اجزای ساختمان های بتنی چیست

اعضای ساختمان های بتنی

یک ساختمان بتن مسلح معمولاً از اتصال یکپارچه ی ستون ها و کف های بتنی مسلح تشکیل می شود. در این فصل انواع مختلف اعضای تشکیل دهنده ی ساختمان های بتنی ذکر می شود.

فونداسیون و شناژ

فونداسیون قسمتی از سازه است که اغلب پایین تر از سطح زمین قرار گرفته و نیروهای وارد به سازه را به خاک یا بستر سنگی منتقل می کند. وظیفه فونداسیون انتقال نیروهای وارد به سازه به خاک زیرینش است. فونداسیون نیروهای وارد بر خاک را در سطح وسیع تری اعمال کرده و بدین وسیله باعث می شود که نشست کلی سازه به مقدار قابل قبول و جزئی کاهش یابد. در حالت کلی شالوده ها به دو دسته دیوار و ستون تقسیم می شوند. شالوده ی دیوار، یک نوار از بتن مسلح با عرض بزرگتر از ضخامت دیوار است که بار دیوار را در مسلح گسترده تری منتقل می کند. شالوده ستون معمولاً به صورت منفرد یا مرکب است. شالوده های مرکب برای انتقال بار دو یا چند ستون ساخته می شوند. انواع شالوده ها (پی ها) به قرار زیر هستند: پی منفرد، پی مرکب، پی باسکولی، پی سراسری یا نواری، پی گسترده (رادیه جنرال)

میلگردگذاری شالوده ها

میلگردها به صورت شبکه ای در کف شالوده قرار داده می شوند. برای ایجاد چسبندگی بیشتر و انتقال مناسب تر نیرو بین فولاد و بتن در کناره های فونداسیون، میلگردهای شبکه با خم 90 درجه به طول معین شکل داده می شوند. باتوجه به میزان بار و عمق فونداسیون، سیستم میلگردگذاری در آنها می تواند به صورت شبکه های تحتانی و یا ترکیبی از شبکه های تحتانی و فوقانی باشد. برای حفظ فاصله ی مناسب بین دو شبکه از خرک (میلگرد خم شده به صورت تکیه گاه) استفاده می شود.
باتوجه به میزان بار و عمق فونداسیون، سیستم میلگرد گذاری در آنها می تواند به صورت شبکه های تحتانی و یا ترکیبی از شبکه های تحتانی و فوقانی باشد. برای حفظ فاصله ی مناسب بین دو شبکه از خرک استفاده می شود.

شناژ رابط بین فونداسیون ها

نقش شناژ، کلاف کردن و مهار نمودن شالوده ها (فونداسیون) است. شناژ به منظور مقابله با نیروهای افقی (زلزله، باد و ...) و یکنواخت کردن نشست در ساختمان ها بکار می رود.
در شکل (7) انواع مختلف شناژ رابط بین فونداسیون ها نشان داده شده است.

ستون

نقش ستون، تحمل فشارهای محوری و نیورهای جانبی و انتقال آنها به فونداسیون است. در ستون هایی که به طور عمده تاثیر نیروی محوری قرار دارند، از نظر اقتصادی به صرفه است که قسمت اعظم بار به وسیله بتن تحمل شود. اما به دلایل مختلف همیشه در ستون های بتنی از میلگرد استفاده می شود. ستون ها از نظر شکل مقطع عبارتند از: مربع، مستطیل، چند ضلعی منظم (شش ضلعی یا هشت ضلعی)، دایره.

میلگردگذاری ستون ها

در قطعات فشاری سطح مقطع آرماتور طولی نباید کمتر از 01/0 و بیشتر از 06/0 سطح مقطع کل باشد.
حداقل تعداد میلگردهای طولی در ستون ها به شرح زیر است:

1. میلگردهای داخل تنگ های مدور یا مستطیلی، 4 عدد
   
2. میلگردهای داخل تنگ های مثلثی، 3 عدد
   
3. میلگردهای داخل دورپیچ، 6 عدد

گفتنی است که قطر میلگردهای مصرفی در دورپیچ نباید از 6 میلیمتر کمتر باشد.
تنگ های جانبی یا خاموت ها به منظور نگه داشتن میلگردهای طولی ستون ها در جای خود و تامین تکیه گاه جانبی، جهت کوتاه نمودن طول آزاد این میلگردها به کار گرفته می شوند، به طوری که میلگردهای طولی فقط در حد فاصل مابین دو تنگ، امکان کمانش داشته باشند. در شکل (8) انواع معمول آرایش تنگ و میلگردهای طولی در ستون ها نشان داده شده است، قطر خاموت ها نباید کمتر از مقادیر زیر اختیار شود:

یک سوم قطر بزرگترین میلگرد طولی
10 میلیمتر برای میلگردهای طولی با قطر بیش از 30 میلیمتر و نیز برای گروه میلگردهای در تماس
به هر حال نباید قطر خاموت ها از 6 میلیمتر کمتر باشد.
فاصله ی هر دو خاموت متوالی نباید از هیچ یک از مقادیر زیر بیشتر باشد:
12 برابر قطر کوچکترین میلگرد طولی اعم از اینکه منفرد باشد یا عضوی از گروه میلگردهای در تماس به شمار آید.
36 برابر قطر میلگرد خاموت
کوچکترین بعد عضو فشاری
250 میلیمتر

میلگردهای انتظار خم شده ستون

شیب قسمت مایل میلگردهای خم شده نسبت به محور ستون نباید از 1 به 6 تجاوز کند. قسمت های فوقانی و تحتانی قسمت مایل باید موازی با محور ستون باشند. میلگردهای انتظار باید در محل خم با خاموت ها، دورپیچ ها و یا قسمت هایی از سیستم سازه ای کف مهار شوند. مهار مذکور باید برای تحمل نیرویی معادل 5/1 برابر مولفه نیروی محاسباتی قسمت مایل در امتداد مهار، طرح شود. در صورت استفاده از خاموت ها یا دورپیچ فاصله آنها تا نقاط خم شده نباید از 50 میلیمتر بیشتر باشد.
خم کردن میلگردهای انتظار باید قبل از جاگذاری میلگردها انجام پذیرد. در مواردی که وجه ستون یا دیوار بیشتر از 75 میلیمتر عقب نشستگی یا پیش آمدگی داشته باشد میلگردهای طولی ممتد نباید به صورت خم شده به کار برده شوند، و در محل عقب نشستگی باید میلگردهای انتظار مجزا برای اتصال به میلگردهای وجوه عقب نشسته پیش بینی شوند.

تیر

در بتن مسلح، به علت ضعف بتن در مقابل نیروهای کششی، میلگردهای فولادی در ناحیه ی کششی قرار داده می شود. در تیرهای بتن مسلح، کشش ناشی از خمش به وسیله ی میلگردهای مسلح کننده و فشار ناشی از خمش به وسیله ی بتن ناحیه ی فشاری تحمل می شود (در حالی که بین بتن و فولاد چسبندگی کاملی وجود داشته باشد و میلگردها در داخل بتن نلغزد). البته بنا به برخی دلایل طراحی و اجرایی، در ناحیه ی فشاری مقطع نیز ممکن است میلگردهایی قرار داده شود. از نظر اجرایی، حداقل تعداد میلگردهای اصلی تیر، 2 عدد است که در عمل حداقل 2 میلگرد دیگر نیز در وجه مقابل برای مونتاژ و امکان استقرار خاموت ها در نظر گرفته می شود. تعداد دقیق میلگردها پس از محاسبات طراحی مشخص می شود.

دال

دال بتنی، قسمتی از سازه ی بتنی است که برای پوشش فوقانی یا تحتانی فضای مورد نظر بکار می رود و هدف از ساخت آن جدا کردن فضاهای مختلف از یکدیگر است. 

دال یک طرفه

بارهای وارد بر دال یک طرفه فقط در یک جهت حمل می شود و آرماتوربندی آن در یک جهت مشخص می باشد.

دال دو طرفه

برای کاربردهای مختلف، دال های مستطیلی بسته به نسبت طول به عرض و یا وضعیت تکیه گاهی آنها، به صورت دو طرفه می باشند. تغییر شکل چنین دال هایی تحت تاثیر نیروهای وارده به صورت یک سطح کروی است. در هر امتداد دال، لنگر خمشی وجود دارد و برای مقابله با این لنگرها، دال باید در هر امتداد به وسیله ی دو لایه میلگرد عمود بر هم مسلح شوند.
ضوابط کلی آرماتور بندی و طراحی دال ها به قرار زیر است:

1. مقادیر آرماتورهای لازم در مقاطع مختلف دال در هر امتداد بر مبنای لنگرهای خمشی وارد بر آن مقاطع محاسبه می شوند. مقادیر آرماتورهای به کار رفته در ناحیه کششی دال ها در هر صورت نباید کمتر از مقادیر نظیر حرارت و جمع شدگی مطابق بند (2) در نظر گرفته شوند. در دال های یکطرفه که آرماتورهای خمشی صرفاً در یک جهت قرار می گیرند باید حداقل میلگردهای حرارت و جمع شدگی مطابق بند (2) در جهت دیگر قرار داده شوند.
   
2. نسبت سطح مقطع میلگردهای حرارت و جمع شدگی به کل سطح مقطع بتن برای دال هایی به ضخامت کمتر یا مساوی 1000 میلیمتر نباید از مقادیر زیر کمتر اختیار شود:
   - برای میلگردها 240S و 340S       002/0
   - برای میلگردها 400S                0018/0
   - برای میلگردها 500S                0015/0
   
3. فاصله میلگردهای خمشی در دال ها، جز در دال های مشبک، نباید از دو برابر ضخامت دال و نه از 350 میلیمتر تجاوز کند. در دال های مشبک حداقل آرماتورگذاری در ناحیه ای از دال که روی حفره ها قرار دارد برطبق بند (2) تعیین می شوند. در مورد دال های در معرض شرایط محیطی شدید فاصله میلگردها به دو برابر ضخامت و 250 میلیمتر و برای شرایط محیطی خیلی شدید و فوق العاده شدید به 5/1 برابر ضخامت و 200 میلیمتر محدوده می شود.
   
4. میلگردهای خمشی مثبت عمود بر بعد ناپیوسته دال باید تا لبه دال ادامه یابند و به علاوه، به طولی حداقل معادل 150 میلیمتر به طور مستقیم، با قلاب یا بدون آن، در تیر پیشانی یا دیوار یا ستون داخل شوند.
   
5. میلگردهای خمشی منفی عمود بر لبه ناپیوسته دال باید با خم یا قلاب یا وسیله مهاری دیگری در داخل تیر پیشانی یا دیوار ستون به طور کامل مهار شوند. برای این میلگرد باید گیرایی کامل در مقطع بر داخلی تکیه گاه، تامین شود.
   
6. در مواردی که دال در لبه ناپیوسته یا دیوار منتهی نشود یا فراتر از تکیه گاه کنسول شود، مهار کردن میلگردهای عمود بر این لبه می تواند داخل دال صورت گیرد.

سقف های تیرچه بلوک

یکی از انواع متداول سقف های بتنی، سقف های تیرچه و بلوک هستند. طرح و اجرای آسان تر و صرفه ی اقتصادی، فلسفه ی اصلی رجوع به سقف های تیرچه و بلوک است. از آنجا که مقاومت بتن در برابر نیروهای فشاری، بسیار خوب ولی در برابر نیروهای کششی کم است، در قطعات بتن مسلح، نیروهای کششی به طور عمده توسط آرماتورهای فولادی تحمل می شوند. به همین دلیل، در تیرهای تحت خمش و دال ها، سعی بر این است که قسمتی از بتن تحت کشش، حذف شده و تنها آن مقدار از سطح بتن که برای جایگزین خاموت ها و آرماتورهای کششی لازم است، باقی بماند. این کار به ویژه برای کاهش بار مرده سقف، دارای اهمیت بوده و در عمل منجر به طرح دالهای مجوف، دال های با پشت بند، دال مشبک و در نهایت 
سقف های تیرچه و بلوک شده است.

مزایای استفاده از سقف تیرچه و بلوک

استفاده از سقف های تیرچه و بلوک بتنی در ساختمان های متعارف، بسیار مرسوم می باشد. از مهمترین مزایای سقف های تیرچه و بلوک در مقایسه با سایر سقف ها نظیر سقف طاق ضربی و دال بتنی مسلح یکپارچه، می توان به موارد زیر اشاره نمود:

1. به علت استفاده از بلوکهای توخالی و حذف بتن منطقه کششی، در مصرف بتن صرفه جویی قابل توجهی می شود.
   
2. به دلیل کاهش فضای بتنی با استفاده از بلوک ها در منطقه ی کششی، از مصرف آرماتورهای فولادی کاسته می شود که این امر به لحاظ اقتصادی بسیار مناسب است.
   
3.  به علت تولید صنعتی تیرچه و بلوک در کارخانه، کیفیت مناسب تری حاصل شده و نیروی انسانی کمتری مورد نیاز است.
   
4. باتوجه به وزن کم تیرچه ها، حمل و نصب آنها توسط کارگران امکانپذیر بوده و در ساختمانهای با طبقات کم، نیاز به استفاده از جرثقیل را منتفی می نماید.
   
5. به علت پیش ساخته بودن تیرچه و بلوک، نصب سقف بسیار سریع و آسان بوده و به کارگران متخصص که برای قالب بندی و آرماتوربندی سقف های بتن آرمه استخدام می شوند، نیازی نیست.
   
6. قالب بندی زیر سقف، تنها به شمع بندی و نصب چهارتراش در فواصل معین، جهت تامین تکیه گاه های موقت تیرچه ها، محدود می شود.
   
7. از نقطه نظر اجرایی، بکارگیری سقف های تیرچه و بلوک سرعت عمل بیشتری را موجب خواهد شد و به کارهای پرهزینه و وقت گیر کارگاهی نیازی نیست.
   
8. در سقف های تیرچه و بلوک، بتن ریزی به طور یکپارچه انجام می شود و بتن کمتری نسبت به سقف های بتن آرمه متداول مورد نیاز است. به عنوان مثال برای سقف بتنی متداول با ضخامت 14 سانتی متر، 14/0 متر مکعب بتن در هر متر مربع مورد نیاز است که در سقف تیرچه و بلوک، این مقدار به حدود متوسط 06/0 متر مکعب کاهش می یابد.
   
9. باتوجه به امکان ایجاد یک دیافراگم صلب یا نیمه صلب در سقف های تیرچه و بلوک، با اعمال تمهیدات لازم، این نوع سقفها نسبت به سایر سقفها از عملکرد لرزه ای بهتری نسبت به سایر سقفها برخوردار هستند.
   
10. بلوک های مجوف (توخالی) در سقف های تیرچه و بلوک به عنوان عایق حرارتی عمل می کنند.
    
11. به دلیل تولید تیرچه ها در کارخانه و پیش ساخته بودن آنها، کنترل دقیق بر مقدار بتن پوششی روی آرماتورهای کششی انجام می شود.
    
12. به علت مسلح بودن زیر سقف (در مقایسه با سایر سقفها نظیر طاق ضربی)، ضخامت نازک کاری به حداقل می رسد و در نتیجه بار مرده سقف کاهش می یابد.
    
13. به دلیل یکنواختی سطح بالای سقف، برای کفسازی به ملات کمتری نیاز است.

سقف های لانه زنبوری (کاسه ای)

این سقف ها از انواع سقف های بتنی هستند که به صورت دال های دو طرفه بوده و در دو جهت میلگرد گذاری می شوند. اجرای این سقف به صورت بتن ریزی درجا است و قالب بندی آن نیز به صورت شبکه های عمود بر هم بوده که کاسه ها در داخل این شبکه ها قرار می گیرند. شبکه ها به وسیله جک های مخصوص تا زمان سخت شدن بتن نگه داشته می شوند. حداقل ضخامت بتن ریزی روی قالب های کاسه ای 10 سانتی متر است. سطح سقف با یک شبکه میلگرد حرارتی به فاصله ی حداکثر 25 سانتی متر مسلح 
می شود. حداقل مدت نگهداری بتن در قالب 7 روز و حداکثر 14 روز است.

دیوار

از دیوارهای بتنی در شرایط مختلف در ساختمان ها استفاده می شود. دیوارها را از نظر رفتار سازه ای می توان به 5 دسته زیر طبقه بندی کرد:

دیوارهای حائل

دیواری است که به منظور پایداری در مقابل فشار جانبی خاک به کار می رود. در اغلب حالت ها عامل پایداری، وزن دیوار است.

دیوارهای باربر (بار قائم)

دیواری است که علاوه بر وزن خود، نیروی خارجی قائمی را تحمل می کند که ناشی از عکس العمل سقف یا نظایر آن است. به دلیل اهمیت این دیوارها، ضوابط خاصی برای آنها در نظر گرفته شده است. برخی از این ضوابط به قرار زیرند:

• دیوارها باید برای بارهای خارج از مرکز و هرگونه بار جانبی که در معرض آنها قرار می گیرند، طراحی شوند.
  
• دیوارها باید به اعضای متقاطع با آنها مانند کف ها، بام ها، ستون ها و پایه ها و پی ها و ... مهار شوند.
  
• دیوارهای با ضخامت بیشتر از 25 سانتیمتر باید دارای دو شبکه فولادی در دو طرف دیوار، که پوشش بتنی هر شبکه حداقل 5 سانتیمتر است، باشند. فاصله محور به محور میلگردها نباید از 5/1 برابر ضخامت دیوار یا 25 سانتیمتر بیشتر باشد. در محل بازشوها در دیوار باید حداقل 2 میلگرد آجدار نمره 16 در اطراف بازشو، پنجره ها و درها بکار برده شود.

دیوارهای زیر زمین

دیوار زیر زمین، در واقع نوعی دیوار حایل است که علاوه بر فشار جانبی خاک، نیروهای قائم را تحمل می کند. حداقل ضخامت دیوارهای زیر زمین 20 سانتیمتر و در نقاط مرطوب حداقل 30 سانتیمتر است. همیشه دیوار زیر زمین باید دارای ضخامتی بیش از دیوارهای بالای آن باشد.

دیوارهای غیر باربر (جداکننده و دیوارهای پیرامونی)

به دیوارهای محیطی ساختمان، جداساز داخلی و دیوارهای محوطه، دیوار غیر باربر می گویند. (گفتنی است که دیوارهای محوطه تحت اثر نیروهای جانبی باد قرار می گیرند.) در طراحی این دیوارها باید به عایق بودن آنها در مقابل صدا توجه کافی داشت. (به جز دیوارهای محوطه)

دیوارهای برشی

دیواری است که برای مقاومت در برابر نیروهای جانبی، که در صفحه دیوار عمل می کنند، به کار گرفته می شود. به این دیوارها دیافراگم قائم نیز گفته می شود.
دیوارهای برشی در حقیقت دیوارهای بتن آرمه ای هستند که از سختی داخل صفحه ای بسیار زیاد برخوردار می باشند. این دیوارها مشابه یک تیر کنسولی قائم و عمیق عمل می کنند که برای ساختمان پایداری جانبی ایجاد نموده و در مقابل برش و لنگرهای خمشی ناشی از بارهای جانبی مقاومت می کنند. این دیوارها قسمت عمده برش ناشی از نیروهای جانبی را تحمل کرده و به زمین انتقال می دهند. با این وجود، از آنجا که دیوارهای برشی مانند تیرهای طره ای قائم هستند، عملکرد اصلی آنها عملکرد خمشی است نه برشی.
در دیوارهای برشی با نسبت ارتفاع به طول کوچک، برش بیش از خمش حائز اهمیت است. در مقابل در دیوارهای برشی بلندتر، لنگر خمشی از اهمیت به مراتب بیشتری برخوردار است. به دلیل مشابهت عملکرد دیوارهای برشی با تیرهای عمیق، فولادهای برشی در آنها هم به صورت افقی و هم به صورت قائم قرار داده می شوند. در دیوارهای برشی کوتاه تر، فولادهای افقی کمتر موثر بوده و فولادهای برشی قائم نقش موثرتری دارند. در مقابل در دیوارهای برشی بلندتر، فولادهای برشی افقی تاثیر بیشتری در تحمل برش دارند.
دیوار برشی را با ملاحظه ی ملزومات معماری طرح کرده و در قسمت های مختلف پلان ساختمان می توان قرار داد، اما باید دقت کافی به عمل آورد که قرار گرفتن آن در پلان تا حد امکان متقارن باشد. در صورتی که میلگردهای خمشی در دو لبه ی دیوار متمرکز شوند، شکل پذیری دیوار بیشتر می شود. بهتر است که میلگردهای کششی به وسیله ی تنگ یا خاموت دورپیچ شوند. در ساختمان های کوتاه و متوسط لزومی ندارد که دو لبه ی دیوار را به صورت برجسته در آوریم. همچنین ضخامت دیوار در این ساختمان ها، معمولاً ثابت در نظر گرفته می شود.

ضوابط کلی طراحی دیوارها

1. در دیوارها آرماتورهای قائم و افقی نباید به ترتیب کمتر از مقادیر مندرج در بندهای (2) و (3) اختیار شوند. در دیوارهایی که زیر اثر نیروی برشی قرار می گیرند، رعایت حداقل آرماتور مطابق بند (4) نیز الزامی است.
   
2. حداقل نسبت مساحت مقطع آرماتور قائم به مساحت کل مقطع برای میلگردهای مختلف بشرح (الف) و (ب) این بند است:
   الف) برای میلگردهای رده 400S و بالاتر، با قطر 16 میلیمتر و یا کمتر        0012/0
   ب) برای سایر میلگردهای آجدار                                                    0015/0
   
3. حداقل نسبت مساحت مقطع آرماتور افقی به مساحت کل مقطع برای آرماتورهای مختلف به شرح (الف) و (ب) این بند است:
   الف) برای میلگردهای رده 400S و بالاتر، با قطر 16 میلیمتر یا کمتر          0020/0
   ب) برای سایر میلگردهای آجدار                                                    0025/0
   
4. نسبت مساحت آرماتور قائم و آرماتور افقی به مساحت کل مقطع نباید بیشتر از 04/0 اختیار شود. محدودیت مقدار حداکثر باید در محل وصله های میلگردها نیز رعایت شود.
   
5. در دیوارهای با ضخامت بیشتر از 250 میلیمتر، به جز دیوارهای زیرزمین و دیوارهای زیرزمین و دیوارهای حایل، هر یک از آرماتورهای قائم و افقی باید در دو سفره به موازات سطوح دیوار، مطابق (الف) و (ب) این بند پیش بینی شوند.
   الف) در دیوارهایی که یک رویه آنها در تماس با خاک یا هوای بیرون قرار دارد، یک شبکه آرماتور شامل حداقل نصف و حداکثر دو سوم کل آرماتور لازم برای هر امتداد باید در فاصله ای بیشتر از 50 میلیمتر و کمتر از یک سوم ضخامت دیوار از رویه در تماس با خاک یا محیط خارجی قرار داده شود و یک شبکه آرماتور شامل باقیمانده آرماتور لازم برای هر امتداد باید در فاصله ای بیشتر از 20 میلیمتر و کمتر از یک سوم ضخامت دیوار از رویه دیگر قرار داده شود.
   ب) در سایر دیوارها هر شبکه آرماتور شامل نصف آرماتور لازم در هر امتداد باید در فاصله ای بیشتر از 20 میلیمتر و کمتر از یک سوم ضخامت دیوار از هر رویه قرار داده شود.
   
6. فاصله میلگردهای قائم و میلگردهای افقی مجاور در هر شبکه نباید بیشتر از سه برابر ضخامت دیوار و 350 میلیمتر باشد.
   
7. در مواردی که مساحت مقطع کل آرماتور قائم از یک درصد مساحت کل مقطع کمتر است و یا در مواردی که براساس طراحی سازه، آرماتور قائم به عنوان آرماتور فشاری مورد نیاز نیست، محصور کردن میلگردهای قائم با خاموت الزامی نیست. برای مقادیر بیشتر میلگردهای قائم، آرماتوربندی دیوارها باید مشابه ستون ها باشد.
   
8. دور تا دور بازشو باید حداقل دو میلگرد با قطر 16 میلیمتر یا معادل آن قرار داده شود. این میلگردها باید از گوشه بازشو به داخل دیوار ادامه یافته و به نحوی مناسب مهار شوند.