نکاتی اساسی پیرامون طول گیرایی و وصله آرماتور

مقدمه

در این مقاله نکات مربوط به طول گیرایی و وصله آرماتورها طبق ضوابط جدید مبحث نهم مقررات ملی (ویرایش پنجم 1399) بهمراه تجربیات حاصل از سالها نظارت در پروژه های نظام فنی – عمرانی و ساخت و ساز شهری، برای شما مورد تشریح قرار می گیرد.

مفهوم طول گیرایی

اعضای بتن آرمه باید بگونه ای ساخته شوند که نیروهای کششی و فشاری ایجاد شده در آرماتورهای آن بطور کامل به بتن منتقل گردند. باید در نظر داشت که تنها با ایجاد قلاب استاندارد (مثلا 15db) در آرماتورها، نمی توان آنها را در بتن مهار شده تلقی نمود. توجه نمائید که آرماتورها باید تا حد تسلیم (Ab*Fy) در داخل قطعه بتنی پیش روند بدون اینکه کمترین لغزشی بین سطح مشترک آنها با بتن بوجود آید در غیر این صورت مقاومت قطعه بتن آرمه مختل می گردد و به آن حدی که طراح در نظر داشته نخواهد رسید.

بنابراین علاوه بر ایجاد قلاب در انتهای آرماتور، طولی مستقیمی نیز باید به آن اضافه گردد که “طول گیرایی” نامیده می شود.

تعریف طول گیرایی آرماتور قلابدار

طبق بند 9-21-2-1-2 مقررات ملی ویرایش 92، طول مستقیم میلگرد از انتهای آزاد تا شروع قلاب بعلاوه شعاع قلاب انتهایی بعلاوه قطر میلگرد بعنوان “طول گیرایی میلگرد قلابدار” پذیرفته می‌شود. به شکل زیر توجه نمایید.

در شکل زیر که از آیین نامه ACI318-2019 اقتباس شده ملاحظه می گردد که از نقطه بحرانی (یا شروع مهار) تا انتهای خارجی قلاب، طول مهار شدگی (ldh) محسوب می گردد.

توجه: ایجاد قلاب استاندارد در انتهای آرماتور خود مستقلا، دارای دو شرط مقدار شعاع خم و حداقل طول مستقیم بعد از خم (در انتهای آزاد) می باشد که مورد دوم آن (طول مستقیم) برای قلاب 90 و 180 درجه بترتیب حداقل 12 و 4 برابر قطر آرماتور (db) می باشد. این طول مبادا با طول گیرایی اشتباه گرفته شود و یا با آن جمع زده شود!

ویدئوهای معرفی ST-REBAR با توجه به تفسیر فصول 21 و 20 مبحث 9 (ویرایش 99) می تواند بسیار مفید باشد. لذا لینک آنها برای علاقه مندان در زیر قرار داده شده است.

قسمت اول – شرایط استفاده از نرم افزار

قسمت دوم – طول گیرایی آرماتور در کشش

قسمت سوم – طول گیرایی آرماتور قلابدار در کشش (ضرایب ψr و ψo)

قسمت چهارم – طول گیرایی آرماتور در فشار (بعد تکیه گاه) همچنین مرور ضوابط لرزه ای مربوطه

طول گیرایی آرماتور تیر در ستون کناری (بعد تکیه گاه)

در محل اتصال تیر به ستون کناری ساختمان (تیر غیر ممتد) هنگام تامین طول گیرایی میلگرد تیر با قلاب استاندارد، نکته مهم انتخاب سایز آرماتور، مقدار خاموت و پوشش آرماتور است. اما چرا؟ در ویرایش جدید مبحث نهم حداکثر سه رابطه همزمان در تعیین طول گیرایی و بدنبال آن بعد تکیه گاه موثر هستند. این 3 رابطه شامل:

1- طول گیرایی آرماتور قلابدار در کشش (رابطه 9-21-3 ص 428)

2- طول گیرایی آرماتور قلابدار در فشار (بند 9-21-3-8 ص 435)

3- طول گیرایی آرماتور قلابدار در کشش در قابهای متوسط و ویژه (رابطه 9-20-11 ص 377)؛ می باشند.

بعنوان مثال در شرایط یکسان بتن رده 25، آرماتور نمره 18 (S400) بدون اندود و رعایت پوشش جانبی قلاب:

• حالت اول – اگر مساحت خاموتهای ناحیه اتصال کافی ولی فواصل آنها بیش از 100 میلیمتر باشد:

ldh = 250mm

ldc = 350mm

ldh-eq = 300mm

• حالت دوم – اگر مساحت خاموتهای ناحیه اتصال کافی و فواصل آنها کمتر از 100 میلیمتر باشد:

ldh = 250mm

ldc = 250mm

ldh-eq = 300mm

• حالت سوم – اگر مساحت خاموتهای ناحیه اتصال ناکافی و فواصل آنها هم بیش از 100 میلیمتر باشد:

ldh = 350mm

ldc = 350mm

ldh-eq = 300mm

خواهد بود. عرض ستون هم از غالبا از حداکثر 3 رابطه بعلاوه 50 میلیمتر (40 پوشش، 10 خاموت) حاصل می گردد. به این ترتیب عرض ستون در هر طبقه ای که باشد برای سه حالت به ترتیب حداقل 400، 350 و 400 میلیمتر می باشد.

توصیه می شود مشابه شکل زیر در نقشه های اجرایی برای هر ردیف [Pose] از آرماتور طولهای مهار، وصله و خم را محاسبه کنید و روی آرماتورها در محل مربوطه قید نمایید.

اهمیت موضوع در عمل:

بعد از اتمام طراحی ساختمان یک ویلای دو طبقه اسکلت بتنی و مشخص شدن مقاطع تیر و ستون بهمراه انجام تمام کنترلها نظیر پیچش، نرمی، دریفت، صلبیت دیافراگم، ضریب نامعینی، 30-100 زلزله و … نوبت کنترل بعد تکیه گاه رسید.

با توجه به بلند بودن دهانه مابین محورهای B و C به مقدار 7/5 متر و تاکید معمار بر محدودیت آویز تیر، برای تیر میانی (آبی رنگ در شکل زیر) ابعاد 30 (عرض) و 45 (ارتفاع) را انتخاب کردم.

مقدار آرماتور منفی مورد نیاز در تکیه گاه برابر 22cm2 گزارش شد که معادل 7T20 است. حالا بریم سراغ محاسبه بعد ستون 2C در جهت محور X:

با کمک ST-REBAR ضریب ψr با توجه به مشخصات خاموت ستون در ناحیه اتصال برابر 1/6 محاسبه گردید و بعد تکیه گاه برابر 500 میلیمتر تعیین گردید که برای یک ویلای 2 طبقه قابل قبول نیست! حالا چه باید کرد؟

با اضافه کردن تعداد ساقهای خاموت بسته در ستون (پارامتر m در جدول بالا) به 4، ضریب ψr به 1 کاهش یافته و بعد تکیه گاه برابر 450 میلیمتر بدست می آید که باز هم زیاد است!

در سعی سوم تعداد ساقهای ستون را به 2 برگردانده و بجای 7T20 از دو لایه زیر هم 2X5T18 استفاده می کنیم. به این صورت بعد تکیه گاه برابر 400 میلیمتر بدست می آید که خوب است.

نتیجتا تغییر مشخصات خاموت و آرماتور اگر بگونه ای باشد که در نتایج طراحی مقاطع تاثیر نگذارد، در طول گیرایی و همپوشانی آرماتور تاثیرگذار است. توصیه می شود از ST-REBAR جهت تسهیل در محاسبه طول گیرایی و همپوشانی استفاده کنید.

موقعیت آرماتور

نکته بعدی آنکه در رابطه طول گیرایی آرماتورهای بدون قلاب، ضریبی با علامت (ψt) در صورت معادله آورده شده (ضریب آلفای سابق) که اگر زیر آرماتور (در ناحیه گیرایی) بیش از 30 سانتیمتر بتن قرار گرفته باشد، این ضریب از 1/0 به 1/3 افزایش می یابد.

هدف آیین‌نامه از این ضریب این است که آرماتورهای فوقانی تیر اگر بصورت بدون قلاب در بتن مهار می‌شوند، دارای طول گیرایی به اندازه 1.3 برابر بیشتر از آرماتورهای تحتانی باشند. خب در اجرا که تمام آرماتورها در انتهای تیرهای غیر ممتد بصورت خم شده کار می‌شوند پس این 30 درصد کجا باید اعمال شود. جواب: طول همپوشانی آرماتور فوقانی.

طول همپوشانی

در تیرهای ممتد باید طول گیرایی آرماتورهای فوقانی که در تیرهای دهانه بعدی خود تکرار نمی شوند با رعایت افزایش 30 درصد مهار شوند (در شکل زیر به طول گیرایی آرماتور فوقانی 6T20 برابر 950 میلیمتر توجه نمایید) و نکته بعدی در بند 9-21-4-2-1 مقررات ملی ویرایش 99 نهفته که برای تعیین طول وصله پوششی (نوع B) عنوان شده که حداقل برابر 1.3 برابر رابطه طول گیرایی میلگرد کششی بدون قلاب (9-21-1) در نظر گرفته شود. به این ترتیب برای سفره فوقانی نوع B در حالت بیشتر بودن ارتفاع بتن زیر آرماتور از 30 سانت، دو مرتبه باید ضریب 1.3 را جهت تعیین طول همپوشانی اثر داد، به این صورت:

طول وصله پوششی میلگرد پایین تیر (یا فونداسیون) برابر است با:

1.3×(l_d)

طول وصله پوششی میلگرد بالای تیر (یا فونداسیون) برابر است با:

1.3×1.3×(l_d/ψt)

توجه نمائید در رابطه بالا دومین ضریب 1.3 مربوط به ψt می باشد که از رابطه ld خارج شده است.

طول انتظار آرماتور ستون در فونداسیون

این موضوع نیز غالبا گریبان طراحان را می فشارد. طول انتظار چقدر باشد تا هم جوابگوی طول وصله بوده و هم هنگام وصله کردن مانند شکل زیر معضل دچار خمیدگی نگردد.

طبق ضوابط آیین‌نامه، در قابهای ویژه محل وصله آرماتور ستون باید در یک سوم میانی ارتفاع ستون قرار گیرد. بعنوان مثال برای آرماتور T32 مقدار طول وصله پوششی (با کمک گرفتن از مقدار مناسب خاموت در ناحیه وصله آرماتور ستون)، برابر 1600 میلیمتر تعیین می‌شود.

اگر ارتفاع آزاد ستون نیز 3.6 متر باشد، محل شروع وصله 1200 میلیمتر بالاتر از روی کف باید قرار گیرد (یک سوم میانی طول عضو). پس حداقل طول انتظار آرماتور T32 در ستون از روی کف برابر  1600+1200=2800 میلیمتر باید در نظر گرفته شود. برای تعیین طول کل آرماتور انتظار باید آن قسمت از طولی که داخل فونداسیون مهار شده است نیز به این عدد اضافه شود. پس:

• طول گیرایی میلگرد قلابدار در کشش: 650 میلیمتر (البته به ضخامت فونداسیون توجه نمایید حداقل 75 سانتیمتر باشد)
• طول مستقیم قلاب: 500mm

در مجموع طول آرماتور انتظار رند شده برابر 4/0 متر بدست می آید. به دیتیل محاسباتی زیر که از نرم افزار ST-REBAR خروجی گرفته شده توجه فرمایید.

در مثال دیگر نقشه زیر برای آرماتور ریشه نمره 25، طول همپوشانی را 130 انتخاب نمودم و با توجه به ضخامت 90 سانت فونداسیون برای طول مدفون و خم نیز بترتیب 80 و 30 لحاظ کرده ام که نتیجتا طول کل آرماتور مزبور 240 سانت شود و بدون پرت از هر شاخه 12 متری بتوان 5 ریز شاخه قطع نمود.

یک خبر خوب ST-REBAR آمد

استفاده از نرم افزارهای نقشه کشی تحت اتوکد موجب تسریع در فرآیند تولید نقشه و حذف یکسری کارهای تکراری بخصوص برای ساختمانهای بتنی می گردد. یکی از مزایای این نرم افزارها، اعمال ضوابط آیین نامه برای قطع و خم آرماتورها بصورت اتوماتیک در نقشه ها می باشد.

با این حال ضمن احتمال بروز خطای انسانی حین کار، مکانیزم نرم افزار به خودی خود نیز در خصوص رعایت موضوع قطع و خم دارای محدودیت و نقصان بوده و دوباره کاری هایی را باید بصورت دستی در نقشه منظور نمود. شکل زیر نمونه ای از نقشه ترسیم شده برای یک ستون توسط نرم افزارهای مزبور می باشد که در پروسه کنترل نقشه توسط بنده موارد اصراف آرماتور در آن اصلاح شده است.

برای محاسبات و کنترل این موارد و تمام مسائل مربوط به طول گیرایی و همپوشانی از نرم افزار “ST-REBAR” که قابلیت چاپ دیتیل های محاسباتی را دارد بهره بگیرید.

تاریخ بروز رسانی: 04-02-1400