پروژه بتن ارمه

به نام حق

دانشگاه عقيق

دانشکده فنی مهندسی

پروژه سازه بتن مسلح

استاد :

دانشجو :

اقابابايي

تابستان 90

فهرست :

معرفی سازه ----------------------------------------------------------------4

- محاسبه ارتفاع سازه ای طبقات و پارکینگ-------------------------------------------4

- محاسبه درز انقطاع--------------------------------------------------------------4

- سیستم مقاومت جانبی-----------------------------------------------------------4

- نحوه تیرریزی------------------------------------------------------------------4

- تصویری از نحوه تیر ریزی در طبقات ----------------------------------------------5

- تعیین نوع سقف---------------------------------------------------------------- 6

- تعریف دیافراگم صلب و تعیین نوع دیافراگم در پروژه -----------------------------------6

- مشخصات مصالح----------------------------------------------------------------7

تحلیل کانتیلور--------------------------------------------------------------7

- مقاطع اولیه طراحی اعضا---------------------------------------------------------8

- بارگذاری----------------------------------------------------------------------8

- بارگزاری ثقلی----------------------------------------------------------------- 9

- بارگزاری جانبی----------------------------------------------------------------18

- نیروی شلاقی -----------------------------------------------------------------22

- بار بالانس --------------------------------------------------------------------22

- حالات بار استاتیکی ------------------------------------------------------------23

- جرم های موثر ----------------------------------------------------------------23

مشخصات سازه ای اعضا ------------------------------------------------24

تحلیل سازه --------------------------------------------------------------26

- بررسی نتایج تحلیل -----------------------------------------------------------27

- - کنترل دیاگرام ها -----------------------------------------------------------36

- - حدود تغییر مکان جانبی سازه -----------------------------------------------29

طراحی اعضا -------------------------------------------------------------29

- طراحی پی ----------------------------------------------------------------30

- - ترکیبات بار کنترل فشار خاک ------------------------------------------------30

- - نتایج نهایی طراحی پی ------------------------------------------------------31

- - محاسبه مقدار مصالح مورد نیاز -----------------------------------------------31

- - - محاسبه مقدار بتن -------------------------------------------------------31

- محاسبه تیرچه سقف --------------------------------------------------------32

- - تعیین ابعاد تیرچه و آرماتورهای مورد نیاز --------------------------------------32

- - محاسبه میلگرهای کششی --------------------------------------------------32

- - محاسبه میلگرهای فشاری ---------------------------------------------------33

محاسبه آرماتورهای حرارتی عمود بر تیرچه ها ----------------------------------33 - -

محاسبه آرماتور حرارتی موازی تیرچه -----------------------------------------33 - -

محاسبه آرماتور ممان منفی -------------------------------------------------34 - -

- - محاسبه آرماتورهای کلاف عرضی ---------------------------------------------34

نقشه های تیرریزی و ستون گذاری طبقات -------------------------36

- تیر ریزی -----------------------------------------------------------------37

- ستون گذاری --------------------------------------------------------------38

- آکس بندی --------------------------------------------------------------39

جزئیات خاموت گذاری ----------------------------------------------40

- جزئیات خاموت گذاری در تیر و ستون -----------------------------------------41

- جزئیات خاموت گذاری تیرچه سقف --------------------------------------------42

- جزئیات ستون ها ----------------------------------------------------------43

- جزئیات تیرها -------------------------------------------------------------45

منابع -------------------------------------------------------------------47

معرفی سازه :

ساختمان مورد نظر ساختمانی 12 طبقه با اسکلت بتنی و با کاربری مسکونی است ، محل احداث ساختمان شهر کرج با خطر زلزله خیزی متوسط می باشد. خاک محل پروژه از نوع زمین П مندرج در استاندارد 2800 می باشد .

محاسبه ارتفاع سازهای طبقات و پارکینگ :

ارتفاع سازه ای طبقات : 300 cm

ارتفاع سازه ای پارکینگ : 300 cm

ارتفاع خرپشته : 240 cm

ارتفاع کل ساختمان بدون احتساب خرپشته : 36 m

محاسبه و کنترل درز انقطاع :

ساختمان مورد نظر جزو ساختمان های با اهمیت متوسط و دارای 10 طبقه است . بنابر این مطابق بند 1-6-3استاندارد 2800 ، درز انقطاع برای آن برابر است با :

0.01 * H = 0.01 * 3600 = 36 cm

از آنجایی که هر ساختمان ملزم به رعایت نصف درز انقطاع است ، باید 18cm درز انقطاع در نظر گرفته شود .

سیستم مقاومت جانبی :

این ساختمان در هر دو جهت X و Yدارای قاب خمشی با شکل پزیری ویژه است . برای سقف ها نیز از سیستم تیرچه و بلوک استفاده شده است .

نحوه تیرریزی :

1 . در شرایط مساوی ، اولویت با تیر ریزی شطرنجی است .

2 . در دهانه های مستطیل شکل بهتر است تیر ریزی به نحوی انجام شود که انتقال بار به سمت تیرهای اصلی کوتاهتر باشد .

تصویری از نحوه تیر ریزی در طبقات :

تعیین نوع سقف :

مطابق بند 2 پیوست 6 استاندارد 2800 ، دیافراگم ها ممکن است از کف های ساخته شده از بتن مسلح درجا ریخته شده ، شامل تیرچه بلوک ( با بتن مسلح مناسب رویه )، ورق های ساده یا موجدار فلزی ، ورق های موجدار فلزی با بتن مسلح رویه به صورت مرکب ، کف های چوبی ، کف های ساخته شده از قطعات بتن پیش ساخته همراه با بتن رویه ، کف های ساخته شده از قطعات بتن پیش ساخته با اتصالات خشک و یا تر با یکدیگر و بدون بتن رویه ، طاق ضربی ( با مهاربندی ) و غیره تشکیل شده باشد .

سقف بکار رفته در پروژه از نوع تیرچه بلوک با بلوک های یونولیتی است .

تعریف دیافراگم صلب و تعیین نوع دیافراگم در پروژه :

مطابق بند 3 پیوست 6 استاندارد 2800 ، اگر تغییر مکان نسبی طبقه با storyΔ و حداکثر تغییر شکل دیافراگم با dhaph Δ نمایش داده شود ، تعریف دیافراگم صلب به شرح زیر است :

Story ≤ 0.5Δ Diaph / Δ

در پروژه فرض می شود دیافراگم صلب است ، و پس از تحلیل سازه این فرض کنترل شده و در صورت لزوم اصلاح می شود . باید به این نکته هم تو جه داشت که مطابق پیوست 6استاندارد 2800منظور نمودن پیچش تصادفی در دیافراگم صلب اجباری است .

مشخصات مصالح :

در این سازه فقط از مصالح بتنی با مشخصات زیر استفاده شده است. ( مشخصات سقف ها، تیرها و ستون ها مشابه می باشد)

مشخصات طراحی مصالح	مشخصات تحلیلی مصالح
210E4 Kgf/m²	مقاومت فشاری بتن f’c	255 Kg/m3	جرم واحد حجم، M
4000E4 Kgf/m²	تنش جاری شدن میلگردهای طولی، fy	2500 Kgf/m3	وزن واحد حجم، W
3000E4 Kgf/m²	تنش جاری شدن میلگردهای خاموتfys	2.188E9 Kgf/m²	مدول الاستیسیته، E
		0.15	ضریب پواسون υ

تحلیل کانتیلور :

در این پروژه برای به دست آوردن ابعاد تقریبی اعضا قبل از تحلیل و طراحی سازه، از روش کانتیلور استفاده شده است که نتایج آن در پیوست گزارش آمده است .

مقاطع اولیه طراحی اعضا :

مقاطع ستون	مقاطع تیر
پوشش	میلگردگذاری	ارتفاع	عرض	نام	پوشش میلگرد	ارتفاع	عرض	نام
5	4X4	40	40	C40X40	5	40	40	B40X40
5	4X4	50	50	C50X50	5	30	30	B30X30
5	4X4	60	60	C60X60

تذکر : برای طراحی اعضا از حالت Design اعضا در نرم افزار استفاده شده است. و مقدار میلگردها با توجه به آیین نامه ACI توسط نرم افزار محاسبه شده است.

بارگذاری :

1- بارگزاری ثقلی :

الف ) بار مرده

ب ) بار زنده

پ ) بار برف

2- بارگزاری جانبی :

الف ) بار باد

ب ) بار زلزله

بارهای ثقلی به صورت گسترده واحد سطح بر روی سقف ها اعمال می شود. لازم به ذکر است ، خود وزن سقف نیز در محاسبات بار مرده وارد شده است . برای بارگذاری ثقلی از آیین نامه 519 ایران تبعیت شده است.

الف ) محاسبه بار مرده :

1- بار مرده سقف دال :

وزن سقف تیرچه بلوکبا بلوک یونولیتی در طبقات
سنگ موزائیک به ضخامت 2 cm	0.02 * 2400=48
ملات موزائیک کاری به ضخامت 2 cm	0.02 * 2100 = 42
ملات روی پوکه به ضخامت 2 cm	0.02 * 2100 = 42
پوکه به ضخامت 8 cm	0.08 * 600 = 48
بتن روی تیرچه ها	0.05 * 2500 = 125
وزن بلوک یونولیتی در 1 متر مربع	4
بتن تیرچه ها	(2 * 0.1 * 0.25) * 2500 = 125
اندود گچ و خاک به ضخامت 1.5 cm	0.015 * 1600 = 24
اندود گچ به ضخامت 1 cm	0.01 * 1300 = 13
مجموع وزن سقف تیرچه بلوک با بلوک یونولیتیدر طبقات	471 ≈ 470 kg / m ²

تذکر : در جزئیات سقف دال بتنی بدون سقف کاذب در پشت بام ، عایق رطوبتی نیز افزوده می شود که مطابق جدولپ – 1-3 استاندارد 519 باعث افزایش 15 کیلوگرم وزن سقف در هر متر مربع خواهد شد . بنابراین وزن سقف در پشت بام برابر 486 ≈ 490 kg / m ² خواهد شد

2- محاسبه وزن معادل تیغه بندی داخلی :

تیغه های داخلی از آجر مجوف به ضخامت 10 cm است و وزن واحد سطح آن 175 kg / m ² محاسبه شده است . به علت آنکه وزن واحد سطح دیوار کوچک تر از 275 kg / m ² است ، می توان مطابق بند 2-2-2 استاندارد 519 از بار معادل برای تیغه بندی استفاده کرد .

بار معادل تیغه برابر است با بار کل تیغه تقسیم بر مساحت مفید کف مورد نظر .

· ارتفاع تیغه ها :

300 – 40 = 260 cm

چون بار مرده کف سازی در محاسبات منظور می شود ، باید ارتفاع آن را از ارتفاع تیغه ها کم کنیم . که در بالا این کار انجام شده .

· بار متر طول تیغه :

175 * 2.6 = 455 kg/m

· طول تقریبی تیغه ها :

35 m

این مقدار از روی نقشه های معماری محاسبه شده است .

· بار کل تیغه ها :

455 * 33 = 15015 kg

· بار معادل کل تیغه ها :

15015 / [ ( 14 * 10 ) – ( 5 * 2.10 ) ] = 115.95 kg /m² ≈ 120 kg /m ²

3- محاسبه بار مرده طبقات :

مطابق بند 2-2-2 استاندارد 519 اگر بار واحد تیغه ها کمتر از 275 kg / m ² باشد آنگاه :

بار مرده طبقات = وزن مرده سقف طبقه + بار معادل تیغه بندی

470 + 120 = 590 kg / m² = بار مرده طبقات

490 kg / m² = بار مرده پشت بام

4- محاسبه بار مرده دیوارهای محیطی غیرنما ( به جز بام ) :

وزن دیوار 20 سانتی متری غیرنما
ملات گچ و خاک به ضخامت 2 cm	0.02 * 1600 = 32
ملات گچ به ضخامت 1 cm	0.01 * 1300 = 13
دیوار آجر 20 cm با ملات ماسه سیمان و آجر مجوف	0.2 * 850 = 170
ملات ماسه سیمان به ضخامت 2 cm	0.02 * 2100 = 42
ملات رویه به ضخامت 1 cm	0.01 * 2100 = 21
مجموع وزن دیوار 20 سانتی متری غیر نما	278 ≈ 280 kg / m ²

2.6 * 280 = 728 ≈ 730 kg/m

5- محاسبه بار مرده دیوارهای محیطی نما ( به جز بام ) :

وزن دیوار 20 سانتی متری نما
ملات گچ و خاک به ضخامت 2 cm	0.02 * 1600 = 32
ملات گچ به ضخامت 1 cm	0.01 * 1300 = 13
دیوار آجر 20 cm با ملات ماسه سیمان و آجر مجوف	0.2 * 850 = 170
ملات ماسه سیمان به ضخامت 2 cm	0.02 * 2100 = 42
نما سازی	55
مجموع وزن دیوار 20 سانتی متری نما	312 ≈ 310 kg / m ²

تذکر : برای استفاده از وزن واحد سطح دیوارهای نما به دلیل وجود بازشوهای نما ، می توان 70 درصد واحد سطح دیوار را در محاسبات منظور کرد ، اما در مورد دست انداز بام چون در آن بازشویی وجود ندارد ، باید از همان وزن واحد سطح دیوار محیطی نما استفاده کرد .

2.6 * 310 * 0.7 = 564 ≈ 570 kg/m

6- محاسبه بار مرده دیوارهای محیطی غیر نمای پشت بام :

0.8 * 280 = 224≈ 230 kg/m

7- محاسبه بار مرده دیوارهای محیطی نمای پشت بام :

0.8 * 310 = 248≈ 250 kg/m

ب ) محاسبه بار زنده :

مطابق جدول 3-1 استاندارد 519 :

بار زنده طبقات = 200 kg/m²

بار زنده بام = 150 kg/m²

پ ) محاسبه بار برف :

· بار برف مبنا :

تهران جزو مناطق سردسیر است . در نتیجه مطابق بند 4-2 استاندارد 519 بار برف مبنا Ps ، برای تهران برابر است با 150 دکانیوتن بر متر مربع .

· بار برف بام ها :

مطابق بند 4-3-1 استاندارد 519 بار برف بر روی بام ها Pr را باید با توجه به شیب بام برای هر متر مربع تصویر افقی سطح آن از رابطه زیر بدست آورد .

Ps : بار برف مبنا	Pr = Cs . Ps ≥ 25 kg / m²
Cs : اثر شیب بام

اگر شیب بام α ، کمتر از 15 درجه باشد اثر شیب بام برابر 1 است . که در پروژه ما هم چنین است .

Cs = 1 → Pr = Ps = 150 kg / m²

مطابق بند 8-1 استاندارد 519 از بین بار برف و بار زنده بام هر کدام بحرانی تر باشد را در نظر می گیریم . وچون در این پروژه هر دو با هم بابر هستند ، فقط یکی را در نظر می گیریم .

ت ) محاسبه بار پله :

برآورد وزن یک پله به عرض یک متر
سنگ کف پله به ضخامت 4 cm	0.3 * 0.04 * 2400 = 28.8
سنگ پیشانی پله یه ضخامت 2 cm	0.15 * 0.02 * 2400 = 7.2
ملات سنگ کاری به ضخامت 2 cm	(0.15 + 0.26) * 0.02 * 2100 = 17.2
آجرکاری با ملات گچ و خاک	0.5 * (0.24 * 0.13) * 1750 = 27.3
وزن نرده پله (تقریبی)	4.5
وزن یک پله در عرض یک متر	85 kg/ml

بار ناشی از وزن پله در امتداد شیب :

W1 = 85 / √ [ ( 0.3)² + (0.15)² ] ≈ 254 kg/m²

وزن بدنه اصلی پله بتنی و نازک کاری زیر آن
دال بتنی به ضخامت 15 cm	0.15 * 2500 = 375
اندود گچ و خاک به ضخامت 1.5 cm	0.015 * 1600 = 24
اندود گچ به ضخامت 1 cm	0.01 * 1300 = 13
مجموع وزن اسکلت بتنی و نازک کاری زیر آن	412 kg/m²

وزن قسمت پاگرد پله های بتنی
سنگ کف به ضخامت 2 cm	0.02 * 2400 = 48
ملات سنگ کاری به ضخامت 2 cm	0.02 * 2100 = 42
وزن اسکلت بتنی و نازک کاری زیر آن	412
مجموع وزن پاگرد	502 ≈ 500 kg/m²

وزن قسمت پله :

W = W1 + W2 = 412 + 254 = 666 kg/m²

· W1 : بار ناشی از وزن پله در امتداد شیب

· W2 : بار ناشی از وزن بدنه اصلی پله بتنی و نازک کاری زیر آن .

شدت بار مرده کل پله بتنی در امتداد افق :

Wh = W / (cos α) = 745 ≈ 750 kg/m²

طبق محاسبات انجام شده :

شدت بار مرده قسمت پاگرد طبق محاسبات = WD1 = 500 kg/m²

شدت بار مرده قسمت پلکان طبق محاسبات = WD2 = 750 kg/m²

شدت بار زنده پله مطابق با استاندارد 519 = WL1 = WL2 = 350 kg/m²

2.1 m

1.8 m

1.3 m 1.3m

S1 = ( 2.10 * 1.30 ) + ( 2.10 * 1.30 ) = 5.46 m²

S2 = ( 2.10 * 2.10 ) = 4. 41 m²

PD = [ (5.46 * 500 ) + ( 4.41* 750 ) ] / 8 = 754 kg

WD = 4P / L = [ ( 4 * 754 ) / ( 2.10 ) ] = 1438 kg/m

PL = [ (5.46 * 350 ) + ( 5.04 * 350 ) ] / 8 = 460 kg

WL = 4P / L = [ ( 4 * 460 ) / ( 2.10 ) ] = 876 ≈ 880 kg/m

ث ) بارگزاری خرپشته :

ابعاد دیوارهای خرپشته :

520 cm

250cm

· بار دیوارهای خرپشته

W1 W1

W1 = 2 * 280 = 560 kg/m

W2 = (2 + 0.5 * 2.6 ) * 310 * 0.7 = 716 ≈ 720 kg/m

W3 = 2 * 195 = 390 kg/m

بارگذاری جانبی :

برای محاسبه نیروی زلزله وارد به ساختمان از آیین نامه 2800 ویرایش سوم استفاده شده است.

با توجه به اینکه ساختمان مورد نظر منظم می باشد می توان از روش استاتیکی معادل استفاده کرد. در برنامه ETABS فقط کافی است ضریب c را در هر جهت تعیین کنیم.

محاسبات :

· محاسبه T :

مطابق با بند 2-3-6 استاندارد 2800 ، دوره تناوب یا همان T را از رابطه زیر بدست می آوریم :

سیستم قاب خمشی بتن مسلح :

T = 0.07 * ( H ^ ¾ ) = 0.07 * ( 36 ^ ¾ ) = 0.897 S

تذکر : چون وزن خرپشته کمتر از 25 درصد وزن بام است آن را در H محاسبه نمی کنیم

تذکر : مطابق با تبصره 1 بند 2-3-6 استاندارد 2800 ، بجای استفاده از رابطه بالا برای T ، می توان زمان تناوب اصلی ساختمان را با استفاده از روش های تحلیلی ( زمان تناوب بدست آمده از تحلیل دینامیکی مدل ) محاسبه نمود . ولی مقدار آن نباید از 1.25 برابر زمان تناوب بدست آمده از رابطه تجربی بیشتر اختیار شود .

تذکر : در صورتی که T بدست آمده از روابط تجربی کوچکتر از 0.7 ثانیه باشد اما T بدست آمده از روش تحلیلی ( یا 1.25 برابر زمان تناوب ناشی از روابط تجربی ) بزرگتر از 0.7 شود ، به علت عدم ظاهر شدن بار شلاقی در روش تحلیل استاتیکی می توان T را برابر 0.7 در نظر گرفت .

تذکر : فرض شده که زمان تناوب حاصل از تحلیل دینامیکی مقداری بزرگتر از 1.25 برابر زمان تناوب اصلی بدست آمده از روابط تجربی فوق را داشته باشد . در نتیجه از مقدار تناوب حداکثر 1.25 استفاده می کنیم .

1.25 T = 1.21 S

· محاسبه B :

مطابق بند 4-3-2 استاندارد 2800 ، ضریب بازتاب به صورت زیر محاسبه می شود :

→ T0 = 0.1زمین از نوع П

TS = 0.5

S = 1.5

T ≥ TS → B = ( S + 1 )( TS / T ) ^ ⅔ = 1.39

محاسبه I :

مطابق با بند 1-7 استاندارد 2800 ، ساختمان مورد نظر از جهت اهمیت در گروه سوم ، یعنی با اهمیت متوسط قرار می گیرد .

مطابق با بند 2-3-7 استاندارد 2800 ضریب اهمیت ساختمان با توجه به متوسط بودن اهمیت آن برابر است با : 1

· محاسبه A :

مطابق با بند 2-3-3 استاندارد 2800 ، شتاب مبنای طرح شهر تهران که با توجه به نقشه پیوست شماره 1 استاندارد 2800 جزو مناطق با خطر نسبی خیلی زیاد است برابر است با : 0.35

· محاسبه R :

با توجه به جدول 6 استاندارد 2800 ، ضزیب رفتار ساختمان در هر دو جهت X و Y برابر است با :

RX = RY = 10

· محاسبه C :

مطابق با بند 2-3-1 استاندارد 2800 ضریب زلزله ساختمان از رابطه زیر محاسبه می شود :

C = ABI / R

CX = CY = ( 0.35 * 1.39 * 1 ) / 10 = 0.05

· محاسبه W :

وزن محاسباتی هر طبقه

بار مرده کف طبقه + بار اسکلت سازه طبقه + وزن نصف دیوار زیر کف طبقه + وزن نصف دیوار روی کف طبقه + وزن تاسیسات طبقه +

X % بار زنده طبقه

مطابق با جدول شماره 1 استاندارد 2800 ، X برابر است با 20 . یعنی 20 درصد بار زنده طبقه در وزن طبقه محاسبه می شود .

تذکر : وزن اسکلت ساختمان را به طور تقریبی برابر 10% وزن مرده طبقه وارد می کنیم . همچنین می توان به طور دقیق تر وزن اسکلت را با توجه به مقاطع بدست آمده از تحلیل پرتال ( Portal Analyse ) بدست آورده و وارد محاسبات کرد .

وزن محاسباتی طبقات 1 تا 9 :

( 14 * 10 * 0.59 ) + ( 0.1 * 14 * 10 * 0.59 ) + 2 * [ 0.5 * ( 2 * 14 * 2.6 ) * 0.28

وزن نصف دیوار روی کف طبقه بار اسکلت سازه طبقه بار مرده کف طبقه

+ 0.5 * ( 2 * 10 * 2.6 ) * 0.31 * 0.7 ] + 0.2 * 14 * 10 * 0.2 = 122.5 ton

20 % بار زنده طبقه وزن نصف دیوار زیر کف طبقه

وزن محاسباتی پشت بام :

= ( 14 * 10 * 0.49 ) + 0.1 * ( 14 * 10 * 0.49 ) + 2*2*0.56 +

2*0.72 + 2*0.39 + 2 * 10 * 0.8 * 0.31+

[ 0.5 * ( 2 * 14 * 2.6 ) * 0.28 + 0.5 * ( 2 * 10 * 2.6 ) * 0.31 * 0.7 ]

+ 2 * 14 * 0.8 * 0.28 + 0.2 * 14 * 10 * 0.15 = 127.30 ton

∑W i = 9 * 122.50 + 127.30 = 1230 ton

· محاسبه V :

مطابق با بند 2-3-1 استاندارد 2800 :

V : برش پایه ساختمان

V = CW

V ≥ 0.1 AIW → C ≥ 0.1 AI

C : ضریب زلزله

W : وزن محاسباتی کل ساختمان

VX = VY = CW = 0.05 * 1230 = 615 ton

نیروی شلاقی :

مطابق با بند 2-3-9 استاندارد 2800 در صورتی که زمان تناوب ساختمان کمتر از 0.7 ثانیه باشد ، می توان از نیروی شلاقی صرفنظر کرد . اما در اینجا چنین نیست ، بنابراین نیروی شلاقی باید حساب شود ،این بار بصورت دستی حساب شده و در نرم افزار ETABS در بخش بار زلزله در USER LOAD وارد شده است .

بار بالانس :

مطابق استاندارد 2800 ، وزن دیوارهای منتسب به هر طبقه عبارت است از وزن نصف دیوارهای روی طبقه به اضافه وزن نصف دیوارهای زیر طبقه ، اما در نرم افزار ETABS وزن دیوار هر طبقه عبارت است از بارهای معرفی شده روی تیرهای آن طبقه . در واقع نرم افزار ETABS دیوارهای روی کف را به عنوان دیوارهای منتسب به طبقه منظور می کند . این اختلاف را با تعریف بار بالانس برطرف می کنیم .

تذکر : به دلیل مجازی بودن بار بالانس و اینکه این بار صرفا باید در محاسبات جرم و محاسبات زلزله به حساب بیاید و نه در ترکیب های بار گزاری ، بار بالانس را در گروه بارهای OTHER طبقه بندی می کنیم ، زیرا این ماهیت بار در هیچ یک از ترکیب های بارگزاری اعمال نمی شود .

: 280 * ( 2.6 / 2 ) = 364 ≈ 365 kg/mنصف بار دیوارهای غیرنمای طبقه دهم

: ( 310 * 0.7 ) * ( 2.6 / 2 ) = 282.1 ≈ 285 kg/mنصف بار دیوارهای نمای طبقه دهم

: 280 * 0.8 = 224 ≈ 230 kg/mبار کل دست انداز غیرنما

: 310 * 0.8 = 250 kg/mبار کل دست انداز نما

حالات بار استاتیکی :

برنامه به طور پیش فرض دو حالت بار مرده و زنده را در نظر می گیرد. از آنجایی که برای هر حالت بار زلزله خروج از مرکزیت تصادفی در دو جهت متفاوت ممکن است اتفاق بیافتد بنابراین چهار حالت بار زلزله نیز به حالات پیش فرض اضافه شده است:

· نیروی زلزله در جهت x و خروج از مرکزیت در جهت منفی y

· نیروی زلزله در جهت x و خروج از مرکزیت در جهت مثبت y

· نیروی زلزله در جهت y و خروج از مرکزیت در جهت منفی x

· نیروی زلزله در جهت y و خروج از مرکزیت در جهت مثبت x

تذکر : باید یادآور شد که طبق آیین نامه 2800در نظر گرفتن پیچش در بارگذاری زلزله الزامی است و با توجه به اینکه مدل سازی سازه به صورت کاملا سه بعدی انجام می شود، نرم افزار ETABS این کار را انجام می دهد اما برای در نظر گرفتن پیچش تصادفی باید همانند بالا چهار حالت بار زلزله را در نظر گرفت .

جرم های موثر :

برنامه ETABS محاسبات مقدار و توزیع نیروی زلزله را بر اساس جرم انجام می دهد. برای محاسبه جرم ها از بارگذاری سازه استفاده شده است. وزن اعضا در حالت بار مرده در نظر گرفته می شود ولی برای بار زنده مطابق بند 2-3-1 استاندارد 2800 از 20 درصد بار زنده استفاده شده است.

DEAD + 0.2 LIVE + 0.2 RL + BL

مشخصات سازه ای اعضا :

الف) عناصر نقطه ای تکیه گاه ها :

تکیه گاه های سازه در کف سازه همگی به صورت گیردار مدل شده اند.

ب) عناصر خطی :

1) نواحی صلب انتهایی: در سازه های بتنی با توجه به بزرگ بودن مقاطع باید نواحی صلب انتهایی را در نظر گرفت. نرم افزار ETABS این نواحی صلب را به طور خودکار محاسبه می کند. اما بر اساس تحقیقات نشان داده شده است که بهتر است از ضریب کاهش 50 درصدی در محاسبه این نواحی استفاده کرد که در این پروژه نیز اعمال شده است.

2) کاهش سختی عناصر به علت ترک خوردگی: طبق آئین نامه UBC و ACI در نظر گرفتن اثرات ترک خوردگی در کاهش سختی عناصر اجباری است. اما در آبا فقط توصیه شده است. در این پروژه طبق آئین نامه ACI و با توجه به استفاده از تحلیل P-∆ از ضریب کاهش 0.35 برای ممان تیرها و ضریب کاهش 0.7 برای ممان ستون ها استفاده شده است.

ج) عناصر سطحی :

1) دیافراگم های صلب: طبق آئین نامه 2800 می توان برای کاهش حجم محاسبات و بالا رفتن سرعت، سقف را صلب فرض کرد که در این پروژه نیز لحاظ شده است. باید یاد آور شد که این فرض باعث افزایش دقت محاسبات نخواهد شد.

تحلیل سازه:

نرم افزار ETABS در قاب مهار بندی نشده بتنی ضریب K را برابر 1 فرض می کند ، در صورتی که مطابق بندهای 13-5-2 الی 4 آیین نامه آبا ، ضریب K باید محاسبه شود . به همین دلیل الزاما باید اثرات PΔ در محاسبات آنالیز منظور شود تا ضریب K=1 اختیار شده توسط نرم افزار ETABS خللی در محاسبات تحلیل و طراحی اعضای این قاب ها به وجود نیاورد . تحلیل سازه در حالت کاملا سه بعدی (Full 3D) و به همراه تحلیل PΔ توسط نرم افزار ETABS صورت گرفته است. برای تحلیل PΔ از حالت Iterative Based on Load Combination استفاده شده است .

· محاسبه ترکیب بارگزاری PΔ :

در سیستم دو طرف قاب خمشی از ضریب رفتار در امتدادی که R بزرگتری می دهد ، استفاده می کنیم ، تا اثر بحرانی ترین ترکیب در بررسی PΔ منظور شود . در پروژه ما R در هر دو امتداد برابر 10 است .

= ترکیب بار PΔ بر اساس ACI

( 0.7R ) * 1.05D + ( 0.7R ) * 1.275L + ( 0.7R ) * 1.275 RL = 5.145 D + 6.247 L + 6.247 RL

= ترکیب بار PΔ بر اساس آبا

( 0.7R ) * D + ( 0.7R ) * 1.2L + ( 0.7R ) * 1.2RL = 4.9 D + 5.88 L + 5.88 RL

بررسی نتایج تحلیل:

کنترل دیاگرام ها :

1. نیروی برشی کلیه ستون ها در طول طبقه ثابت است ( مگر اینکه در طول آن نیروی برشی اعمال شده باشد )

2. نیروی برشی کلیه ستون ها از طبقات بالا به سمت طبقات پایین به صورت پله ای افزایش می یابد و هیچ کاهشی در دیاگرام ستون مشاهده نمی شود ، البته در طبقه اول به دلیل آنکه ارتفاع کمتر از طبقات دیگر است و شرایط گره پایین آن نیز متفاوت است کمی کاهش و پس زدگی در دیاگرام برش داریم .

3. هندسه تغییر شکل یافته سازه باید معقول باشد و تغییر شکل های ناهنجار در سازه نداشته باشیم . یه این معنی که سازه تحت بارهای مرده عمدتا تغییر شکل در امتداد قائم دارد و تحت بارهای جانبی در امتداد X عمدتا تغییر شکل هایی در امتداد X و تحت بارهای جانبی در امتداد Y عمدتا تغییر شکل هایی در امتداد Y خواهد داشت .

تصویری از مدل تغییر شکل یافته تحت بار جانبی :

حدود تغییر مکان جانبی سازه :

حدود تغییر مکان های پیشنهادی در بالاترین تراز سازه در محدوده زیر توصیه می شود .

H : ارتفاع کل ساختمان	0.002H ≤ UX , UY ≤ 0.02H
UY , UX : تغییر مکان های جانبی سازه

با توجه به خروجی نرم افزار که در پیوست آمده است ، تغییر مکان جانبی طبقه آخر که طبیعتا بیشترین تغییر مکان می باشد ، در محدوده مجاز می باشد .

طراحی اعضا :

برای طراحی اعضای خطی قاب (تیر و ستون) مقاطع در حالت طراحی قرار گرفتند. دراین حالت طراحی میلگرد ستون ها توسط برنامه طوری انجام می شود که ستون در ناحیه بنفش PMM واقع شود و تیرها نیز در ناحیه سبز قرار گرفتند. در حالت طراحی برنامه ضوابط مربوط به آیین نامه ACI را به طور خودکار کنترل می کند.

پارامترهای مورد استفاده برنامه برای طراحی قاب های بتنی

طراحی پی

در این پروژه یک پی گسترده که سطحی برابر مساحت طبقات دارد استفاده شده است. استفاده از پی گسترده به چند دلیل انجام شد:

1) با توجه به طبقات زیاد بنابر تجربه فقط پی گسترده جوابگوست .

2) به علت نزدیک بودن برخی از ستون ها و دیوارهای برشی در بیشتر دهانه ها استفاده از پی های نواری و تکی تقریبا غیر ممکن بود.

3) نرم افزار Safe که عملیات تحلیل و طراحی پی با استفاده از آن صورت گرفت، در محاسبه نوارهای مورب (غیر موازی با x و y) دقت پایینی دارد. بنابراین طبق راهنمایی ها و دستورالعمل های برنامه پی گسترده انتخاب شد.

برای طراحی این پی ابتدا عکس العمل های تکیه گاهی در کف ساختمان (Base) از طریق دستور Export به نرم افزار Safe منتقل شد و بعد از آن طراحی پی انجام شد.

مقاومت مجاز خاک برابر 1.5 در نظر گرفته شد. ضریب بستر خاک از رابطه تقریبی زیر حاصل می شود:

Kg = 1.2X Qa = 1.5

ترکیبات بار کنترل فشار خاک :

برای کنترل فشار خاک زیر پی ترکیبات بار زیر تعریف شدند. از این ترکیبات بار برای طراحی پی استفاده نشد:

1) DEAD+LIVE

2) 0.75(DEAD+LIVE+EPX)

3) 0.75(DEAD+LIVE+ENX)

4) 0.75(DEAD+LIVE+EPY)

5) 0.75(DEAD+LIVE+ENY)

نتایج نهایی طراحی پی

بعد از انجام مراحل تحلیل و طراحی پی، مقادیر نهایی زیر توسط نرم افزار Safe محاسبه شده است:

مساحت کل پی گسترده = 133.98 متر مربع

حجم کل بتن = 90.92 متر مکعب

وزن فولاد طراحی شده = 524.03 کیلوگرم

محاسبه مقدار مصالح مورد نیاز :

محاسبه مقدار بتن :

بتن مورد نیاز	مقطع
47.25متر مکعب	تیرها
38.8متر مکعب	ستون ها
52.11 متر مکعب	دیوار برشی
95.66متر مکعب	پی
22.74 متر مکعب	دال بتنی تیرچه بلوک
256 متر مکعب	مجموع

محاسبه تیرچه سقف :

تیرچه را برای بزرگترین دهانه در سازه حساب می کنیم که 5 متر است .

بار مرده کف : ²m/kg 590

بار زنده : ²m/kg 200

P = PLL + PDL = 200 + 590 = 790 kg/m²

q = 1.2 PDL + 1.6 PLL = 1.2 × 590 + 1.6 × 200 = 1028 kg/m²

تعیین ابعاد تیرچه و آرماتورهای مورد نیاز :

ضخامت سقف همراه با تیرچه و بتن : H = (1/20)×L = (1/20) × 520 = 26 cm

فاصله تیرچه ها : L1 = 50 cm

عرض پاشنه تیرچه : B ≥ H/3.5 → B = 10 cm

ارتفاع پاشنه تیرچه ها :e = (1/12) × L1 = 4.16 cm → e = 5 cm

وزن واحد بر هر متر مکعب بلوک : = q/2 = 547 kg/m² q'

فرمول محاسبه میلگردهای کششی : M = 0.87Asfy ( he – hf /2 )

محاسبه میلگرهای کششی :

he = d = 30 - 1.5 – 0.8 = 27.7 cm

M = ql²/8 = 547 × 5.5² / 8 = 2068.34 kg-m

2068.34 = 0.87×As×2800×(27.7 – 5/2 ) → As = 3.3 → A = 2Ф15

محاسبه میلگرهای فشاری :

برای میلگرهای فشاری نیازی به محاسبه نیست و برای دهانه های مختلف به شرح زیر است :

6Ф : دهانه 3 متری

8Ф : دهانه 3 تا 4 متری

10Ф : دهانه 4 تا 5.5 متری

12Ф : دهانه 5.5 تا 7 متری

محاسبه خاموت ها :

Vmax = qL/2 = 547× 5 / 2 = 1504.25 kg

τ = Vmax / ( 0.9he.d ) = 6.03 > 4.2

At = V.t / ( 0.9×σ× he ×( 0.79 + 0.6 ) = 0.43 cm² → Ф8

محاسبه آرماتورهای حرارتی عمود بر تیرچه ها :

به جهت صلبیت سقف و جلوگیری از ترک و جذب تنش های مختلف ناشی از انبساط و انقباض بتن در دو جهت عمود و موازی تیرچه ها از آرماتورهای حرارتی استفاده می کنیم .

( 1.75 / 1000 ) ×100×5 = 0.875 cm²

A = 0.875 / 4 = 0.21 → Ф6

محاسبه آرماتور حرارتی موازی تیرچه :

( 1.25 / 1000 ) ×100×5 = 0.625 cm²

A = 0.625 / 4 = 0.156 → Ф6

محاسبه آرماتور ممان منفی

با وجود اینکه در محاسبات تیرچه را با تکیه گاه ساده ( مفصلی ) در نظر می گیریم . برای جلوگیری از احتمال ایجاد لنگر منفی در دو انتهای تیرچه حداقل آرماتور منفی در قسمت فوقانی با سطح %15 سطح آرماتور کششی و به طول 5/1 دهانه در نظر می گیریم و ا نتهای آنها را به در تیرها مهر می کنیم

LA = 1/5 × L → 1/5 × 5.5 = 1.1 m

A = 0.15 × A1 = 0.15 × 3.3 = 0.49 cm² → Ф8

محاسبه آرماتورهای کلاف عرضی :

برای جلوگیری از پیچش تیرچه ها در جهت عمود بر تیرچه ها با اجرای یک شناژ بتنی کوچک تیرچه ها را به همدیگر وصل می کنند و عرض کلاف به اندازه عرض پاشنه و ارتفاع آن برابر ارتفاع سقف است . از این آرماتورها در دهانه بزرگتر از 4 متر استفاده می کنند . و برای دهانه های بزرگتر از 4 متر و بار زنده بیشتر از350 از دو کلاف و برای دهانه های بزرگتر از 7 متر از 3 کلاف استفاده می کنیم .

A = ½ × A1 = 0.5 × 3.3 = 1.65 cm² → 2Ф12

نقشه های

تیرریزی

ستون گذاری طبقات

تیرریزی

ستون گذاری

پلان آکس بندی

جزئیات خاموت گذاری

جزئیات خاموت گذاری در تیر و ستون :

خاموت گذاری در ستون ها

خاموت گذاری در تیرها

جزئیات خاموت گذاری تیرچه سقف :

جزئیات ستون ها :

جزئیات تیر :

نحوه ی اتصال تیر به ستون

نحوه ی OVER LAP

منابع :

1 - آیین نامه 2800

2- مقررات ملی ساختمان – مبحث ششم

3- سازه های بتن آرمه . دکتر مستوفی نژاد

4- محاسبات ساختمان . مهندس طباطبایی

پروژه بتن ارمه

مطالب مشابه :

نکاتی در خصوص نحوه ستون گذاری

نحوه خاموت گذاری در جایی که ستون کوتاه تشکیل می شود

اجرای ستون بتنی

ضوابط خاموت گذاری در تیر ها و ستون ها بر اساس آیین نامه بتن ایران (آبا)

پروژه بتن ارمه

نحوه اجرای یک ساختمان اسکلت بتونی

پیاده کردن نقشه- میلان - آماده سازی سطح زمین -قالب بندی- میلگرد گذاری -اسقرار ستون و..