محدودیت آرماتورگذاری دیوار

تحت اثر بارهایی که ناشی از عوامل مختلف بر دیوارها اعمال می شود، وجود هر دو نوع آرماتورهای افقی و قائم در مقطع دیوارها الزامی است. آرماتورهای قائم عمدتا در تحمل نیروهای محوری مستقیم و نیروهای ناشی از لنگرهای خمشی نقش داشته و آرماتورهای افقی در تحمل نیروهای برشی وارد بر صفحه دیوار نقش اساسی دارند.

درصد آرماتورهای افقی و قائم دیوارها براساس مشخصات میلگردهای مصرفی و همچنین مقدار نیروها و لنگرهای وارد بر دیوار تعیین می شود. از طرفی با توجه به آیین نامه، در مواردی که نیروی برشی وارد بر دیوار نسبت به مقاومت دیوار زیاد باشد، درصد حداقل آرماتورهای مورد نیاز افزایش خواهد یافت.

مطابق آیین نامه مقدار که معادل 50 درصد مقاومت برشی ناشی از مصالح بتن در مقطع دیوار است به عنوان معیاری برای مقایسه به کار گرفته شده است. در این حالت کافی است با مقایسه مقدار نیروی برش نهایی ضریبدار درون صفحه دیوار با مقدار فوق مطابق ضوابط جدول زیر عمل گردد.

تذکر: مطابق آیین نامه، در حالتی که است، حداقل درصد آرماتور طولی دیوار (ردیف 6 جدول) فوق لازم نیست از درصد آرماتور عرضی محاسباتی در رابطه گفته شده بیشتر در نظر گرفته شود. در تکمیل این موضوع باید گفت در حالتی که hw/lw برابر 0.5 باشد، در رابطه ارائه شده جدول بالا حداقل درصد آرماتور قائم برابر pt بدست می آید.

از سوی دیگر pt در این رابطه، مقدار میلگرد افقی محاسباتی بوده و اگر به عنوان مثال مقدار pt برابر 0.003 (بزرگتر از مقدار حداقل) بدست آمده باشد، این مقدار باید در رابطه Pl,min جایگذاری شود.

محدودیت فواصل آرماتورگذاری

مشابه با محدودیت های برش، در دیوارها نیز محدودیت هایی برای فواصل آرماتورها از یکدیگر وجود دارد. محدودیت فواصل آرماتورگذاری افقی و قائم در دیوارها به شرح زیر است:

توجه شود در جدول فوق h ضخامت دیوار و lw طول افقی آن می باشد.

تذکر: در دیوارهای با ضخامت بیشتر از 250 میلی متر به جز دیوارهای زیر زمین در ساختمان های یک طبقه و دیوارهای حائل طره ای، باید هر یک از آرماتورهای طولی و عرضی حداقل در دو شبکه و در مجاورت وجه های خارجی دیوار قرار بگیرند.

نکته کاربردی: معمولا در تمام دیوارها به غیر از دیوارهای با ضخامت کمتر یا مساوی 150 میلی متر، آرماتور در دو شبکه به کار گرفته می شوند.

آرماتورهای کششی – خمشی دیوارها باید به نحو مناسبی در مقطع توزیع شده و تا حد امکان به وجه کششی نزدیک باشند. در این شرایط با افزایش عمق مقطع در محاسبات خمشی دیوار، مقاومت خمشی اسمی افزایش خواهد یافت.

محدودیت آرماتورهای قائم و افقی در دیوارهای با شکل پذیری ویژه

در مورد ضوابط دیوارهای با شکل پذیری ویژه، مطابق ضوابط لرزه ای موارد زیر نیز باید رعایت شوند:

1- در دیوارهای سازه ای نسبت سطح مقطع آرماتور به کل مقطع دیوار در هیچ یک از دو امتداد قائم و افقی نباید کمتر از 0.0025 باشد، مگر آنکه نیروی برشی طرح Vu از کمتر باشد، در این حالت برای حداقل میلگرد مورد نیاز افقی در دیوار، Pt باید ضوابط جدول بالا رعایت شوند.

2- فاصله مرکز تا مرکز میلگردها از یکدیگر در هر دو امتداد افقی و قائم نباید بیشتر از 350 میلی متر اختیار شود. میلگردهایی که از آنها برای تامین Vu استفاده می شود، باید به صورت ممتد بوده و در سطح صفحه برش توزیع می شوند.

3- در دیوارهایی که در آنها باشد، بکارگیری دو شبکه میلگرد الزامی است.

بریم سراغ حل تمرین و مثال.

مثال: یک دیوار بتن آرمه به ضخامت 300 میلی متر تحت نیروی برشی 1900 کیلونیوتن قرار گرفته است. چنانچه طول و ارتفاع این دیوار به ترتیب برابر 4 و 2.5 متر باشد، به سوالات زیر پاسخ دهید. مصالح مصرفی بتن C30 و فولاد S400 می باشد.

الف) آرماتور افقی دیوار را محاسبه کنید.

ب) حداقل آرماتور قائم دیوار را محاسبه کنید.

ج) حداکثر فواصل آرماتورگذاری قائم و افقی دیوار را محاسبه کنید. (فرض کنید آرماتور برشی برای مقاومت داخل صفحه نیاز باشد).

حل: برای تعین درصد حداقل آرماتورها ابتدا باید مقدار Vu با مقایسه گردد:

بنابراین داریم:

Pt=Pt,min =0.0025 ⇒ As= Pthxhw = 0.0025*300*1000 = 750 mm2

این مقدار نشان دهنده مجموع مساحت آرماتورها در هر دو شبکه داخلی و خارجی دیوار می باشد.

ب) برای آرماتور قائم، با توجه به قسمت الف به صورت زیر عمل می کنیم:

بنابراین در هر متر از طول افقی دیوار لازم است حداقل 750 میلی متر مربع آرماتور قائم در نظر گرفته شود. این مقدار شامل مجموع مساحت آرماتورهای هر دو شبکه داخلی و خارجی می باشد.

مثال: شکل زیر یک دیوار برشی بتنی به ضخامت 300 میلی متر و طول 3 متر مربوط به یک ساختمان بتنی با شکل پذیری معمولی را نشان می دهد. اگر قطر میلگردهای مورد استفاده 16 میلی متر باشد، آنگاه بدون توجه به مقدار محاسباتی آرماتورهای قائم، حداقل آرماتورگذاری دیوار چقدر است؟ (بتن از رده C25 و میلگرد از S400 است. همچنین فرض کنید دیوار تحت اثر نیروی برشی افقی در امتداد صفحه دیوار به مقدار 125KN قرار دارد و نسبت به ارتفاع دیوار به طول افقی دیوار برابر 2 است.)

حل: ابتدا مقدار را برای دیوار محاسبه می کنیم:

مساحت مورد نیاز در کل ضخامت دیوار و یا در هر دو وجه آن بدست آمد. بنابراین در هر وجه دیوار باید 450/2 برابر 225 میلی متر مربع آرماتور قائم در هر متر طول از دیوار تعبیه گردد.

مثال: محاسبات نشان می دهد که در یکی از دیوارهای برشی یک ساختمان یک طبقه بتنی با شکل پذیری معمولی با که ارتفاع آن 6 متر و طول آن 4.8 متر است، نسبت میلگردهای قائم مورد نیاز ناشی از بارهای محوری و لنگر خمشی 0.3 درصد و نسبت میلگردهای افقی ناشی از بارهای برشی نهایی 0.38 درصد است. چنانچه ضخامت دیوار 400 میلی متر و در هر امتداد از دو شبکه میلگرد استفاده شود. کدامیک از گزینه های زیر حداقل میلگردگذاری صحیح برای دو شبکه را نشان می دهد؟

حل: مقدار حداقل نسبت آرماتورهای برشی و قائم دیوار برشی معمولی، مطابق مطالب گفته شده به صورت زیر تعیین می شود:

تکیه گاه جانبی آرماتورهای طولی

همانطور که خواندیم، آرماتورهای قائم و افقی دیوارها با توجه به ضخامت دیوار در یک یا دو شبکه در دیوار به کار گرفته می شوند. نکته قابل توجه این است که در آرماتورگذاری دیوارهای متداول، میلگردهای افقی نقش تکیه گاه میلگردهای قائم را به نحوی ایفا نموده و لزومی به استفاده از تنگ و خاموت مشابه آنچه در خصوص ستون ها به کار گرفته شده، نمی باشد.

اما در شرایطی که آرماتورهای طولی برای تامین مقاومت محوری فشاری مورد نیاز باشند و مساحت آماتورهای طولی از یک درصد مساحت کل مقطع بیشتر باشد، لازم است آرماتورهای طولی توسط تنگ های عرضی مهار گردند. در واقع در این حالت رویکرد آیین نامه به طراحی دیوار مشابه ستون ها بوده، به همین دلیل لازم است ضوابط آرماتورگذاری نیز بر همین اساس رعایت گردد.

مثال: شکل زیر مقطع قائم یک دیوار باربر را نشان می دهد. بر اساس محاسبات انجام شده به منظور کفایت دیوار در برابر بارهای اعمالی لازم است از آرماتورهای قائم استفاده گردد. کدامیک از گزینه های زیر در خصوص آرماتورگذاری دیوار صحیح خواهد بود؟

1- محصور کردن میلگردهای قائم با تنگ عرضی الزامی است.

2- مقدار میلگردهای قائم محاسباتی بیش از مقادیر حداکثر آیین نامه ای بوده و غیر مجاز است.

3- محصور کردن میلگردهای قائم با تنگ عرضی از نظر محاسباتی ضرورتی ندارد.

4- محصور کردن میلگردهای قائم الزامی بوده و از میلگردهای افقی دیوار می توان برای این منظور استفاده کرد.

حل: همانطور که گفته شد، در صورتی که وجود آرماتورهای طولی برای تامین مقاومت محوری فشاری لازم باشد و درصد سطح مقطع آرماتورهای طولی از 0.01Ag بیشتر باشد، لازم است با استفاده از تنگ های عرضی آرماتورهای طولی دیوار محصور گردند.

بنابراین برای مشخص شدن وضعیت محصور شدگی آرماتورهای طولی (قائم)، ابتدا درصد میلگردهای قائم برای یک متر از طول دیوار محاسبه می شود:

همانطور که مشاهده می شود، درصد آرماتورهای قائم بیشتر از یک درصد بوده، لذا لازم است آرماتورهای قائم توسط تنگ های عرضی مهار شوند. بنابراین گزینه یک صحیح است.

مثال: شکل زیر مقطع قائم یک دیوار حائل را نشان می دهد. براساس محاسبات، میلگردهای قائم در طرف خاک D25@150mm و در طرف دیگر D20@300mm به عنوان میلگردهای فشاری انتخاب شده است. برای این دیوار کدام گزینه زیر صحیح است؟

1- محصور کردن میلگردهای قائم با خاموت الزامی است.

2- مقدار میلگردهای قائم محاسباتی بیش از مقادیر حداکثر آیین نامه ای بوده و غیر مجاز است.

3- محصور کردن میلگردهای قائم با خاموت از نظر محاسباتی ضرورتی ندارد.

4- محصور کردن میلگردهای قائم الزامی است و از میلگردهای افقی دیوار می توان به این منظور استفاده کرد.

حل: همانطور که گفته شد، در مواردی که مساحت کل مقطع آرماتورهای قائم از یک درصد مساحت کل مقطع کمتر است، محصور کردن میلگردهای قائم دیوار با خاموت الزامی نیست. برای مقادیر بیشتر میلگردهای قائم، آرماتوربندی دیوارها باید مشابه ستون ها باشد. در دیوار نشان داده شده، نسبت مساحت میلگردهای قائم به مساحت کل دیوار در طول یک متر برابر است با:

بنابراین لازم است میلگردهای قائم دیوار با خاموت محصور گردند و گزینه 1 صحیح است.

ضوابط خاص آرماتورگذاری اطراف بازشوها

در دیوارهایی که دارای بازشو هستند، برای جلوگیری از ترک های قطری لازم است حداقل دو آرماتور با قطر 16 میلی متر یا معادل آن در دیوارهای دارای دو سفره، آرماتور در دو جهت و در دیوارهای با یک سفره آرماتور، یک آرماتور با قطر 16 میلی متر در دو جهت در اطراف بازشوها تعبیه شوند. این آرماتورها باید حداقل به اندازه طول مهاری در گوشه های دیوار مهار شوند.