عمران فایل

کنترل برش پانچ؛ روش محاسبه دستی برش پانچ فونداسیون و دال با کنترل آن در سیف

آیا تنها کنترل برش پانچ در safe کافی است؟ نیازی به محاسبات دستی برش پانچ فونداسیون و دال نداریم؟ روش رفع مشکل n/c در برش پانچ پی ساختمان چیست؟ کنترل برش پانچ چه تاثیری در تعیین ضخامت فونداسیون دارد؟
در این مقاله جامع به تمامی سوالات شما پاسخ خواهیم داد. پس از مطالعه این مقاله جامع سوالات خود را در کامنت های همین صفحه مطرح کنید.

با خواندن این مقاله ضمن آشنایی با مفهوم برش پانج، قادر به پاسخ گویی به سؤالات زیر خواهید بود:

  1. محاسبه دستی برش پانچ به چه صورت انجام می شود؟
  2. کنترل برش پانچ در Safe چگونه است؟
  3. روش های رفع مشکل برش پانچ چیست؟

برش پانچ چیست؟

برش پانچ یا همان برش دو طرفه، برشی است که به هنگام وارد شدن نیروی زیاد ستون به فونداسیون (یا دال) به صورت متمرکز، با توجه به سطح مقطع کوچک ستون در مقایسه با سطح پی (یا دال)، قسمتی از پی (یا دال) را از آن جدا کرده و با خود به سمت پایین حرکت می‌دهد. کنترل برش پانج فونداسیون یکی از عوامل تآثیرگذار در تعیین ضخامت فونداسیون، که یکی از مراحل طراحی فونداسیون است می باشد. برش پانچ فقط در دال‌های کف، دال‌های تخت و بخش‌هایی که زیر ستون‌ها واقع شده‌اند، مشاهده می‌شود و در ضخامت آن تأثیر دارد.

نحوه محاسبه دستی برش پانچ

بسیاری از موارد کنترل برش پانچ در سیف صورت نمیگرد و حتما باید در کنار آن محاسبات دستی برش پانچ را هم انجام دهیم.

رابطه مقابل جهت کنترل دستی برش پانچ فونداسیون برقرار می باشد:

Vu ≤ Vr

Vr = Vc + Vs

Vu: نیروی برشی ایجاد شده در مقطع

Vr: نیروی برشی مقاوم مقطع

Vc: حداکثر نیروی برشی مقاوم تأمین شده توسط بتن

Vs: نیروی برشی مقاوم تأمین شده توسط فولاد برشی

رابطه بالا طبق مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ارائه شده است:

کنترل برش پانچ فونداسیون در مبحث نهم

برش پانچ در مبحث نهم مقررات ملی ساختمان

 

نکته: در طراحی ضخامت پی بهتر است روی ظرفیت برشی میلگردهای عرضی حساب باز نکنیم و ضخامت پی را طوری انتخاب کنیم که بتن به تنهایی قادر به تحمل نیروهای برشی باشد.

مراحل کنترل برش پانچ فونداسیون (یا دال) به صورت دستی به صورت زیر می باشد:

  1. باید مقطع بحرانی را برای ستون تعیین کنیم:

مقطع بحرانی برای ستون‌های بتنی به فاصله d/2 (که d عمق مؤثر پی می باشد) از بر ستون در جهت بعد بلندتر پی بوده و برای ستون‌های فولادی به فاصله d/2 از نقطه میانی فاصله بر ستون تا بر کف ستون می باشد.

اولین گام محاسبه دستی برش پانچ فونداسیون و دال

شکل۱: مقطع بحرانی برای ستون بتنی

 

کنترل برش پانچ دستی

شکل۲: مقطع بحرانی برای ستون فولادی

 

در ادامه، بند ۹-۱۵-۱۷-۲  از مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ارائه شده است. همانطور که می‌بینیم طبق این بند، مقاطع بحرانی‌ای که تا به اینجا معرفی کردیم، مقاطع بحرانی جهت کنترل برش یک طرفه می‌باشد. اما ما به دنبال محاسبه برش پانج هستیم؛ بنابراین مقطع بحرانی موردنظر متفاوت با مقاطع بحرانی معرفی شده می‌باشد.

ضوابط کنترل و محاسبات دستی برش پانچ در مبحث 9

حالت حدی مقاوم نهایی و مقطع بحرانی در مبحث نهم مقررات ملی

حدود مقطع بحرانی جهت کنترل برش دوطرفه را در شکل زیر مشاهده می‌کنید:

روش محاسبه دستی برش پانچ

شکل۳: حدود مقطع بحرانی برای کنترل برش پانچ (دوطرفه)

  1. نیروی برشی ایجاد شده در مقطع را محاسبه می‌کنیم:

شکل زیر نیروهای وارد شده از ستون و پی را به شما معرفی می‌کند.

دومین گام محاسبه برش پانچ در پی

شکل۴: نیروهای ایجاد شده در پی و ستون

نیروی برشی ایجاد شده در مقطع به صورت زیر محاسبه می‌شود:

(Vu = qu (A – A0

Vu: نیروی برشی ایجاد شده در مقطع

qu: تنشی که از خاک زیر پی به پی وارد می‌شود. (در اثر وارد شدن وزن پی و سازه به خاک زیر پی، از طرف خاک نیز نیرویی به پی وارد می‌شود که چون در واحد سطح پخش شده، از جنس تنش می باشد.)

A: مساحت سطح پی

A0: مساحت قاعده هرم

  1. حداکثر نیروی برشی مقاوم تامین شده توسط بتن طبق رابطه زیر محاسبه می‌شود:

فرمول محاسبه و کنترل برش پانچ

 

 

 

Vc: حداکثر نیروی برشی مقاوم تأمین شده توسط بتن

bc: نسبت طول به عرض ستون

jc: ضریب جزئی ایمنی بتن که برابر با ۶/۰ است.

fc: مقاومت مشخصه بتن

b0: محیط قاعده هرم

as: ضریب ثابت

محاسبه دستی برش پانچ فونداسیون

 

 

در شکل زیر ستون‌های میانی، کناری و گوشه به شما معرفی شده‌اند:

آموزش قدم به قدم کنترل برش پانچ (تعیین جانمایی ستون برای محاسبه برش پانچ)

شکل۵: جانمایی انواع ستون از لحاظ مکان قرارگیری

روابط بالا در مبحث نهم مقررات ملی ساختمان به شرح ذیل آورده شده اند:

فرمول برش پانچ در مبحث نهم

محاسبه حداکثر نیروی برشی مقاوم در بتن

هم چنین برای مقدار as مبحث نهم مقررات ملی ساختمان مقادیری که در بالا بیان شد را توصیه کرده است:

ضوابط کنترل برش پانچ

  1. در نهایت ضخامت بتن از جمع d بدست آمده از رابطه Vc و مقدار کاور بتن فرضی بدست خواهد آمد.

مثال:

یک ستون با ابعاد ۵۰۰×۵۰۰ میلی متر، ساخته شده از بتنی با fc=30 مگاپاسکال که با ۸ میلگرد آج دار Φ۲۶ با ۴۰۰ =fy مگاپاسکال مسلح شده است، نیروی محوری بدون ضریب ۱۲۰۰ کیلو نیوتن (بار مرده) و   ۹۰۰ کیلونیوتن(بار زنده) را تحمل می‌کند. با فرض مقدار ۲۴۵ کیلو نیوتن بر متر مربع به عنوان تنش مجاز خاک، یک شالوده مربعی برای این ستون طراحی کنید. (کف شالوده ۱/۶ متر پایین تر از سطح زمین است.)

γc = 24KN/m3 

γsat = 17.5 KN/m3

حل:

برای شروع فرآیند حل نیاز به یک حدس اولیه برای مقدار h داریم، پس انتخاب می‌کنیم: h=80 cm

باید ابعاد پی را از فرمول تنش خالص خاک بدست ‌آوریم:

(qnet = qall – γch- γsoil(Df – h

شاید این سؤال پیش بیاید که چرا در ابتدا مقدار ضخامت پی را فرض کردیم. دلیل این کار این است که در فرمول فوق مقدار ضخامت و تنش خالص هر دو مجهول می‌باشند و برای ادامه محاسبات نیاز به مقایسه تنش خالص و تنش حداکثر داریم، بنابراین بهتر است مقدار ضخامت را فرض کنیم.

qall: تنش مجاز

qnet: تنش خالص

 γc: وزن مخصوص بتن (=۲۴ KN/m3)

γsoil: وزن مخصوص خاک مورد استفاده 

Df: ارتفاع کف شالوده از سطح زمین

h: ارتفاع پی

qnet = 245 – 24 × ۰٫۸ – ۱۷٫۵ × (۱٫۶-۰٫۸) = ۲۱۱٫۸ KN/m2

تعیین ابعاد پی:

نکته: برای تعیین ابعاد پی باید نیروها را بدون ضریب با هم ترکیب کنیم.

نیروی حداکثر= ۱۲۰۰+۹۰۰

تنش حداکثر=  مساحت پی/ نیروی حداکثر

مقایسه تنش حداکثر و تنش خالص برای تعیین طول و عرض پی:

محاسبه برش پانچ در دال

 

 

 

B= طول ضلع پی مربعی

تعیین ضخامت پی:

محاسبه qu:

نکته۱: برای تعیین ضخامت پی نیروها باید با ضریب اعمال شوند.

نکته۲: توجه شود که بار مرده و زنده باید در ترکیبات بار دیگر نیز قرار داده شده و محاسبه شوند و از میان آن‌ها ترکیب باری که بیشترین مقدار را برای نیرو می دهد انتخاب شود. در اینجا از این محاسبات صرف نظر کردیم و نتیجه نهایی را ارائه کرده ایم.

فرمول محاسبه دستی برش پانچ فونداسیون و دال

 

برش یک طرفه را کنترل می‌کنیم:

توزیع نیرو ها در تعیین برش پانچ

شکل۶: توزیع نیروها در مقطع پی جهت تعیین برش یک طرفه

تعیین نیروی برشی بتن مورد استفاده در محاسبات دستی برش پانچ

تعیین مقاومت برشی تأمین شده توسط بتن طبق مبحث نهم مقررات ملی ساختمان

مراحل کنترل برش پانچ فونداسیون

 

 

 

در هر دو رابطه d مجهول است.

 

برش دوطرفه را کنترل می‌کنیم:

 

 

برای تعیین مقدار Vc مینیمم چون در هر سه جمله عبارت ۰٫۲φ √Fc b0d مشترک است از آن صرف نظر کرده و فقط مقادیر زیر را با هم مقایسه می‌کنیم:

کنترل دستی برش پانچ در پی

 

 

 

 

 

پس داریم:

 

 

 

رابطه دوم مینیمم است.

 

 

d مجهول است.

 

 

مقادیر بدست آمده برای d از کنترل برش یک طرفه و دوطرفه را مقایسه کرده و چون مقدار d در برش دو طرفه بیشتر بدست آمده است، آن را انتخاب می‌کنیم. با فرض اینکه کاور بتن ۵/۷ سانتی متر است و میلگردهای استفاده شده ۲۶ میلی متر قطر دارند، ارتفاع پی به صورت زیر محاسبه می شود:

 

کنترل برش پانچ دستی

شکل۷: نحوه محاسبه h با توجه به محل قرارگیری میلگرد طولی و عرضی

برش پانچ در ساختمان

 

 

نکته: جهت در نظر گرفتن هر دو حالت بالا (شکل ۷) در محاسبه h، میانگین دو حالت را در نظر می گیریم.

چون مقدار h بدست آمده از مقدار فرض شده اولیه کمتر است و از طرفی اختلاف زیادی با هم ندارند، می‌توانیم مقدار h فرض شده را جهت طراحی در نظر بگیریم.

پس:

d = 800-75-26 ≈ ۷۰۰ mm

کنترل برش پانچ در سیف

بعد از محاسبات دستی برش پانچ باید کنترل برش پانچ در safe برای فونداسیون و دال‌ها را هم انجام دهیم. قبل از شروع باید نوع ستون (کناری، میانی، گوشه) و عمق مؤثر را به نرم افزار معرفی کنیم. برای این کار ستون را انتخاب می‌کنیم.

کنترل برش پانچ در safe

شکل۸: انتخاب ستون در safe

از منوی Design گزینه Punching Check Overwrites… را انتخاب می‌کنیم.

کنترل برش پانچ در دال

شکل۹: انتخاب Punching Check Overwrites… از  منوی Design

Location type موقعیت ستون می‌باشد. در حالت Auto سیف تشخیص نمی‌دهد که نوع ستون (کناری، گوشه، میانی) چیست. برای همین خودمان به صورت دستی باید این موقعیت را به نرم افزار بشناسانیم.

کنترل برش پانج فونداسیون

شکل۱۰: تعریف موقعیت ستون برای safe

ستون‌های Corner ستون‌های گوشه هستند، به صورتی که از دو طرف با فونداسیون ارتباط دارند.

ستون‌های Edge ستون هایی هستند که در لبه‌های فونداسیون قرار داشته و از سه طرف با فضای فونداسیون ارتباط دارند.

ستون‌های Interior همان ستون‌های میانی هستند که هر چهار طرف آن با فضای فونداسیون در ارتباط است.

برای معرفی عمق مؤثر قسمت Effective Depth را از حالت Auto خارج کرده و روی Specified قرار می دهیم.

کنترل برش پانچ در سیف

شکل۱۱: خارج کردن Effective Depth از حالت  Auto

اندازه عمق مؤثر از کم کردن مقدار مجموع کاور بتن و نصف قطر میلگرد طولی فونداسیون بدست ‌می‌آید.

کنترل برش پانچ در فونداسیون

شکل۱۲: وارد کردن عمق مؤثر

داده‌ها را تأیید می‌کنیم.

برش پانچ در پی گسترده

شکل۱۳: تأیید داده‌ها

برش پانچ در ساختمان

شکل۱۴: اجرا کردن برنامه

مراحل بعدی برای کنترل برش پانچ فونداسیون و دال در سیف می‌باشد. از منوی Display گزینه  Show Punching Shear Design…را انتخاب می‌کنیم.

برش پانچ در سیف

شکل۱۵: مراحل لازم جهت مشاهده نسبت برش پانچ در ستون منتخب

بعد از انتخاب گزینه Show Punching Shear Design… ، نسبت برش پانچ هر ستون در کنار آن برای ما نمایش داده می‌شود.

رفع مشکل برش پانچ

شکل۱۶: تصویر بعد از انتخاب Show Punching Shear Design…

اگر نسبت برش پانچ ستون مورد نظر از ۱ بیشتر باشد باید ضخامت فونداسیون افزایش یابد.

نکته۱: میزان میلگردهای طولی و عرضی تأثیری روی میزان برش پانچ نخواهد داشت.

نکته۲: این عدد نسبت حداکثر نیروی نیروی برشی ایجاد شده در مقطع به حداکثر نیروی برشی مقاوم تأمین شده توسط بتن را به ما نشان می‌دهد.

روش‌های کاهش نسبت برش پانچ

اگر کنترل برش پانچ در safe جواب ندهد، شما با ارور n/c در برش پانچ مواجه خواهید شد که برای برطرف کردن این ارور راه های زیر را به شما پیشنهاد می کنم:

  1. عمق فونداسیون را زیاد کنیم.
  2. عرض پی را افزایش دهیم.
  3. مقاومت بتن مصرفی را تقویت کنیم.
  4. بخش‌هایی که ستون به فونداسیون متصل است را گسترده تر کنیم. (پخ کنیم)

 

n/c در کنترل برش پانچ

شکل۱۷: پخ کردن فضایی از فونداسیون که در زیر ستون قرار می‌گیرد

  1. در محل اتصال ستون به دال‌ها، کتیبه یا سرستون نصب کنیم.

 

رفع مشکل برش پانچ (گام های کنترل برش پانچ در سیف)

شکل۱۸: اتصال کتیبه در محل اتصال ستون به دال

  1. تعداد خاموت‌ها یا میلگردهای تقویتی را زیاد کنیم.

نتیجه گیری یا جمع بندی

  1. کنترل برش پانچ باید حتما در دال‌های کف، دال‌های تخت و بخش‌هایی که زیر ستون‌ها واقع شده‌اند، انجام شود چراکه در ضخامت آن ها تاثیر دارد.
  2. از مقایسه مقادیر بدست آمده برای d از برش یک طرفه و دوطرفه، هر کدام که مقدار بیشتری داشته باشد جهت طراحی انتخاب می شود.
  3. در طراحی ضخامت پی بهتر است روی ظرفیت برشی میلگردهای عرضی حساب باز نکرده و ضخامت پی را طوری انتخاب کنیم که بتن به تنهایی قادر به تحمل نیروهای برشی باشد.
  4. اگر نسبت برش پانچ ستون مورد نظر از ۱ بیشتر باشد، باید ضخامت فونداسیون افزایش یابد و باید توجه داشت که میلگردهای طولی و عرضی هیچ گونه مشارکتی در تحمل این برش نخواهند داشت (فرض طراحی).
  5. از نمونه روش‌های کاهش نسبت برش پانچ استفاده از کتیبه و سرستون در محل اتصال ستون به دال یا افزایش عمق و عرض پی می باشد.

 

مهندس فاطمه گورکانی

نوشته‌های مرتبط

قوانین ارسال دیدگاه

  • دیدگاه های فینگلیش تایید نخواهند شد.
  • دیدگاه های نامرتبط به مطلب تایید نخواهد شد.
  • از درج دیدگاه های تکراری پرهیز نمایید.
دیدگاه‌ها

*
*

0