سازه‌هاي بتن‌آرمه 1
1401/09/20 12:38فصل قبل
سرفصل درس:
خواص مکانيکي بتن تحت اثر بارگذاري‌هاي آني و درازمدت، مقاومت فشاري، کششي، برشي بتن، مقاومت بتن تحت اثر تنش‌هاي چندجانبه، تغيير شکل‌هاي بتن (الاستيک، جمع شدگي، وارفتگي)
انواع فولاد مصرفي در بتن‌آرمه، خواص مکانيکي فولاد
روش‌هاي طراحي اجزاء بتن‌آرمه، مفاهيم ايمني و حالت‌هاي حدي، ترکيبات بارگذاري و روش‌هاي آناليز
رفتار تيرهاي بتن‌آرمه تحت اثر خمش در مراحل مختلف بارگذاري، لنگر خمشي مقاوم تير، محاسبه تير براي خمش و بررسي ضوابط آن
بررسي رفتار و محاسبه قطعات تحت‌فشار محوري (ساده) ، کمانش
محاسبه اجزاء تحت کشش محوري
بررسي رفتار و محاسبه اجزاي تحت خمش مرکب (نيروي محوري و لنگر خمشي)، خمش يک محوره و دومحوره
رفتار تيرهاي بتن‌آرمه تحت اثر برش، برش مقاوم تير و ضوابط مربوطه
تئوري پيوستگي (چسبندگي) بتن و فولاد، مهار نمودن فولاد در بتن و روش فولاد گذاري تيرها
بررسي رفتار اجزاء بتن‌آرمه تحت پيچش، هم‌زماني برش و پيچش يا خمش و پيچش
تبصره: مطالب اين درس بايد هماهنگ با مبحث نهم مقررات ملي ساختمان (آيين‌نامه رسمي کشور) باشد.
سرفصل: مقدمه
نمونه 38- مطلب درسي: دليل استفاده از فولاد در بتن
بتن‌آرمه ترکيبي از بتن و آرماتور است زيرا بتن تنها مقاومت فشاري مناسبي داشته و تنش کششي کمي را تحمل مي‌کند لذا براي جبران اين ضعف از ميلگرد استفاده مي‌گردد. اين تفکر که ضعف کششي مصالح با يک مصالح ديگر جبران شود از ديرباز توسط ايرانيان قديم مورد توجه بوده به نحوي که با ترکيب خاک رس، کاه و آب و تهيه کاه‌گل نوعي ملات تهيه مي‌کردند که عملکردي مانند ترکيب بتن و آرماتور را داشت. قدمت ملات کاه‌گل به 6000 سال قبل مي‌رسد. در لايه سوم (تپه سيلک، کاخ‌هاي هفده‌گانه تخت جمشيد، بناهاي پاسارگاد و شوش، بناهاي اشکانيکاخ فيروز آباد و ايوان مدائن و مجموعه ارگ بم) کاربرد کاه‌گل را مي‌توان به وفور ديد. از ديگر موارد مي‌توان به استفاده از ترکيب گل رس و ني در ساخت تويزه نيز اشاره نمود.
هر چند خواص ميلگرد و بتن که از آن بتن مسلح به وجود مي‌آيد، خواصي است که خداوند حکيم در آن‌ها به وديعه گذاشته است اما همين سيستم، در آفرينش مستقيم الهي نيز ديده مي‌شود. به عنوان مثال خداوند عالم در بخش‌هاي مختلف بدن انسان با ترکيب استخوان و ماهيچه عملکرد مناسبي را ايجاد کرده است.
سرفصل: روش‌هاي طراحي اجزاي بتن‌آرمه
نمونه 39- مطلب درسي: روش حالت حدّي (مقدمه)
منظور از طراحي، به دست آوردن ابعاد و مشخصات اجزاي سازه براي تحمل بارهاي وارده بر سازه به صورت ايمن است.
با توجه به تفاوت بارهاي مفروض با بارهاي عملي، نحوه توزيع بار، ساده‌سازي و مفروضات طراحي، عدم اجراي صحيح و دقيق و عدم رسيدن به مقاومت مطلوب و ...، ناگزير به اعمال يک حاشيه اطمينان هستيم. اين حاشيه اطمينان به روش‌هاي متفاوت انجام مي‌پذيرد که براي سازه‌هاي بتن‌آرمه در حال حاضر از روش حالت حدي استفاده مي‌شود.
ملاحظه مي‌شود که براي طراحي سازه‌ها (اعم از بتن‌آرمه يا فلزي) و ترکيبات مختلف ديگر، بايد تدبير بسيار زيادي نمود تا نتيجه مطلوب به دست آيد. البته با همه اين تدبيرها باز بايد حاشيه اطمينان در نظر گرفت حال با توجه به اين مطلب، چگونه عالم هستي با اين همه پيچيدگي مي‌تواند بدون طراحي باشد يا طراحي آن بدون تدبير باشد؟
آري، ذره‌ذره اين عالم حاکي از وجود مدبري است که پيوسته در حال تدبير جهان هستي است. الحمدلله رب‌العالمين.
سرفصل: رفتار تير بتن‌آرمه تحت اثر برش
نمونه 40- مطلب درسي: مقدمه
اعضا خمشي و بخصوص تيرها معمولاً علاوه بر خمش، تحت تأثير برش نيز قرار مي‌گيرند. در هر ناحيه‌اي از تير که تغييرات لنگر خمشي وجود داشته باشد، برش هم وجود خواهد داشت.
در تيرها معمولاً طراحي اوليه مقطع بر اساس خمش انجام مي‌گيرد. پس از تعيين ابعاد و فولاد گذاري خمشي، مقطع تير از نظر مقاومت در برش هم موردبررسي قرار گرفته و در صورت لزوم، ميلگردهاي مناسب جهت مقاومت در برابر نيروي برشي در مقطع، تعبيه مي‌شوند.
شکست برشي در يک مقطع بتن‌آرمه به‌صورت ناگهاني و بدون هشدار قبلي و يا با ظهور اندک آثار شکست زودرس رخ مي‌دهد. به همين دليل معمولاً با انتخاب ضرايب اطمينان بزرگ‌تر در برش نسبت به خمش، تيرها را طوري طراحي مي‌کنند که در خمش و تحت بارهاي کمتري نسبت به بارهايي که باعث شکست برشي مي‌شوند به حد گسيختگي برسند.
همه اين تدبيرها براي آن است که اگر قرار است شکستي صورت بگيرد شکستِ تدريجي که با علائم و هشدارهاي قبلي است صورت بگيرد نه شکست ناگهاني.
در آفرينش نيز اين‌گونه است که بدن انسان را خداوند به‌گونه‌اي طراحي کرده است که در اکثر قريب به اتفاق موارد، قبل از آنکه ناگهان عضوي از کار بيفتد يا بدن از بين برود علائم و هشدارهايي از قبيل درد، تب، سوزش، تغيير رنگ و ... بروز مي‌کند تا درمان به موقع صورت گيرد[1].
توجه نمودن به يکپارچه نبودن استخوان‌ها و مفاصل و رباط‌ها و يا مثلاً وضعيت استخوان‌هاي کف پا و يا استقرار دندان‌ها نسبت به فک و نيز وضعيت استخوان‌هاي ستون فقرات، گردن و يکي ديگر از عجايب خلقت بدن انسان توسط خداي متعال است.
سرفصل: تئوري پيوستگي (چسبندگي) بتن و فولاد
نمونه 41- مطلب درسي: مقدمه
پيوستگي کامل بين بتن و فولاد يکي از مفروضات اساسي در تئوري خمش تيرهاي بتن‌آرمه است. بر اساس اين اصل، پيوستگي بين بتن و فولاد به صورت کامل وجود دارد و هيچ‌گونه لغزشي بين ميلگرد و بتن اتفاق نمي‌افتد. نتيجه اين اصل آن است که کرنش فولاد، معادل کرنش در بتن هم‌سطح آن است.[2]
جهت چسبندگي بيشتر بين فولاد و بتن و به‌تبع آن تحمل بارها و نيروهاي کششي توسط فولاد عمدتاً از آرماتور آجدار در بتن‌آرمه استفاده مي‌شود، تا بتن و فولاد هرکدام تکميل‌کننده ديگري باشد.
خداوند متعال هم در قرآن کريم به مواردي مثل صبر و استقامت به همراه ايمان يا ايمان و عمل صالح به همراه يکديگر اشاره مي‌فرمايد که تنها در صورت اينکه با همديگر باشند اثربخشي لازم را خواهند داشت.
پديده‌هاي طبيعي زيادي نيز در اينجا قابل مثال زدن هستند. هرچند خود اين خواص انواع مصالح و چگونگي ارتباط يافتن آن‌ها و ... از خواصي است که خداوند در وجودشان نهاده است. مثال‌هايي همچون «هارون و موسي» به‌عنوان مکمل يکديگر و يا تمساح و مرغي که با ورود به دهان او دندان‌هايش را تميز مي‌کند، نيز جالب است.
[1]. همچنين سنت الهي به‌گونه‌اي است که خداوند عالم انسان‌ها را بدون هشدارهاي قبلي مجازات نمي‌کند و براي آنکه قومي را با عذاب از بين ببرد ابتدا به گرفتاري‌ها و سختي‌ها مبتلا مي‌کند و اگر به اگر به‌سوي او بازنگشتند به خوشي‌ها مبتلا مي‌کند و بعد از آن عذاب مي‌کند(مراجعه شود به آيات 42 تا 44 سوره انعام).
[2]. سازه‌هاي بتن‌آرمه، ج1، صفحه 158.