تیر بتنی در ایتبس(جلسه نهم)

تیر بتنی در تاریخ ۱۴۰۰/۰۴/۲۳ به روز رسانی شد!

در مقاله‌ای جدید که از دانشگاه هانوفر آلمان منتشر گردید و آیین‌نامه طراحی سازه‌های بتنی ۳ کشور (ایتالیا، اتریش، بلژیک) را تحت الشعاع خودش قرار داد، از تیرهای ساختمانی با مفهوم جدیدی نام می‌برد.
انواع مختلفی از تیرهای ساختمانی در ساختمان‌ها و سازه‌ها استفاده می‌شود. از این اعضای سازه‌ای که به صورت افقی هستند و وظیفه انتقال و بهبود سازی ساختمان در برابر بارهای عمودی، نیروهای برشی در لحظه‌های خمش را دارند تحت نام تیر یاد می‌شود.

خواهشا در متن بالا به کلماتی مثل بهبود سازی و یا لحظه‌های خمشی دقت لازم را بکنید، زیرا در آینده‌ای نه چندان دور تمامی ما مهندسین عمران با مفهوم جدیدی از تیرها که حول این دو موضوع می‌گردد روبرو می‌شویم.) تیرهای ساختمانی و طراحی آن‌ها در نرم‌افزار ایتبس موضوع جلسه نهم از دوره بینظیر آموزش ایتبس می‌باشد.

 

 

 

تمایل دارید این جلسه و جزوه آموزشی آن را دانلود کنید؟
اين جلسه حاوي

1. فيلم آموزشي بالا
2. ۲ جزوه آموزشي براي درک بهتر ويديو به زبان فارسي

ميباشد، اگر تمايل داريد تمامي۴۴ قسمت آموزش ايتبس و تمامي جلسات آموزش سيف را دانلود کنيد، بايد عضو الماسي شهر نوين عمران ومعماري باشيد! چنانچه تاکنون ثبت نام نکرديد از طريق دکمه زير ثبت نام کنيد.

تاکنون بيش از ۲۰۰۰ نفر عضو الماسي شهر نوين عمران ومعماري شده اند!

هزينه عضويت تنها ۲۹ هزار تومان

خيلي سريع من را عضو الماسي کن!

 

در این جلسه قصد داریم تا در مورد نکات مهم تیرهای ساختمانی و یا همان اعضای خمشی در ساختمان صحبت کنیم. در این جلسه سعی ما بر این بوده است تا تمامی نکات آیین‌نامه‌ای مبحث ۹ مقررات ملی ساختمان را بیان و تحلیل کنیم تا مقدمات علمی اولیه را برای جلسات آینده آموزش ببینیم.

شهر نوین عمران و معماری در طرح تولید محتوای رایگان خود آموزشی رایگان را مخصوص مهندسین عمران تهیه کرده است و شما از قسمت زیر می‌توانید جلسه نهم این دوره آموزشی را مشاهده کنید.

 

 

مروری بر دوره آموزش ایتبس:

شاید بد نباشد قبل از شروع مطالب مربوط به طراحی تیرهای ساختمانی یک مروری تا اینجای کار داشته باشیم.در چندی پیش تیم شهر نوین عمران ومعماری تصمیم گرفت تا دوره رایگانی را در مورد آموزش نرم افزار ایتبس تدارک ببیند.ما سعی کردیم تا این آموزش با وجود رایگان بودن ، بتوانید از سه اصل دانش ، بینش و راه حل عملی که شعار این آموزش میباشد، پیروی بکند.

در جلسه اول آموزش رایگان ایتبس در مورد کلیات این دوره صحبت کردیم.از نکات مهمی که در این جلسه بیان کردیم میتوانیم به موارد زیر اشاره کنیم.

1. نحوه ی صحیح یادگیری نرم افزار ETABS
2.  بزرگترین و بهترین مرجع برای یادگیری

 

در جلسه دوم فیلم آموزش Etabs به سراغ مسیر اصلی طراحی سازه و نکات مهم آن رفتیم و در جلسه سوم و چهارم درباره کنترل پلان معماری و اجرای این مطالب در نرم‌افزار اتوکد صحبت کردیم.
اما در جلسه پنجم ضرورت این نکته را بیان کردیم که قبل از بررسی تیرهای ساختمانی باید در مورد سیستم‌های باربر سازه‌ای مطالبی را بررسی کنیم. در این جلسه نکات مهم مربوط به قاب خمشی ، قاب ساده ساختمانی ، دیوار برشی ، مهاربندها (مهاربندهای همگرا و مهاربندهای واگرا) و سیستم لوله‌ای را بیان کردیم.

اگر در مورد هر کدام از مطالب بالا نیاز به نکات بیشتر داشتید می‌توانید روی آن‌ها کلیک کنید تا به صفحه مورد نظر هدایت شوید.

 

در ادامه کار به جلسه ششم رسیدیم و مدل‌سازی در نرم‌افزار ایتبس را با هم بررسی کردیم و با یکدیگر یاد گرفتیم که مدل‌سازی در نرم‌افزار ایتبس به سه دسته زیر تقسیم بندی می‌شود:

•  ترسیم گریدلاین‌ها (Grid line)
•  ترسیم استوری دیتا‌ها (Story Data)
•  ترسیم مقاطع (Modeling sections)

 

در ادامه کارخودمان جلسه هفتم را با موضوع معرفی مشخصات مصالح در ایتبس شروع کردیم و نکات مهمی را نیز مطرح کردیم.
در جلسه هشتم به سراغ تعریف مقاطع ستون در ایتبس رفتیم و در این جلسه یعنی جلسه نهم و دهم قرار است که در مورد طراحی تیرهای ساختمانی با یکدیگر صحبت کنیم.

 

تیر بتنی چیست ؟

تیر بتنی و وارد کردن آن در نرم‌افزار ایتبس موضوع جلسه نهم دوره آموزش ایتبس می‌باشد که در شهر نوین عمران و معماری ما به صورت رایگان برای شما مهندسین عمران تدارک دیده‌ایم.

شاید بد نباشد که در ابتدا به یک توضیحی در مورد تیرهای ساختمانی بپردازیم! تیر یکی از اعضاء اصلی ما طرحان سازه‌ای در سازه‌های ساختمانی است. در واقع وظیفه اصلی تیرها تحمل تنش‌های حاصل از نیروی برشی و لنگر خمشی ناشی از بارهای وارد بر آن و وزن خود تیر است.

ما مهندسین عمران، در طراحی سازه‌ها، معمولاً تیرها را بر اساس لنگر خمشی موجود طراحی کرده و ضابطه برش در آن‌ها را کنترل می‌کنیم. خصوصیت‌های اصلی تیرها عبارتند از نیمرخ (پروفیل)، طول و ماده سازنده.

تیرهای ساختمانی یکی از مهم‌ترین اعضای اصلی سازه می‌باشند که به‌طور عمده ۳ وظیفه اصلی دارند:

1. تحمل تنش‌های حاصل از نیروی برشی
2.  تحمل لنگر خمشی ناشی از بارهای وارد بر تیر بتنی
3. تحمل لنگر خمشی ناشی از وزن خود تیرخصوصیت‌های اصلی تیرها عبارتند از نیمرخ (پروفیل)، طول و ماده سازنده.

در علم عمران و طراحی سازه‌ها چه طراحی سازه‌های فولادی و چه طراحی سازه‌های بتنی، معمولاً تیر بتنی بر اساس لنگر خمشی موجود طراحی گشته (یعنی تیر باید قادر به تحمل لنگر خمشی ناشی از بارهای وارد بر تیر و یا وزن خود تیر باشد.) و ضابطه برش در آن‌ها کنترل می‌شود.

در تیرها نباید میلگردها با قطر بزرگ‌تر از ۳۶ میلی‌متر را به‌صورت گروهی به‌کار برد.

 

چرا تیرهای ساختمانی اهمیت دارند؟

اگر به دنبال دلیل اهمیت تیرهای ساختمانی هستید، باید در ابتدا مفهوم اصلی سیستم‌های باربر سازه‌ای را به درستی درک کنید. به عنوان مثال زمانی که یک بار قائم به سیستم باربر سازه‌ای وارد می‌شود، ابتدا این نیروها از طریق کف جذب می‌شود و از طریق دیافراگم سقفی که ایجاد کردیم به شاه تیرها و تیرهای ساختمانی ما در سازه منتقل می‌شود.
این تیرهای ساختمانی بارهای وارده را دریافت کرده و پس از آن این بارها را به دوسر تکیه گاهی خود که ستون‌ها هم در آن جا قرار دارند انتقال می‍‌‌‌‌‌‌دهد. در این مرحله وابسته به اتصالات بین تیر و ستون بارهای ما به ستون‌ها منتقل می‌شوند و ستون‌ها نیز این بارها را به پی و شالوده انتقال می‌دهند. پس از این رو می‌باشد که هم معرفی ستون‌ها و تیرهای ساختمانی در نرم‌افزار ایتبس برای ما چه در طراحی سازه‌های فولادی و چه در طراحی سازه‌های بتنی بسیار مهم می‌باشد.

 

اگر بخواهیم مراحل انتقال بار را به صورت مرحله‌ای بررسی کنیم موارد زیر را می‌توانیم بیان کنیم.

1.  انتقال بار به شاه‌تیرها توسط دیافراگم‌ها
2.  انتقال بار به دوسر تکیه‌گاهی توسط تیرهای ساختمانی
3.  دریافت و انتقال بار از تیر به ستون وابسته به نوع اتصال
4.  انتقال بارها به پی و فونداسیون توسط ستون‌ها

 

طراحی تیر بتنی:

برای بهتر شدن فرآیند طراحی ما مهندسین عمران تیرهای ساختمانی را بر اساس عملکردشان به دسته‌های متفاوتی تقسیم می‌کنیم:

1. شاه‌تیرها و یا تیر اصلی (Girder): تیری افقی که به ستون­‌ها متصل است (با اتصال ساده یا اتصال برشی). عملکرد سازه‌ای این نوع از تیرها به گونه‌ای است که بار را از تیر فرعی (در صورت وجود) به ستون­‌ها منتقل می‌کند.
2. تیرچه‌ها و یا تیر فرعی (Joist): تیری افقی که به تیرهای اصلی متصل است (با اتصال ساده یا اتصال برشی). عملکرد سازه‌ای این نوع از تیرها به گونه‌ای است که بار را به تیر اصلی منتقل می­‌کند و به صورت مستقیم به ستون‌ها متصل نیست.
3. تیرهای لبه‌ای (Spandrel): تیر بتنی لبه‌ای در اطراف لبه‌های ساختمان قرار می‌گیرد و بر بار سقف، بار دیوارهای حول ساختمان را نیز متحمل می‌شوند و همچنین نقش کلاف‌بندی ساختمان را هم عهده‌دار هستند.
4. تیر کلاف: تیری افقی که متصل به دو تیر عرضی در سقف یا خرپای سقف است. عملکرد سازه‌ای این نوع از تیرها به گونه‌ای است که تیر، بار تیر عرضی را به ستون سازه منتقل می‌­کند. عموماً در خرپای سقف به کار برده می‌شود.
5. لاپه (Purlin): تیر سبکی است که از پروفیل Z یا I ساخته شده و به منظور حمل بار پوشش‌های سبک در ساختمان‌های صنعتی استفاده می‌گردد.

البته در برخی از مراجع مورد ۴ و ۳ از تیر بتنی را در یک دسته قرار داده‌اند.

 

در علم عمران و طراحی سازه‌ها چه طراحی سازه‌های فولادی و چه طراحی سازه‌های بتنی، معمولاً تیر بتنی بر اساس لنگر خمشی موجود طراحی گشته (یعنی تیر باید قادر به تحمل لنگر خمشی ناشی از بارهای وارد بر تیر و یا وزن خود تیر باشد) و ضابطه برش در آن‌ها کنترل می‌شود.

 

اگر به دنبال نکات طراحی تیرهای ساختمانی در آیین‌نامه مقررات ملی ساختمان مبحث ۹ می‌گردید باید توجه داشته باشید که ضوابط طراحی وآیین‌نامه‌ای مربوط به تیرها، تحت نام اعضای تخت خمش غالبا مطرح می‌شود.
در این جلسه ما محدودیت‌های زیر را به‌طور کامل بررسی کرده‌ایم.

1.  محدودیت‌های هندسی (بند ۹ – ۲۳ -۳ – ۱ – ۱ -۱)
2.  برون محوری هر عضو ( بند ۹-۲۳-۳-۱-۱-۲ )
3.  مقدار چگالی آرماتورها ( بند ۹-۲۳-۳-۱-۲-۱ )

تمامی موارد بالا را می‌توانید در ویدیو بالا به صورت رایگان مشاهده فرمایید.

 

عوامل موثر بر روی تیرهای ساخاتمان های بتنی:

در علم مهندسی عمران انواع مختلفی از تیرها وجود دارند که بر اساس شرایط زیر طبقه‌بندی می‌شوند:

1. 1.  بر اساس ضوابط تکیه‌گاهی
   2.  بر اساس مصالح ساختمانی
   3.  بر اساس شکل‌های مقطع
   4.  بر اساس هندسه‌های مقاطع
   5.  بر اساس شرایط تعادل
   6.  بر اساس روش ساخت
   7.  …

تیرها از اعضای اصلی مورداستفاده در ساختمان‌ها محسوب می‌شوند. وظیفه آنها نیز تحمل تنش‌هایی است که در اثر نیروهای برشی و خمشی وارد می‌شود. تیرها در طراحی به‌طورمعمول بر اساس لنگر خمشی طراحی می‌شوند و ضابطه برش در آنها کنترل خواهد شد. پروفیل، طول و ماده سازنده ویژگی تیرها هستند.در کارهای اجرایی تیر به اعضای افقی گفته می‌شود و اعضای عمودی ستون‌ها هستند. تیرها به شکل تیر فولادی، تیر چوبی و تیر بتنی در ساختمان به‌کار می‌روند. تیرهای بتنی ازنظر نوع اتصال به انواع تکیه‌گاه در سازه‌های بتنی به چهار دسته تقسیم می‌شوند.

۱- تیر ساده
تیرهای ساده تیرهایی هستند که به مقطع مربع یا مستطیل روی دو تکیه ستون یا دیوار تکیه‌دارند.

۲- تیر ممتد
این تیرها باهدف پوشش چنددهانه متوالی کاربرد دارند.

۳- تیر کنسولی
تیری است که برای تحمل بار بخش کنسول ساختمان استفاده می‌شود.

۴- تیرپوششی
این نوع تیرها بار تحمیلی را به تیرهای اصلی انتقال می‌دهند.

اجرای تیر بتنی:
اولین مرحله اجرای تیر بتنی قرار دادن قالب کف تیر و سپس شمع بندی زیرقالب است.
آرماتوربندی تیرها در مرحله بعد انجام می‌شود.
سپس باید آویزها قرار داده شوند و سقف و قالب‌بندی دور تیر اجرا شود.
در این مرحله اجرای تیر بتنی باید بتن‌ریزی انجام و سپس بتن به‌وسیله دستگاه ویبراتور متراکم شود.
در آخر هم‌سطح بتن باید آب‌داده و از آن تا سخت شدن کامل مراقبت شود.

برخی از ویژگی‌های مهم اجرای تیر بتنی:
– در بافت مبلمان شهری زیبا به نظر می رسند.
– انواع دوربین های مدار بسته و فیلم برداری و همچنین تابلو فرمان روی آنها قابل نصب هستند.
– بدون کمترین آسیبی امکان جابه‌جایی پایه‌ها وجود دارد.
– خطر برق گرفتگی و سرقت به علت عبور کابل های برق و فرمان از داخل پایه ها بسیار کمتر می شود.
– سبک‌وزن هستند و حملشان آسان است و نصب و اجرای تیر بتنی ساده است.
– در مقابل ضربه های شدید به علت تحمل فشار ایستایی بالا مقاومت دارند.

ضوابط و مقررات مربوط به تیرها:

در این پروژه آموزش رایگان ایتبس ما ۴ تیر را معرفی می‌کنیم.

۱) B 30*30

۲) B 30*40

۳) B 40*40

۴) B 40*50

 

تیرها نیز همانند ستون‌ها در مبحث نهم، ضوابط و محدودیت‌های طراحی دارند؛ مانند ابعاد. اگر به یاد داشته باشید ما ضوابط مربوط به ستون‌ها را قبل از مرحله کنترل برای شما بررسی کردیم. اما ضوابط مربوط به تیرها را در مرحله کنترل برای شما خواهم گفت تا هر دو روش کنترل را به خوبی یاد بگیرید. پس ضوابط مربوط به تیرها در جلسات آخر که مربوط به طراحی و کنترل می‌باشد، برای شما گفته خواهد شد.

 

تعریف تیرها در نرم‌افزار ایتبس:

در جلسه قبل از آموزش کامل etabs ما به طور مفصل در مورد تیرهای ساختمانی صحبت کردیم و تمامی نکات آیین‌نامه‌ای را بیان کردیم و در این جلسه یعنی جلسه نهم به سراغ تعریف کردن تیرهای بتنی در نرم‌افزار Etabs می‌رویم.

 

برای معرفی تیر تیر بتنی در نرم‌افزار ایتبس تنها کافیست که مراحل زیر را قدم به قدم طی کنید.

 

۱) در ابتدای کار نرم‌افزار ایتبس را اجرا کرده و فایل جلسه گذشته که تا مرحله Define پیش رفتیم را باز می‌کنیم.

به‌عنوان یادآوری:

ما بتن و میلگردها را ز طریق گزینه Frame Sections وارد نرم‌افزار کردیم و مشخصات هریک را به‌طور کامل تعریف کردیم.

 

۲) در مرحله بعدی به سراغ گزینه Define در نوار ابزار بالای صفحه می‌رویم و از طریق گزینه دوم یعنی Section Property بر روی گزینه Frame Section کلیک می‌کنیم تا همانند شکل‌‌های زیر صفحه Frame Properties برای ما باز شود.

 

 

 

 

 

 

 

اگر به یاد داشته باشید در جلسه هشتم هم زمانیکه در حال تعریف مقاطع ستون در ایتبس بودیم به این صفحه برخوردیم. در این صفحه لیست ستون‌هایی که در جلسه قبل تعریف کردیم را مشاهده می‌کنیم.

 

۳) در صفحه مورد نظر بر روی گزینه Add New Property کلیک می‌کنیم تا به صفحه Frame Property Shape Type هدایت شویم.

 

 

این صفحه دارای تنظیمات خاصی می‌باشد که در آموزش ویدیویی به‌طور کامل برای شما عزیزان توضیح داده‌ایم و شما می‌توانید این ویدیو را به صورت رایگان مشاهده کنید. اما اگر بخواهیم روند کار را به‌صورت خلاصه بیان کنیم، به شرح زیر می‌باشد:

۴) در قسمت Section Shape گزینه Concrete Rectangular را انتخاب می‌کنیم.

 

۵) در قسمت Shape Type روی مقطع مستطیلی کلیک کرده تا صفحه Frame Section Property Data باز شود.

 

۶) در مرحله اول اسم آن را در قسمت Property Name تغییر می‌دهیم. به‌طور مثال عبارت Beam30*30  یا به‌اختصار B30*30 را تایپ می‌کنیم.

 

۷) در قسمت Material ماده خود را C25 انتخاب می‌کنیم.

 

۸) در حالت پیش‌فرض Depth و Width، ۹۰ و ۶۰ سانتی‌متر می‌باشد که آن دو را با توجه به ابعاد روی ۳۰ می‌گذاریم. چرا که تیر ما ۳۰*۳۰ می‌باشد.

 

۹) روی گزینه Modify/Show Rebar کلیک کرده تا پنجره Frame Section Property Reinforcement Data باز شود.

 

۱۰) در این صفحه باید اطلاعات مربوط به مقاطع ستونی را وارد کنیم. اولین قسمتی که مشاهده می‌کنیم مربوط به Design Type است. اگر خواستیم ستون طراحی کنیم گزینه P–M2–M3 Design و اگر تیر خواستیم گزینه M3 Design Only را انتخاب می‌کنیم. پس ما گزینه M3 Design Only را برای طراحی تیر کلیک می‌کنیم.

 

۱۱) در قسمت Rebar Material، میلگردهای طولی را روی S400 و میلگردهای عرضی (خاموت‌ها) را روی S340 تنظیم می‌کنیم.

 

منظور از Cover to Longitudinal Rebar Group Centroid چیست؟

فرض کنید ما یک مقطع مستطیل شکل داریم که در این مقطع خاموت و میلگردهایی قرار گرفته‌اند. اگر میلگرد ما شماره ۱۸ باشد (که نصف آن برابر ۹ است.) و در خاموت نیز از میلگرد شماره ۸ استفاده کرده باشیم و ۵۰ میلی‌متر هم کاور بتن داخل مقطع ما باشد؛ جمع همه این مقادیر برابر ۶٫۷ سانتی‌متر می‌شود. این مقدار را در قسمت‌های Bottom Bars  و Top Bars وارد می‌کنیم.

 

۱۲) به قسمت Reinforcement Area کاری نداشته و اعداد آن را تغییر نمی‌دهیم. در نهایت OK می‌کنیم.

 

 

ضریب اصلاح:

به شکل زیر دقت کنید.

 

همانطور که مشاهده می‌کنید دالی بر روی تیر سوار شده است. قسمتی که آن را با نوار قرمز رنگ مشخص کرده‌ایم، وزن آن هم در قسمت تیر و هم در قسمت دال در نظر گرفته می‌شود و دو بار وزن آن محاسبه می‌شود. پس باید به آن “ضریب اصلاحی” را اختصاص داد.

در شکل بالا نحوه محاسبه ضریب اصلاح و ضریب اصلاح تیرهای B30*30، B30*40، B40*40 قید شده است.

 

اما چگونه ضریب اصلاح را وارد نرم‌افزار ایتبس کنیم؟

در ادامه اقدامات قبل، برای وارد کردن ضریب اصلاح بدین صورت عمل می‌کنیم:

۱۳) مجددا از نوار ابزار بالا گزینه Define، سپس Section Properties، در آخر Frame Sections را کلیک می‌کنیم تا پنجره Frame Properties باز شود.

 

۱۴) روی تیر B30*30 کلیک کرده تا Select شود. سپس گزینه Modify/Show Property را انتخاب می‌کنیم تا صفحه Frame Section Property Data باز شود.

 

۱۵) سپس روی گزینه Modify/Show Modifiers کلیک می‌کنیم تا صفحه دیگری به‌نام Property/Stiffness Modification Factors نشان داده شود.

 

۱۶) در قسمت Mass و Weight ضریب اصلاحی را وارد کرده و OK می‌کنیم. مقدار این ضریب برای تیر B30*30 برابر ۰٫۹۷ می‌باشد.

 

 

 

۱۷) به صفحه Frame Properties باز می‌گردیم. از تیری که تعریف کرده‌ایم با استفاده از گزینه Add Copy Of Properties کپی گرفته و بقیه تیرهایی که در جدول بالا مشاهده کردیم را وارد می‌کنیم. برای تعریف بقیه تیرها تنها لازم است نام، Width ،Depth،  و ضریب اصلاح را تغییر دهیم.

 

۱۸) در نهایت فایل را Save می‌کنیم.

 

 

تکیه‌گاه های تیرهای بتنی :

بد نیست که تا اینجای کار که طراحی تیر بتنی را آموزش دیده‌ایم، نکاتی نیز در مورد تکیه‌گاه‌های تیرهای بتنی بدست آوریم.

تکیه‌گاه‌های متداول برای اتصال تیرها به ستون‌ها عبارتند از:

1. تکیه‌گاه مفصلی: در مقابل حرکت تیر در هر جهتی مقاومت می‌کند.
2. تکیه‌گاه غلطکی: در مقابل حرکت تیر در جهت عمود بر سطح تکیه‌گاه مقاومت می‌کند.
3. تکیه‌گاه‌های گیردار (ثابت): در این تکیه‌گاه صفحه از طریق پیچ و مهره به یک پایه بتنی که در عمق زمین است متصل می‌شود. علاوه بر مقاومت در مقابل حرکت در تمام جهات، از چرخش تیر در جهات مختلف نیز در محل تکیه‌گاه جلوگیری می‌کند.از حرکت نقطه تکیه‌گاهی در جهت محورهای x و y جلوگیری می‌کند ومانع از دوران جسم حول نقطه تکیه‌گاهی می‌شود. سه واکنش تکیه‌گاهی در آن به وجود می‌آید.نکته حایز اهمیت در اینجاست که در تیر بتنی هر دو تکیه گاه مفصلی و غلطکی در مقابل چرخش و دوران آزاد هستند.
   

   تیربتن مسلح :

   ازاین‌رو مهندسان برای اولین بار در قرن ۱۹ متوجه شدند که با استفاده از میلگردهای فولادی که دارای مقاومت کششی و خمشی قابل قبولی هستند می‌توان ضعف بتن در برابر کشش را برطرف کرد که این سیستم سازه‌ای را بتن مسلح نامیدند.

   بتن مسلح، بتنی است که به‌وسیله آرماتورها مقاومت کششی خود را افزایش می‌دهد.

   این روزها استقاده از تیرهای بتنی مسلح بسیار رایج شده است. در تیرهای بتنی مسلح به علت ضعف بتن در مقابل نیروهای کششی، میلگردهای فولادی در ناحیە کششی قرارداده می‌شود.

   در این تیرها، کشش ناشی از خمش به وسیلە میلگردهای مسلح کننده و فشار ناشی از خمش به وسیلە بتن ناحیە فشاری تحمل می‌گردد. این در حالی است که باید چسبندگی کامل بین بتن و فولاد وجود داشته باشد تا میلگردها در داخل بتن نلغزند. البته بنا به برخی دلایل طراحی و اجرایی، در ناحیە فشاری مقطع نیز میلگردهایی قرار داده می‌شود.

    

   

   تیر بتن مسلح

    

   مقاوم‌سازی تیر بتن مسلح:

   شکست‌های برشی و خمشی، دو حالت عمده شکست در تیرهای بتنی می‌باشند. شکست خمشی عموماً نسبت به شکست برشی، ارجح است زیرا رفتار شکل‌پذیرتری از خود نشان می‌دهد. شکست نرم امکان پخش مجدد تنش را فراهم می‌آورد و به کاربران و حاضران در محل نیز فرصت بیشتری برای پی بردن به وضعیت بحرانی تیر می‌دهد. همچنین خرابی تیر بتن مسلح می‌تواند به علت تهاجم یون‌های شیمیایی صورت بگیرد. در شکل زیر خرابی تیرها در اثر تهاجم یون‌های شیمیایی و تأثیر نیروهای لرزه‌ای نشان داده شده است. آسیب‌هایی از این قبیل نیاز به مقاوم سازی تیر بتنی را افزایش می‌دهد.

   در مقاوم‌سازی کلی، کل سیستم سازه با روش‌های مختلفی مانند استفاده از دیوارهای برشی، مهاربندها، میان قاب‌ها و… به‌منظور افزایش مقاومت و سختی و نیز تأمین شکل‌پذیری لازم تقویت و بهسازی می‌شود.

   تیرها نقش بسیار مهمی در لرزه‌بری سیستم دارند.

   تیرها در جریان انتقال نیروهای ثقلی و جانبی دیافراگم به ستون نقش دارند، ازاین‌رو جزئی از سیستم سازه هستند. طراحی تیرهای بتنی مخصوصاً در مناطق لرزه‌خیز چون ایران نیاز به‌دقت بالایی دارد.

   همچنین برای مقاوم‌سازی ستون‌های ضعیف سازه که فاقد آرماتورهای عرضی یا طولی کافی هستند استفاده از ژاکت فلزی مرسوم است.

   استفاده از ژاکت فلزی برای مقاوم‌سازی تیرها ضمن افزایش مقاومت برشی و خمشی، مقاومت فشاری بتن را نیز افزایش داده و همچنین از کمانش آرماتورهای طولی جلوگیری می‌کند.

   در تیرها می‌توان از ژاکت بتنی تیر در سه و یا چهار وجه تیر برای مقاوم‌سازی تیر بتنی و افزایش مقاومت آن استفاده کرد.

   در صورتی که بتن در جوار دیواره خاکی مقاوم ریخته شود و بطور دائم با آن در تماس باشد،ضخامت پوشش نباید کمتر از۷۵میلی متر اختیار شود .

   در صورتی که بتن دارای سطح فرورفته و برجسته نقش دار یا دارای شکستگی باشد، ضخامت پوشش باید در عمق فرورفتگی‌ها اندازه‌گیری شود.

   در صورتی که لازم باشد عضوی دارای درجه آتش پادی معینی باشد، حداقل ضخامت پوشش بتن محافظ میلگردها در برابر حریق باید ضوابط مندرج در فصل بیست و دوم را تأمین نماید.

   اگر رده بتن به‌اندازه ۵ مگا پاسکال بالاتر از حداقل رده باشد، می‌توان ۵ میلی‌متر از مقدار پوشش کاهش داد، مشروط بر اینکه اندازه پوشش میلگرد از ۲۵ میلی‌متر در محیط متوسط، ۳۵ میلی‌متر در محیط شدید و ۵۲ میلی‌متر در محیط فوق‌العاده شدید کمتر نشود.

   برای مقاوم سازی تیرهای بتن مسلح می‌توان از راهکارهای زیر استفاده نمود:

   1. مقاوم سازی سازه ها با ژاکت بتنی
   2.  مقاوم سازی سازه ها با ژاکت فولادی
   3. استفاده از نبشی و رکابی
   4. تقویت خمشی تیر با FRP
   5. تقویت برشی تیر با مصالح FRP
   6. افزایش مقاومت موضعی تیرهای دارای سوراخ
   7. اعمال سیستم مهاربندی در انتهای لایه FRP
   8. اعمال سیستم پیش تنیدگی در لایه FRP
   9.  استفاده از پیش‌تنیدگی خارجی در تیر بتنی

    

   مزایا بتن مسلح:

   -این سیستم نسبت به دیگر سیستم ها دارای دوام بالاتری می باشد.
   – پایین بودن هزینه نگهداری آن.
   – مقاومت خوب در برابر رطوبت.
   – قابل دسترس بودن مواد و مصالح مورد نیاز آن.
   – این سیستم نسبت به دیگر سیستم ها دارای دوام بالاتری می باشد.
   – با توجه به مسلح بودن آن می تواند در برابر میزان زیادی از تنش های کششی مقاومت کند.
   – مقاومت فشاری بالا در مقایسه با مواد و مصالح دیگر.
   – مقاومت قابل قبول آن در برابر آتش و عوامل جوی.
   – نیاز به نیروی ماهر برای ساخت ندارد.
   – به علت خمیری بودن آن می تواند به اشکال مختلفی تبدیل شود.
   – در بخش هایی نظیر پایه ها، شمع ها، سدها و … مقرون به صرفه می باشند.

   معایب بتن مسلح:
   – نسبت مقاومت کششی بتن مسلح به مقاومت فشاری آن ۰٫۱ می‌باشد.
   – هزینه ی بالای بتن ریزی.
   – سرعت اجرای آن پایین است.
   – اگر عضوی از ساختمان بتنی خراب شود ترمیم آن بسیار مشکل می شود.
   – اندازه مقاطع تیر و ستون آن برای سازه‌های بلند در مقایسه با سازه‌های فولادی بزرگ‌تر می‌باشد.
   – عوامل آب و هوایی نظیر باران در مراحل ساخت مؤثر می‌باشد.
   – مقاومت پایین در برابر چرخه های ذوب و یخ.
   – منقبض شدن آن باعث ایجاد ترک هایی در آن می شود که این موضوع کاهش مقاومت را در بر خواهد داشت.
   – گام‌های اصلی استفاده از بتن مسلح شامل اختلاط، ریختن و عمل‌آوری می‌باشد که همه‌ی این موارد در پارامترهایی نظیر مقاومت فشاری مؤثر است.
   – سنگین بودن سازه‌های بتنی.
   – قدرت انتقال صوتی و حرارتی بالا.
   

   بتن غیر مسلح چیست؟

   بتن غیرمسلح یا بتنی است که در آن اصلاً از میلگرد استفاده‌نشده باشد.

   بتن غیرمسلح هم در اعضای سازه‌ای ساختمان‌ها مانند پی‌ها و هم در اعضای غیر ساختمانی مانند دیوارهای وزنی و دیوارهای حصارکشی کاربرد دارد.

   چگالی بتن غیر مسلح، بین ۲۲۰۰ تا ۲۵۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب است. درحالی که، مقاومت فشاری بتن غیر مسلح، در محدوده ۲۰۰ تا ۵۰۰ کیلوگرم در سانتی‌متر مربع است. معمولا از بتن غیر مسلح، برای ساخت روسازی، مسیرهای پیاده‌روی و ساختمان‌ها در مناطقی استفاده می‌شود که به مقاومت کششی بالا نیاز ندارند.

   در بتن غیر مسلح، هیچگونه تقویت کننده‌ای به کار نرفته است. هر کدام از انواع بتن، برای نیازهای متفاوتی طراحی شده‌اند و عملکردها و کاربردهای مختلفی از خودشان نشان می‌دهند. بتن غیر مسلح به ترک خوردن به راحتی در هر منبع تنش مشهور است. اتمام نقاط مهار، باید به دقت مدیریت شود تا از این ترک‌های تنش انقباضی، در حال خشک شدن جلوگیری شود.

    

   مزایا و معایب بتن غیر مسلح

   * بتن غیر مسلح، ارزان‌تر است. گرچه ممکن است هزینه این نوع بتن کمتر باشد، اما در طولانی مدت ممکن است از نظر نگرانی در مورد دست دادن به مواد، هزینه‌های تعمیر و خرابی مشکل ساز باشد.

   * بتن‌های غیر مسلح، که در آن‌ها از هیچگونه تقویت کننده‌ای استفاده نشده است، باعث می‌شود که سنگدانه‌های بتنی مقاوم نبوده و در مدت زمان کوتاهی سایش کنند.

   * اگر در ساخت سازه شما، از بتن غیر مسلح استفاده شده است باید بدانید که فرکانس بالا و ضربات متمرکز، خستگی قابل توجهی را در سرتاسر اتصالات ایجاد می‌کند که این اشکالات باید با قرار دادن الیاف فولاد، مش سیم و سبدهای رول پوش کنترل شود و یا یک میلگرد و یک پر کننده مفصل خوب، در آن قرار داده شود.

   در خصوص حداکثر ضخامت بتن غیر مسلح باید گفت که کف‌های غیر مسلح، معمولا یک تا سه اینچ ضخیم‌تر از کف‌های تقویت شده هستند. یک طرح بتن ضخیم‌تر با استفاده از سیمان و سنگدانه‌های بیشتر نسبت به یک طرح تقویت شده نازک‌تر و بر اساس الیاف فولاد، سبزتر است. همچنین ضروری است که  از مخلوط‌های بتنی پلاستیکی با انقباض کم و طرح‌های اسلب غیرمسلح استفاده شود. استفاده از مخلوط‌های فقط آب باعث افزایش مشکلات جمع شدگی و عملکرد می‌شود.

   سازه‌های بتنی به‌طورمعمول، به دو نوع روسازی بتن مسلح و بتن غیرمسلح طبقه‌بندی می‌شوند. آرماتورها به‌عنوان تقویت‌کننده برای کنترل ترک‌خوردگی استفاده می‌شوند. انواع مختلف بتن و مصالح مختلف، کاربردهای گوناگونی دارند. اما به‌طورکلی، بتن ساده و غیرمسلح برای بسیاری از سازها نامناسب است. زیرا ازنظر مقاومت، در برابر تنش‌های ناشی از ارتعاشات باد و غیره نسبتاً ضعیف عمل می‌کند. برای افزایش مقاومت کلی آنها می‌توان، میله‌های فولادی، سیم‌ها و کابل‌ها را در بتن قرارداد.

    

    

   در انتهای این آموزش (تیر بتنی) از شما خواهشمندیم که مجددا ویدیو آموزشی را مشاهده کنید تا تمامی نکات برای شما به طور کامل جا بیفتد و با نظرات سازنده خودتان، در قسمت کامنت‌ها  به ما در امر بهتر شدن آموزش‌ها کمک فرمایید.

   امیدوارم بتوانید از محتویات این جلسه نهایت استفاده را ببرید.