‫پروژه بتن

پیش گفتار :

    پیش از سخن در مورد پروژه و نحوه عملکرد ، به شرح مختصری از خصوصیات بتن می پردازیم و سپس به مباحث پروژه پرداخته می شود .

     به طور کلی مواد تشکیل دهنده بتن عبارتند از : سیمان ، مصالح سنگی و آب و بعضا در مواردی بر اساس کاربری افزودنی به آن می افزایند . سیمان در ترکیب با آب به صورت ژلی در خواهد آمد و مانند چسبی مصالح سنگدانه ای که 60 تا 70 درصد حجمی بتن را تشکیل می دهد در بر خواهد گرفت . این ماده که به عنوان بتن شناخته می شود خود دارای خصوصیاتی خاص می باشد که ذیلا به گوشه ای اشاره می شود :

      مقاومت فشاری در بتن ، بوسیله خمیرسیمان ویا اتصال بین خمیرسیمان و دانه بندی ایجاد می شود . دربتن با سن پایینتر مقاومت اتصال (دانه بندی و خمیر سیمان) کمتر از مقاومت خمیر سیمان است. در سنین بالاتر ممکن است برعکس باشد.برای یک بتن در نظر گرفته شده و دانه بندی قابل قبول بوسیله یک مخلوطی که بطور  مناسب ساخته شده باشد از سیمان و دانه بندی و آب (تحت همان مراقبت بتن و حالات آزمایش ) ، مقاومتی که ممکن است افزایش پیدا کند متاثر از موارد زیر است :

نسبت آب به سیمان

نسبت سیمان به دانه بندی

درجه بندی بافت سطحی ، شکل ، مقاومت، خشکی اجزاء دانه بندی .

بزرگترین اندازه دانه ها

    مقاومت کششی

     یک عامل بحرانی ازساخت بتن مقاومت دربرابر ترک خوردن می باشدکه این یک عملکرد مقاومت کششی است. فولاد گذاری مانع ترک خوردن نمی شود. اما آن عرض ترک ها را بعد از اینکه ترک خوردن اتفاق بیفتد کنترل می کند . حدود مقاومت کششی بوسیله مدول گسیختگی ویا تست کردن معلوم شود .

     مدول الاستیسته

     مدول الاستیسته یک نسبت از فشارهای معمول به تغییر شکل های ناشی از نیروهای کششی یانیروهای فشاری است

 یک عامل مناسب برای مشخص کردن تغییر شکلها تحت بارهای وارده است .بنابراین (مدول )در تخمین زدن تغییر شکلهای کوتاه شده یا بلند شدنهای محوری پیچش استفاده شده است وبه پخش نیروهای وارد درترکیب وساختمان عناصر غیر همگن بستگی دارد .

    مدول الاستیسیته برای بتن و دیگر مواد سنگی به خوبی فولاد قابل تعیین شدن نیست . بنابراین بوسیله شباهت های بسیار    مانند مدول سکانت تعیین شده است .

    ضریب پواسون

      این ضریب یک نسبت است از تغییر شکلهای عرضی به تغییر شکلهای عمودی که ناشی از بار صعودی است. که به طور یکنواخت پخش شده است.محدوده با ارزش معمولاً   میان0.27,0.11     است   و معمولا به طور فرضی برای موارد معمولی و بتن با چگالی سبک 0.25     است .

            تغییرات حجمی

         تغییرات حجمی در بتن به وسیله تغییرات درجه حرارت انقباض یاگرمای هوا و یا به وسیله خزش که تحمل نیروهای وارده سبب آن می شود به وجود می آید .اگر بتن پیش ساخته تغییر شکل ندهد نتیجه آن تغییرات حجمی بسیار کم است . اگر این به وسیله فونداسیون ها ، ستون ها و میلگردهای فولادی یا عناصر مربوطه نگاه داشته شوند ؛ فشارهای اصلی( نیروهای اصلی ) ممکن است با گذشت زمان بیشتر شود . تغییرات حجمی به اختلاف درجه حرارت که می تواند مثبت ( انبساط) یا منفی (انقباض ) باشد بستگی دارد  .

      اثرات درجه حرارت

      ضریب انبساط حرارتی انواع بتن بر طبق دانه بندی تغییر میکند . محدوده برای بتن با چگالی معمولی هنگامی که در دانه بندی از دانه های سیلس استفاده شده باشدتا است .ووقتی که با دانه های آهکی ساخته میشود حدود تا  6   می باشد. مقداری که برای انواع بتن با چگالی سبک تخمین زده میشود   تا    6.5  است که به نوع    دانه بندی     و    مقدار سیمان طبیعی متکی است . از آنجائی که معمولاًضریب حرارتی     برای فولا د    نیز    در    حدود

می باشد افزایش فولاد عامل تأثیر گذار مهمی برضریب بتن نمی باشد.

   انقباض وخزش

     عناصر بتن تابع خشکی هوا هستند که باید بلافاصله بعد از قالب زدن برداشته شوند . این  بی حفاظتی در برابر اتمسفر، بتن به آهستگی آب طبیعی خود رااز دست می دهد وسبب می شود که تغییر حجم (انقباض) به وجود آید. هنگامی که بتن تابع نگهداری بار است تغییر شکل ممکن است به 2 قسمت تقسیم شود :

1- تغییر شکل استاتیک که به سرعت اتفاق می افتد .

2- تغییرشکل به مرور زمان که به سرعت شروع میشود ودر طول زمان ادامه می یابد. این تغییر شکل طولانی مدت خزش نام دارد.

     محافظت از میلگردها

     میلگردها با فرو رفتن از خوردگی محافظت می شوند . یک محافظ اکسید آهن بصورت یک لایه بسیار نازک بر روی سطح میلگرد شکل میگیرد که در نتیجه خصوصیات قلیایی خمیر سیمان بالا میرود. تا زمانی که خصوصیات قلیایی حفظ میشود ، این لایه های در جلوگیری از خوردگی مؤثر است . معمولاً محافظ با خاصیت قلیایی بالا از خمیر سیمان فقط بوسیله خیساندن یا کربناسیون از دست میرود. بنابراین بتن از نفوذپذیری پائین و پوشش مناسب بر روی میلگردها محافظت لازم را ایجاد میکند .  نفوذپذیری پایین در بتنی که خوب شده باشد ، نسبت بسیار پائین آب به سیمان و مقدار سیمان بالایی دارد . ترک ها ممکن است باعث رسیدن اکسیژن و رطوبت به فولاد فرو شده در بتن شوند . و این حالتی را ایجاد میکند که در نتیجه آن ممکن است فولاد یا بخشی از سطح زنگ بزند .

        به هرحال یک پوشش کافی محافظ فولاد، عمق ترک ها و نفوذ آب را کاهش می دهد و محافظت از فولاد را ایجاد می کند ، برای سطوح دانه بندی که در معرض هوا قرار دارند (سطوح نمایان ) پوشش بتنی پائین ترین نقطه سطوح نمایان تا میلگرد  اندازه گیری می شود. باید توجه خاصی به خراشها ، اتصالات اشتباه وآب چکان شود ،  زیرا این عوامل پوشش را کاهش می دهند . در تعیین کردن پوشش باید به مواردی که در زیر آورده شده توجه بشود :

کاربرد سازه ای یا غیر سازه ای المان ها .

بیشترین اندازه دانه بندی

منظور از محافظت کردن میلگردها در یک موقعیت کنترل شده ومحافظت شده کنترل درطول ساخت بتن است.

امکان دسترسی برای ریختن بتن ومتناسب سازی بتن نسبت به محیط سازه.

نوع مراقبت پایانی سطح بتن.

محیط سطح بتن می تواند در داخل یا در معرض هوا , جو اقیانوس یا گازهای خورنده صنعتی باشد .

    محافظت در برابر آتش سوزی 

مقدمه :

     امروزه در تمامی نقاط جهان ، سازه های بتن آرمه آنالیز ، طرح و اجرا می شوند . این سازه ها علا رغم رفتار مناسب بتن در زلزله و تحمل بار و ارزانی ، به علت طولانی بودن زمان گیرش و رفتار  ناشناخته تر نسبت به فولاد ، کمتر از سازه های فولادی اجرا می شوند و هنوز نیز استفاده از سازه های فولادی بر بتنی ترجیح داده می شود . لیکن با توجه به توسعه روز افزون بتن به عنوان یکی از عناصراصلی در اسکلت های ساختمانی و جوان بودن تکنیک و فن ساخت و اجرای این سازه ها  ، باید بر روی آن تحقیق و بررسی بیشتر صورت پذیرد و از خصوصیات خاص بتن در این مسیر سود جست .

      در این پروژه سازه ای بتنی با کاربری اداری در چهارطبقه و بر اساس مفروضات اولیه ای که در صفحات بعدی آورده شده است ، آنالیز شده  و طراحی بر اساس آیین نامه ACI  انجام پذبرفته  است .

     این پروژه ، شامل بارگذاری سازه بر اساس آیین نامه ایران   مبحث ششم ، بارهای وارده بر ساختمان ویرایش 1385 سپس بر این اساس به کمک برنامه E-tabs آنالیز سازه انجام شده   و سپس با داشتن نتایج حاصله از آنالیز سازه ، طراحی پی ، دال ها  ،   دیوار برشی    ، ستون ها و تیر ها به صورت نرم افزاری و دستی انجام پذیرفته است . گفتنی است تمامی خواسته های بیان شده در صورت پروژه نوشته شده و آن ها مورد بررسی قرار گرفته اند .

حجت  عسکری  

مفروضات پروژه :

 ساختمان بتن آرمه دارای5   دهانه عرضی و سه دهانه طولی  ( به صوررت  نامنظم ) .

 نوع ساختمان پارکینگ در طبقه زیرزمین    ،   تجاری در طبقه اول و مسکونی در طبقات است  .

 بارگذاری بر طبق آیین نامه مبحث ششم ، بارهای وارده بر ساختمان محاسبه شده است .

 ساختمان در منطقه زلزله خیزی قوی ( مشهد )  است .

 طراحی بر طبق آیین نامه مبحث نهم (آبا) می باشد .

 مقاومت زمین برابر 8/1 کیلوگرم بر سانتی مترمربع می باشد .

 مقاومت فشاری استوانه بتنی برابر 25 مگا پاسکال می باشد .

 فولاد های طولی  با مقاومت تسلیم 400 مگاپاسکال و خاموت ها با مقاومت تسلیم 300 مگاپاسکال می باشد .

 پوشش بتن همواره برابر 5 سانتی متر فرض شده است مگر در جایی که در آن ذکر شده باشد مانند تاوه .

 نوع خاک III می باشد .

   ساختمان به صورت نا متقارن در پلان و مقطع انگاشته شده ، لیکن با توجه به ارتفاع کم سازه    بارگذاری زلزله به صورت روش شبه استاتیکی معادل  و مودال انجام پذیرفته است  .

 در تحلیل و آنالیز سازه از اثر P-δ نیز استفاده شده است .