محاسبات تیرچه چسبیده به تیر
در طراحی و اجرای سازه‌های بتن آرمه ، انتخاب نوع تیرچه و موقعیت قرارگیری آن نسبت تیرهای کناری از اهمیت بالایی برخوردار است. تیرچه‌ها به عنوان اعضای باربر افقی، نقش کلیدی در انتقال بارهای مرده و زنده به تیرهای اصلی و ستون‌ها ایفا می‌کنند. یکی از چالش‌های مهم در طراحی سقف‌های تیرچه‌بلوک، بررسی رفتار تیرچه‌های کنارتیر در شرایط چسبیده و غیرچسبیده است؛ چرا که نحوه اتصال این تیرچه‌ها به تیرهای کناری می‌تواند تأثیر قابل توجهی بر عملکرد سازه، توزیع نیرو زلزله و تغییر مشخصات تیر های سازه داشته باشد.
نحوه قرارگیری تیرچه در کنار تیرها در حالات مختلف
به دو تصویر بالا دقت کنید .
در تصویر سمت راست تیرچه با فاصله معقولی نسبت تیر کنار خود قرار گرفته و مابین آن ها را یونولیت پر کرده است.اما درتصویر سمت چپ تیرچه درست پس از تیر شروع شده یا به عبارتی دیگر تیرچه به طور کامل به تیر چسبیده است.
در حالت اول تیر به صورت یک المان مستطیل شکل عمل کرده و رفتار عادی خود را دارد اما در حالت دوم(تیرچه چسبیده) اگر تیر پیرامونی باشد المان تیر مقطع L شکل به خود گرفته و یا اگر تیرمیانی باشد تیر مقطع T شکل به خود می‌گیرد، که هر دو این حالات را در ادامه بررسی می‌کنیم.
برای درک بهتر به تصویر ذیل توجه کنید.
تصویر سمت راست مقطع تیر را در حالتی که تیرچه جدا از تیر است نشان می‌دهد و تصویر سمت چپ مقطع تیر پیرامونی در حالتی که تیرچه به آن چسبیده است را نشان می‌دهد.
بررسی موضوع و مدل سازی در ایتبس
برای درک بهتر،درنرم افزار ایتبس سه حالت را مدل سازی کردیم و مشخصات تیر و درصد میلگرد را مقایسه کرده ایم.
پروژه زیر را در نظر بگیرید.
تیر هایی که بار رنگ زرد مشخص نموده‌ایم مستعد قرارگیری تیرچه در پیرامون خود هستند.
حال برای شروع مدل سازی دو حالت مقطع T شکل و مقطع L شکل را در نرم افزار می‌سازیم.
برای حالتی که تیرچه از یک سمت به تیر چسبیده است concrete L و برای حالتی که تیرچه در دوسمت تیر به آن چسبیده است concrete tee را انتخاب می‌نماییم.
پس از اختصاص مقطع تحلیل و طراحی را آغاز می‌کنیم.
ابتدا مشخصات تیر هارا بررسی کرده و ممان اینرسی های آن را در سه حالت مقایسه می‌کنیم.
همانطور که می‌دانید ما طراحی تیر های بتنی در ایتبس را صرفا در حالت ۳-۳ انجام می‌دهیم.
به جدول فوق دقت کنید همانطور که می‌بینید در محور ۳-۳ مقدار ممان اینرسی در حالت چسبیده ۱۲ درصد بیشتر نسبت به حالت جدا از تیر شده است. همچنین برای محور۲-۲ نیز این عدد به ۶۲ درصد رسیده است.
بیشتر شدن ممان اینرسی در حالت دوم بدیهی است زیرا ممان اینرسی یکی از مشخصات مقطع است که صرفا به مساحت و توزیع آن مربوط بوده.
حال این مقایسه را برای تیر با مقطع T شکل (تیرچه از دو طرف متصل به تیر چسبیده است) انجام می‌دهیم.واضح است که ممان اینرسی حالت ۳ نسبت به حالت ۱ حول محور ۳-۳ ، ۲۲ درصد افزایش و حول محور ۲-۲ ، ۱۴۲ درصد افزایش را تجربه کرده است.
حال سازه را تحلیل و طراحی را تیر های L شکل انجام می‌دهیم.
یکی از مهم ترین تفاوتها تیرها در حالت دو نسبت به حالت یک که پس از تحلیل متوجه ان خواهید شد ، کاهش زمان تناوب سازه در مود اول نسبت به حالت اول است.
با افزایش زمان تناوب سازه به تبع آن سختی سازه افزایش یافته و با افزایش سختی نیرو بیشتری جذب خواهد کرد.
این تغییر در زمان تناوب نسبت به حالت اول موجب افزایش نیرو زلزله ورودی به سازه می‌گردد که این موضوع از نمودار طیف ذیل قابل اثبات است.
تفاوت بعدی در تحلیل این دو حالت میزان درصد میلگرد های فشاری آنها است.
شاید تصور کنید با افزایش نیروی زلزله ، درصد میلگرد مورد نیاز افزایش می‌یابد اما این طور نیست.
به دو تصویر زیر دقت کنید.
شاید ابتدا از این نتیجه متعجب شوید اما اگر محاسبات را انجام دهید متوجه خواهید شد به دلیل اینکه تیرچه به تیر چسبیده ، عمق بلوک فشاری کاهش یافته و این امر موجب کاهش درصد میلگرد فشاری در تیر می‌گردد.
پس آیا بهتر است با توجه به نتایج بالا تیرچه را برای کاهش درصد میلگرد به تیر بچسبانیم؟
قطعا خیر زیرا میلگرد های طولی تیر توسط میلگرد های عرضی محصور شده است و این محصور شدگی در تیرچه موجود نبوده و این کاهش عمق بلوک فشاری و به تبع آن کاهش درصد میلگرد اثری موضعی داشته و بهتر است هیچگاه تیرچه به تیر نچسبد و با وجود سختی اجرایی بیشتر تیرچه از تیر جدا باشد.
لینک ویدیو جهت درک بهتر موضوع:اگر تیرچه به تیر بچسبه محاسباتش چیه؟؟
ناظر علمی:مهندس سید علی ذاکری
