برابر با ۲۹۶۲٫۴ کیلوگر نیرو در متر است.

– نسبت آرماتور ماکزیمم:

123

 

 

    Reinforcement Ratio = 0.85*0.85*(280/4200)*(0.003/(0.003+0.004))=0.021

– حداقل ارتفاع موثر تیر:

123

 

 

  d = 6.8 cm

از آنجا که مقدار d بدست آمده از ارتفاع موثر تیر با توجه به کاور بتن (۲٫۵-۱۶٫۵=۱۴cm) کمتر می باشد بنابراین میزان ضخامت فرض شده برای ضخامت دال قابل استفاده می باشد.

با فرض ارتفاع ۲٫۵ سانتیمتر برای بخش فشاری مقطع (a) داریم:

در محل تکیه گاه داخلی

123

    As = 6.15 cm^2

کنترل عمق a

123

 

 

a=1.08 cm

که بر اساس آن

As=5.82 cm^2

بر همین اساس مساحت آرماتور در وسط دهانه

As=3.65 cm^2

همچنین مساحت آرماتور در محل تکیه گاه خارجی

As=2.15 cm^2

همپنین حداقل آرماتور حرارتی

As=0.0018*16.5*100=2.97 cm^2

بنابراین در مقاطعی که مساحت آرماتور بدست آمده از این مقدار کمتر باشد می بایست حداقل مقدار فوق را تامین نمود.

و در پایان مقاطع طراحی شده به صورت زیر خواهند بود:

fb_img_1476675871132

به کانال تلگرام سایت ما بپیوندید