آشنایی با طراحی دال های دو طرفه

همانطور که در قسمت گذشته خواندیم، دال ها جزئی از سیستم باربر سازه هستند که بارهای قائم و جانبی را به سایر اجزای سیستم باربر از قبیل تیرها و ستون ها انتقال می دهند.

از طرفی عملکرد دال به هندسه آن و همچنین وجود تکیه گاه های اطراف آن وابسته بوده و بر این اساس دال ها به دو گروه، یک طرفه و دو طرفه تقسیم شدند.

حتما به خاطر دارید که در دال های یک طرفه تغییر شکل یا خمش فقط در یک راستا بوده در حالیکه دال های دو طرفه در هر دو راستا تحت خمش قرار گرفته و لذا دارای تغییر شکل در هر دو جهت هستند.

از این رو در طراحی دال های دو طرفه لازم است ضوابط بیشتری نسبت به دال های یک طرفه رعایت گردد. در این قسمت می خواهیم به آشنایی با دال های دو طرفه بپردازیم و در قسمت های بعدی ضوابط هندسی و آرماتورگذاری آنها را به طور کامل شرح دهیم.

انواع دال های دو طرفه

با توجه به وجود یا عدم وجود تیرهای تکیه گاهی، میانی و سر ستون ها، دال های دو طرفه می توانند به شکل های مختلفی مورد استفاده قرار بگیرند. از جمله متداول ترین انواع دال های دو طرفه می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1- دال توپر، در این حالت دال دو طرفه می تواند در هر چهار طرف توسط تیرهای تکیه گاهی محدود شده باشد و یا فاقد تیرهای میانی باشد.

2- دال تخت، در این حالت دال مستقیما به ستونها متصل شده و فاقد تیرهای میانی می باشند. از طرفی ممکن است از تیرهای لبه نیز در این دال استفاده شده باشد.

3- دال مشبک، در این حالت سیستم دال مشابه تیرچه دو طرفه عمل نموده که نواحی داخلی آن به منظور کاهش وزن دارای حفراتی بوده و ضخامت دال در این نواحی کاهش داده شده است. قسمت های میانی در این حالت می توانند با یا بدون قطعات پر کننده باشند.

4- دال مرکب بتنی، در این حالت اجزا به صورت جداگانه ریخته شده و به نحوی به یکدیگر متصل می شوند که دارای عملکرد یکپارچه باشند.

5- دال های غیر مرکب درجاریز بر روی عرشه های فولادی، در این حالت دال با ضخامت های محدود ( به طور متوسط در حدود 10 سانتی متر) بر روی ورق های فولادی موج دار که بر روی تیر ریزی کف قرار می گیرند اجرا می شوند.

اجزای دال دو طرفه

همانطور که گفتیم، در دال های دو طرفه بارهای ثقلی در هر دو راستا توزیع می شود. از این رو لازم است طراحی خمشی برای هر دو راستا به طور مجزا انجام شده و آرماتورگذاری قسمت های مختلف دال با توجه به مقادیر نیروهای هر قسمت انجام گردد.

به همین منظور چشمه دال های دو طرفه در حد فاصل تکیه گاه ها به نوارهای مختلفی تقسیم بندی شده تا از این طریق طراحی دال با مشخص شدن لنگرهای خمشی در هر یک از این نوارها به صورت ساده تری انجام گردد.

با توجه به این موضوع، اجزای اصلی دال های دو طرفه به صورت موارد 1 الی 6 که در ادامه شرح داده شده اند، تقسیم بندی می شود.

1- چشمه دال: به هر یک از پانل های دال در حد فاصل محور تا ستون ها، تیرها یا دیوارهای تکیه گاهی، چشمه دال گفته می شود.

2- نوار پوششی یا نوار دال: جزئی از چشمه دال بوده که در هر دو سمت محور ستون ها قرار گرفته و به محورهای طولی گذرنده از وسط چشمه های مجاور محدود می شود. این نوارها در هر دو راستای طولی و عرضی دال تعریف می شود.

در شکل زیر پلان یک دال با دو چشمه در هر راستا نمایش داده شده است که در آن نوارهای پوششی در محدوده محورهای 2 و A به عنوان نمونه مشخص شده است.

3- نوار ستونی: نوار ستونی بخشی از سیستم دال ها بوده که در دو سمت محور ستون ها قرار گرفته و عرض آن در هر سمت محور ستون ها برابر یک چهارم کوچکترین بعد چشمه دال می باشد.

در صورتی که سیستم دال دارای تیرهای پیرامونی باشد، تیرهایی که در محدوده نوار ستونی واقع می شوند، نیز شامل نوار ستونی می باشند.

نکته بسیار مهم: در دال هایی که دارای چشمه های مجاور هستند باید در محاسبه عرض نوار ستونی توجه ویژه ای نمود، زیرا در چنین شرایطی عرض نوار ستونی باید مطابق آنچه گفته شد، در هر دو سمت محور ستون ها محاسبه شده و در نهایت مقادیر بدست آمده با هم جمع شده و به عنوان عرض نوار ستونی در نظر گرفته شوند:

I1 و I2: ابعاد در هر دو راستا که برابر فاصله مرکز تا مرکز تکیه گاه ها در نظر گرفته می شوند.

4- نوار میانی: به قسمت های میانی دال که در حد فاصل نوارهای ستونی قرار می گیرند نوار میانی گفته می شوند.

5- نوار کناری: بخشی از سیستم دال بوده که از بر تیرها در طرفین نوار ستونی قرار می گیرد.

برای درک بهتر موارد فوق به شکل زیر که عرض نوار ستونی، میانی و کناری را نشان می دهد توجه کنید.

6- تیر در سیستم تیر – دال: با توجه به یکپارچگی تیر و دال، عرضی از دال ها به عنوان عرض موثر تیر محسوب شده و در واقع تیر به عنوان یک مقطع T و یا L شکل در نظر گرفته می شود.

مطابق ضوابط دال ها، تصویر 45 درجه جان تیر که در زیر یا در روی دال، هر کدام که ارتفاع بیشتری دارد، در هر سمت از تیر به عنوان عرض موثر تیر در نظر گرفته می شود.

باید به این نکته توجه کرد که عرض دال در هر سمت جان حداکثر چهار برابر ضخامت دال در نظر گرفته می شود. به منظور درک بهتر، به شکل های زیر که عرض موثر تیر را در سیستم تیر – دال نشان می دهند توجه کنید.

تذکر: در شکل شماره 2 فرض شده است که ارتفاع h2 بیشتر از h1 است به همین دلیل در محاسبه عرض موثر تیر، تصویر ارتفاع h1 لحاظ نشده و تصویر ارتفاع h2 نسبت به وجه تحتانی دال در نظر گرفته می شود.

مثال: شکل زیر، پلان قسمتی از یک سقف یا سیستم دال دو طرفه را نشان می دهد. برای تحلیل و طراحی این دال عرض نوار میانی و نوار ستونی نشان داده شده در شکل به ترتیب چقدر باید در نظر گرفته شود؟

1- 3 متر و 2 متر

2- 4 متر و 2 متر

3- 5 متر و 2.5 متر

4- 6 متر و 3 متر

حل: می دانیم عرض نوار ستونی در هر سمت محور ستون ها برابر min{0.25l1, 0.25l2} است. از طرفی حد فاصل دو نوار ستونی برابر عرض نوار میانی می باشد. در چشمه های فوقانی، طول و عرض چشمه ها برابر 6 و 4 متر است. بنابراین عرض نیم نوار ستونی فوقانی برابر است با:

min{0.25l1, 0.25l2} = min {0.25×6 , 0.25 x 4} = 1 m

در چشمه های تحتانی ، طول و عرض چشمه ها برابر 8 و 6 متر است. در این صورت عرض نیم نوار ستونی تحتانی برابر است با:

min{0.25l1, 0.25l2} = min {0.25×6 , 0.25 x 8} = 1.5 m

بنابراین عرض نوار ستونی برابر 2.5 = 1.5 + 1 متر است. از طرفی عرض نوار میانی در چشمه های تحتانی برابر است با:

8-2×1.5 = 5 m عرض نوار میانی

بنابراین گزینه 3 صحیح است.

مثال: در شکل زیر پلان یک طبقه از ساختمانی با سیتسم دال دو طرفه نشان داده شده است. پهنای نوار ستونی نشان داده شده به کدامیک از مقادیر زیر نزدیک تر است؟

1- b=4m

2- b=3m

3- b=2.75m

4- b=2.5m

حل: با توجه به اینکه عرض دهانه در هر یک از چشمه ها مختلف است بنابراین هر یک از چشمه ها را جداگانه بررسی می کنیم. در این صورت در هر یک از چشمه های مشخص شده در شکل زیر داریم: