دال یا سقف بتنی یکی از اجزای کلیدی در سازه هر ساختمان است که از ترکیب بتن با میلگردهای نصب شده در داخل آن سازه ساخته می شود و نقش مهمی را در پایداری و عملکرد سازه ایفا می کند. با توجه به بالا بودن قیمت میلگرد، محاسبه حداقل میلگرد دال بتنی در طراحی سازه از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا باید علاوه بر تامین استحکام و ایمنی سازه، کمترین هزینه را به همراه داشته باشد. در این مقاله، قصد داریم به بررسی روش محاسبه حداقل میلگرد دال بتنی و عوامل مؤثر بر آن بپردازیم.
دال بتنی یا اسلب بتنی سطح صافی است که از ترکیب بتن و آرماتور ساخته می شود و معمولاً در پروژه های عمرانی مختلف مانند پل سازی، راه سازی و آپارتمان سازی به عنوان سطحی مسطح و افقی از جنس بتن به کار می رود.
با توجه به افزایش روز افزون قیمت آهن کیلویی، یکی از نکات مهم در مورد دال های بتنی، تعیین حداقل میلگرد مورد نیازی که در ساخت آنها مورد استفاده قرار گرفته است. حداقل میلگرد دال های بتنی به عوامل مختلفی مانند طراحی سازه، بارهای وارده، نوع دال (دال ساده، دال مجوف، دال کامپوزیت و …) و الزامات کدهای ملی و بینالمللی بستگی دارد.
به منظور جلوگیری از ترک خوردگی و افزایش مقاومت دال در برابر بارهای وارده، حداقل قطر میلگردهای طولی و عرضی دال بتنی 12 میلیمتر در نظر گرفته می شود. نکته مهم دیگری که باید مورد توجه قرار بگیرد، نسبت میلگردهای طولی به عرضی است که معمولاً باید بین 0.1 تا 0.3 درصد از سطح مقطع دال باشد.
فاصله بین میلگردهای طولی و عرضی نیز پارامتر مهمی است که در محاسبه حداقل میلگرد دال باید در نظر گرفته شود. این فاصله که باید بر اساس بارگذاری و الزامات طراحی مشخص شود، نباید بیشتر از 30 تا 40 سانتیمتر باشد.
محاسبه حداقل میلگرد دال بتنی شامل مراحل مختلفی است که به منظور تامین مقاومت و ایمنی سازه انجام میشود. در زیر مراحل و روشهای محاسبه حداقل میلگرد دال بتنی آورده شده است:
ابتدا نوع دال را که می تواند یکی از انواع زیر باشد، مشخص کنید:
دال های بتنی قادر به تحمل بارهای مختلف از جمله بارهای مرده (وزن خود دال و سایر اجزای سازه) و بارهای زنده (بارهای ناشی از افراد، اثاثیه و تجهیزات) هستند. برای محاسبه میلگرد دال بتنی، وزن بارهای مرده و زنده سازه را محاسبه کنید.
با استفاده از فرمول زیر که مربوط به تحلیل سازه هستند، لنگر خمشی (M) را برای دال محاسبه کنید. برای دالهای مستطیلی، میتوانید از فرمول زیر استفاده کنید:
M = wL² / 8
که در آن:
برای محاسبه مساحت میلگرد مورد نیاز ( Aₛ )، از معادلات طراحی استفاده کنید. یکی از این معادلات به صورت زیر است:
Aₛ = M / 0.87fᵧ d
که در آن:
طبق مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ایران، حداقل مساحت میلگرد باید به صورت زیر محاسبه شود:
A_(s,min) = 0.12 × b × h
که در آن:
در این مرحله، باید مقدار به دست آمده از مرحله 4، با مقدار محاسبه شده در مرحله 5 مقایسه کنید. اگر مقدار محاسبه شده بیشتر از مقدار حداقل باشد، مقدار مورد نیاز را انتخاب کنید؛ در غیر این صورت، از مقدار حداقل استفاده کنید.
بر اساس مساحت میلگرد مورد نیاز، نوع و قطر میلگرد را انتخاب کرده و موقعیت میلگردها را در دال مشخص کنید. معمولاً از میلگردهای نمره 12، 14 یا 16 در ساخت دال های بتنی استفاده می شود.
با رعایت این مراحل و استفاده از استانداردهای مربوطه، می توانید حداقل میلگرد لازم برای دال بتنی را به درستی محاسبه کنید.
میلگرد گذاری دال بتنی یک طرفه به گونه ای انجام می شود که بارها به طور عمده در یک جهت منتقل می شوند. در واقع، اگر نسبت طول به عرض دال بتنی بزرگ تر از 2 باشد، بیشتر بارها در امتداد دهانه کوچکتر دال حمل می شوند و به تیرهای دهانه بزرگتر دال انتقال می یابند.
در این حالت، رفتار دال یک طرفه خواهد بود و میلگردهای اصلی در جهت بارگذاری قرار می گیرند تا لنگر خمشی را تحمل کنند. میلگردهای عرضی نیز به عنوان تقویتکننده های جانبی در نواحی تکیهگاه ها و نقاط بحرانی قرار می گیرند. فاصله بین میلگردها در دال بتنی یک طرفه باید طبق استانداردها و بر اساس شرایط اجرایی تعیین شود، اما معمولاً این فاصله حدود 15 تا 30 سانتیمتر است.
پس از میلگرد گذاری مطمئن شوید که پوشش بتن بر روی میلگردها به اندازه کافی باشد تا از زنگ زدگی و آسیب های دیگر جلوگیری شود. این پوشش معمولاً بین 2 تا 5 سانتیمتر است.
دال بتنی دو طرفه که بیشتر در اجرای سقف و کف ساختمان های چند طبقه مورد استفاده قرار می گیرد، دارای چهار طرف تکیه گاه است و برای دال هایی با نسبت طول به عرض کمتر از 2 کاربرد دارد. در دال های بتنی دو طرفه میلگرد گذاری به گونه ای انجام می شود که میلگردها به طور یکنواخت در هر دو امتداد تحت خمش نصب شده و آرماتورگذاری در این دو جهت انجام شود.
در این نوع دال ها، میلگردهای اصلی باید در هر دو جهت (طولی و عرضی) قرار گیرند. این میلگردها معمولاً در قسمت پایین دال قرار میگیرند تا لنگر خمشی را تحمل کنند. علاوه بر میلگردهای اصلی، میلگردهای عرضی نیز باید در نواحی تکیهگاهها و نقاط بحرانی نصب شوند. معمولاً فاصله بین میلگردها در دال های دو طرفه حدود 15 تا 30 سانتیمتر است.
محاسبه حداقل میلگرد دال بتنی تحت تأثیر عوامل کلیدی قرار دارد که به طراحی و عملکرد دال کمک کرده و موجب می شوند که دال بتواند بارهای وارده را به طور مؤثر تحمل کند. برخی از این عوامل عبارتند از:
یکی از عوامل مؤثر در محاسبه حداقل میلگرد دال بتنی تعیین وزن بارهای کلی سازه است که به دو نوع بارهای مرده و بارهای زنده تقسیم می شود. بارهای مرده شامل وزن خود دال و سایر اجزای سازه ای مانند سقف، دیوارها و تجهیزات ثابت است و بارهای زنده، بارهای متغیری مانند افراد، مبلمان و تجهیزات متحرک را شامل می شود. نوع و شدت بارهای زنده بر میزان میلگرد مورد نیاز تأثیر می گذارد.
طول و عرض دال بر توزیع بار و نحوه انتقال آن تأثیر می گذارد. دال هایی که ابعاد بزرگ تری دارند (مانند دال های سقف یا زمین های پارکینگ) معمولاً نیاز به میلگرد بیشتری دارند تا بتوانند بارهای وارده را به طور مؤثر تحمل کنند. ضخامت دال نیز بر مقاومت آن در برابر لنگر خمشی و تنش های ناشی از بارگذاری تاثیر دارد.
مشخصات بتن و میزان مقاومت آن تاثیر مستقیمی بر حداقل میلگرد مورد نیاز آن دارد. بتنی با مقاومت بالاتر ممکن است نیاز به میلگرد کمتری داشته باشد.
تکیهگاه های مختلف (مانند تکیهگاه های ساده یا گیردار) بر نحوه توزیع بارها و نیاز به میلگرد تأثیرگذارند.
در مناطقی که بتن در معرض مواد شیمیایی یا رطوبت قرار دارد، نیاز به استفاده از میلگردهای مقاوم در برابر زنگ زدگی (مانند میلگردهای گالوانیزه یا کامپوزیتی) وجود دارد. انبساط و انقباض ناشی از تغییرات دما نیز باید در طراحی مد نظر قرار گیرد.
استانداردهای طراحی و رعایت الزامات و مقررات ملی ساختمان در محاسبه حداقل میلگرد دال بتنی موثر است. بسیاری از استانداردها برای جلوگیری از ترک خوردگی و افزایش مقاومت بتن، حداقل نسبت میلگرد را تعیین کرده اند.
کاربری سازه و مسکونی، تجاری یا صنعتی بودن آن بر نوع طراحی و محاسبات میلگرد ها تاثیر می گذارد. پروژه های مسکونی به علت دارا بودن مقدار کمی از بارهای زنده و مرده، معمولاً نیاز به میلگرد کمتری دارند، این در حالی است که در پروژه های تجاری و صنعتی به ویژه در نواحی با ترافیک بالا نیاز به استفاده از دال های قوی تر و میلگرد بیشتری وجود دارد.
استفاده از نرمافزارهای تحلیل سازه ای مانند FEA برای شبیه سازی رفتار دال تحت بارگذاری میتواند به تعیین دقیق تر نیاز میلگرد کمک کند.
با توجه به عواملی که در بالا گفته شد، می توان حداقل میزان میلگرد مورد نیاز برای دال بتنی را به دقت محاسبه کرد تا ایمنی و عملکرد مطلوب سازه تضمین شود.
سوالات متداول
تفاوت میلگرد دال بتنی در پروژه های مختلف به نوع پروژه، شرایط محیطی مانند رطوبت یا تغییرات دمایی شدید، نوع بارگذاری که ممکن است متغیر یا دینامیکی باشد و الزامات ساخت و ساز بستگی دارد.