ضوابط سازه ای با شکل پذیری زیاد – ستون ها

ضوابط سازه ای با شکل پذیری زیاد – ستون ها

در ستون های با حد شکل پذیری زیاد لازم است ضوابط مشخصی در خصوص هندسه و آرماتورگذاری طولی و عرضی مقطع رعایت گردد. این ضابطه به خصوص در مورد آرماتورگذاری عرضی بسیار سخت گیرانه تر از سطح شکل پذیری متوسط می باشد.

ضوابط هندسی ستون ها

در ستون هایی که مطابق سازه های با سطح شکل پذیری زیاد طراحی می شوند، باید محدودیت  های هندسی زیر برقرار باشد:

1- کوچکترین بعد مقطع که در امتداد هر خط مستقیم گذرنده از مرکز هندسی مقطع تعیین می شود، حداقل باید برابر 300 میلی متر باشد. در بیشتر مقاطع متقارن، این فاصله معرف عرض مقطع ستون می باشد.

2- نسبت کوچکترین بعد مقطع ( عرض) به بعد عمود بر آن (طول) حداقل باید برابر 0.4 باشد.

ضوابط هندسی ستون ها

b: عرض مقطع و h: عمق مقطع ستون

آرماتورهای طولی ستون ها

در ستون ها موارد زیر باید در خصوص آرماتورگذاری طولی رعایت شود:

1- نسبت حداقل سطح مقطع آرماتورهای طولی به سطح مقطع کل ستون نباید کمتر از یک درصد و بیشتر از شش درصد باشد، محدودیت حداکثر مقدار آرماتور باید در محل وصله ها نیز رعایت گردد.

نسبت فولاد ستون

Ag: مساحت کل مقطع ستون و As: مساحت کل آرماتورهای ستون

2- در ستون هایی که در آنها از دورگیر دایره ای استفاده شده است، حداقل 6 آرماتور طولی باید در مقطع به کار رفته باشد.

3- قطر آرماتورهای طولی ستون باید به نحوی انتخاب شود که رابطه زیر برقرار باشد:

قطر آرماتورهای طولی ستون

ld: طول گیرایی آرماتورهای طولی و ln: طول آزاد ستون

می دانیم قطر میلگردهای طولی ستون براساس  اثر همزمان نیروی محوری و لنگر خمشی بدست می آید. در این رابطه هدف از محدود کردن طول مهاری میلگرد، استفاده از عواملی است که باعث کاهش طول مهاری آرماتورها با در نظر گرفتن یک قطر مشخص می گردد.

همانطور که در توضیحات طول مهاری گفتیم، مقاومت فشاری بتن و همچنین استفاده از میلگردهای عرضی در ناحیه مهاری و یا در محل وصله ها باعث کاهش طول مهاری ld می گردد.

در چنین شرایطی با تقویت مقاومت مقطع، نیروی وارد بر هر یک از آرماتورهای طولی کاهش یافته و در نتیجه احتمال جدایش و ریختگی بتن در محل آرماتورها کاهش می یابد.

4- استفاده از وصله های پوششی در میلگردهای طولی فقط در نیمه میانی طول ستون مجاز است. لازم به ذکر است طول وصله براساس طول وصله میلگردهای تحت کشش محاسبه می شود. در ناحیه وصله باید آرماتورهای عرضی مطابق ضوابط مربوط به ناحیه بحرانی به کار برده شود.

وصله پوششی میلگردهای طولی ستون در وسط دهانه

5- به کار بردن وصله های جوشی و مکانیکی در ستون ها مجاز می باشد. شرایط استفاده از این وصله ها دقیقا مطابق آنچه در خصوص تیرها گفتیم می باشد.

آرماتورگذاری عرضی در ستون ها

همانطور که در سازه های با شکل پذیری متوسط برای ستون ها خواندیم، در نواحی انتهایی ستون ها که ناحیه بحرانی نامیده شده و با طول L0 مشخص می شود، باید آرماتورگذاری عرضی ویژه انجام شود، مگر آنکه طراحی برای برش نیاز به میلگرد بیشتری را ایجاب کند. طول L0 را که از بر اتصال به اعضای جانبی اندازه گیری می شود، نباید کمتر از مقادیر زیر لحاظ گردد:

1- یک ششم طول آزاد ستون

2- ضلع بزرگتر مقطع مستطیلی شکل با قطر مقطع دایره ای شکل در بر اتصال به اعضای دیگر و یا مقاطعی که در آنها احتمال تشکیل مفصل پلاستیک وجود دارد.

3- مقدار ثابت 450 میلی متر

قطر آرماتورهای عرضی ناحیه بحرانی، براساس قطر میلگردهای طولی به کار رفته و به صورت زیر تعیین می شود.

خاموت گذاری در ناحیه بحرانی ستون

حداکثر فاصله آرماتورهای عرضی در ناحیه بحرانی نباید بیشتر از مقادیر زیر باشد:

الف) یک چهارم ضلع کوچکتر مقطع ستون

ب) شش برابر کوچکترین قطر میلگرد طولی برای میلگردهای با مقاومت تسلیم حداکثری برابر 420 مگاپاسکال و پنج برابر قطر کوچکترین میلگرد طولی برای میلگردهای با مقاومت تسلیم 520 مگاپاسکال

پ) مقدار S0 که مطابق رابطه زیر بدست می آید:

فاصله اولیه خاموت ها در ناحیه بحرانی ستون ها

hx: حداکثر فاصله مرکز تا مرکز میلگردهای پیرامونی ستون که دارای تکیه گاه در محل دورگیر یا سنجاقی ها هستند.

با توجه به موارد فوق، به طور خلاصه تر داریم:

فاصله خاموت ها یا دورگیرها در ناحیه بحرانی ستون ها

در خصوص کاربرد آرماتورهای عرضی ویژه، لازم است موارد زیر رعایت گردند:

1- با توجه به هندسه مستطیلی و یا دایروی مقطع، آرماتورهای عرضی ویژه توسط دورگیرها و یا دورپیچ های با خطوط مستقیم تکی و یا چند قطعه ای که با یکدیگر همپوشانی دارند و یا دورگیرهای دایروی ساخته می شوند. دقت شود همانطور که در خصوص تیرها گفته شد، دورگیرها را می توان با استفاده از قلاب دوخت نیز به کار برد.

2- دورگیرهای با خطوط مستقیم و یا قلاب های دوخت، در محل خم ها باید آرماتور طولی مقطع را در بر بگیرند.

3- در صورتی که حداقل قطر آرماتورهای عرضی مطابق آنچه در بالا گفتیم رعایت شده باشد، قطر قلاب دوخت می تواند کمتر از قطر دورگیرها باشد. انتهای قلاب های دوخت متوالی به طور یک در میان در راستای میلگردهای طولی و در پیرامون مقطع جابه جا می شوند.

4- حداکثر فاصله محور تا محور آرماتورهای طولی که به قلاب های دوخت و یا گوشه های دورگیر متکی هستند (hx) به 350 میلی متر محدود می شود. به منظور درک بهتر به شکل زیر توجه کنید.

Xi: فاصله محور تا محور میلگردهای متکی به دورگیر یا قلاب در راستای طولی مقطع

Yi: فاصله محور تا محور میلگردهای متکی به دورگیرها یا قلاب در راستای عرضی مقطع

فاصله محور تا محور آرماتورهای طولی در ستون

5- در ستون هایی که در آنها از دورگیرهای با خطوط مستقیم استفاده می شود، چنانچه Pu>0.3Agf’c و یا f’c≥70MPa باشد، لازم است به منظور اطمینان از عملکرد مناسب با توجه به قابلیت شکل پذیری در نظر گرفته شده و همچنین افزایش محصوریت هسته ستون، تمام آرماتورهای طولی تکی و یا گروه آرماتورهای طولی ستون به گوشه دورگیرها و یا قلاب های لرزه ای متکی باشند.

در چنین حالتی حداکثر مقدار hx به 200 میلی متر محدود می شود. توجه شود در این حالت Pu بیشترین نیروی محوری فشاری حاصل از ترکیب بارهای شامل اثر زلزله می باشد.

نگاه حرفه ای

با توجه به موضوع مطرح شده، در مورد نحوه آرماتورگذاری عرضی در ستون می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1- در صورتی که Pu>0.3Agf’c و یا f’c≥70MPa باشد، تمام میلگردهای طولی تکی و گروه میلگردها باید به گوشه دورگیرها و یا یک قاب لرزه ای متکی باشند و hx≤200mm باید باشد ( استفاده از سنجاقی با قلاب 90 درجه در یک انتها، مجاز نمی باشد). این حالت که احتمال وقوع آن نیز اغلب وجود دارد، از لحاظ آرماتورگذاری شرایط سختی را ایجاد می کند. این موضوع در شکل زیر نشان داده شده است:

ضوابط دورگیرها در ستون ها

2- در صورتی که Pu≤0.3Agf’c و یا f’c<70MPa باشد، آرماتورها در محیط ستون باید به گونه ای آرایش داده شوند که به قلاب های دوخت و یا گوشه دورگیرها متکی باشند و این موضوع به صورت یک در میان انجام می شود و hx≤350 mm باید باشد.

در این حالت امکان استفاده از سنجاقی ها که در یک انتها قلاب 90 درجه دارند، مجاز است ولی محل این خم باید در طول ستون به صورت یک در میان عرض شود. این موضوع در شکل زیر نشان داده شده است.

ضوابط سنجاقی ها در ستون ها

Xi≤350mm

محدودیت های دیگر برای آرماتورهای عرضی ویژه در ستون ها

مساحت حداقل آرماتورهای ویژه در حالتی که این آرماتورها به صورت دورگیرهای چند ضلعی به کار می روند، براساس مقدار نیروی محوری فشاری نهایی وارد بر ستون و مقاومت فشاری مشخصه بتن، مطابق جدول زیر بدست می آید:

محاسبه درصد فولاد آرماتور عرضی ویژه در ستون

محاسبه مقدار خاموت در نواحی بحرانی ستون ها

Kf: ضریب مقاومت بتن و Kn: ضریب تاثیر محصور شدگی

Ash: سطح مقطع کل آرماتورهای عرضی، شامل سنجاقی های واقع در عرض bc، میلی متر مربع

bc: بعد هسته مرکزی مقطع که تا بر خارجی آرماتورهای عرضی محاسبه می شود. در واقع در صورتی که بعد مقطع برابر b و پوشش بتن روی آرماتورهای عرضی با cover مشخص گردد، عرض bc برابر است با:

کاور بتن روی خاموت ها

مقدار bc بر حسب میلی متر در رابطه لحاظ می گردد.

S: فاصله محور تا محور میلگردهای عرضی در ارتفاع ستون، میلی متر

Ag: سطح مقطع ناخالص ستون، میلی متر مربع

Ach: سطح مقطع ستون که تا بر خارجی آرماتورهای عرضی محاسبه می شود. در یک مقطع مستطیلی به عرض h و به عمق h، این مساحت برابر است با:

Ach=(b-2cover)(h-2cover)

مقدار Ach بر حسب میلی متر مربع است.

fyt: مقاومت حد تسلیم آرماتورهای عرضی، مگاپاسکال

Pu: نیروی محوری فشاری ضریبدار وارد بر مقطع ستون، نیوتن

nl: تعداد آرماتورها یا گروه آرماتورهای واقع در محیط هسته ستون با دورگیرهای با خطوط مستقیم که از نظر عرضی به گوشه دورگیرها یا قلاب های لرزه ای متکی هستند. در محاسبه nl، یک گروه میلگرد به عنوان یک میلگرد منفرد محسوب می شود.

f’c: مقاومت فشاری مشخصه بتن، مگاپاسکال

در صورت استفاده از دورپیچ و یا تنگ های مدور، نسبت حجمی حداقل آرماتور عرضی ویژه مورد نیاز در ناحیه بحرانی L0 مطابق جدول زیر بدست می آید:

نسبت حجمی آرماتور عرضی ویژه حداقل در ستون

در نواحی از طول ستون که آرماتورگذاری عرضی ویژه اجرا نمی شود، آرماتور عرضی باید به صورت دورپیچ، دورگیر و یا سنجاقی، مطابق ضوابط ستون های عادی و با توجه به مقدار برش اعمالی محاسبه گردد. دقت شود در این حالت حداکثر فاصله قرار گیری آرماتورهای عرضی از نوع دورگیر و سنجاقی به صورت زیر تعیین می شود:

حداکثر فاصله آرماتور عرضی ویژه

نکته: در ستون هایی که بار اعضای با سختی زیاد، مثل دیوارهای منقطع را تحمل می کنند، باید دو مورد زیر رعایت گردند:

الف) در صورتی که بار محوری فشاری ضریبدار ستون با در نظر گرفتن اثر زلزله بیشتر از 0.1Agf’c باشد لازم است که از آرماتور عرضی ویژه در تمام طول ستون و در زیر سطوح دارای ناپیوستگی  استفاده شود.

در صورتی که از ترکیبات زلزله تشدید یافته در ستون استفاده گردد، محدودیت مقدار 0.1Agf’c به 0.25Agf’c تغییر می یابد.

ب) آرماتورهای عرضی ستون باید به مقدار برابر با حداقل طول گیرایی آرماتور طولی ستون با بیشترین قطر، در داخل عضو منقطع ادامه یابد. هنگامی که ستون روی دیوار قرار گرفته است، آرماتورهای عرضی باید در طولی به اندازه طول مهاری ld برای بیشترین قطر میلگردهای طولی ستون درون دیوار امتداد یابند.

این موارد در خصوص آرماتورگذاری ستون در محل دیوارهای منقطع در سازه هایی که مطابق ضوابط حد شکل پذیری متوسط طراحی می شوند نیز به طور تقریبا مشابه رعایت می شد.

در ستون هایی که به شالوده متصل هستند لازم است آرماتورهای طولی که به داخل شالوده برده می شوند در طولی برابر حداقل 300 میلی متر با آرماتورهای عرضی ویژه محصور شوند.

در صورتی که ستون در  قسمتی از ارتفاع به دیوار متصل باشد، لازم است در تمام طول آزاد ستون از آرماتور عرضی ویژه استفاده گردد.

همچنین اگر پوشش بتن روی میلگردهای عرضی محصور کننده واقع در نواحی بحرانی و همچنین خارج از آن از 100 میلی متر بیشتر باشد، لازم است از آرماتورهای عرضی اضافی که پوشش بتن روی آن ها از 100 میلی متر بیشتر نباشد استفاده شود. در این حالت فواصل این میلگردها در ارتفاع ستون نباید بیشتر از 300 میلی متر در نظر گرفته شود.

مثال: برای طراحی یک ستون بتنی به طول آزاد 4 متر در قاب خمشی ویژه که بار محوری فشاری آن در همه گزینه ها بیش از 30% سهم بتن از حداکثر نیروی محوری مقاوم مقطع است، کدام یک از مقاطع زیر را نمی توان استفاده کرد؟ (اندازه ها به میلی متر هستند)

خاموت گذاری در ستون قاب خمشی ویژه

حل: با توجه به ضوابط هندسی ستون ها داریم:

ضوابط هندسی ستون ها برای خاموت گذاری

با توجه به اینکه عرض مقطع در تمام شکل ها بیشتر از 300 میلی متر است، بنابراین کافی است مورد دوم در خصوص ستون های با عرض 300 و 400 میلی متر کنترل گردد.

محاسبه ابعاد ستون برای خاموت گذاری

بنابراین گزینه 2 قابل قبول نیست و گزینه 2 صحیح است.

مثال: شکل زیر مقطع یک ستون بتن آرمه را با حد شکل پذیری زیاد نمایش می دهد. در صورتی که پوشش بتن روی آرماتورهای عرضی برابر 50 میلی متر و قطر آرماتورهای طولی و عرضی به ترتیب برابر 20 و 12 میلی متر باشد، مقدار پارامتر S0 در محاسبات حداکثر فاصله آرماتورهای عرضی ویژه در ناحیه بحرانی، برابر کدامیک از گزینه های زیر می باشد؟ بتن از رده C30 و میلگردها S400 می باشد.

1- 115 میلی متر                       2- 150                            3- 125                              4- 100 

 فاصله خاموت ها و سنجاقی های ستون

حل:  همانطور که گفتیم، مقدار حداکثر فاصله بین آرماتورهای عرضی در ناحیه بحرانی بدون توجه به کنترل نسبت Ash/Sbc، برای فولاد با مقاومت حد تسلیم حداکثر 420 مگاپاسکال برابر است با:

کنترل نسبت فولاد در ستون

همانطور که گفته شد، hx حداکثر فاصله محور تا محور میلگردهای طولی است که توسط دورگیر یا سنجاق مهار می شوند. با توجه به اینکه مقطع مستطیلی است، لذا باید فاصله محور تا محور میلگردها در هر دو راستا محاسبه شود:

فاصله مرکز تا مرکز میلگردها

پس از مشخص شدن فاصله مرکز تا مرکز میلگردها، باید به موقعیت میلگردهای عرضی توجه نمایید. همانطور که در شکل زیر مشاهده می کنید، مقدار حداکثر hx برابر فاصله میلگردهای طولی دارای مهار به صورت یکی از میان می باشد. با توجه به مقادیر بدست آمده برای X1 و X2 مقدار hx بر حسب بیشترین فاصله مرکز تا مرکز میلگردهای مهار شده، یعنی 2X1 و 2X2 محاسبه می شود.

محاسبه میلگردهای عرضی ستون

بنابراین گزینه 1 صحیح است.

یک تکنیک کاربردی

در محاسبه Smax، معمولا محاسبه مربوط به S0 به دلیل نیاز به محاسبه مقادیر Xi و hx کمی زمان بر است. در چنین مواردی توصیه می شود در همان ابتدای حل، مقادیر b/4 و 6dmax با کران پایین پارامتر S0 یعنی 100 میلی متر مقایسه شده و چنانچه این مقادیر کوچکتر و یا مساوی 100 میلی متر بودند از انجام محاسبات S0 صرف نظر شود. به طور مثال در مثال قبل با توجه به عرض 400 میلی متری مقطع مقدار b/4=400/4=100mm بدست می آید که با مقایسه با بازه قابل قبول برای S0، بدون محاسبه S0 متوجه می شویم که مقدار 100 میلی متر کنترل کننده است.

فاصله حداکثری خاموت ها

مثال: شکل زیر مقطع یک ستون بتن آرمه از یک قاب با سطح شکل پذیری زیاد را نمایش می دهد. در این ستون که ارتفاع آزاد آن برابر  3.4 متر است، حداکثر نیروی محوری فشاری ضریبدار برابر 1700 کیلونیوتن ناشی از تحلیل بدست آمده است. در صورتی که مصالح مصرفی بتن از رده C30 و آرماتورها S400 باشند، به هر یک از سوالات زیر پاسخ دهید. ابعاد مشخص شده در شکل زیر بر حسب میلی متر می باشد. پوشش بتن روی میلگردها برابر 50 میلی متر فرض می شود.

الف) آیا ابعاد هندسی مشخص شده برای ستون قابل قبول می باشد؟

ب) طول ناحیه بحرانی در ستون را محاسبه کنید.

ج) در صورتی که توزیع میلگردهای طولی ستون در هر دو جهت یکنواخت باشد، مساحت آرماتورهای عرضی ویژه را در ناحیه L0 در هر جهت با فرض اینکه فواصل آنها در راستای ارتفاعی برابر 150 میلی متر باشد، محاسبه نمایید.

د) با توجه به آرماتورگذاری داده شده، حداقل قطر مورد نیاز آرماتورهای عرضی را بدست آورید.

نحوه خاموت گذاری ستون با شکل پذیری زیاد

حل: الف) مطابق آنچه در خصوص ضوابط هندسی ستون ها خواندیم، لازم است دو شرط زیر خصوص مقطع ستون رعایت گردد:

حداقل نسبت عرض به ارتفاع ستون

با توجه به دو مورد فوق، ابعاد هندسی مقطع مطابق ضوابط ستون های با حد شکل پذیری زیاد رعایت شده است.

ب) مقدار طول ناحیه بحرانی مطابق آنچه گفتیم به صورت زیر محاسبه می شود:

محاسبه طول ناحیه بحرانی ستون ها برای خاموت گذاری

بنابراین حداقل طول ناحیه بحرانی از بر تکیه گاه برابر 600 میلی متر است.

ج) به منظور محاسبه مساحت آرماتورهای عرضی ویژه باید ابتدا  مقدار نیروی محوری نهایی و همچنین مقاومت فشاری مشخصه بتن با مقادیر مرزی کنترل شود. در این صورت داریم:

مساحت آرماتورهای عرضی ویژه

با توجه به برقراری همزمان دو شرط بالا داریم:

حداقل مقدار Ash

با توجه به اینکه مساحت آرماتورها در هر جهت خواسته شده است، بنابراین محاسبات در راستای عرضی و طولی مقطع به طور مجزا انجام می شود.

1- محاسبه حداقل مقدار Ash مورد نیاز عمود بر راستای طولی مقطع؛ در این حالت مساحت آرماتورهای عرضی که عمود بر طول مقطع یعنی بعد 600 میلی متر قرار گرفته اند، محاسبه می شود. با توجه به مشخصات داده شده داریم:

حداقل مساحت آرماتورهای عرضی

2- محاسبه حداقل مقدار Ash مورد نیاز عمود بر راستای عرضی مقطع

حداقل مساحت خاموت ناحیه بحرانی در ستون

د) مطابق نتایج بدست آمده از قسمت قبل، مساحت مورد نیاز آرماتورهای ویژه بدست آمد. حال با توجه به آرماتورگذاری داده شده، می توان قطر مورد نیاز آرماتور عرضی را در هر راستا محاسبه نمود.

همانطور که در شکل مشاهده می شود، آرماتورهای عرضی به کار رفته عمود بر راستای طولی مقطع ( یعنیAsh1)، شامل چهار شاخه و آرماتورهای عمود بر راستای عرضی (Ash2) برابر سه شاخه می باشد. در این صورت با یکسان فرض نمودن قطر تمام دورگیرها و همچنین آرماتور سنجاقی به کار رفته در مقطع، داریم:

محاسبه قطر خاموت برای ستون

 با توجه به نتایج بدست آمده قطر آرماتور مورد نیاز برای آرماتورهای عرضی برابر 18 میلی متر در نظر گرفته می شود. البته باید توجه نمود که قطر بدست آمده برای آرماتور عرضی مطابق مقادیر فوق زیاد بوده و به منظور سهولت اجرا به لحاظ قابلیت خم پذیری آرماتور و همچنین اجرای بتن، توصیه می شود که با تعبیه سنجاقی اضافی در هر دو راستا و یا کاهش فاصله بین آرماتورهای عرضی، قطر مورد نیاز میلگردها را کاهش داد.

البته باید به این نکته نیز توجه کرد که حداقل قطر تنگ ها برابر 10 میلی متر در نظر گرفته می شود.

حداقل قطر خاموت

مثال: ستونی با مقطع زیر در یک قاب با حد شکل پذیری زیاد به کار رفته است. در صورتی که نیروی محوری ستون در حالت نهایی برابر 0.2Agf’c بر حسب نیوتن باشد. سطح مقطع لازم برای آرماتور عرضی ویژه در ناحیه بحرانی بر حسب میلی متر مربع به کدامیک از گزینه های زیر نزدیک است؟ مصالح مصرفی بتن C25 و فولاد S400 بوده و پوشش بتن تا روی آرماتورهای عرضی برابر 45 میلی متر می باشد.

1- 455                                2- 470                               3- 296                                   4- 513

سطح مقطع خاموت مورد نیاز برای ستون

حل: مطابق آنچه گفتیم، ابتدا شرایط لازم برای محاسبه آرماتور عرضی ویژه را کنترل می کنیم:

مساحت آرماتورهای عرضی ویژه

با توجه به مستطیلی بودن مقطع و تفاوت در مقدار آرماتور عرضی به واسطه به کارگیری سنجاقی ها با تعداد مختلف در دو راستای مقطع، به نظر شما Ash براساس مشخصات کدام وجه مورد نظر می باشد؟ باید توجه نمایید که تمام پارامترهای روابط فوق به جز be در هر دو راستای مقطع ثابت است. بنابراین با توجه به رابطه مستقیم بین Ash و be، با توجه به بزرگتر بودن مقطع یعنی طول 900 میلی متر محاسبه شده و در رابطه به کار برده شود.

همانطور که در نتایج تمرین قبل نیز خواندیم، در مرحله طراحی مقطع می توان مساحت آرماتورهای عرضی ویژه را به طور متفاوت در هر راستا به کار برد، اما با توجه به اینکه در سوال فقط یک مقدار Ash خواسته شده، بنابراین لازم است این پارامتر براساس بیشترین مقدار مورد نیاز مقطع تعیین شود. در این صورت خواهیم داشت:

مساحت آرماتور عرضی

بنابراین گزینه 2 صحیح است.

مثال: یک ستون بتن آرمه مربعی به بعد 500 میلی متر را که متعلق به یک سازه با حد شکل پذیری زیاد است، مطابق شکل زیر در نظر بگیرید. در حالت نهایی این ستون تحت اثر بارهای محوری فشاری مرده، زنده و زلزله به ترتیب برابر 2400، 700 و 400 کیلونیوتن قرار دارد. در صورتی که پوشش بتن روی آرماتورهای عرضی ستون برابر 40 میلی متر و مصالح مصرفی بتن از رده C40 و S400 باشد، به هر یک از سوالات زیر پاسخ دهید.

الف) مساحت مورد نیاز آرماتورهای عرضی ویژه را در ناحیه بحرانی با فرض فاصله S=100mm محاسبه نمایید.

ب) در صورتی که از میلگردهای Φ14 به عنوان آرماتورهای عرضی استفاده شود، مقدار حداکثر فاصله آرماتورهای عرضی ویژه را تعیین کنید.

خاموت گذاری ستون مربعی شکل بتنی

حل: الف) با توجه به اینکه نیروی محوری ستون تحت بارهای مجزا ارائه شده، بنابراین برای محاسبه حداکثر نیروی محوری وارد بر ستون در حالت نهایی با استفاده از جدول ترکیب بار داریم:

نیروی محوری خاموت گذاری

همانطور که مشاهده می فرمایید، با توجه به اینکه نیروی محوری بیشتر از 0.3Agf’c بدست آمده است، لذا مقدار آرماتورهای عرضی مطابق جدول گفته شده در پست های قبلی محاسبه می شود. از طرفی تمام میلگردهای طولی مقطع باید توسط قلاب لرزه ای یا گوشه دورگیر مهار شوند که این موضوع در شکل صورت سوال نیز مشهود است. از طرفی hx باید کمتر از 200 میلی متر باشد، که این موضوع در شکل نیز رعایت شده است، دقت شود در این حالت به دلیل برقرار بودن یک شرط نیازی به کنترل f’c با مقدار 70 مگاپاسکال وجود ندارد.

ضریب برش محاسبه خاموت

دقت شود با توجه به اینکه Pu>0.3Agf’c می باشد، لذا تمام آرماتورهای طولی باید توسط دورگیر با قلاب مهار شوند، بنابراین nl برابر کل تعداد آرماتورهای طولی ستون می باشد که در وجه ها مقطع توزیع شده اند.

مهار آرماتورهای طولی در ستون ها توسط خاموت

ب) با توجه به اینکه از آرماتورهای عرضی به قطر 14 میلی متر استفاده می شود و با توجه به نتیجه بدست آمده از قسمت الف داریم:

فاصله بین آرماتورهای عرضی

از طرفی مقدار حداکثر این فاصله آرماتورهای عرضی در ناحیه بحرانی به صورت زیر بدست می آید:

حداکثر فاصله خاموت ها در ناحیه بحرانی

با توجه به توزیع متقارن آرماتورهای طولی و ذکر این نکته که تمام آرماتورها توسط سنجاقی و یا دورگیر مهار شده اند، پارامتر hx برابر فاصله مرکز تا مرکز میلگردهای مجاور می باشد.

با توجه به پوشش بتن و تعداد میلگردهای طولی در هر وجه، فاصله مرکز به مرکز آنها برابر است با:

فاصله مرکز به مرکز میلگرد های سراسری

بنابراین با توجه به 1 و 2 لازم است که میلگردهای عرضی با فاصله حداکثر 108 میلی متری به کار برده شوند.

پیج اینستاگرام سیویل 2

ضوابط سازه ای با شکل پذیری زیاد – ستون ها – ضوابط سازه ای با شکل پذیری زیاد – ستون ها – ضوابط سازه ای با شکل پذیری زیاد – ستون ها – ضوابط سازه ای با شکل پذیری زیاد – ستون ها – ضوابط سازه ای با شکل پذیری زیاد – ستون ها – ضوابط سازه ای با شکل پذیری زیاد – ستون ها – ضوابط سازه ای با شکل پذیری زیاد – ستون ها

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید.

دیدگاهتان را بنویسید

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