آرماتور حداقل (حرارت و جمع شدگی) در اعضای بتنی

مقدمه

بعلت پدیده جمع شدگی [Shrinkage] ناشی از خشک شدن بتن تازه، انقباض در حجم یا طول قطعات بتنی ایجاد می گردد. این انقباض موجب بوجود آمدن تنش های کششی و نهایتا ایجاد ترک در بتن شده که باید با تعبیه آرماتورهای حرارتی این ترکها را در کل سطح بتن بگونه ای پخش نمود تا عرض ترکها کوچک گردد.

با شروع جمع شدگی در بتن، آرماتورهای حرارتی به مخالفت با آن پرداخته و در نتیجه تحت کشش واقع می شوند. مقدار جمع شدگی در بتنی که توسط این آرماتورها مسلح شده است، کمتر از بتن غیر مسلح می باشد و بعلاوه بعلت وجود آرماتور در بتن به عوض اینکه یک ترک با عرض بزرگ در بتن ایجاد شود، ترکهای متوالی با عرض مویی ایجاد می شوند که هیچگونه ضرری ندارد.

آرماتور حداقل در دالها

در دالهای یکطرفه آرماتورهای محاسباتی در امتداد عمود بر تکیه گاه ها (جهت اصلی)، اغلب بیش از مقادیر آرماتور (حرارتی) مورد نیاز جهت مقابله با پدیده جمع شدگی بدست می آیند. به همین خاطر بخوبی با این پدیده و تغییرات دما مقابله می کند. اما در امتداد عمود بر آرماتورهای اصلی (جهت فرعی) باید مقادیر حداقلی از آرماتور حرارتی که تنها کارش مقابله با پدیده جمع شدگی است، تعبیه گردد.

آرماتورهای لازم برای تنشهای جمع شدگی و حرارتی در امتداد عمود بر آرماتورهای اصلی، فقط در دالهایی لازم هستند که آرماتورهای اصلی آنها در یک امتداد می باشد. بعبارت دیگر اگر در امتداد متعامد آرماتورهای اصلی نیز آرماتور محاسباتی (خمشی) وجود داشته باشد (مثلا در دالهای دوطرفه)، تعبیه آرماتورهای اضافی حرارتی در آن جهت نیز لازم نیست.

مقدار آرماتور حرارتی بصورت درصدی از کل سطح مقطع دال (B x h) در آیین نامه ها ارائه می شود. این مقدار در آیین نامه ACI 318  بصورت زیر مشخص شده است (واحد نیوتن – میلیمتر):

  در آیین نامه ACI 318 عنوان شده که نسبت سطح آرماتور حرارتی به سطح مقطع کل دال اگر (a) رده آرماتور کمتر از 4200kg/cm2 بود برابر 0/002 (b) اگر رده آرماتور مساوی 4200kg/cm2 بود برابر 0/0018 و (c) برای رده بزرگتر از 4200kg/cm2 عددی کمتر از 0/0018 مطابق رابطه ارائه شده، ملحوظ گردد. مقررات ملی ساختمان مبحث نهم ویرایش 92 تعریف زیر را برای تعیین مقدار حداقل آرماتور حرارتی در دالها عنوان می دارد (واحد نیوتن – میلیمتر).

  بعنوان مثال مطابق مقررات ملی برای دال به ضخامت 130 میلیمتر و رده بتن C25 و رده آرماتور AIII مقدار آرماتور حرارتی بصورت زیر بدست می آید:

در روابط بالا جمله اول که جایگذاری اعداد در رابطه 9-18-2 است که منتهی به تعیین ضریب نسبت آرماتور می گردد. و اما جمله دوم ضرب ضریب در سطح مقطع دال است. جهت سهولت در تعیین آرایش آرماتور، طول واحد (یک متر) از دال بعنوان عرض در رابطه لحاظ می گردد. به این ترتیب مقدار 247 میلیمتر مربع در یک متر طول دال باید چیدمان شود. اگر قرار باشد از آرماتور نمره 8 بعنوان آرماتور حرارتی استفاده شود، تعداد آن بسادگی بصورت زیر تعیین می گردد:

274 / (3.14 * 8 * 8 / 4) = 5.5   →   Use T8 @ 150 mm

به این ترتیب اگر آرماتور محاسباتی در دال وجود نداشته یا مقدار آن از مقدار بالا کمتر باشد، باید آرماتور حرارتی نمره 8 با فواصل 150 میلیمتر در دال کار گذاشته شود. اگر همچنان در تعیین جهت آرماتور حرارتی ابهام دارید، یکبار دیگر پاراگراف اول و دوم همین قسمت را مطالعه بفرمایید.

دلیل اصلی نگارش این مقاله اشاره به نکات حائز اهمیت زیر است:

توجه مهم اول: در دالهای با ضخامت متعارف (تا 120 میلیمتر) آرماتور حرارتی در یک سفره قرار داده می شود. اما در صورتیکه ضخامت دال زیاد باشد باید نصف آرماتور حرارتی را در سفره بالا و نصف دیگر آنرا در سفره پایین قرار داد.

توجه مهم دوم: در دالهای با ضخامت 200 میلیمتر و بالاتر باید یک شبکه آرماتور در سفره فوقانی با نسبت سطح 0/001 سطح دال و فاصله بعد چشمه حداکثر 300 میلیمتر تعبیه گردد.

توجه مهم سوم: فاصله مرکز به مرکز آرماتورها نباید از 350 میلیمتر و دو برابر ضخامت دال (هر کدام که کمتر است) تجاوز نماید.

توجه مهم چهارم: نمره آرماتور برای مقابله با پدیده جمع شدگی نباید از 6 میلیمتر کمتر اختیار گردد.

آرماتور حرارتی در سقف تیرچه و بلوک

طبق بند 2-3-2-5 نشریه 543 سازمان مدیریت، طبق موارد زیر جهت اعمال این آرماتورها باید اقدام نمود:

الف – آرماتورهای افت و حرارت در دو جهت عمود بر هم و در قسمت دال فوقانی در حدود 2 سانتیمتر پایین تر از سطح فوقانی دال قرار داده شود.

ب – حداقل قطر این آرماتورها از نمره 6 کمتر نباشد.

ج – نسبت سطح مقطع آرماتور حرارت و جمع شدگی به کل سطح مقطع بتن (سطح مقطع دال بالایی) در هر یک از دو امتداد (عمود بر تیرچه و موازی با تیرچه) نباید از مقادیر زیر کمتر اختیار شود:

ج1 – برای آرماتورهای آجدار رده S200 و S300 و S350 برابر 0/002

ج2 – برای آرماتورهای آجدار رده S400 و شبکه های جوش شده صاف یا آجدار برابر 0/0018

ج3 – برای آرماتورهای رده S500 یا بالاتر برابر 0/0015

د – حداکثر فاصله ی بین دو آرماتور افت و حرارت در هر راستا از 250 میلیمتر تجاوز نکند.

ه – آرماتور بالایی تیرچه در صورتیکه داخل دال بتنی بالایی قرار گیرد، می تواند به عنوان آرماتور حرارتی در راستای تیرچه منظور شود. در نظر داشته باشید که حداکثر فاصله ی ذکر شده در بند قبل بین آرماتورها باید رعایت گردد.

آرماتور حداقل در فونداسیون

طبق بند 9-20-8-1 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ویرایش 92، نسبت سطح مقطع آرماتور حرارت و جمع شدگی لازم به کل سطح مقطع بتن در صورتیکه ضخامت فونداسیون کمتر یا مساوی 1000 میلیمتر باشد، بصورت زیر تعیین می گردد:

الف – برای آرماتورهای رده S340 برابر 0/002

ب – برای آرماتورهای رده S400 برابر 0/0018

ج – برای آرماتورهای رده S500 یا بالاتر برابر 0/0015

نحوه محاسبات نیز همانند مثالی که پیشتر برای دال عنوان شد، صورت می پذیرد.

آرماتور حداقل در دیوار حائل

برای کنترل آثار حرارتی در دیوارهای حائل، لازم است آرماتور حرارتی در امتدادهای افقی و قائم (بخصوص امتداد افقی) تعبیه گردد. مجددا یادآور می شود که اگر آرماتورهای محاسباتی این مقادیر حداقل حرارتی را پوشش دهد نیاز به آرماتور حرارتی نیست اما اگر مقدار آرماتور محاسباتی کمتر یا اصلا وجود نداشته باشد در آن صورت مقدار آرماتورها نباید از مقادیر حرارتی توصیه شده کمتر لحاظ گردد. این مقادیر طبق آیین نامه ACI بصورت زیر است:

الف – برای آرماتورهای افقی حداقل 0/25% مساحت کل مقطع بتنی دیوار

ب – برای آرماتورهای قائم حداقل 0/15% مساحت کل مقطع بتنی دیوار

در صورتی که قطر آرماتورهای مصرفی کمتر از نمره 16 باشد یا از شبکه جوش شده استفاده گردد، حداقلهای فوق بترتیب به 0/2% و 0/12% تقلیل می یابند. نحوه محاسبات نیز همانند مثالی که پیشتر برای دال عنوان شد، صورت می پذیرد.

همچنین توصیه می شود بخوانید:

شرح انواع بارهای وارد بر دیوار حائل

انواع گسیختگی در فونداسیون و پی تحت بارگذاری

تشریح عمق بحرانی گودبرداری

اصول گودبرداری و پایدارسازی گود به روش خرپایی