روش محاسبه میلگرد فونداسیون

نکاتی که پیش از شروع ساخت و ساز باید بدانید

در هر پروژه ساختمانی پیش از شروع بایستی برخی پارامترها نظیر هزینه ساخت، حجم مصالح مصرفی، نوع مصالح، مدت زمان ساخت پروژه مشخص شود. این اطلاعات همراه با جزئیات دقیق در قالب نقشه و دفترچه محاسبات سازه فراهم می‌گردد. کاملا بدیهی است برآورد هزینه مصالح مصرفی در پروژه از ترتیبات روند کار پیمانکار در طول اجرا است که با استفاده از روش تجربی، مقایسه‌ای و برآورد براساس تعیین ارزش واحد وزن در تعیین هزینه نهایی اهمیت فراوانی دارد.

برای برآورد هزینه مصالح مصرفی پروژه و اطلاع از قیمت ، تیرآهن، نبشی، ناودانی و دیگر مقاطع فولادی با بهترین نرخ بازار آهن آلات و در سریع ترین زمان ممکن می‌توانید به وبسایت عصرآهن مراجعه کنید و یا با مشاورین ما در تماس باشید. در ادامه به نحوه محاسبه وزن میلگرد مورد نیاز برای اسکلت فلزی و بتنی می‌پردازیم.

نقشه‌های ساختمانی

در نقشه معماری سازه‌های بتن تیرآهن 18, آرمه تمامی ویژگی‌های اصلی ساختمان، اندازه‌ها و ارتفاع‌ها به وضوح تعیین شده است. محاسبات ساختمان بتنی ضمیمه این نقشه‌ها قرار گرفته و همراه نقشه‌های ساختمان بتنی به مهندس محاسب تحویل داده می‌شود. علاوه بر این دفترچه محاسبات فنی برای دسترسی به اطلاعات دقیق‌تر به جزئیات پروژه بایستی تهیه و ضمیمه بقیه نقشه‌ها گردد و به تیم رسیدگی تحویل داده شود. در دفترچه محاسبات فنی تعداد طبقات و ارتفاع، محل اجرا، اطلاعات ژئوتکنیکی و مقاومت خاک، مصالح مورد مصرف و ویژگی‌های آنها و تمامی اطلاعات مورد نیاز دیگر نوشته خواهد شد.

در نقشه‌های طراحی سازه، جزئیات اجرایی از قبیل قطر، تعداد و طول میلگردها، محل نصب وصله، نوع وصله مشخص می‌شود که اجرای پروژه با این نقشه‌ها به راحتی قابل انجام می‌باشد. مقدار فولاد مصرفی معمولا از جداول میلگرد که در نقشه‌های اجرایی گذاشته شده و وزن هر کدام به تفکیک نوع میلگرد مشخص شده است، حاصل می‌شود. محاسبه تعداد میلگرد در ستون سازه بتن آرمه بر این اساس است که به ازای هر ستون 12 الی 18 کیلوگرم میلگرد فولادی مورد مصرف قرار می‌گیرد. این میزان وزن حدودی است و به عنوان محاسبات سرانگشتی مشخص می‌شود.

متره و برآورد مصالح ساختمانی

به فرآیند اندازه‌گیری مقدار مصالح مورد نیاز برای اجرای یک پروژه یا محاسبه مقدار مصالح به کار رفته در یک پروژه اجرا شده همچنین متره و قیمت گذاری مصالح به دست آمده را برآورد می گویند. یکی از مهم ترین فاکتورها در متره و برآورد مصالح ساختمانی، محاسبه میلگرد مورد استفاده یا همان محاسبه وزن میلگرد (متره) و قیمت میلگرد (برآورد) می‌باشد.حال به بررسی نحوه محاسبه میلگردها در اجزای مختلف ساختمان می پردازیم.

محاسبه ی میلگرد فونداسیون

برای محاسبه میلگرد موردنیاز در ساختمان‌های یک، دو و سه طبقه، ابتدا لازم است تا میلگرد موردنیاز برای مقاطع مختلف فونداسیون، ستون و سقف را به دست آورده سپس به محاسبه آن در طبقات بپردازیم. میلگردها در پی (فنداسیون) به سه صورت طولی، عرضی و تقویتی قرار داده می‌شوند، از این رو برای محاسبه میلگردها در پی، باید هریک از میلگردهای طولی، عرضی و تقویتی را به طور جداگانه محاسبه کرده و در نهایت باهم جمع نماییم.

1) محاسبه میزان میلگردهای طولی موردنیاز برای فنداسیون:

میلگردهای طولی فنداسیون در طول محور آن و در دو ردیف بالا و پایین اجرا می‌شوند. برای به دست آوردن وزن میلگرد های طولی، بایستی طول یک میلگرد طولی در محور موردنظر را بدست آوریم. کاور و خم میلگرد نیز در محاسبه میلگرد طولی باید در نظر گرفته شود.

کاور (پوشش) میلگرد:

کاور یا پوشش میلگرد، مقدار فاصله‌ای است که میلگرد باید از سطح بتن روی آن داشته باشد. علت در نظر گرفتن کاور برای میلگرد، جلوگیری از زنگ زدن و خوردگی آن هاست و هم اینکه به راحتی در محل تعیین شده جاگذاری شود.

خم میلگرد:

برای ایجاد گیرش بهتر بین بتن و میلگرد، دو سر میلگردهای طولی و عرضی را خم می کنند که به آن خم میلگرد گویند. بنابراین برای محاسبه طول میلگرد طولی، به این شیوه عمل می کنیم:

2) محاسبه میلگردهای عرضی موردنیاز برای فنداسیون:

برای محاسبه میلگردهای عرضی نیز همانند میلگردهای طولی عمل می کنیم.

3) محاسبه میلگردهای تقویتی موردنیاز برای فنداسیون:

برای محاسبه میلگردهای تقویتی در فنداسیون، باید طول میلگرد را در تعداد و وزن واحد طول میلگرد ضرب کنیم.

حال با توجه به موارد ذکرشده، برای محاسبه تعداد میلگردها در پی، ابتدا حداقل عمق فونداسیون را طبق رابطه زیر به دست می آوریم:

برای به دست آوردن حداقل عرض نوارها نیز، از رابطه زیر کمک میگیریم:

به طور مثال، در یک ساختمان 3 طبقه، حداقل عمق فونداسیون و حداقل عرض نوارها، طبق رابطه برابر است با:

توجه داشته باشید که عمق پی نباید کمتر از 50 سانتی متر شود.

بعد از به دست آوردن حداقل عمق پی و حداقل عرض نوارها، به کمک روابط زیر، بیشترین مقدار میلگرد در پی را بدست می آوریم:

در روابط بالا، b عرض پی، h عمق (ضخامت) پی و d عمق موثر آن است.

محاسبه تقریبی میلگرد موردنیاز برای اسکلت ساختمان

برای محاسبه تقریبی میلگرد در ساختمان، ابتدا نیاز است که نوع اسکلت ساختمان و نحوه میلگرد گذاری آن را بدانیم. سپس با توجه به جدول زیر میزان میلگرد استفاده شده در آن را محاسبه می کنیم:

محاسبه تقریبی میلگرد موردنیاز برای ستون ها و سقف

در ساختمان‌های اسکلت بنتی، میزان تقریبی میلگرد موردنیاز برای هر ستون بین 12 تا 18 کیلوگرم می باشد که این عدد برای ساختمان‌های با سقف دال دو طرفه حدود 60 تا 85 کیلوگرم میلگرد است.

میزان تقریبی میلگرد موردنیاز برای سقف‌ها را نیز می‌توان از جدول زیر استخراج نمود:

از آرماتور فولادی برای تقویت سازه استفاده می‌شود که علاوه بر افزایش مقاومت در برابر کشش، مقاومت در برابر ترک خوردگی بتن را نیز بهبود می‌بخشد. پیمانکاران و مهندسین ساختمان نباید از میزان حجم میلگردی که تعیین شده کمتر و یا حتی بیشتر مصرف کنند زیرا کم کردن تعداد میلگرد باعث خرابی سازه و ایجاد مشکلات جبران ناپذیر و بیشتر کردن تعداد آن، وزن سازه را افزایش می‌دهد. این افزایش و کاهش، غیر معمول و غیر مجاز است و صرفا نباید برای کاهش هزینه انجام گیرد.

قطعا با گذر زمان متوجه خواهید شد که قرار دادن میلگرد با توجه به حجم و وزن محاسبه شده دقیق، در واقع تصمیم و عملی برای صرفه جویی در هزینه است چرا که سازه بتنی اگر بر طبق اصول مهندسی طراحی شده باشد بیشتر دوام می‌آورد.

محاسبه وزن میلگرد موردنیاز برای کل ساختمان

برای محاسبه وزن میلگرد موردنیاز کل ساختمان، هر وزن را با یک حرف انگلیسی نشان داده و طبق فرمول زیر عمل می کنیم:

در این رابطه، Wt وزن کل میلگرد در ساختمان، W1 وزن کل میلگرد در اسکلت ساختمان، W2 وزن کل میلگرد در سقف و W3 وزن کل میلگردها در فونداسیون می باشد.

محاسبه کل قیمت میلگرد موردنیاز برای ساختمان با داشتن وزن کل میلگرد موردنیاز برای سازه و هم چنین با اطلاع از قیمت روز میلگرد به دست می‌آید.

در کشور ایران 30 تولید کننده براساس استانداردهای موجود در بازار، میلگرد مورد نیاز را تولید کرده و در اختیار خریداران قرار می‌دهند، کارخانجات تولید آهن ایران در تامین نیازهای داخلی و نیز صادر به کشورهای همسایه نقش اساسی دارند. در زیر برای دسترسی سریع و راحت با کلیک بر روی اسم هر یک از کارخانه‌های مورد نظر به لیست جامع تولید میلگرد و جدول سایز و وزن آنها دسترسی داشته باشید.

تعریف فونداسیون یا پی

بر اساس مبحث 7 مقررات ملی ساختمان بند 7-1-3-2، پی یا فونداسیون سازه به‌صورت خلاصه به شرح ذیل تعریف می‌شود.

وظایف فونداسیون

همان‌طور که می‌دانید دلایلی متعددی جهت استفاده از فونداسیون یا همان پی در ساختمان‌های وجود دارد که در این قسمت به‌طور خلاصه بخشی از این وظایف در قالب شکل زیر بیان‌شده است. لازم به ذکر است در این قسمت، از تشریح کامل وظایف فونداسیون صرف‌نظر شده و علاقه‌مندان می‌توانند با مراجعه به ایبوک با تمامی دلایل استفاده از پی به‌تفصیل آشنا شوند.

انواع فونداسیون

به طور معمول پی های ساختمانی بر اساس معیارهای گوناگونی از قبیل سطح قرارگیری، مشخصات ظاهری، ابعادی، متریالی و … تقسیم بندی می شوند. که مطابق با ضوابط بندهای 7-1-3-2 مبحث هفتم و 9-15-1 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، می توان انواع فونداسیون ها را در سه گروه پی های سطحی، عمیق و نیمه عمیق و به شرح ذیل تقسیم بندی کرد. در این قسمت از مقاله صرفاً به دسته‌بندی انواع پی‌ها، مطابق با ضوابط مباحث هفتم و نهم مقررات ملی اکتفا شده و در فصل‌های بعد به‌تفصیل به بررسی تعاریف، مشخصات و نکات اجرایی آرماتوربندی هر یک از این پی‌ها پرداخته خواهد شد.

تعاریف و ضوابط انواع پی‌های ساختمانی

در قسمت قبل با تعاریف گروه‌های اصلی انواع پی‌ها (سطحی، عمیق و نیمه عمیق) آشنا شدیم در این قسمت قصد داریم به‌صورت مفصل به بررسی تعاریف و ضوابط طراحی انواع پی های سطحی آشنا شویم . مطابق با ضابطه بند 7-1-3-2 مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان در کلیه پی‌ها، نسبت عمق به عرض پی تعیین‌کننده نوع پی می‌باشد و ضخامت پی تأثیر مستقیمی در تعیین نوع پی سطحی و یا غیر سطحی ندارد.

همان‌طور که مشاهده می‌کنید در تصویر زیر دو پی منفرد مشابه با ابعاد 2*2 متر و به ضخامت یکسان 1 متر فرض شده است، در این شکل با توجه به تغییر موقعیت قرارگیری کف پی (عمق پی) از سطح زمین، پی سمت راست مطابق با ضوابط بند 7-1-3-2 مبحث هفتم در گروه پی‌های نیمه عمیق قرارگرفته بوده و پی سمت چپ نیز علی الرغم داشتن ابعاد مشابه، در گروه پی‌های سطحی می‌باشد.

پی گسترده

پی گسترده بسته به عمق قرارگیری خود در زمین، ممکن است به‌عنوان پی سطحی و یا نیمه عمیق شناخته شود و مطابق با مفاد بند 9-15-1-2-ت، بار چند ستون یا دیوار را که در ردیف‌ها و امتدادهای مختلفی قرار دارند را تحمل کند.  پی گسترده، یکی از انواع بسیار پرکاربرد پی می‌باشد. در خصوص علل استفاده از پی‌های گسترده می‌توان عوامل متعددی را بیان کرد که بخشی از این علل را در شکل زیر مشاهده می‌کنید:

ضوابط و الزامات مؤثر بر طراحی و محاسبه آرماتور پی گسترده

روش‌های طراحی پی و مشخصات ابعادی پی

همان‌طور که می‌دانید ابعاد المان‌های سازه‌ای تأثیر مستقیمی در مراحل تعیین و محاسبه آرماتورهای المان‌های مربوطه دارند که در خصوص فونداسیون‌ها نیز این موضوع صادق می‌باشد.

مطابق با ضوابط بند 9-15-2-5 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان در خصوص طراحی فونداسیون‌ها، محاسبات مربوط به ابعاد شالوده‌ها، با در نظر گرفتن ظرفیت باربری خاک و سایر شرایط مبحث هفتم و نهم مقررات ملی ساختمان صورت می‌پذیرد که در خصوص پی‌های سطحی مطابق با ضوابط بند 9-15-3-1 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، عواملی نظیر نحوه توزیع فشارهای اعمالی و حداقل‌های ارائه‌شده در این بند و همچنین بند 7-4-7 مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان در تعیین ابعاد پی تأثیرگذار می‌باشد.

لازم به ذکر است در خصوص حداقل ابعاد پی های سطحی تناقضاتی مابین مبحث هفتم ونهم مقررات ملی ساختمان وجود دارد که توصیه می شود در این خصوص از ضوابط مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان که دارای ضریب اطمینان بالاتری است استفاده شود. در این قسمت از مقاله، با توجه به دور شدن از موضوع اصلی مقاله و با فرض آشنایی خوانندگان با این موضوعات از بررسی ضوابط دقیق ارائه‌شده در خصوص نحوه تعیین ضخامت فونداسیون‌ها صرف‌نظر گردیده و مطالعه مقالات و به علاقه‌مندان توصیه می‌شود.

اتصال با سایر اعضا و کنترل اثرات نیروی زلزله

یکی دیگر از عوامل مؤثر بر طراحی و آرماتور گذاری فونداسیون‌ها، اثرات اتصال سایر اعضا به فونداسیون و اثرات اعمال بار زلزله می‌باشد، که در این خصوص مطابق به ضوابط بندهای 9-15-2-2 و 9-15-2-3 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، رعایت نکات زیر در طراحی فونداسیون ضروری می‌باشد.

مطابق با ضوابط بند 9-15-2-2-1 و بند 9-17-2 لازم است، کلیه نیروها و لنگرهای ایجادشده در پای ستون‌ها، دیوارها یا ستون‌پایه‌ها، با استفاده یکی از روش‌های میلگرد انتظار، میل مهار یا اتصالات مکانیکی به شالوده منتقل شوند که در این خصوص لازم است هر یک از این میلگردها و موارد مذکور در مرحله طراحی ستون‌ها و دیوارهای سازه‌ای به‌صورت دقیق موردبررسی و طراحی قرار گیرند.

در این مقاله با توجه به اینکه بررسی هر یک از موارد فوق، ملزم به آشنایی کامل با انواع سیستم‌های سازه‌ای و همچنین جزئیات طراحی مربوط به هر المان می‌باشد، از بررسی کامل ضوابط مربوط به طراحی هر یک از این میلگردها صرف‌نظر شده است و فقط در قسمت‌های بعدی مقاله به بررسی جزئی ضوابط مرتبط با آن اکتفا شده است.

مشخصات آرماتورها

در طراحی و محاسبه آرماتورهای پی‌های سطحی مطابق با ضوابط بند 9-15-2-1-1 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، یکی دیگر از موضوعات دارای اهمیت، تعیین شرایط و خصوصیت آرماتورهای مصرفی در پی‌ها می‌باشد.

مشخصات آرماتورهای مصرفی به‌عنوان یکی از عوامل مؤثر در طراحی آرماتورهای فونداسیون‌ها شناخته می‌شود، زیرا مطابق با ویرایش جدید مبحث نهم مقررات ملی ساختمان دیگر امکان استفاده از هر نوع میلگردی در فونداسیون مجاز نبوده و می‌بایست الزامات ارائه‌شده در این قسمت برای آن رعایت شود.

همان‌طور که دربند فوق مشاهده می‌کنید اولین شرط در خصوص میلگردهای مصرفی در بتن، تأمین ضوابط طراحی و دوام ارائه‌شده در فصل چهارم مبحث نهم می‌باشد که مطابق با ضوابط این فصل تمامی آرماتورهای مصرفی در بتن می‌بایست شرایط زیر را تأمین نمایند.

پی‌های ساختمانی به‌عنوان یک عضو سازه‌ای، بسته به شرایط اجرایی، ممکن است تحت تأثیر نیروهای محوری، برشی، خمشی و … قرار گیرند که مطابق با مفاد فوق و همچنین با توجه به نحوه و نوع اثر این نیروها، لازم است در هنگام طراحی و تعیین آرماتورهای مصرفی، شرایط انتخاب میلگرد و یا آرماتور مصرفی به‌گونه‌ای باشد که در آن به موضوع حداکثر تنش تسلیم میلگرد دقت کافی شود.

به‌عنوان یک نکته بسیار مهم باید توجه داشت که به‌طور عمده، طراحی آرماتورهای پی، برای جلوگیری از گسیختگی خمشی و برشی می‌باشد که مطابق با ضوابط بند فوق برای آرماتورهای برشی، استفاده از آرماتور تا رده S420 (مطابق با ضوابط این بند و با استناد به مفاد تفسیر آبا استفاده از آرماتور AIV مجاز نمی باشد) و برای آرماتورهای طولی استفاده از آرماتورهای تا رده S550 مجاز می‌باشد.

حداقل‌های آیین‌نامه‌ای

همان‌طور که می‌دانید آیین‌نامه‌های طراحی به جهت کنترل بهتر شرایط طراحی و تأمین عملکرد بهینه در المان‌های سازه‌ای، محدودیت‌هایی را برای کلیه عوامل مؤثر بر طراحی تعیین می‌کنند که در خصوص آرماتورهای مصرفی در پی نیز، این محدودیت‌ها در خصوص قطر، فاصله و حداقل و حداکثر آرماتور مصرفی در پی مطابق با ضوابط مبحث نهم مقررات ملی ساختمان به شرح زیر می‌باشد.

حداقل آرماتور خمشی مجاز

مطابق با ضوابط بند 9-15-3-1-7 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، لازم است در شالوده‌ها، در خصوص حداقل میلگرد خمشی ضوابط زیر رعایت شود.

حال سؤالی که مطرح است این است که نوع عملکرد پی‌های گسترده به چه صورت می‌باشد؟

در پاسخ به این سؤال مطابق با ضوابط بند 9-15-3-4 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، شالوده‌های گسترده در دسته شالوده‌های با عملکرد دوطرفه قرار می‌گیرند که در این خصوص مطابق با ضوابط بند 9-15-3-4 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، می‌بایست این نوع از پی‌ها مطابق با ضوابط دال‌های دوطرفه طراحی شوند؛ بنابراین با توجه به این توضیحات و مطابق با ضوابط این نوع از دال‌ها، لازم است، کلیه مفاد بند 9-10-7 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان در خصوص آرماتور گذاری فونداسیون‌ها رعایت شود.

حداکثر و حداقل فاصله مجاز در آرماتورهای خمشی

مطابق با ضوابط بند 9-10-7-3-1 و 9-21-2 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، حداقل و حداکثر فاصله مجاز در آرماتورهای خمشی مصرفی در پی‌ها به شرح ذیل می‌باشد.

حداقل قطر و فاصله آرماتور برشی مصرفی

مطابق با ضوابط بند 9-21-6 لازم است بسته به نوع آرماتور عرضی مصرفی در شالوده‌ها، ضوابط ارائه‌شده در این قسمت از مبحث نهم برای آرماتورهای عرضی رعایت گردد که با توجه به حجم گسترده مطالب مربوط به آرماتورهای عرضی از بررسی کلی ضوابط ارائه‌شده در مبحث نهم صرف‌نظر شده و به بررسی ضوابط مربوط به تنگ‌ها در این مقاله اکتفا شده است.

مطابق با ضابطه 9-21-6-2 در خصوص حداقل قطر و فاصله مجاز مابین تنگ‌ها مصرفی، ضوابط و الزامات زیر ارائه‌شده است که رعایت نکات آن در مراحل طراحی و اجرای آرماتورهای مصرفی الزامی می‌باشد.

تا این قسمت از مقاله با ضوابط مربوط به آرماتور گذاری شالوده‌های گسترده آشنا شدیم، در قسمت بعدی مقاله قصد داریم به بررسی نحوه محاسبه و تعیین آرماتورهای مصرفی در فونداسیون‌ها با استفاده از نرم‌افزار Safe آشنا شویم.

2. 1. 3 طراحی و نحوه محاسبه آرماتورهای مصرفی در شالوده‌های گسترده

همان‌طور که می‌دانید، طراحی فونداسیون با استفاده از نرم‌افزارهای گوناگونی قابل انجام می‌باشد که نرم‌افزار قدرتمند Safe یکی از بهترین نرم‌افزارهای موجود در این زمینه می‌باشد، ما در این قسمت از مقاله قصد داریم به بررسی کامل الزامات مربوط به محاسبه آرماتورهای مربوط به یک پی گسترده در نرم‌افزار Safe بپردازیم.

پیش از هر چیز لازم است به این نکته دقت شود که با توجه بااینکه ضوابط مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، دقیقاً مشابه ضوابط آیین‌نامه ACI318-19 بوده و هنوز در نرم‌افزارهای طراحی نظیر Safe این آیین‌نامه اعمال نشده است ما ناچار هستیم در طراحی و آرماتور گذاری فونداسیون‌های، از ویرایش قبلی آیین‌نامه ACI (ACI318-14) استفاده کنیم که این موضوع با توجه مشابهت اکثری الزامات ارائه‌شده در هر دو ویرایش مشکل آن‌چنانی جهت طراحی آرماتورهای پی‌های گسترده به وجود نمی‌آورد و در صورت وجود مغایرت لازم است در خصوص کنترل دستی موارد مذکور اقدام شود.

به‌طور مثال در خصوص محاسبه حداقل آرماتورهای فونداسیون‌ها در ویرایش جدید ACI با ویرایش قدیم آن وجود دارد که در قسمت‌های بعدی به بررسی ضوابط آن خواهیم پرداخت.

در این قسمت فرض بر این است که خوانندگان این مقاله با نحوه مدل‌سازی و تحلیل سازه آشنا هستند و قصد دارند با نحوه طراحی آرماتورهای لازم در فونداسیون آشنا شوند. در خصوص مراحل طراحی فونداسیون‌ها لازم است مطابق گام زیر اقدام شود.

مدل‌سازی نوارهای طراحی

اولین گام مهم و اساسی و پیش از مرحله تحلیل و آنالیز فونداسیون، مرحله مدل‌سازی نوارهای طراحی آرماتورهای موجود در فونداسیون می‌باشد که در خصوص فونداسیون‌های گسترده، این نوارها با توجه به ارجاع آیین‌نامه به ضوابط طراحی دال‌های دوطرفه، نوارهای طراحی در این نوع از فونداسیون‌ها دقیقاً مشابه دال‌های دوطرفه محاسبه و مدل‌سازی می‌شود.

همان‌طور که مشاهده می‌کنید مطابق با ضوابط فصل 10 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، نحوه محاسبه نوارهای میانی و ستونی در دال‌ها بسیار آسان بوده و دارای پیچیدگی خاصی نمی‌باشد و تنها با انجام یک عمل ضرب کوچک امکان‌پذیر می‌باشد.

در خصوص نحوه مدل‌سازی این نوارها نیز کافی است مطابق با شکل زیر و با استفاده از گزینه Draw Design Strip و با اعمال تنظیمات مناسب نسبت به ترسیم خطوط این نوارها در فایل مدل‌سازی شده اقدام گردد. به‌طور مثال در شکل 10، با فرض اینکه ابعاد نوارهای ستونی برابر با 3 متر (1.5 متر در هر سمت از خط ترسیم نوار ستونی) می‌باشد، تنظیمات مربوط به ترسیم، نوارهای طراحی اعمال‌شده است.

مشاهده میزان آرماتور مصرفی

در این مرحله، پس‌ازاینکه فونداسیون مدنظر را مدل‌سازی و تحلیل کردیم لازم است در گام بعدی مطابق شکل زیر از قسمت Show Slab Design نسبت به مشاهده میزان آرماتور طولی فونداسیون اقدام کنیم.

این نوار کشویی شامل دو گزینه Strip Based و Finite Element Based می‌باشد که در خصوص طراحی و تعیین تعداد آرماتورهای موردنیاز، گزینه Strip Based به نسبت گزینه دیگر دارای کاربرد بیشتری بوده و به‌طورمعمول توسط طراحان مورداستفاده قرار می‌گیرد در مقابل گزینه Finite …. که امکانات بیشتری را در خصوص محدودیت‌های آیین‌نامه‌ای در اختیار ما قرار می‌دهد نسبت به گزینه Strip دارای کاربرد کمتری می‌باشد.

این نوار کشویی نیز شامل دو گزینه Enveloping Flexural Reinforcement و Shear Reinforcement می‌باشد که با استفاده گزینه Enveloping شرایط کنترل و طراحی آرماتورهای خمشی (طولی فونداسیون) و با استفاده از گزینه Shear شرایط کنترل و طراحی آرماتورهای برشی در اختیار مهندسین قرار می‌گیرد.

گزینه اعمال حداقل آرماتور مصرفی Impose Minimum Reinforcing

با فعال‌سازی این گزینه نرم‌افزار نسبت به اعمال ضابطه، حداقل آرماتورهای مصرفی در مراحل طراحی و محاسبه پروژه اقدام می‌کند که در این قسمت لازم است به نحوه اعمال این محدودیت توسط نرم‌افزار Safe توجه ویژه‌ای صورت پذیرد.

در این قسمت با فعال‌سازی این گزینه، نرم‌افزار Safe مطابق با توضیحات ارائه‌شده در قسمت Help خود، نسبت به کنترل حداقل آرماتور مصرفی در دال‌ها اقدام می‌کند که مطابق با ضوابط آیین‌نامه ACI318-14، حداقل آرماتور مصرفی در دال‌های دوطرفه، بسته به نوع آرماتور مصرفی، دارای مقادیر گوناگونی می‌باشد، درحالی‌که در ویرایش جدید آیین‌نامه ACI318-19 و پیرو آن ویرایش پنجم مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، حداقل آرماتور مصرفی در دال‌های دوطرفه به مقدار ثابت ، تغییر کرده است، لذا مطابق با توضیحات ارائه‌شده در این قسمت، لازم است در این مرحله، کنترل‌های دستی علی‌الخصوص در میلگردهای با مقاومت بالا صورت پذیرد.

قسمت Rebar Location Shown

با استفاده از گزینه‌های قرار داده شد در این قسمت، امکان نمایش/عدم نمایش میزان آرماتور موردنیاز در سفره بالایی و پایینی نرم‌افزار ممکن می‌باشد که به‌طورمعمول لازم است گزینه‌های موجود در این قسمت فعال باشند.

قسمت Reinforcing Display Type

در این قسمت میزان آرماتور موردنیاز پروژه با استفاده از سه گزینه و در حالات مختلف قابل‌نمایش می‌باشد که از میان سه گزینه موجود، گزینه‌های Show Rebar Intensity و Show Number of Bars of Size به نسبت سایر گزینه‌ها دارای کاربرد بیشتری می‌باشد. این قسمت مربوط به تنظیمات نحوه نمایش دیاگرام آرماتور موردنیاز می‌باشد و با توجه به کم‌اهمیت بودن موارد این قسمت از ارائه توضیحات آن صرف‌نظر شده است.

قسمت Choose Strip Direction

با استفاده از گزینه‌های موجود در این قسمت کاربر قادر به تعیین نمایش/عدم نمایش میزان آرماتور موردنیاز هر یک از نوارهای مدل‌سازی گام صفر می‌باشد. تنظیمات این قسمت نیز به مشابه قسمت 6 مربوط به نحوه نمایش اطلاعات نرم‌افزار می‌باشد که از بررسی آن صرف‌نظر شده است.

Show Rebar Above Specified Value

تنظیمات موجود در این قسمت به همراه تنظیمات موجود در قسمت 5 از مهم‌ترین تنظیمات موجود در صفحه Slab Design می‌باشد. در این قسمت کاربر قادر به تعبیه و تعیین یک سفره آرماتور گسترده جهت آرماتورهای فوقانی و تحتانی می‌باشد که در قسمت‌های بعد نحوه اعمال تنظیمات ارائه‌شده است.

حال که با تنظیمات موجود در صفحه Slab Design آشنا شدیم، لازم است با اعمال تنظیمات مناسب، میزان آرماتور موردنیاز پی خود را تعیین کنیم.

در این قسمت ما قصد داریم، مقدار آرماتور موردنیاز خود را با استفاده گزینه Show Rebar Intensity (Area/Unit Width) و مطابق تنظیمات اعمالی در تصویر زیر فرابخوانیم.

همان‌طور که در تصویر فوق مشاهده می‌کنید، با اعمال تنظیمات مربوطه، مطابق با قسمت سمت راست تصویر، میزان آرماتور و نتایج حاصل از تحلیل پی گسترده به‌صورت mm2/m در اختیار طراح و محاسب پروژه قرار می‌گیرد.

در گام بعدی لازم است طراح و محاسب پروژه با استناد به مقادیر ارائه‌شده در نرم‌افزار نسبت به طراحی آرماتورهای خمشی موردنیاز پروژه اقدام کند که البته ذکر این نکته ضروری است که به‌طورمعمول طراحان و محاسبین باتجربه، نسبت به انجام توأمان گام اول و دوم اقدام می‌کنند و تفکیک این گام‌ها صرفاً به جهت انتقال بهتر مطالب می‌باشد.

تعیین تعداد و فاصله آرماتور طولی موردنیاز

در این مرحله یک طراح سازه می‌بایست ضمن توجه به مسائل اقتصادی و اجرایی بهترین ترکیب آرماتور گذاری را جهت آرماتورهای مصرفی انتخاب کند. در این مرحله رعایت موارد زیر به‌عنوان دو نکته بسیار مهم به مهندسین عزیز توصیه می‌شود.

همان‌طور که می‌دانید یکی از موارد بسیار مهم در خصوص آرماتور گذاری سازه‌های بتنی، لزوم توجه به عدم استفاده از میلگردهای متنوع ازنظر سایز مصرفی در پروژه ساختمانی می‌باشد، زیرا در مراحل اجرایی و با توجه به تشخیص تقریباً دشوار سایز آرماتورهای مصرفی توسط ناظرین و مجریان مربوطه امکان بروز خطا بسیار محتمل می‌باشد. لذا توصیه می‌شود در این مرحله طراح پروژه، حتی‌الامکان از آرماتورهای با تنوع سایزی بسیار محدود و با اختلاف سایز مناسب جهت اجرا در پروژه استفاده کند (به‌طور مثال استفاده از 4 تیپ میلگرد نمره 10، 16، 20، 24 که تیپ میلگرد نمره 10 به جهت استفاده در آرماتور عرضی بوده و سایر میلگردهای برای سایر موارد می‌باشد.)

دومین موضوع مهم در خصوص انتخاب آرماتورهای مصرفی در پروژه، لزوم توجه به موضوعات اقتصادی پروژه می‌باشد، به‌طوری‌که در این مرحله مهندسین محاسب باتجربه، با ایجاد و اتخاذ تدابیر مناسب سعی می‌کنند ضمن رعایت ضوابط و الزامات آیین‌نامه‌ای، از حداقل آرماتور مصرفی ازنظر وزنی جهت طراحی و اجرای پروژه استفاده کنند.

در این مرحله توصیه می‌شود که طراحان پروژه از تعبیه آرماتورهای بیش از ظرفیت موردنیاز پروژه صرف‌نظر نموده و حتی‌الامکان با اجرای یک شبکه آرماتور یکنواخت و تعبیه میلگردهای تقویتی نسبت به کنترل این موضوع اقدام نمایند.

همان‌طور که می‌دانید تبدیل مقادیر ارائه‌شده در تصویر شماره 13 به تعداد آرماتور مصرفی و کنترل دستی ضوابط مربوط به آن امری زمان‌بری می‌باشد، لذا لازم است با اتخاذ تدابیری این حجم از محاسبات را کاهش دهیم. خوشبختانه در این خصوص نرم‌افزار Safe با ایجاد تنظیمات مناسب امکان محاسبه تعداد و سایز آرماتورهای موردنیاز پروژه را با ایجاد دو بخش جهت اعمال آرماتورهای سراسری و آرماتور تقویتی بسیار آسان نموده است که در این قسمت جهت درک بهتر این موضوع، مراحل و نحوه تعیین تعداد و فاصله آرماتورهای مصرفی به‌تفصیل شرح داده‌شده است.

همان‌طور که در قسمت‌های قبل اشاره شد، دو قسمت Show Rebar Above Specified Value و Reinforcing Display Type از مهم‌ترین بخش‌های صفحه Slab Design می‌باشد.

ما در این قسمت قصد داریم مطابق با شرایط پروژه از آرماتورهای نمره 18 و 22 جهت اجرای آرماتوربندی فونداسیون استفاده کنیم. در این مرحله تنها کافی است مطابق با توضیحات ارائه‌شده در قسمت زیر نسبت به اعمال تنظیمات لازم در نرم‌افزار اقدام کنیم.

در اولین گام ما می‌بایست نسبت به تعیین آرماتور گسترده اقدام کنیم که مطابق با تصویر زیر در قسمت Show Rebar Above Specified Value و با فعال‌سازی گزینه Typical Uniform Reinforcing Specified Below می‌بایست آرماتور نمره 18 را جهت استفاده به‌عنوان آرماتور سراسری تعیین کنیم.

حال سؤالی که مطرح می‌شود این است که، مقدار فاصله موردنیاز جهت آرماتورهای طولی به چه میزان اعمال شود؟

در پاسخ به این سؤال، مطابق با ضوابط آیین‌نامه ACI318-14، ACI318-19 و همچنین مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، حداکثر فاصله بین میلگردهای سراسری در فونداسیون 45 سانتی‌متر می‌باشد که این مقدار نباید بیشتر از 2 برابر ضخامت پی در نظر گرفته شود و همچنین علاوه بر آن می‌بایست حداقل فاصله ممکن را نیز رعایت کند.

لذا مطابق با توضیحات فوق و به جهت کنترل بهینه شرایط آرماتور گذاری، همان‌طور که در تصویر فوق مشاهده می‌کنید، در این پروژه در هر 30 سانتی‌متر یک میلگرد نمره 18 به‌عنوان آرماتور سراسری، فرض شده است.

حال در مرحله دوم پس از معرفی آرماتورهای سراسری لازم است از قسمت Reinforcing Display Type سایز آرماتورهای تقویتی به نرم‌افزار معرفی شود که در این مثال از آرماتور نمره 22 جهت استفاده به‌عنوان آرماتور تقویتی کمک گرفته‌شده است.

پس از اعمال تنظیمات فوق مطابق با محاسبات صورت گرفته توسط نرم‌افزار در خصوص آرماتورهای طولی، ضمن اجرای هر 30 سانتی‌متر یک میلگرد نمره 18 به‌عنوان آرماتور سراسری در یک سفره، نرم‌افزار Safe مطابق با تصویر زیر نسبت به ارائه تعداد آرماتورهای تقویتی نمره 22 اقدام می‌کند که با استفاده از این خروجی‌ها محاسب پروژه به‌راحتی قادر به ارائه نقشه‌ها و جزئیات اجرایی خواهد بود.

همان‌طور که مشاهده می‌کنید، در صورت وجود دیوار برشی و یا بادبند در سازه، تعداد آرماتورهای تقویتی موردنیاز در محل اتصال دیوار به فونداسیون بسیار زیاد می‌باشد لذا با توجه به اینکه تعداد آرماتور مازاد، در فرآیند اجرایی و بتن‌ریزی ما را دچار مشکل خواهد کرد؛ بنابراین توصیه می‌شود در قدم اول سایز میلگردهای تقویتی تقویت‌شده و به‌عنوان راهکار دوم در چنین وضعیتی با افزایش شماره میلگرد سراسری و نزدیک کردن فاصله آن‌ها، از تعداد میلگرد تقویتی فونداسیون کاسته شود. این مسئله به‌صورت مفصل در مقاله ، به‌تفصیل موردبررسی قرارگرفته است.