طراحی سازه های بتنی پیش ساخته – قسمت اول
در طراحی سازه های بتنی پیش ساخته، هدف از طراحی، تامین ایمنی، عملکرد مطلوب و پایایی است. روش طراحی شامل حالات حدی نهایی و بهره برداری و همچنین ضرایب ایمنی جزیی شامل ضرایب تشدید بارها، تقلیل مقاومت ها و ضرایب ایمنی اصلاحی است، که باید مطابق آیین نامه بتن ایران (آبا) و بخش های الحاقی آن باشد.
پایایی سازه ها را باید با رعایت مشخصات فنی و اجرایی در مراحل تولید، حمل و نصب از قبیل کیفیت مصالح تشکیل دهنده بتن آرمه، شرایط بتن ریزی، متراکم کردن، عمل آوردن، کنترل هنگام جابجایی، انبار و حمل و نصب قطعات، شرایط و نحوه انجام اتصالات، تامین کرد.
در طراحی سازه های بتنی پیش ساخته متشکل از صفحات بزرگ، علاوه بر حالات حدی نهایی و بهره برداری، گروه سوم حالات حدی با عنوان سایر حالات حدی نیز باید مدنظر قرار گیرند. در طرح سازه های بتنی پیش ساخته، بررسی ایستای سازه با فرض گسیختگی یک عضو بار بر در اثر انفجار، ضربه یا نظایر آنها ضروری است.
سازه های بتنی
بارگذاری سازه های بتنی پیش ساخته
ضوابط بارگذاری سازه های بتنی پیش ساخته مطابق ضوابط مندرج در آیین نامه بتن ایران و بخش های الحاقی آن و سربارها و عامل های اضافی شامل موارد زیر است.
- بارها و سربارهای استثنایی
- سایر عامل های موثر بر قطعات یا سازه های بتنی پیش ساخته که در مراحل قالب برداری، بلند کردن، انبار کردن، حمل، نصب و استقرار قطعات به آنها اثر می کنند.
بارها و سربارهای استثنایی
این بارها و سربارها در اثر نیروهای حاصل از انفجار یا ضربه وسایط نقلیه و مشابه آنها اعمال می شوند. در طرح سازه های بتنی پیش ساخته متشکل از صفحات بزرگ، در نظر گرفتن احتمال از بین رفتن یک عضو باربر و فرو ریختن زنجیره ای تمام قسمت های متصل به آن الزامی است. این پدیده به نام گسیختگی زنجیره ای طبقه بندی می شود.
سازه های بتنی
بارهای هنگام جابجایی و نصب قطعات
مقاومت اعضای پیش ساخته بتن آرمه و پایداری شکل آنها باید در برابر نیروهایی که ممکن است در طول عملیات جابجا کردن ( قالب برداری، بلند کردن، انبار کردن، حمل و نصب) وارد شوند، برای هر وضعی که قطعه بتواند نسبت به نقاط اتکا یا نقاط تعلیق خود احراز نماید، تامین شود.
همچنین مقاومت قطعات، مقطع و موقعیت میلگرد های جابجایی، شعاع انحناء، نحوه و طول مهاری آنها باید با درنظر گرفتن نیروهای استاتیکی و دینامیکی وارد بر آنها و مشخصات بتن در سنی که عملیات انجام می شوند، کنترل شود. این عامل ها در مراحل مختلف با توجه به موارد زیر تعیین می شوند.
پایداری سازه های بتنی پیش ساخته
طراحی سازه های بتنی پیش ساخته باید به گونه ای انجام پذیرد که از رفتار منسجم و پایدار سازه اطمینان حاصل شود. پایداری این گونه سازه ها در برابر بارهای قائم و نیروهای جانبی بشرح زیر قابل تامین است.
انتخاب سیستم سازه ای
سیستم های سازه ای می توانند با عملکرد های زیر اختیار شوند.
- عملکرد قاب ساده با اتصالات مفصلی با مهار بندی مناسب در سازه های خطی
- عملکرد قاب خمشی با اتصالات صلب
- عملکرد دیوار های برشگیر متشکل از دیوارها و سقف های بهم پیوسته و یکپارچه به همراه اتصالات مناسب. این عملکرد توسط تعدادی دیوار که روی یکدیگر نصب شده و بصورت یک طره قائم (که طره ساده نامیده می شود) هستند انجام می شود، آنها در پای خود بطور کامل و ارتجاعی گیردار بوده و قادر به تحمل نیروهای افقی در صفحه طره هستند.تعداد زیادی طره ساده را که با پیوند های ارتجاعی از انواع مختلف به یکدیگر متصل شده اند، می توان بصورت یک طره مرکب، که مقاومت آن از مجموع مقاومت های طره های ساده بیشتر است، در محاسبات منظور نمود.
سازه های بتنی
کلاف بندی
کلاف ها، میلگرد هایی هستند که بصورت متمرکز یا پخش شده در امتداد محور قطعات پیش ساخته یا عمود بر آنها از ابتدا تا انتهای آن قطعه ادامه یافته و در انتها به قطعات مجاور مهار می شوند. این میلگرد ها ممکن است در داخل قطعه یا بصورت میلگرد هایی در درز بین دو قطعه مجاور بعد از نصب قطعات و قبل از بتن ریزی و یا ملات ریزی در کارگاه یا حالتی بین این دو اجرا شوند.
کلاف بندی در ساختمان های پیش ساخته باید به منظور تامین موارد زیر انجام شود:
- جلوگیری از گسیختگی زنجیره ای از طریق مشارکت در تعادل جدید پس از گسیختگی موضعی یک عضو باربر.
- متصل نمودن قطعات منفرد قائم و افقی به یکدیگر و تبدیل آنها به دیافراگم های صلب در رفتار فضایی سازه برای انتقال بارهای جانبی.
- جلوگیری از ایجاد ترک های بزرگ ناشی از تکیدگی بتن و آثار مربوط به تغییرات دما، رطوبت و بارگذاری های نامتعادل از طریق یکنواخت کردن تغییر شکل ها.
- جذب نیروهای ناشی از خطاهای احتمالی هنگام نصب و اختلاف سطح بین تکیه گاه ها.
انواع کلاف
کلاف ها در سازه های بتنی پیش ساخته به سه دسته تقسیم می شوند:
- کلاف های داخلی در تراز هر طبقه: کلاف های داخلی در تراز هر طبقه، در دو جهت عمود بر هم بدون قطع شدگی امتداد دارند و در انتها به کلاف های محیطی که در پیرامون آن طبقه امتداد دارند مهار می شوند.
- کلاف های محیطی در تراز هر طبقه: کلاف های محیطی در تراز هر طبقه، بطور پیوسته و در اطراف کل ساختمان ایجاد می شوند.
- کلاف های قائم در ارتفاع کل ساختمان: کلاف های قائم در ارتفاع کل ساختمان، به طور پیوسته از شالوده تا آخرین طبقه ادامه دارند و در هر طبقه در کلاف های افقی و محیطی آن طبقه مهار می شوند.
در طرح سازه های بتنی پیش ساخته ممکن است پیش بینی یک یا چند نوع از کلاف های گفته شده مورد پیدا نکند.