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 يک عضو صفحهای لاغراست.
وظيفه دال در يک سازه بتن مسلح
- ايجاد يک سطح تخت قابل استفاده
انواع دالها از نظر محل قرار گيری
دالهای آويخته
دالهای آويخته بارها را بوسيله عملکرد خمشی منتقل مینمايند و فضای بالايی و پائينی را جدا میکنند.
دالهای روی زمين
دالهای روی زمين بارهای متمرکز را بر روی تکيه گاهی مثل زمين پخش میکند و سطحی برای کار کردن فراهم مینمايد و سطح زمين را نيز محفوظ میکند.
دالهای بتن مسلح
دالهای بتن مسلح معمولاً ضخامت ثابتی ثابتی دارند و میتوانند بر روی تيرهای بتن مسلح و فولادی، ديوار بتن مسلح و غير مسلح يا بستر زمين تکيه نمايند.
انواع دال آویخته
انواع دالهای آویخته به صورت زیر است.
- دال يک طرفه
- دال دو طرفه
- دال مجوف
- دال تخت
- دال تخت قارچی
دال یک طرفه
دال يک طرفه در صورتی که دال فقط بر روی دو لبه مقابل تکيه داده شده است دال از نوع یک طرفه است و بار وارد بردال در امتداد عمود بر تيرهای تکيه گاهی حمل میشود.
دالی که بر روی چهار لبه تکيه 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 تيرهايی تکيه 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 تير مستقيماً روی ستونها تکيه میکند. معمولاً از اين نوع دال در مواردی استفاده میشود که دهانهها خيلی بزرگ و بارهای وارده سنگين نباشد.
دال تخت قارچی
همانند دال تخت، مستقيماً بر ستونها متکی است ولی به دليل مقدار قابل توجه لنگر منفــی تکيه گاهی و تنشهای ناشی از برش بالا سر ســتونها افزايش مقطع میيابد و احياناً ضخامت دال در اطراف ستون قدری افزايش میيابد. در دال تخت قارچی اتصال دال به ستون با سرستون يا کتيبه يا هر دو صورت میپذيرد.
دال تخت مجوف
همانند دال تخت، مستقيماً بر ستونها متکی است ولی به منظور کاهش اثر وزن دال با استفاده از قالبهای جعبهای شکل فضاهای داخلی در قسمت تحتانی دال ايجاد میشود. معمولاً برای بالا بردن مقاومت برشی در اطراف ستونها، آن را بصورت توپر میسازند.
مقايسه رفتار دال يک طرفه و دو طرفه
دال يک طرفه بار را در يک جهت منتقل میکند. دال دو طرفه بار را در دو جهت منتقل میکند.
ميلگردهای حرارتی و جمع شدگی
بعلت پديده جمع شدگی و کاهش درجه حرارت بتن تمايل به کاهش حجم و طول دارد ولی بعلت يکپارچگی دال با تيرهای تکيه گاهی و وجود مانع در برابراين کاهش طول در دال تنشهای کششی ايجاد میشود که منجر به ترک خوردگی در دال میشود. لذا بايد با تعبيه ميلگردهای کافی مقدار جمع شدگی در بتن را کاهش داد تا ترکهای ايجاد شده بطور مناسبی در دال توزيع شوند تا به جای ايجاد يک ترک با عرض بزرگ ترکهای متوالی با عرض مويی ايجاد شوند.
- در دالها در امتدادی که ميلگردهای اصلی حضور دارند نيازی به ميلگردهای حرارت و جمع شدگی نیست.
- به ميلگردهای حرارت و جمع شدگی، ميلگردهای حرارتی نيز میگويند.
- دالهای با ضخامت متعارف ميلگردهای حرارتی را در يک سفره قرار میدهند اما اگر ضخامت دال زياد باشد، میتوان نصف آنها را در سفره تحتانی و نصف آنها را در سفره فوقانی تعبيه نمود.
طراحی دالهای يک طرفه
کل بارهای وارد بر دال يک طرفه در جهت عمود بر تيرهای تکيه گاهی يا در جهت کوتاهتر حمل میشود. پس ميلگردهايی بايد در همين امتداد قرار گيرند. البته آرماتورهايی در جهت ديگر برای يکپارچگی و مقابله با ترکهای ناشی از حرارت و جمع شدگی قرار میگيرند. برای تحليل و طراحی دالهای يک طرفه میتوان نواری به عرض واحد در امتداد عمود بر تيرهای تکيه گاهی بارگير از دال بريده و آن را به عنوان تيری به عرض يک متر و ارتفاعی مساوی ضخامت دال تحليل و طراحی نمود. در اين حالت بار وارد بر واحد سطح دال مساوی بار وارد بر واحد طول تير مزبور خواهد بود.
طراحی ميلگردهای اصلی دال يک طرفه يکسره
برای تعيين نيروی برشی و لنگر خمشی طراحی میتوان از روش ضرايب لنگر و برش استفاده نمود که در اين روش لنگرهای خمشی و نيروهای برشی بر اساس بحرانی ترين حالت از بارگذاریهای متناوب و با رعايت تغيير نسبت طول دهانههای مجاور در يک محدوده مشخص محاسبه شده است. براساس آئين نامه بتن ايران در صورت وجود شرايط زير برای تيرهای سراسری و دالهای يک طرفه، میتوان از روش ضرايب لنگرو برش استفاده نمود.
- تعداد دهانهها دو يا بيشتر باشد.
- دهانهها تقريباً مساوی باشند بطوری که طول دهانه بلندتر از دو دهانه مجاور، از ۱/۲ برابر طول دهانه کوتاهتر بيشتر نباشد.
- بارها بطور يکنواخت توزيع شده باشند.
- بار زنده بدون ضريب از سه برابر بار مرده بدون ضريب بيشتر نباشد.
طراحی دالهای دو طرفه
اگر ارتفاع تيرهای تکيه گاهی دال کم باشد يا مانند دال تخت برابر با ضخامت دال باشد، تغيير شکل دال در امتداد خط واصل ستونها بطور موثری توزيع لنگرها را در چشمه دال تحت تاثير قرار میدهد.
تغيير شکل دالهای دو طرفه تحت اثر بارهای وارده يک سطح کروی است. بنابراین هر نقطهای از دال در دو امتداد اصلی انحنا میيابد که نشان میدهد در هر دو امتداد لنگر خمشی وجود دارد لذا باید دو لايه ميلگرد در دو امتداد عمود برهم قرار گيرند.
براساس آئين نامه بتن ايران دالهای دو طرفه متکی بر چهار لبه خود بر ديوار يا تيرهای قوی بايد دارای شرايط زير باشند.
- دال در چهار طرف روی تيرها يا ديوارهايی تکيه داشته باشند
- نسبت طول آزاد به عرض آزاد دال، کوچکتر يا مساوی ۲ باشد.
- بارهای وارد بر دال، بارهای قائم بوده و به طور يکنواخت پخش شده باشد.
تحليل دالهای دو طرفه متکی در لبهها با روش ضرايب جدولی
به جای انجام تحليل دقيق دالهای دو طرفه میتوان از روشهای ساده شده برای تعيين لنگرها، برش و واکنشهای تکيه گاهی استفاده نمود. در روش ساده شده ضرايب لنگر خمشی، لنگرها توسط ضرايبی تعريف میشوند که مقدار آنها بر حسب شرايط تکيه گاهی و نسبتهای مختلف ابعاد از جدول بدست میآيند.
دال دو طرفه در هر راستا به اجزای نوار ميانی و دو نوار ستون تقسيم بندی میشود که نوار ميانی دارای عرضی برابر با نصف عرض دال است. بطور متقارن نسبت به محور مرکزی دال قرار میگيرد و هر کدام از نوارهای ستون که دارای عرض يک چهارم عرض دال هستند در کنار نوار ميانی قرار میگيرند.
همانند تکيه گاههای داخلی يک تير سراسری، در لبه پيوسته يک دال نيز لنگر منفی وجود دارد و مقدار لنگر مثبت وسط دهانه به شرايط پيوستگی لبهها بستگی دارد.
لنگر در هر امتداد در ناحيه مرکزی بزرگتر از نواحی نزديک لبههاست. لذا تمامی نوارهای موجود در نوار ميانی، برای تمام لنگر بدست آمده از ضرايب جدولی محاسبه میشوند و برای نوارهای موجود در نوار لبهای لنگر از مقدار در لبه نوار ميانی به يک سوم آن در لبه خارجی نوار کناری کاهش میيابد.
اثر سوراخ در دال
لبه سوراخهای بزرگ بايد توسط تيرهای لبهای طوری تقويت شود که يکپارچگی آن حفظ شود. اين تيرهای لبهای هم بار وارد از دال و هم بارهای مستقيم ناشی از پله يا آسانسور را حمل مینمايند.
سوراخهای نسبتاً کوچک معمولاً در دالهای متکی بر تيرها اثرات سويی ندارند و در چنين سوراخهايی به تعداد ميلگردهای قطع شده توسط سوراخ،
ميلگردهای اضافی در دو طرف سوراخ تعبيه میشود. همچنين برای جلوگيری از ترکهای پيچشی در گوشهها، تعدادی ميلگرد قطری در بالا و پائين 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.