مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ایران، با عنوان “طرح و اجرای ساختمان‌های بتن آرمه“، یکی از مهم‌ترین و حجیم‌ترین مباحث فنی در حوزه ساخت‌وساز کشور است. این مبحث به عنوان مرجع اصلی برای طراحی، محاسبه، اجرا و کنترل کیفیت سازه‌های بتن مسلح، نقشی حیاتی در تأمین ایمنی، قابلیت بهره‌برداری مناسب و دوام این نوع ساختمان‌ها ایفا می‌کند. با توجه به کاربرد گسترده بتن آرمه در ایران، آشنایی کامل با الزامات این مبحث برای مهندسان عمران و معماری، مجریان، ناظران و سایر دست‌اندرکاران صنعت ساختمان ضروری است.
مفاهیم کلی و مشخصات مصالح
در این بخش به الزامات پایه، مشخصات مواد تشکیل‌دهنده بتن، خواص بتن تازه و سخت‌شده، و اصول اجرایی می‌پردازیم.
کلیات و مبانی طراحی
- هدف: ارائه حداقل ضوابط برای تأمین ایمنی، قابلیت بهره‌برداری و پایایی (دوام) ساختمان‌های بتن آرمه.
- دامنه کاربرد: شامل ساختمان‌های با بتن معمولی یا سبک‌دانه، با مقاومت مشخصه حداقل ۲۰ مگاپاسکال (و ۳۰ مگاپاسکال برای بتن پیش‌تنیده).
- مبانی طراحی: طراحی بر اساس “حالت‌های حدی” (نهایی و بهره‌برداری) و با رویکرد احتمالی و استفاده از ضرایب جزئی ایمنی برای بارها (طبق مبحث ۶) و مقاومت مصالح انجام می‌شود.
- ضوابط لرزه‌ای: سه سطح شکل‌پذیری (کم، متوسط، زیاد) برای طراحی لرزه‌ای تعریف شده که ضوابط شکل‌پذیری کم در متن اصلی و ضوابط متوسط و زیاد در فصل ۲۳ ارائه شده است.
مصالح و اجزای بتن
- سیمان: انواع سیمان پرتلند (تیپ ۱ تا ۵)، سیمان‌های آمیخته (پوزولانی، سرباره‌ای، آهکی، مرکب)، سیمان سفید و رنگی مجاز هستند. مشخصات شیمیایی و فیزیکی آن‌ها باید مطابق استانداردها باشد. الزامات بسته‌بندی، حمل و نگهداری (کیسه‌ای و فله‌ای) باید رعایت شود.
- سنگدانه (شن و ماسه): باید سخت، بادوام، تمیز و عاری از مواد زیان‌آور باشند. محدودیت‌هایی برای حداکثر اندازه اسمی سنگدانه درشت (مثلاً یک‌پنجم کوچکترین بعد قالب، سه‌چهارم فاصله آزاد میلگردها) وجود دارد. الزامات دانه‌بندی مطابق استاندارد ملی ۳۰۲ است. سنگدانه‌های سبک نیز تعریف شده‌اند.
- آب: آب آشامیدنی معمولاً مناسب است. آب غیرآشامیدنی باید الزامات PH، مقاومت و زمان گیرش ملات ساخته‌شده با آن و محدودیت مواد زیان‌آور (کلرید، سولفات و…) مطابق جدول ۱۸-۱۰-۹ را برآورده کند.
- مواد افزودنی شیمیایی: برای اصلاح خواص بتن (کاهش آب، کند/تندگیری، حباب‌زایی و…). میزان مصرف محدود است (معمولاً تا ۵٪ وزن سیمان) و سازگاری با سیمان باید بررسی شود. استفاده از کلرید کلسیم در بتن مسلح ممنوع است.
- مواد جایگزین سیمان (مکمل سیمان): پوزولان‌ها (طبیعی، دوده سیلیس، خاکستر بادی) و مواد شبه‌سیمانی (سرباره کوره) برای بهبود دوام، کاهش حرارت و کاهش مصرف سیمان به کار می‌روند و باید استاندارد باشند.
میلگردهای مصرفی
- میلگردهای فولادی:
- رده‌بندی: بر اساس مقاومت مشخصه تسلیم (fyk) به رده‌های S240 (نرم، ساده)، S340، S400 (نیمه‌سخت، آجدار) و S500 (سخت، آجدار) تقسیم می‌شوند. استفاده از میلگرد ساده (S240) فقط به عنوان دورپیچ مجاز است.
- مشخصات: باید الزامات هندسی (قطر، آج)، مکانیکی (تنش تسلیم، مقاومت کششی، ازدیاد طول نسبی – شکل‌پذیری طبق جدول ۲۱-۱۰-۹) و شیمیایی (کربن معادل برای جوش‌پذیری) را برآورده کنند.
- جوش‌پذیری: بر اساس کربن معادل (معمولاً کمتر از ۰.۵۱٪) تعیین می‌شود.
- نشانه گذاری و حمل: الزامات پلاک‌زنی بسته‌ها و گواهینامه فنی برای محموله‌ها و نگهداری مناسب برای جلوگیری از زنگ‌زدگی و آسیب.
- میلگردهای کامپوزیتی (FRP): از الیاف (کربن، شیشه، آرامید) و رزین ساخته می‌شوند. مقاومت کششی بالا، وزن کم و مقاومت خوب در برابر خوردگی دارند اما رفتار ترد و مدول الاستیسیته و ضریب انبساط حرارتی متفاوتی نسبت به فولاد دارند. استفاده از آن‌ها نیازمند بررسی دقیق رفتار، به‌ویژه در برابر بارهای رفت و برگشتی (زلزله) است.
مقاومت و پایایی بتن
- مقاومت فشاری مشخصه (‘fc): مقاومتی که حداکثر ۵٪ نتایج آزمونه‌های استوانه‌ای استاندارد ۲۸ روزه کمتر از آن باشد. رده بتن بر اساس ‘fc تعریف می‌شود (مثلاً C25 یعنی ‘fc=۲۵ مگاپاسکال).
- مقاومت فشاری متوسط (fcm): مقداری که طرح اختلاط باید برای آن هدف‌گذاری شود تا ‘fc مورد نظر تأمین گردد. fcm بر اساس ‘fc و انحراف استاندارد (s) نتایج آزمایشگاهی یا سوابق کارگاهی محاسبه می‌شود.
- پایایی (دوام): توانایی بتن برای مقابله با عوامل مخرب محیطی (یخ‌زدگی، حمله سولفاتی، واکنش قلیایی سنگدانه، خوردگی میلگرد، سایش).
- الزامات اصلی: کاهش نفوذپذیری (از طریق نسبت آب به مواد سیمانی کم، سیمان مناسب، تراکم خوب، عمل‌آوری کافی)، تأمین پوشش بتنی کافی روی میلگردها.
- شرایط محیطی: دسته‌بندی از متوسط تا فوق‌العاده شدید بر اساس میزان تماس با رطوبت، کلریدها و سولفات‌ها (جداول ۶-۱-۹ و ۵-۶-۹).
- الزامات طراحی برای دوام: بر اساس شرایط محیطی، حداقل رده بتن، حداکثر نسبت آب به مواد سیمانی، حداقل مقدار مواد سیمانی و حداقل ضخامت پوشش بتنی (جدول‌های ۱-۶-۹ و ۶-۶-۹) تعیین می‌شود.
- مقاومت در برابر یخ‌زدگی: استفاده از مواد حباب‌زا الزامی است (جدول ۴-۶-۹).
- مقاومت در برابر سولفات‌ها: انتخاب نوع سیمان مناسب (معمولاً نوع ۲ یا ۵ یا سیمان‌های آمیخته) و رعایت نسبت آب به سیمان (جداول ۵-۶-۹).
- کنترل یون کلرید: محدودیت حداکثر کلرید مجاز در بتن (جدول ۲-۶-۹).
- آزمایش‌های دوام: جذب آب، نفوذ آب و نفوذ یون کلرید (RCPT) با حدود مجاز مشخص (جدول ۳-۶-۹) برای ارزیابی کیفیت بتن.
- پوشش بتنی روی میلگردها (کاور): حداقل ضخامت پوشش بر اساس نوع قطعه و شرایط محیطی (جدول ۶-۶-۹) و همچنین قطر میلگرد و اندازه سنگدانه تعیین می‌شود.
اجرای بتن
- آماده‌سازی: تمیزی قالب و میلگردها، زدودن مواد زائد، روغن‌کاری قالب، خیساندن سطوح جاذب.
- اختلاط: ترجیحاً وزنی، با مخلوط‌کن مناسب، رعایت زمان اختلاط، عدم افزودن آب اضافی پس از اختلاط (مگر با مجوز و شرایط خاص). ساخت دستی بتن سازه‌ای مجاز نیست.
- انتقال: جلوگیری از جداشدگی اجزا، محدودیت زمانی (به‌ویژه در هوای گرم).
- بتن‌ریزی: ریختن در نزدیک‌ترین محل نهایی، حفظ حالت خمیری، ریختن به صورت لایه‌های افقی تراز، محدودیت ارتفاع سقوط آزاد (۱.۲ متر) برای جلوگیری از جداشدگی، اجرای پیوسته تا درزهای اجرایی.
- تراکم: استفاده از ویبراتور مناسب (معمولاً داخلی/شلنگی)، همپوشانی نقاط ویبره، فرو بردن ویبراتور در لایه قبلی، انجام قبل از گیرش.
- پرداخت سطح: مراحل شمشه کاری، تی کشی، ماله‌کشی و پرداخت نهایی (با ماله فولادی) برای رسیدن به سطح صاف، متراکم و مقاوم در برابر سایش. توقف عملیات در صورت آب انداختن زیاد.
- عمل‌آوری: حفظ رطوبت و دمای مناسب برای ادامه هیدراسیون. روش‌ها شامل آبرسانی (ایجاد حوضچه، پوشش خیس) و عایقی (پوشش پلاستیکی، قالب، مواد غشایی). انتخاب روش و مدت زمان عمل‌آوری به نوع بتن، نسبت آب به سیمان و شرایط محیطی بستگی دارد (جداول ۱-۷-۹ و ۲-۷-۹).
اجرای بتن در شرایط غیر متعارف و بتن‌های ویژه
- هوای گرم (دمای بیش از °C۳۰ و رطوبت کم): کاهش کارایی و مقاومت. تدابیر شامل: بتن‌ریزی در زمان خنک‌تر، استفاده از سیمان کم‌حرارت یا مواد جایگزین، سرد کردن مصالح (آب، یخ، سنگدانه)، کاهش زمان حمل، جلوگیری از تبخیر سریع آب از سطح (ایجاد سایه، پوشش پلاستیکی)، عمل‌آوری با روش آبرسانی. محدودیت دمای بتن (معمولاً °C۳۲). الزامات ویژه برای مناطق ساحلی جنوب ایران (نسبت آب به سیمان حداکثر ۰.۴، سیمان مناسب، کنترل کلرید و …).
- هوای سرد (دمای متوسط روزانه زیر °C۵ و بیش از نیمی از روز زیر °C۱۰): خطر یخ‌زدگی بتن تازه و کاهش سرعت کسب مقاومت. تدابیر شامل: استفاده از سیمان زودسخت‌شونده (نوع ۳)، گرم کردن آب و سنگدانه‌ها (عاری از یخ و برف)، محدودیت نسبت آب به سیمان (حداکثر ۰.۵)، استفاده از افزودنی‌های مناسب (زودگیر، ضدیخ مجاز)، حفظ حداقل دمای بتن هنگام ریختن و نگهداری (جدول ۲-۸-۹)، عمل‌آوری با روش عایقی یا گرم کردن، محافظت بتن سخت‌شده تا رسیدن به مقاومت کافی (حدود ۵ مگاپاسکال برای جلوگیری از یخ‌زدگی).
- بتن‌های ویژه:
- پرمقاومت (‘fc > ۵۰ مگاپاسکال): نیاز به مصالح با کیفیت‌تر، کنترل دقیق‌تر طرح اختلاط (نسبت آب به سیمان کمتر، گاهی استفاده از مواد افزودنی معدنی و فوق‌روان‌کننده)، سنگدانه‌های مقاوم و با دانه‌بندی مناسب. توجه به رفتار تردتر و نیاز به جزئیات ویژه برای شکل‌پذیری لرزه‌ای. عمل‌آوری مرطوب الزامی است.
- الیافی: افزودن الیاف (فولادی، پلیمری، شیشه) برای بهبود مقاومت کششی، کنترل ترک، طاقت و مقاومت ضربه. نوع و مقدار الیاف بر کارایی بتن تازه تأثیر می‌گذارد و نیاز به تنظیم طرح اختلاط دارد.
- خودتراکم (SCC): بتن با روانی بسیار بالا که بدون نیاز به ویبره، قالب را پر کرده و میلگردها را در بر می‌گیرد. نیاز به طرح اختلاط دقیق با مقدار زیاد ریزدانه (پودر سنگ، مواد افزودنی معدنی)، فوق‌روان‌کننده‌های قوی و گاهی اصلاح‌کننده لزجت. کنترل خواص بتن تازه (جریان اسلامپ، قابلیت عبور، پایداری/عدم جداشدگی) الزامی است. فشار هیدرواستاتیکی بر قالب.
- اصلاح‌شده با پلیمر (لاتکس): افزودن لاتکس برای بهبود چسبندگی، مقاومت خمشی و سایشی، کاهش نفوذپذیری. مناسب برای تعمیرات و روکش‌ها. نباید در معرض دائمی آب باشند.
- سنگین: با استفاده از سنگدانه‌های سنگین (باریت، هماتیت) برای حفاظت در برابر تشعشعات. چگالی بیش از ۳۲۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب.
- سبک: با استفاده از سنگدانه‌های سبک (طبیعی یا مصنوعی). انواع سازه‌ای (‘fc ≥ ۱۷ مگاپاسکال، چگالی ۱۴۰۰-۱۹۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب)، متوسط و غیرسازه‌ای (عایق). توجه به کارایی و احتمال جداشدگی؛ نیاز به حباب هوا. جمع‌شدگی و خزش بیشتر.
ارزیابی و کنترل کیفیت
- پذیرش مصالح: کنترل مشخصات سیمان، سنگدانه، آب، افزودنی‌ها و میلگردها مطابق استانداردها و جداول ارائه شده در فصل ۱۰.
- پذیرش بتن:
- نمونه‌برداری: به صورت تصادفی، حداقل دو آزمونه استوانه‌ای استاندارد برای هر نمونه‌برداری. تواتر نمونه‌برداری بر اساس حجم بتن‌ریزی و نوع عضو (حداقل یک نمونه در روز و ۶ نمونه در کل پروژه برای هر رده بتن).
- ارزیابی مقاومت: بر اساس نتایج حداقل سه نمونه‌برداری متوالی. مقاومت هر نمونه و میانگین مقاومت سه نمونه متوالی با ‘fc و مقادیر مشخصی مقایسه می‌شوند تا وضعیت بتن (قابل قبول، غیرقابل قبول، عدم پذیرش قطعی) تعیین شود (روابط ۱۰-۱۰-۹ تا ۱۶-۱۰-۹).
- برخورد با بتن غیرقابل قبول (کم مقاومت): بررسی ظرفیت باربری سازه با مقاومت واقعی بتن، انجام آزمایش مغزه‌گیری (کرگیری) و ارزیابی مقاومت آن، یا انجام آزمایش بارگذاری بر روی عضو مشکوک. در صورت عدم احراز شرایط، نیاز به مقاوم‌سازی یا تخریب عضو.
- بازرسی اجرایی: کنترل تمام مراحل از اختلاط تا عمل‌آوری.
ضوابط فولادگذاری، قالب‌بندی و درزها
- فولادگذاری: برش طبق نقشه‌ها، خم‌کاری با قطر خم مناسب (جدول ۴-۱۱-۹)، جایگذاری دقیق با رعایت رواداری‌ها و تأمین پوشش بتنی (کاور) لازم، بستن میلگردها با سیم آرماتوربندی.
- قالب‌بندی: طراحی برای تحمل بارهای وارده (وزن بتن، فشار جانبی، بارهای ساخت)، درزبندی مناسب برای جلوگیری از خروج شیره بتن، تمیزی و روغن‌کاری قبل از بتن‌ریزی، رعایت رواداری‌های ابعادی (جدول ۱-۱۲-۹).
- قالب‌برداری: زمان قالب‌برداری سطوح قائم و زیرین (دال، تیر) بستگی به نوع سیمان، دمای محیط و بار وارده دارد و باید مقاومت بتن به حد کافی رسیده باشد (جداول ۲-۱۲-۹ و ۳-۱۲-۹). پیش‌بینی پایه‌های اطمینان (شمع‌های موقت) برای دهانه‌های بزرگ الزامی است.
- لوله‌ها و مجراهای مدفون: محدودیت در قطر و محل قرارگیری (به‌ویژه در ستون‌ها).
- درزهای اجرایی: محل درز باید در نقاط با حداقل برش و تنش باشد و سطح بتن قبلی باید آماده‌سازی (زبر کردن، تمیز کردن، مرطوب کردن) شود.
- درزهای انبساط و انقطاع: برای کنترل ترک‌های ناشی از تغییرات حرارتی و جمع‌شدگی (فاصله درز انبساط بسته به شرایط اقلیمی) و جدا سازی ساختمان‌ها در زلزله (مطابق مبحث ۶ و استاندارد ۲۸۰۰).
اصول تحلیل و طراحی
این بخش به مبانی محاسباتی و طراحی اعضای مختلف سازه‌های بتن آرمه می‌پردازد.
اصول تحلیل و طراحی
- اهداف طراحی: ایمنی (مقاومت کافی در برابر حالات حدی نهایی)، قابلیت بهره‌برداری (کنترل تغییرشکل و ترک‌خوردگی در حالات حدی بهره‌برداری)، پایایی (دوام).
- روش طراحی: حالت حدی نهایی مقاومت (LRFD). مقاومت طراحی (ØRn) ≥ مقاومت مورد نیاز (Ru).
- ضریب کاهش مقاومت (Ø): برای خمش (معمولاً ۰.۹)، برش و پیچش (معمولاً ۰.۷۵)، ستون‌های با دورپیچ (۰.۷۵) و با تنگ (۰.۶۵)، اتکاء (۰.۶۵).
- اصول تحلیل: استفاده از روش‌های تحلیل سازه الاستیک خطی (یا با بازتوزیع محدود لنگر).
- مشخصات مصالح برای طراحی: ‘fc، fy، مدول الاستیسیته بتن (Ec) و فولاد (Es).
خمش و بارهای محوری
- حالت حدی نهایی مقاومت: فرض‌های طراحی (کرنش خطی، بلوک تنش مستطیلی معادل ویتنی).
- طراحی خمشی (تیرها): محاسبه لنگر مقاوم مقطع (Mu ≤ ØMn). تعیین آرماتور کششی لازم (As). کنترل حداقل آرماتور (As,min) برای جلوگیری از گسیختگی ناگهانی. کنترل حداکثر آرماتور (As,max) برای تأمین رفتار شکل‌پذیر (کرنش فولاد کششی ≥ ۰.۰۰۴ یا ۰.۰۰۵).
- تیرهای T شکل: تعیین عرض مؤثر بال (bf).
- طراحی اعضای فشاری (ستون‌ها): طراحی برای ترکیب بار محوری (Pu) و لنگر خمشی (Mu). استفاده از نمودارهای اندرکنش P-M. محدودیت‌های آرماتور طولی (۱٪ تا ۸٪ مساحت مقطع کل). الزامات آرماتور عرضی (تنگ یا دورپیچ) برای محصورکردن بتن و جلوگیری از کمانش میلگردهای طولی.
- مقاومت اتکایی: کنترل تنش فشاری در محل اتکاء (زیر ستون روی پی، زیر بار متمرکز روی تیر).
برش و پیچش
- مقاومت برشی: مقاومت برشی مورد نیاز (Vu) ≤ مقاومت برشی طراحی (ØVn). مقاومت اسمی (Vn = Vc + Vs).
- مقاومت برشی بتن (Vc): محاسبه بر اساس فرمول‌های تجربی (وابسته به ‘fc و ابعاد مقطع).
- مقاومت برشی آرماتور (Vs): محاسبه بر اساس سطح مقطع، مقاومت و فاصله خاموت‌ها (Av).
- حداقل آرماتور برشی: در اکثر موارد الزامی است.
- محدودیت آرماتور برشی: کنترل حداکثر Vs برای جلوگیری از گسیختگی فشاری قطری بتن.
- مقاومت پیچشی: اگر لنگر پیچشی مورد نیاز (Tu) از یک حد آستانه کمتر باشد، قابل صرفنظر است. در غیر این صورت، مقطع باید برای ترکیب برش و پیچش طراحی شود. نیاز به آرماتور پیچشی طولی و عرضی (خاموت بسته).
- برش اصطکاکی: برای طراحی انتقال برش در سطوح تماس بتن‌های ریخته‌شده در زمان‌های مختلف یا بتن و فولاد.
- ضوابط ویژه:
- تیرهای عمیق: رفتار قوسی، نیاز به آرماتورگذاری ویژه.
- دستک‌ها و شانه‌ها (Corbels): طراحی برای ترکیب برش، لنگر و نیروی کششی افقی.
- دیوارها: محاسبه Vc و Vs.
- دال‌ها و شالوده‌ها: کنترل برش یک‌طرفه (مانند تیر) و برش دوطرفه (پانچ) در اطراف ستون‌ها و بارهای متمرکز.
- اتصالات قاب‌ها: تأمین محصورشدگی و مقاومت برشی در ناحیه اتصال.
اثر لاغری و کمانش
- کلیات: برای اعضای فشاری (ستون‌ها) که نسبت طول به بعد جانبی آن‌ها (نسبت لاغری) زیاد است، اثر کاهش سختی ناشی از خمش و افزایش لنگر به دلیل تغییرشکل جانبی (اثر P-Δ) باید در نظر گرفته شود.
- قاب‌های مهارشده و مهارنشده: تعیین قاب مهارشده (دارای سیستم باربر جانبی مانند دیوار برشی) یا مهارنشده.
- طول مؤثر (kLu): محاسبه بر اساس شرایط تکیه‌گاهی انتهای ستون و وضعیت قاب (مهارشده/نشده).
- کنترل لزوم در نظر گرفتن لاغری: اگر نسبت لاغری (kLu/r) از حدود مشخصی کمتر باشد، اثر لاغری قابل صرفنظر است.
- روش تشدید لنگر: محاسبه لنگر تشدید یافته (Mc = δ M2) برای طراحی ستون‌های لاغر. ضریب تشدید (δ) به بار محوری، بار بحرانی اویلر و سختی خمشی ستون بستگی دارد.
تغییرشکل و ترک‌خوردگی (حالات حدی بهره‌برداری)
- تغییرشکل (خیز): محاسبه خیز آنی و درازمدت (ناشی از خزش و جمع‌شدگی) تیرها و دال‌ها تحت بارهای سرویس. کنترل خیز محاسبه‌شده با مقادیر مجاز (مثلاً L/240 یا L/480 بسته به شرایط) برای جلوگیری از آسیب به اجزای غیرسازه‌ای و تأمین ظاهر و کارکرد مناسب. می‌توان با کنترل نسبت دهانه به ارتفاع (h) از محاسبه مستقیم خیز صرفنظر کرد (جدول ۱-۱۷-۹).
- ترک‌خوردگی: کنترل عرض ترک‌های خمشی در تیرها و دال‌ها تحت بارهای سرویس، به ویژه در محیط‌های خورنده یا نیازمند آب‌بندی، از طریق محدود کردن فاصله میلگردهای طولی (بر اساس تنش میلگرد و شرایط محیطی).
طراحی دال، دیوار و شالوده
- دال‌ها: ضوابط کلی طراحی دال‌های یک‌طرفه و دوطرفه. حداقل ضخامت برای کنترل خیز (جدول ۲-۱۸-۹). حداقل آرماتور حرارت و جمع‌شدگی.
- دیوارها: طراحی برای بارهای محوری (باربر)، بارهای جانبی در صفحه (برشی) یا بارهای عمود بر صفحه (حائل). حداقل آرماتور قائم و افقی.
- شالوده‌ها: طراحی برای انتقال بار ستون‌ها و دیوارها به زمین. کنترل ظرفیت باربری خاک (مبحث ۷). طراحی خود شالوده برای خمش و برش (یک‌طرفه و دوطرفه/پانچ). حداقل آرماتور و ضخامت. انتقال نیرو از پای ستون/دیوار به شالوده (اتکاء، میلگردهای ریشه). لزوم استفاده از شناژ برای محدود کردن حرکت نسبی شالوده‌ها در مناطق لرزه‌خیز.
مهار و وصله آرماتور
- مهار میلگرد: تأمین طول کافی برای انتقال نیروی میلگرد به بتن از طریق پیوستگی. محاسبه طول مهاری لازم (ld) برای میلگردهای کششی و فشاری (بر اساس قطر، مقاومت میلگرد و بتن، موقعیت میلگرد، پوشش و فاصله میلگردها). استفاده از قلاب استاندارد در انتهای میلگردهای کششی برای کاهش طول مهاری.
- مهار آرماتورهای خمشی: قطع یا خم کردن میلگردهای خمشی در نقاطی که دیگر نیازی به آن‌ها نیست، با رعایت ضوابط مربوط به ادامه میلگرد πέραν نقطه قطع تئوری و مهار کافی در تکیه‌گاه‌ها.
- وصله میلگرد: برای اتصال میلگردها در طول‌های بلند. انواع وصله شامل پوششی (lap splice)، مکانیکی (کوپلر) و جوشی.
- وصله پوششی: رایج‌ترین نوع. طول همپوشانی لازم (ls) برای میلگردهای کششی و فشاری (معمولاً ضریبی از ld). محدودیت در محل وصله (نباید در نواحی با حداکثر تنش باشد) و درصد میلگردهای وصله‌شده در یک مقطع.
- وصله مکانیکی و جوشی: باید الزامات استانداردهای مربوطه را برآورده کنند و مقاومت کافی داشته باشند.
ضوابط ویژه طراحی در برابر آتش‌سوزی
- مقاومت در برابر حریق: توانایی عضو بتنی برای حفظ ظرفیت باربری و جلوگیری از عبور گرما و شعله برای مدت زمان معین (بر حسب ساعت) تحت شرایط آتش‌سوزی استاندارد.
- ملاحظات طراحی: تأمین حداقل ابعاد مقطع (عرض تیر، ضخامت دال/دیوار، ابعاد ستون) و حداقل ضخامت پوشش بتنی روی میلگردها بر اساس مدت زمان مقاومت مورد نیاز (مطابق جداول فصل ۲۲).
ضوابط ویژه برای طراحی در برابر زلزله
- کلیات: طراحی برای تأمین ایمنی جانی و عملکرد مناسب تحت زلزله‌های با سطوح مختلف (مبحث ۶ و استاندارد ۲۸۰۰). تأکید بر تأمین شکل‌پذیری کافی در اعضا و اتصالات.
- سطوح شکل‌پذیری:
- کم (معمولی): ضوابط اصلی مبحث نهم. مناسب مناطق با لرزه‌خیزی کم.
- متوسط: الزامات اضافی برای بهبود جزئی رفتار لرزه‌ای (مناطق با لرزه‌خیزی متوسط). شامل محدودیت‌های بیشتر در آرماتورگذاری عرضی ستون‌ها و تیرها، و برخی ضوابط اتصالات.
- زیاد (ویژه): الزامات بسیار سخت‌گیرانه برای تأمین حداکثر شکل‌پذیری و اتلاف انرژی (مناطق با لرزه‌خیزی زیاد و خیلی زیاد). شامل:
- تیرها: محدودیت‌های هندسی، حداقل و حداکثر آرماتور طولی، آرماتور عرضی (خاموت‌گذاری) ویژه در نزدیکی تکیه‌گاه‌ها برای محصورکردن بتن و جلوگیری از کمانش، کنترل مقاومت برشی بر اساس ظرفیت خمشی مفصل پلاستیک.
- ستون‌ها: محدودیت‌های هندسی، تأمین اصل “ستون قوی-تیر ضعیف” (مقاومت خمشی ستون‌ها در گره بیشتر از تیرها)، آرماتور طولی، آرماتور عرضی ویژه (تنگ یا دورپیچ) برای محصور کردن بتن در نواحی مفصل پلاستیک (ابتدا و انتهای ستون)، کنترل مقاومت برشی بر اساس ظرفیت خمشی.
- اتصالات تیر به ستون: تأمین مهار کافی میلگردهای تیر و ستون، تأمین مقاومت برشی کافی در هسته اتصال، محصور کردن هسته اتصال با آرماتور عرضی.
- دیوارهای برشی سازه‌ای: الزامات آرماتورگذاری قائم و افقی، جزئیات المان‌های مرزی (Boundary Elements) در لبه‌های دیوار برای تأمین شکل‌پذیری خمشی، طراحی برای برش.
- دیافراگم‌ها (سقف‌ها): طراحی برای انتقال نیروهای اینرسی به سیستم باربر جانبی، آرماتورگذاری کافی، جزئیات جمع‌کننده‌ها (Collectors) و آکوردها (Chords).
بتن پیش‌تنیده
- کلیات: ایجاد تنش فشاری اولیه در بتن با استفاده از کشیدن فولادهای با مقاومت بالا (کابل یا وایر) برای مقابله با تنش‌های کششی ناشی از بارگذاری و افزایش ظرفیت باربری و کنترل ترک و خیز.
- روش‌ها: پیش‌کشیدگی (کشیدن فولاد قبل از بتن‌ریزی) و پس‌کشیدگی (کشیدن فولاد پس از سخت‌شدن بتن از طریق غلاف‌های تعبیه‌شده).
- مصالح: بتن با مقاومت بالا (معمولاً ‘fc ≥ ۳۰ مگاپاسکال)، فولاد پیش‌تنیدگی با مقاومت بسیار بالا.
- طراحی: کنترل تنش‌ها در مراحل مختلف (انتقال نیروی پیش‌تنیدگی، بهره‌برداری)، کنترل مقاومت نهایی (خمش، برش)، در نظر گرفتن اتلاف‌های نیروی پیش‌تنیدگی (ناشی از خزش، جمع‌شدگی، اصطکاک و…).
مطالعه بیشتر:
- مبحث اول مقررات ملی ساختمان
- مبحث دوم مقررات ملی ساختمان
- مبحث سوم مقررات ملی ساختمان
- مبحث چهارم مقررات ملی ساختمان
- مبحث پنجم مقررات ملی ساختمان
- مبحث ششم مقررات ملی ساختمان
- مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان
- مبحث هشتم مقررات ملی ساختمان
نتیجه‌گیری:
مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، به عنوان جامع‌ترین راهنمای فنی برای ساختمان‌های بتن آرمه در ایران، مجموعه‌ای کامل از ضوابط مربوط به مصالح، اجرا، تحلیل، طراحی و جزئیات اجرایی را ارائه می‌دهد. رعایت دقیق الزامات این مبحث، به‌ویژه در بخش‌های مربوط به دوام و طراحی لرزه‌ای، نقشی اساسی در ساخت سازه‌های بتنی ایمن، بادوام و کارآمد دارد. مهندسان و دست‌اندرکاران صنعت ساختمان باید با تسلط کامل بر مفاد این مبحث، نسبت به طراحی و اجرای صحیح ساختمان‌های بتن آرمه اقدام نمایند تا ایمنی و آسایش بهره‌برداران تأمین گردد.
