سکوت ایین نامه فولاد ایران در مورد چگونگی کنترل فشردگی جان تیر سقف کامپوزیت

[hamed civil1]

بسمه تعالی
سقف کامپوزیت سقفی مرکب و از بتن و تیر های فولادی تشکیل یافته و سقفی مقاوم در برابر زلزله می باشد که دیافراگم صلب کف خیلی خوبی دارد و می توان از نقش ان در برابر زلزله صرف نظر نکرد این این تیر های فولادی بوسیله اتصالات برشگیر به بتن سقف متصل می باشد لایه بتنی بکار رفته در این سقف ها ضخامتی حدود 8 تا 15 سانتی متر بوده و دارای یک شبکه ارماتور عمود بر هم می باشد طبق ایین نامه های استاندار ملی و ابا و دت که در مورد بتن می باشند حداقل مقاوت مشخصه ( Fc ) بکار رفته در این سقف ها 300 کیلوگرم بر سانتی متر مربع می باشد این حداقل در شرایط ازمایشگاهی و شرایطی که این سقف ها در سازه تحت تنش های ترکیبی پیچیده فشاری و کششی و خمشی و برشی می باشد بدست امده است یعنی بتن های با مقاومت کمتر از مقدار توصیه شده رفتاری بسیار ضعیف تر و متفاوت تر از چیزی که ایین نامه ها انتظار دارند عمل می کند ونکته اینجا می باشد که در شرایط اجرایی و عملی در پروژه ها همیشه در انتخاب مصالح و مقاوت های انها باید از حداقل های ایین نامه کمی بیشتر استفاده کرد زیرا این کار باعث کاهش ریسک خطر در اثر خطا های کار گاهی در تهیه این بتن ها و گذر از حداقل ایین نامه در جهت ضعف می شود زیرا تمام نمونه های ساخته شده برای اجرا را نمی توان زیر جک فشاری برای تست کردن استفاده کرد و همیشه باید کمی درصد خطای کار گاهی در نظر داشت البته در انتخاب مقاوت های بیشتر برای این بتن دست طراح باز بوده چرا که می توان مقاوت های خیلی بیشتر برای این بتن در نظر گرفت ولی هر چه بتن مقاوت بالاتری داشته باشد باید سیمان بیشتری استفاده شود و این امر باعث افزایش شدید ویسکوزیته مخلوط بتن و مشکلات حمل و جا دادن ان و استفاده از روان کننده های قوی می باشد و همه اینها باعث گرانی این بتن ها می شود ولی از طرف دیگر مقاطع بکار رفته با این بتن ها اقتصادی تر می باشد و باید تعادلی در این موضوع بر قرار باشد که تجربه نشان داده اعدادبین 320 تا 400 این تعادل را بر حسب پروژه برقرار می نماید.

اما اصل مطلب این موضوع است که برای طراحی تیر های این نوع سقف در تعیین Fb مجاز خمشی باید پدیده های کمانش موضعی تیر و کمانش جانبی بال فشاری و کمانش پیچشی بال فشاری کنترل گردد با توجه به این که در حالت متعارف در اغلب سازه ها بال فشاری این تیر ها در بتن مدفون می باشد کنتر ل های کمانش جانبی بال فشاری و کمانش پیچشی بال فشاری قابل اقماض میباشد
البته این اقماض برای بارهای زلزله می تواند بر قرار نباشد ولی چون سیکل های زلزله سریع و بصورت رفت و برگشتی می باشد از این اقماض چشم پوشی نمی شود وباز فرض بر این است که بال فشاری در تیر مدفون است
اما در واقع در زلزله در بعضی از تیر ها مخصوصا تیر های طبقات ابتدایی تنش فشاری و کششی در بالهای این نوع تیر ها به سرعت جای خود را عوض می کنند و در سیکلی از ثانیه اقماض ما برقرار نمی باشد ولی همان طور که گفتیم چون این جابجایی تنش سریع و متناوب می باشد مهلت کافی را از تیر در خرابی ناشی از کمانش جانبی بال فشاری و کمانش پیچشی بال فشاری خواهد گرفت
فقط می ماند خرابی کمانش موضعی تیر یا فشردگی مقطع تیر
فشردگی مقطع تیر در بیانی ساده یعنی تیر تا اخرین ظرفیت باربری خود فرم اولیه شکل هندسی خود را حفظ نماید این حفظ فرم اولیه برای بال و جان تیر با فرمولهایی از نسبت هندسی مقطع تیر کنترل می شود این که این فرمولها و اعداد ان از کجا امده بطور مطلق از شرایط از مایشگاهی و قرار گیری مقاطع مختلف هندسی در زیر بارهای ترکیبی مختلف بدست امده و به عنوان اعدادی ثابت برای هر شکل هندسی سوای نوع بار های ان در واقعیت پذیرفته شده است

مسئله اصلی همین جا می باشد همه مهندسان می دانند که مقاطع نورد شده کار خانه ای طوری توسط سازنده ها ساخته می شوند که این کنترل های هندسی در مقاطع بر اورده شده باشد
مسئله اصلی تیر ورق ها می باشند این تیر ها که از جوش دادن ورق ها به هم ساخته می شوند در سقف های کامپوزیت هم بکار می روند که دارای ظرفیت باربری بسار زیاد برای اندازه ای بزرگ ان می باشد
در کنترل کمانش موضعی در مورد بال فشاری این تیر ها به علت مدفون بودن در بتن همان اقماض بر قرار است و نیازی به کنترل ان نمی باشد

اما کنترل کمانش موضعی این تیر ها در هاله ای از ابهام قرار دارد طوری که برای این موضوع بین اکثر مهندسان خبره طراحی سازه های فولادی اختلاف وجود دارد
البته مینی مهندسان طراح و تازه کار ترجیح می دهند از همان روش غیر اقتصادی ایین نامه تبعیت کنند و زحمت ریسک مهندسی به خود نمی دهند
اصل ماجرا این است که یک تیر ورق بدون بتن و دارای تقارن هندسی نسبت به محور قوی خود دارای تار خنثی در وسط مقطع تیر می باشد در این حالت ارتفاع جان تحت فشار در این تیرها برابر نصف طول جان تیر منهای بعد جوش اتصال بال به جان می باشد ایین نامه به صورت کاملا گذرا اعلام می دارد که این تیر ها باید برای فشردگی جان کنترل شوند در اینجا منظور ایین نامه پروفیل تنها و بدون بتن است در صورتی که بتن چسبیده به ان باعث می شود که تار خنثی به سمت سقف حرکت نماید که این جابجایی تار خنثی بسیار چشم گیر و غیر قابل اقماض است طوری که در اکثر موارد طول جان تحت فشار تیر را به نصف و تا ربع طول جان اصلی تحت فشار کاهش می دهند
اکثر مهندسان حرفه ای طراحی در مورد این قضیه می گویند که باید طول کاهش پیدا کرده جان تحت فشار ملاک کنترل قرار گیرد ولی ایین نامه در باره ان کاملا سکوت کرده و بیان می دارد که فقط این تیرها باید برای جان تحت فشار کنترل شوند و نمی گوید که کدام جان
ایا جان تحت فشار تیر تنها یا جان تحت فشار تیر با بتن
اکثر طراحان معمولی خیال خود را راحت کرده و با دست بالا گرفتن طراحی طول جان تیر تنها را ملاک کنترل قرار می دهند که این یعنی مقدار تنش مجاز خمشی این تیر ها باید از مقدار 0.66Fy به 0.60Fy تنزل یابد که این کاهش باعث غیر اقتصادی شدن شدید مقطع تیرورق می شود
مجددا متذکر می شوم که اکثر مهندسان حرفه ای طراح این تنزل مقاوت را به شدت رد می کنند ملاک عمل را همان طول جان کاهش یافته تحت فشار می دانند.
که خود من نیز موافق این امر می باشم