محدودیت میلگردها و ضوابط آرماتورگذاری

همانطور که می دانید آرماتورهای موجود در ستون ها شامل آرماتورهای طولی و عرضی می باشد.

آرماتورهای طولی ستون معمولا به صورت متقارن و در تمام وجوه مقطع توزیع می گردد تا علاوه بر سهولت اجرا، مقاومت خمشی مورد نیاز تحت لنگر خمشی در هر دو راستا تامین شود.

آرماتورگذاری عرضی ستون نیز با توجه به نوع مقطع و ضرورت طراحی، به دو صورت تنگ بسته و دورپیچ در نظر گرفته می شود. در شکل زیر آرماتورگذاری دو ستون بتن آرمه نمایش داده شده است.

در ادامه بحث در مورد آرماتورگذاری های طولی و عرضی در یک ستون و ضوابط مربوط به آن صحبت می کنیم.

محدودیت مساحت آرماتورهای طولی

نسبت حداق آرماتورهای طولی ستون ها برابر یک درصد سطح مقطع کل ستون در نظر گرفته می شود که مطابق رابطه زیر قابل محاسبه است.

A_st: مساحت کل فولادهای طولی مقطع

A_g: مساحت ناخالص مقطع

از طرفی نسبت حداکثر میلگرد طولی ستون ها نیز به هشت درصد مساحت کل محدود می شود. مقدار حداکثر آرماتور باید در محل وصله ها نیز رعایت گردد.

بنابراین می توان نوشت:

محدودیت فواصل میلگردهای طولی

از مهمترین ضوابط میلگردگذاری طولی در ستون ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1)فاصله آزاد بین میلگردهای طولی در ستون ها، ستون پایه ها (پداستال ها)، پست ها و اجزای مرزی دیوارها به صورت زیر تعیین می شود:

2)حداقل تعداد میلگردهای طولی ستون ها براساس موارد زیر تعیین می شد:

الف)میلگردهای داخل تنگ های مثلثی

ب)میلگردهای داخل تنگ های مستطیلی یا دایروی: چهار عدد

ج)میلگردهای داخل دورپیچ و یا در ستون های قاب های خمشی ویژه محصور شده با دورگیرهای دایروی: شش عدد.

3)تعداد حداکثر میلگردها در هر گروه که به صورت واحد کار می کنند، برابر 4 عدد در نظر گرفته می شود.

4)گروه میلگردها باید توسط آرماتورهای عرضی محاط گردند. در گروه میلگردهای تحت فشار، قطر حداقل آرماتور عرضی برابر 12 میلی متر در نظر گرفته می شود.

تذکر: سایر ضوابطی که در خصوص گروه میلگردهای اعضای خمشی خواندیم، از جمله چیدمان گروه میلگردها و همچنین نحوه محاسبه قطر معادل گروه میلگردها در کنترل محدودیت های حداقل فاصله و پوشش، در خصوص گروه میلگردهای ستون ها نیز معتبر است.

مثال: برای آرماتورهای طولی ستون بتن آرمه ساختمان یک طبقه ای با مقطع 30 x 30 cm از آرماتورهای 4φ28+4φ25 استفاده شده است. در صورتی که نوع آرماتورهای طولی S400 بوده و در هیچ محلی وصله نشده باشند، گزینه صحیح را انتخاب نمایید.

1) مقدار آرماتور مصرفی قابل قبول است.

2)مقدار آرماتور مصرفی غیر قابل قبول است.

3)استفاده از آرماتور طولی نوع S400 برای این ستون مجاز نمی باشد.

4)در صورتی که فاصله خاموت ها در سرتاسر ستون از 10 سانتی متر کمتر باشد، استفاده از مقطع فوق مجاز است.

حل: با توجه به این که درصد مجاز آرماتورهای طولی ستون بین یک تا هشت درصد می باشد داریم:

دقت شود به علت اینکه آرماتورهای در هیچ محلی وصله نشده اند، بنابراین درصد میلگردهای طولی در تمام طول ستون برابر مقدار فوق بوده که در محدوده مجاز قرار دارد. بنابراین گزینه 1 صحیح است.

مثال: برای یک ستون بتن آرمه با مقطع 85 x 85 cm از 16 عدد φ25 (f_y=340 Mpa) استفاده شده است. چنانچه در هنگام اجرا، آرماتور 25 موجود نبود ولی به جای آن آرماتور نمره 20 با f_y=400 Mpa موجود باشد، بدون در نظر گرفتن طول وصله کدامیک از گزینه های زیر برای ستون مذکور مناسب تر است؟

1) 24φ20 (4 16φ20 (3 22φ20 ( 2 28φ20

حل: در محاسبه مقدار آرماتور مورد نیاز ستون نیاز است اولا مقاومت کششی آرماتورها در هر دو حالت با هم برابر باشند ثانیا مساحت میلگردها در محدوده مجاز قرار بگیرد. با توجه به این دو نکته داریم:

بنابراین حداقل آرماتور موجود مجاز مقطع کنترل کننده بود و مساحت لازم آرماتورها برابر است با:

بنابراین حداقل باید از 24φ20 استفاده نمود و گزینه 4 صحیح است.

مثال: در صورتی که نیروی محوری طراحی برای یک پداستال بتنی با شکل پذیری معمولی مطابق شکل زیر برابر N_u=5000 kN باشد، حداقل بعد مقطع این پداستال مربعی براساس میلی متر به کدامیک از گزینه های زیر نزدیک تر است؟ (بتن C25 و میلگرد S340 می باشد.)

حل: همانطور که در شکل سوال مشاهده می شود، این پداستال تحت یک نیروی محوری فشاری خالص (بدون خروج از مرکزیت) قرار گرفته است.

بنابراین طراحی آن مطابق ستون ها انجام می شود. به همین جهت برای محاسبه حداقل مساحت مورد نیاز مقطع، کافی است N_u=φP_n,max باشد. با توجه به مربعی بودن مقطع از تنگ های موازی در آن استفاده شده بنابراین داریم:

دقت شود به منظور محاسبه حداقل ابعاد مقطع، کافی است آرماتورهای طولی حداکثر مقدار مجاز در نظر گرفته شود. همانطور که گفته شد، حداکثر مقدار مجاز آرماتورهای طولی ستون ها برابر 8 درصد می باشد.

همچنین ضریب کاهش مقاومت برابر 0.65 در نظر گرفته می شود. در این صورت داریم: