نشریه شماره ۳۸۹
نشریه شماره ۳۸۹ در طراحی و اجرای سازههای بتن آرمه مورد استفاده قرار میگیرد و خوشبختانه جایگاه خوبی در صنعت و در دانشگاهها کسب کرده است. نشریه شماره ۳۸۹ در سال ۱۳۷۹ مورد تجدید نظر قرار گرفت و همزمان با تفسیر آن در اختیار استفاده کنندگان قرار داده شد.
آیین نامه بتن ایران گرچه حاوی ضوابط تحلیل و طراحی کلیه سازه های بتن آرمه است ولی عمدتاً برای سازههای ساختمانی تنظیم شده و بیشتر نیازهای آنها را پوشش میدهد. این نشریه برای سازههای غیر ساختمانی مقرر شده است. نشریه شماره ۳۸۹ یکی از زیر مجموعههای آیین نامه بتن ایران است و مخصوص پلها تنظیم شده است. از آنجا که پلها در حد متعارف خود، سازههای نه چندان پیچیدهای هستند و مشابهت زیادی با سازههای ساختمانها دارند، ضوابط تحلیل و طراحی آنها با آنچه برای ساختمانها تهیه شده، تفاوت چندانی ندارد. به این علت در این نشریه نباید انتظار مطالب خاص زیادی داشت. مطالب نشریه شماره ۳۸۹ به جز چند مورد، عمدتاً شامل ضوابطی مربوط به نوع اعضایی است که بیشتر در پلها مورد استفاده قرار میگیرند و کمتر در ساختمانها بکار برده میشوند. تیرهای با مقاطع جعبهای از این نوعاند و ضوابط ویژه خود را دارند.
اهداف نشریه شماره ۳۸۹
هدف نشریه شماره ۳۸۹ ارائه حداقل ضوابط و مقرراتی است که با رعایت آنها میزان مناسبی از ایمنی، قابلیت بهرهبرداری و پایایی در پلهای موضوع این نشریه تأمین شود.
دامنه کاربرد نشریه شماره ۳۸۹
ضوابط و مقررات نشریه شماره ۳۸۹، باید در طرح، محاسبه، اجرا و کنترل مشخصات مواد تشکیل دهنده و کیفیت اجرای پلهای بتن آرمۀ متعارف رعایت شوند. این پلها با سنگدانههای معمولی و سیمان پرتلند یا سیمان آمیخته ساخته میشوند و مقاومت مشخصه آنها حداقل برابر ۲۰ مگاپاسکال (نیوتن بر میلیمتر مربع) است.
ضوابط و مقررات این نشریه باید در طراحی و ساخت پلهای پیش تنیده و پیش ساخته بکار برده شوند. ولی هر یک از این نوع پلها ضوابط ویژه خود را دارند که باید مطابق سایر نشریههای آیین نامه رعایت شوند.
مبانی طراحی
در نشریه شماره ۳۸۹ مبنای طراحی پلها برای حصول ایمنی و قابلیت بهره برداری، بررسی و کنترل آنها در حالتهای حدی است. در روش کلی طراحی جنبههای احتمالاتی با اعمال ضرایب جزئی ایمنی به مقادیر مشخصه بارها و عاملهای موثر بر سازه، طبق آیین نامههای بارگذاری و مقادیر مشخصه مقاومتهای بتن و فولاد، در محاسبه منظور میشوند.
پایایی پلها با منظور داشتن شرایط رویارویی در طراحی و انتخاب شکل قطعات متناسب با این شرایط، مراعات مشخصات فنی اجرایی از قبیل کیفیت و حداقل مقدار سیمان، کیفیت آب، نسبت آب به سیمان، نوع و کیفیت سنگدانهها، حداکثر مقدار مواد زیان آور در مواد تشکیلدهنده بتن و… تأمین میشود.
ضوابط خاص برای تأمین ایمنی در برابر زلزله
نظر به آنکه در آیین نامه طرح پلهای راه و راه آهن در برابر زلزله موضوع نشریه شماره ۴۶۳ معاونت برنامه ریزی و نظارت راهبردی رییس جمهور به علت بالا بودن خطر نسبی زلزله در سراسر کشور، محاسبه بارهای جانبی ناشی از زلزله با فرض تشکیل شدن مفصلهای پلاستیک با ظرفیت دورانی کافی در ستونها و پایهها پیشبینی شده است. ضوابط توصیه شده در آن برای پلهای بتن آرمه تا حد زیادی به ضوابط شکل پذیری زیاد در آیین نامه بتن ایران شبیه است. در این نشریه ضوابط مربوط به شکل پذیری زیاد در پلها الزامی دانسته شده است. ضوابط مربوط به تأمین شکل پذیری زیاد در پلها در فصل بیستم نشریه آورده شده است.
خمش و بارهای محوری
ضوابط طراحی قطعات بتن آرمه برای خمش و بارهای محوری در پلها تفاوت خاصی با طراحی این قطعات در ساختمانها ندارد. آنچه در نشریه شماره ۴۶۳ آورده شده عمدتاً ضوابط و محدودیتهایی درباره تعدادی از مقاطع خاص است که بیشتر در پلها کاربرد دارند. از آن جمله میزان حداقل آرماتور کششی در قطعات خمشی و محدودیت در مقدار لاغری جدارهها در مقاطع قوطی شکل را میتوان نام برد.
تغییر شکل و ترک خوردگی پل
در پلها حالت حدی خستگی به سایر حالات حدی بهره برداری اضافه میشود. این حالت حدی به علت آنکه نوسانات تنش در دالهای عرشه پلها در بعضی موارد زیاد است، حائز اهمیت است و باید کنترل شود. ضوابط مربوط به محاسبه تغییرشکلها و ترک خوردگیها در پلها مشابه ضوابط آنها در ساختمانهاست، ولی محدودیتهای مربوط به کنترل آنها متفاوت است. در پلها تغییرشکلهای درازمدت وجود دارند و میتوان آنها را با استفاده از ضوابط آیین نامه محاسبه کرد ولی به علت آنکه در پلها آسیبی به قطعات دیگر وارد نمیکنند، ضابطه خاصی برای کنترل آنها مطرح نمیشود. بدیهی است در مواردی که نیاز به محاسبه افتادگی منفی یا پیش افتادگی در تیرها و دالها باشد، روش پیشنهاد شده در آیین نامه برای تغییر شکلهای دراز مدت میتواند مورد استفاده قرار گیرد.
ضوابط ویژه برای طراحی در برابر زلزله
ضوابط ویژه این نشریه اختصاص به سازههایی دارد که برای تحمل بار جانبی زلزله بکار گرفته میشوند. و در آنها فلسفه طراحی بر این اصل قرار دارد که در مقاطعی از سازه مفصلهای پلاستیک تشکیل میشوند و ظرفیت کافی برای دورانهای ناشی از زلزله را دارند. مفصلهای پلاستیک موجب میشوند که سازه زیر اثر نیروی جانبی کوچکتری قرار گیرد و در عین حال تغییر شکلهای بزرگ را پذیرا باشد. در این شرایط، سازه طی حرکات رفت و آمدی ناشی از زلزله مقدار قابل ملاحظهای انرژی را مستهلک مینماید. در نتیجه این روش طراحی، سازه با ابعاد کوچکتری قادر به تحمل بار جانبی زلزله خواهد بود.
ضوابط ویژه طراحی برای زلزله عمدتاً تامین کننده امکاناتی است که اولاً مفصلهای پلاستیک در مقاطع خاصی از سازه تشکیل شوند و ثانیاً این مقاطع ظرفیت کافی برای قبول تغییر شکلهای پلاستیک را دارا باشند. مورد دوم در ادبیات زلزله به شکل پذیری معروف است. در پلها پیکره بندی سازه معمولاً بصورتی است که امکان تشکیل مفصلهای پلاستیک در تیرها موجود نیست. در پلها مفصلهای پلاستیک در یک یا دو انتهای ستونها یا در جهت ضعیف پایههای دیوارگونه تشکیل میشوند. با این ترتیب ضوابط ویژه این نشریه بر روی ستونها و پایهها متمرکز است. در این رابطه هم موضوع طراحی و جزئیات آرماتورگذاری در خود این اعضاء مورد نظر است و هم اتصالات آنها به عرشه و شالوده مورد توجه قرار میگیرد.
فهرست مطالب نشریه شماره ۳۸۹
فصل اول نشریه شماره ۳۸۹ اختصاص به بیان هدف و دامنه کاربرد و کلیات مربوط به مبانی طراحی دارد که همۀ سازهها و از جمله پلها را شامل میشود. فصل دوم این نشریه اختصاص به ضوابط کلی که باید در تهیه نقشههای سازه رعایت شوند و نیز بعضی از مسائل کارگاهی که معمولاً در پروژههای ساختمانی مطرح میشوند. این ضوابط در مورد پلها نیز کاربرد دارند و باید رعایت شوند.
مطالب مطرح شده در فصول سوم تا نهم کلاً در ارتباط با خصوصیات مواد بتن، فولاد و مسائل اجرایی مربوط به آنهاست. قالببندی سازهها در این مجموعه نیز آورده شده است. ضوابط این فصول برای ساختمانها و پلها یکسان است و در مورد پلها نیز باید رعایت شوند. از جمله مواردی که در پلها شرایط ویژه خود را دارد، دال ها در عرشههاست. دالهای ساختمانی معمولاً زیر اثر بارهای زندهای قرار میگیرند که اولاً مقدار آنها در مقایسه با بار مرده چندان زیاد نیست، ثانیاً آنها را میتوان با یک بار گسترده یکنواخت جایگزین کرد. طراحی دالها در ساختمانها عمدتاً برای این بار گسترده یکنواخت تنظیم شده است. در پلها دالها زیر اثر بارهای متمرکز ناشی از اثر چرخهای خودرو قرار میگیرند که مقدارشان قابل ملاحظه است. در این دالها موضوع توزیع بار در خود دال و در تیرهای زیر سری با پیچیدگیهایی روبرو است که برای ساده سازی آنها نیاز به ضوابط خاص آَیین نامهای است. فصل پانزدهم آیین نامه که مربوط به دالهاست در این نشریه به کلی تغییر داده شده است.
فصل دهم آیین نامه که عمدتاً مربوط به ضرایب جزئی ایمنی در حالات حدی نهایی و بهره برداری است، در این نشریه با تغییرات چندی روبروست و ضرایب جدیدی برای بارهای وارد به پلها معرفی شده است. در فصل شالودهها ضوابط مربوط به شمعها، و در فصل دیوارها ضوابط مربوط به دیوارهای حائل اضافه شده است.
ضوابط مربوط به طراحی سازهها برای زلزله که در فصل بیستم آیین نامه به آن پرداخته شده در نشریه شماره ۳۸۹ دچار تغییراتی شده است. در ساختمانها فلسفه طراحی قابهای خمشی عمدتاً بر این اصل متمرکز است که مفصلهای پلاستیک در دو انتهای تیرها تشکیل شوند و ستونها از این نوع رفتار دور بمانند. در پلها اجرای این فلسفه عملی نیست و به ناچار مفصلهای پلاستیک در انتهای ستونها و یا پایههای دیوار گونه تشکیل میشوند. این وضعیت پیچیدگیهایی به همراه دارد و ضوابط جدیدی را طلب میکند. در نشریه شماره ۳۸۹ به این وضعیت پرداخته شده است. ضمناً از آنجا که در آیین نامۀ طرح پلهای راه و راه آهن در برابر زلزله موضوع نشریه شماره ۴۶۳ معاونت برنامه ریزی و نظارت راهبردی رییس جمهور ضوابط توصیه شده برای تأمین شکل پذیری قطعات بتن آرمه تا حد زیادی مشابه ضوابط قطعات با شکل پذیری زیاد در آیین نامه بتن ایران است، در این نشریه تنها ضوابط مربوط به این شکل پذیری زیاد ارائه شده است.
مقررات کلی ارائه و تصویب طرح و نظارت
مباحث مربوط به مشخصات بتن و فولاد
اصول تحلیل و طراحی
خمش و بارهای محوری
برش و پیچش
آثار لاغری، کمانش
تغییر شکلها و ترک خوردگیها
طراحی دالها
دیوارها
شالودهها
مهار و وصلۀ آرماتورها
ارزیابی ایمنی سازههای اجرا شده
ضوابط ویژه برای طراحی در برابر زلزله