دال بتنی
دال بتنی یک عضو سازهای در ساختمانهای امروزی است. دالهای بتنی، معمولاً دارای ضخامتی بین ۱۰ تا ۵۰ سانتیمتر بوده و عمدتاً در سقف طبقات به کار برده میشوند. از دالهای نازکتر نیز به عنوان سنگفرش استفاده میشود.
در بسیاری از ساختمانهای مسکونی و صنعتی، هنگام ساختن طبقه همکف، از پی یا خاک زیر ساختمان، به عنوان تکیهگاه برای دالهای بتنی ضخیم استفاده میشود. در ساختمانهای بلند مرتبه و آسمان خراشها نیز با قرار دادن دالهای بتنی پیش ساخته کم ضخامت، در بین قابهای فولادی، سقف هر یک از طبقات را درست میکنند.
طراحی دال بتنی
برای افزایش نسبت مقاومت به وزن دالها، تعدادی روش طراحی وجود دارد. در همهٔ این طرحها، سطح بالایی دال به صورت مسطح و صاف بوده و سطح پایینی نیز به حالتهای زیر ساخته میشوند.
- موجدار که برای ساختن آن معمولاً بتن را در یک سینی فولادی موجدار میریزند. در این نوع از دال، مقاومت و خمش در مقابل وزن خود دال مقدار مناسبی دارد. دال موجدار را در جهت کوتاه و از سمتی به سمت دیگر استفاده میکنند.
- دال دندانهای (یکطرفه) که مقاومت قابل توجهی در یک جهت دارد.
- دال کلوچهای (دوطرفه) که در هر دو جهت، دارای مقاومت بالایی است.
عملیات ساخت دال بتنی
یک دال بتنی ممکن است به صورت پیشساخته یا اجراشده در محل پروژه باشد. دالهای پیشساخته در کارخانه تولید شده و به محل انتقال مییابند تا در بین تیرهای فولادی یا بتنی نصب شوند. این نوع از دالها ممکن است به صورت پیشتنیده (در کارخانه)، پستنیده (در محل کارگاه)، یا تنیده نشده باشد. لازم است که تکیهگاه دال در سازه، از نظر ابعاد به صورت دقیق ساخته شود، تا دال پیشساخته به شکل مناسب در محل خود قرار گیرد.
در محل پروژه، دال بتنی با استفاده از قالبهایی که خمیر بتن را به داخل آن میریزند، اجرا میشود. در حالتی که دال به صورت مسلح اجرا میشود. آرماتورهای تقویتی را قبل از بتنریزی در داخل قالب قرار میدهند. برای نگهداشتن میلگردها در داخل قالب، از وسایل پلاستیک استفاده میشود تا بتن، به صورت کامل آرماتورهای تقویتی را پوشش دهد. ممکن است در هنگام اجرای دال کف، از دیوارهای کناری خود ساختمان، به عنوان قالب برای بتنریزی استفاده شود، ولی در دال سقف، از قالبهایی مانند سینی که توسط داربستهای موقتی نگهداشته شدهاند استفاده میشود که بعد از سفتشدن بتن، این داربستها را برمی دارند.
قالبها، عمدتاً از صفحات و قطعات چوبی، پلاستیکی یا فولادی ساخته میشوند. امروزه، در پروژههای ساختمانی تجاری، معمولاً برای بالا بردن کیفیت کار، از قالبهای پلاستیکی و فولادی استفاده میشود. در حالی که در ساخت و سازهایی با بودجه کم، استفاده از قطعات چوبی بسیار رایج است. گاهی هم احتیاجی به استفاده از قالب نیست. برای مثال در دالهای کف که توسط آجر یا دیوارهای پی احاطه شدهاند، دیوارها به عنوان کنارههای سینی قالب عمل میکنند.
دال بتنی یک عضو صفحهای لاغراست.
وظیفه دال در یک سازه بتن مسلح
- ایجاد یک سطح تخت قابل استفاده
انواع دالها از نظر محل قرار گیری
دالهای آویخته
دالهای آویخته بارها را بوسیله عملکرد خمشی منتقل مینمایند و فضای بالایی و پائینی را جدا میکنند.
دالهای روی زمین
دالهای روی زمین بارهای متمرکز را بر روی تکیه گاهی مثل زمین پخش میکند و سطحی برای کار کردن فراهم مینماید و سطح زمین را نیز محفوظ میکند.
دالهای بتن مسلح
دالهای بتن مسلح معمولاً ضخامت ثابتی ثابتی دارند و میتوانند بر روی تیرهای بتن مسلح و فولادی، دیوار بتن مسلح و غیر مسلح یا بستر زمین تکیه نمایند.
انواع دال آویخته
انواع دالهای آویخته به صورت زیر است.
- دال یک طرفه
- دال دو طرفه
- دال مجوف
- دال تخت
- دال تخت قارچی
دال یک طرفه
دال یک طرفه در صورتی که دال فقط بر روی دو لبه مقابل تکیه داده شده است دال از نوع یک طرفه است و بار وارد بردال در امتداد عمود بر تیرهای تکیه گاهی حمل میشود.
دالی که بر روی چهار لبه تکیه داده شده است منتها نسبت طول به عرض چشمه دال بزرگتراز ۲ است نیز یک طرفه محسوب میشود که قسمت اعظم بارهای روی دال در امتداد دهانه کوتاهتر حمل می شود.
دال دو طرفه
دال دوطرفه در صورتی که دال در چهار طرف بر روی تیرهایی تکیه داشته باشد و نسبت طول به عرض چشمه دال کمتراز ۲ باشد رفتار دال دو طرفه خواهد بود.
دال تخت
دال تخت دالی که بدون استفاده از تیر مستقیماً روی ستونها تکیه میکند. معمولاً از این نوع دال در مواردی استفاده میشود که دهانهها خیلی بزرگ و بارهای وارده سنگین نباشد.
دال تخت قارچی
همانند دال تخت، مستقیماً بر ستونها متکی است ولی به دلیل مقدار قابل توجه لنگر منفــی تکیه گاهی و تنشهای ناشی از برش بالا سر ســتونها افزایش مقطع مییابد و احیاناً ضخامت دال در اطراف ستون قدری افزایش مییابد. در دال تخت قارچی اتصال دال به ستون با سرستون یا کتیبه یا هر دو صورت میپذیرد.
دال تخت مجوف
همانند دال تخت، مستقیماً بر ستونها متکی است ولی به منظور کاهش اثر وزن دال با استفاده از قالبهای جعبهای شکل فضاهای داخلی در قسمت تحتانی دال ایجاد میشود. معمولاً برای بالا بردن مقاومت برشی در اطراف ستونها، آن را بصورت توپر میسازند.
مقایسه رفتار دال یک طرفه و دو طرفه
دال یک طرفه بار را در یک جهت منتقل میکند. دال دو طرفه بار را در دو جهت منتقل میکند.
میلگردهای حرارتی و جمع شدگی
بعلت پدیده جمع شدگی و کاهش درجه حرارت بتن تمایل به کاهش حجم و طول دارد ولی بعلت یکپارچگی دال با تیرهای تکیه گاهی و وجود مانع در برابراین کاهش طول در دال تنشهای کششی ایجاد میشود که منجر به ترک خوردگی در دال میشود. لذا باید با تعبیه میلگردهای کافی مقدار جمع شدگی در بتن را کاهش داد تا ترکهای ایجاد شده بطور مناسبی در دال توزیع شوند تا به جای ایجاد یک ترک با عرض بزرگ ترکهای متوالی با عرض مویی ایجاد شوند.
- در دالها در امتدادی که میلگردهای اصلی حضور دارند نیازی به میلگردهای حرارت و جمع شدگی نیست.
- به میلگردهای حرارت و جمع شدگی، میلگردهای حرارتی نیز میگویند.
- دالهای با ضخامت متعارف میلگردهای حرارتی را در یک سفره قرار میدهند اما اگر ضخامت دال زیاد باشد، میتوان نصف آنها را در سفره تحتانی و نصف آنها را در سفره فوقانی تعبیه نمود.
طراحی دالهای یک طرفه
کل بارهای وارد بر دال یک طرفه در جهت عمود بر تیرهای تکیه گاهی یا در جهت کوتاهتر حمل میشود. پس میلگردهایی باید در همین امتداد قرار گیرند. البته آرماتورهایی در جهت دیگر برای یکپارچگی و مقابله با ترکهای ناشی از حرارت و جمع شدگی قرار میگیرند. برای تحلیل و طراحی دالهای یک طرفه میتوان نواری به عرض واحد در امتداد عمود بر تیرهای تکیه گاهی بارگیر از دال بریده و آن را به عنوان تیری به عرض یک متر و ارتفاعی مساوی ضخامت دال تحلیل و طراحی نمود. در این حالت بار وارد بر واحد سطح دال مساوی بار وارد بر واحد طول تیر مزبور خواهد بود.
طراحی میلگردهای اصلی دال یک طرفه یکسره
برای تعیین نیروی برشی و لنگر خمشی طراحی میتوان از روش ضرایب لنگر و برش استفاده نمود که در این روش لنگرهای خمشی و نیروهای برشی بر اساس بحرانی ترین حالت از بارگذاریهای متناوب و با رعایت تغییر نسبت طول دهانههای مجاور در یک محدوده مشخص محاسبه شده است. براساس آئین نامه بتن ایران در صورت وجود شرایط زیر برای تیرهای سراسری و دالهای یک طرفه، میتوان از روش ضرایب لنگرو برش استفاده نمود.
- تعداد دهانهها دو یا بیشتر باشد.
- دهانهها تقریباً مساوی باشند بطوری که طول دهانه بلندتر از دو دهانه مجاور، از ۱/۲ برابر طول دهانه کوتاهتر بیشتر نباشد.
- بارها بطور یکنواخت توزیع شده باشند.
- بار زنده بدون ضریب از سه برابر بار مرده بدون ضریب بیشتر نباشد.
طراحی دالهای دو طرفه
اگر ارتفاع تیرهای تکیه گاهی دال کم باشد یا مانند دال تخت برابر با ضخامت دال باشد، تغییر شکل دال در امتداد خط واصل ستونها بطور موثری توزیع لنگرها را در چشمه دال تحت تاثیر قرار میدهد.
تغییر شکل دالهای دو طرفه تحت اثر بارهای وارده یک سطح کروی است. بنابراین هر نقطهای از دال در دو امتداد اصلی انحنا مییابد که نشان میدهد در هر دو امتداد لنگر خمشی وجود دارد لذا باید دو لایه میلگرد در دو امتداد عمود برهم قرار گیرند.
براساس آئین نامه بتن ایران دالهای دو طرفه متکی بر چهار لبه خود بر دیوار یا تیرهای قوی باید دارای شرایط زیر باشند.
- دال در چهار طرف روی تیرها یا دیوارهایی تکیه داشته باشند
- نسبت طول آزاد به عرض آزاد دال، کوچکتر یا مساوی ۲ باشد.
- بارهای وارد بر دال، بارهای قائم بوده و به طور یکنواخت پخش شده باشد.
تحلیل دالهای دو طرفه متکی در لبهها با روش ضرایب جدولی
به جای انجام تحلیل دقیق دالهای دو طرفه میتوان از روشهای ساده شده برای تعیین لنگرها، برش و واکنشهای تکیه گاهی استفاده نمود. در روش ساده شده ضرایب لنگر خمشی، لنگرها توسط ضرایبی تعریف میشوند که مقدار آنها بر حسب شرایط تکیه گاهی و نسبتهای مختلف ابعاد از جدول بدست میآیند.
دال دو طرفه در هر راستا به اجزای نوار میانی و دو نوار ستون تقسیم بندی میشود که نوار میانی دارای عرضی برابر با نصف عرض دال است. بطور متقارن نسبت به محور مرکزی دال قرار میگیرد و هر کدام از نوارهای ستون که دارای عرض یک چهارم عرض دال هستند در کنار نوار میانی قرار میگیرند.
همانند تکیه گاههای داخلی یک تیر سراسری، در لبه پیوسته یک دال نیز لنگر منفی وجود دارد و مقدار لنگر مثبت وسط دهانه به شرایط پیوستگی لبهها بستگی دارد.
لنگر در هر امتداد در ناحیه مرکزی بزرگتر از نواحی نزدیک لبههاست. لذا تمامی نوارهای موجود در نوار میانی، برای تمام لنگر بدست آمده از ضرایب جدولی محاسبه میشوند و برای نوارهای موجود در نوار لبهای لنگر از مقدار در لبه نوار میانی به یک سوم آن در لبه خارجی نوار کناری کاهش مییابد.
اثر سوراخ در دال
لبه سوراخهای بزرگ باید توسط تیرهای لبهای طوری تقویت شود که یکپارچگی آن حفظ شود. این تیرهای لبهای هم بار وارد از دال و هم بارهای مستقیم ناشی از پله یا آسانسور را حمل مینمایند.
سوراخهای نسبتاً کوچک معمولاً در دالهای متکی بر تیرها اثرات سویی ندارند و در چنین سوراخهایی به تعداد میلگردهای قطع شده توسط سوراخ،
میلگردهای اضافی در دو طرف سوراخ تعبیه میشود. همچنین برای جلوگیری از ترکهای پیچشی در گوشهها، تعدادی میلگرد قطری در بالا و پائین هر سوراخ قرار داده میشود.
انواع سقف دال بتنی
به هر نوع بتن مسلح با شبکه بندی میلگردها، دال گفته میشود. مثلاً فنداسیون گسترده (رادیه ژنرال) یا بتنریزی بر روی دیگر انواع سقفها هم دال گفته میشوند، ولی سقف دال بتنی مشخصا دارای انواع زیر است.
دال تخت
که در آن تیر اجرا نمیشود و ستونها و دیوارهای برشی مستقیماً از طریق دال بتنی بهم متصل میشوند. سقفهای کوبیاکس و یوبوت نیز از این نوع دال محسوب میشوند. استفاده از نوع سقفها به علت صلبیت کمتری که نسبت به تیر دالها دارند محدودیتهایی دارد.
تیر دال
در این نوع سقف تیرهای اصلی نیز اجرا میشوند هر چند این نوع دال معمولاً از انواع سقفهای کامپوزیت و یا تیرچه بلوک سنگینتر است ولی به لحاظ سازهای و صلبیت یکی از بهترین انواع سقفها است.
دال مجوف بتنی
نوعی تیر دال است که در آن تیرهایی به صورت عمود بر هم در هر چشمه اجرا میشود. این نوع دال دارای صلبیت بیشتری نسبت به تیر دالها است و در آن برای دهانههای بزرگتری میتوان استفاده کرد.
دال بتنی پیش تنیده و پس کشیده
این نوع سقف که بیشتر در غرب ایالات متحده از آن استفاده شده، از انواع جدید سقفها در کشورمان است. این نوع سقف از لحاظ عملکرد سازهای و صلبیت یکی از بهترین انواع سقفها است و با آنکه از لحاظ ضخامت و وزن نسبت به دیگر سقفها نازکتر و سبکتر است از آن برای دهانههای بسیار بزرگ استفاده شده است.