مشخصات فنی مدارس- بخش اول

اطلاع از مشخصات فنی مدارس راهگشای قدم گذاشتن در مسیری درست و پیش بردن اقدامات مرتبط در جهت مناسب است. از این رو در این مطلب به این موضوع مهم پرداخته‌ایم.

توسعه و تجهیز مدارس مانند هر پروژه دیگر شامل مواردی است که در تمامی مراحل اجرایی باید به آنها توجه داشت و در مسیر درست به کار گرفت. در مورد مدارس موارد زیر ملاک عمل بوده و پیمانکار موظف به اجرای دقیق آنها است.

1. نقشه
2. مشخصات فنی و اجرایی پروژه‌ها
3. بخشنامه‌ها و نشریات منتشر شده
4. نظارت راهبردی ریاست جمهوری

با توجه به این موارد، در ادامه مختصری در مورد ضوابط طرح و اجرای سازه‌های بتنی و فلزی بیان می‌شود.

مشخصات فنی ستون‌ها

در مشخصات فنی مدارس، مقاطع ستون‌ها را باید از نظر ابعاد و آرماتور بررسی کرد و الزامات زیر را برای آنها در پیش گرفت.

مقاطع ستون از نظر ابعاد

طبق بند 1-4-19-9 مبحث نهم، لاغری ستون باید به عدد 50 محدود گردد. حداقل ابعاد ذکر شده بر اساس همین بند و طبق جدول 3-19-9 مبحث نهم باید رعایت شود. این ابعاد با توجه به کاربری ساختمان‌ها متفاوت است. به عنوان مثال، در مورد ساختمان‌های عمومی مانند مدرسه که در اینجا مورد بحث است، کوچکترین بعد مقطع ستون به 35 سانتی‌متر محدود می‌شود.

جهت طراحی ابعاد ستون‌ها در برابر مخاطراتی مانند زلزله با توجه به نوع سازه ضوابط خاصی مطرح می‌گردد که به شرح زیر هستند. 

الف) در سازه‌های با شکل‌پذیری متوسط طبق بند 1-2-3-20-9 مبحث نهم، موارد زیر در مورد ابعاد ستون باید رعایت شود:

1. عرض مقطع، نباید کمتر از سه دهم بعد دیگر آن و نباید کمتر از 250 میلی‌متر باشد.
2. نسبت طول آزاد ستون به عرض مقطع آن، نباید بیشتر از 25 باشد.

ب) در سازه‌های با شکل‌پذیری زیاد طبق بند 1-1-2-4-20-9 محدودیت‌های هندسی زیر باید رعایت شوند:

1. عرض مقطع نباید کمتر از چهار دهم بعد دیگر آن و نباید کمتر از 300 میلی‌متر باشد.
2. نسبت طول آزاد عضو به عرض مقطع آن، در اعضایی که زیر اثر لنگرهای خمشی موجـود در دو انتها در دو جهت خم می‌شوند، نباید بیش از 16 و در اعضای طره‌ای نباید بیشتر از 10 باشد.

با توجه به اینکه Ldh طول گیرایی میلگردهای قلابدار در کشش داخل ستون ادامه پیدا می‌کند، این مورد تعیین‌کننده بعد ستون می‌باشد و بهتر است از ابتدا با در نظر گرفتن نمره آرماتور مورد استفاده در تیرها، ابعاد ستون‌ها تعیین گردد. یا پس از تعیین آرماتور تیرها، ابعاد ستون‌ها مجددا کنترل شوند. به عنوان مثال برای تیر 40*40 با آرماتور 18 و پوشش بتن 5 سانتی‌متر، برای تیر و ستون با fy =4000 و fc=250 مقدار  Ldh با فرض مقادیر (β , λبرابر یک) k=0,7 برابر مقدار 28 سانتی‌متر می‌شود که بـا در نظر گرفتن پوشش بتن لازم برای ستون، حداقل بعد ستون باید 33 سانتی‌متر در نظر گرفته شود.

مقاطع ستون از نظر آرماتور

در مشخصات فنی مدارس در تعریف مقاطع ستون، با توجه به بند 1-4-19-9 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، برای ساختمان‌های خصوصی بیش از 5 طبقه و ساختمان‌های عمومی درصد فولاد غیر از محل وصله‌هـا باید به 2 درصد محدود گردد.

بر اساس بند 1-1-11-11-9 فاصله آزاد بین هر دو میلگرد موازی واقع در یک سفره، نباید از قطر میلگرد بزرگتر 25 میلی‌متر 33/1 برابر قطر اسمی بزرگ‌ترین سنگدانه بتن کمتر باشد.

طبق بند 2-2-2-3-20-9 و بند 2-2-4-20-9 و بند 2-1-11-11-9 مبحث نهم، فاصله محور تـا محور میلگردهای طولی از یکدیگر، نباید بیشتر از 200 میلی‌متر باشد.

طبق بند 4-1-11-11-9 فاصله آزاد بین هر دو میلگرد طولی، در اعضای فشاری بـا خاموت‌های بسته یا مارپیچ نباید از 5/1 برابر قطر بزرگترین میلگرد و نه از 40 میلیمتر کمتر باشد.

طبق بند 1-12-11-9 شیب قسمت مایل میلگردهای خم شده، نسبت به محور ستون، نبایـد از 1 به 6 تجاوز کند. قسمت‌های فوقانی و تحتانی قسمت مایل، باید موازی با محور ستون باشد.

ضوابط مربوط به سازه‌های با شکل‌پذیری متوسط

طبق بند 1-2-2-3-20-9 مبحث نهم، نسبت آرماتور طـولی، نباید کمتر از %1 و بیشتر از %6 باشد که البته محدودیت حداکثر مقدار آرماتور باید در محل وصله‌ها نیز رعایت شود.

ضوابط مربوط به سازه‌های با شکل‌پذیری زیاد

طبق بند 1-2-2-4-20-9 مبحث نهم، نسبت آرماتور طولی نباید کمتر از %1 و بیـشتر از %6 باشد که البته محدودیت حداکثر مقدار آرماتور باید در محل وصله‌ها نیز رعایت شود.

این نکته فراموش نشود که در مورد وصله ستون‌ها در این حالت علاوه بر ضوابط دیگر ضوابط بندهای 2-2-4-20-9 نیز باید رعایت شود.

آرماتور عرضی ستون‌ها

• مطابق ضابطه بند 1-4-6-12-9 فاصله خاموت‌ها از یکدیگر نباید بیشتر از نصف ارتفـاع مـوثر مقطع اختیار شود. ضمن اینکه در مورد خاموت‌های مایل رعایت بند 2-4-6-12-9 الزامی می‌باشد.

• همچنین طبق بند 3-4-6-12-9 در صورتی که نیروی برشی مقاوم VS بیـشتر از 0,25√fcbwd باشد حداکثر فواصل داده شده در بند 1-4-6-12-9 و 2-4-6-12-9 باید به نصف تقلیل یابد.

• برای محصور کردن بتن و آرماتورهای طولی طبق بنـد 1-4-19-9، نبایـد فقـط بـه خاموت‌هـای محیطی اکتفا شود بلکه باید سنجاق‌ها و خاموت‌های میانی نیز به طور همزمان در آنها به کار بـرده شود.

ضوابط مربوط به سازه‌های با شکل‌پذیری متوسط

طبق بند 3-2-2-3-20-9 در دو انتهای ستون‌ها بـه طـول L0 بایـد آرمـاتور عرضـی مطابق ضوابط بند 4-2-2-3-20-9 به کار برده شود، مگر اینکه طراحی بـرای بـرش نیاز به آرماتور بیشتری را ایجاب کند. طول، L0 ناحیه بحرانی، کـه از بـر اتـصال بـه اعضای جانبی اندازه‌گیری می‌شود نباید کمتر از مقادیر زیر در نظر گرفته شود:

• یک ششم ارتفاع آزاد ستون

• ضلع بزرگتر مقطع مستطیلی شکل ستون یا قطر مقطع دایره‌ای شکل ستون

• 450 میلیمتر

طبق بند 4-2-2-3-20-9 آرماتور عرضی مورد نیاز در طول L0 باید دارای قطر حداقل 8 میلیمتر بوده و فواصل آنها از یکدیگر در مواردی که به صورت مارپیچ به کـار گرفتـه می‌شوند از ضابطه بند 4-9-11 تعیین گردد. فواصل آرماتورهای عرضـی در مـواردی که به صورت خاموت به کار می‌روند باید کمتر از مقادیر زیر در نظر گرفته شود:

• 8 برابر قطر کوچکترین میلگرد طولی

• 24 برابر قطر خاموت ها

• نصف کوچکترین ضلع مقطع ستون

• 250 میلی متر

ضمن اینکه فاصله اولین خاموت از بر اتصال ستون به تیر، نباید بیشتر از نصف مقـادیر فـوق در نظر گرفته شود.

در محل اتصال تیر به ستون در قاب‌ها باید ضوابط بند 4-3-20-9 رعایت شود.

ضوابط مربوط به سازه‌های با شکل‌پذیری زیاد برای آرماتورهای عرضی ستون‌ها برای سازه‌های با شکل‌پذیری زیاد، ضـوابط بنـدهای 3-2-4-20-9 باید رعایت شود.

مشخصات فنی تیرها

در مشخصات فنی مدارس در مورد تیرها ضوابط مربوط به سازه‌های با شکل‌پذیری متوسط و زیاد به صورت زیر بیین می‌شود.

ضوابط مربوط به سازه‌های با شکل‌پذیری متوسط

طبق بند 1-1-1-3-20-9 در اعضای خمشی قاب‌ها، محدودیت‌های هندسی زیر باید رعایت شوند:

1. ارتفاع موثر مقطع، نباید بیشتر از یک چهارم طول دهانه آزاد باشد.

2. عرض مقطع نباید کمتر از یک چهارم ارتفاع آن باشد.

3. عرض مقطع نباید بیشتر از عرض عضو تکیه‌گاهی، در صفحه عمود بر محور طولی عضو خمشی، بـه اضـافه سـه چهارم ارتفاع عضو خمشی، در هر طرف عضو تکیه‌گاهی، بیشتر از عرض عضو تکیه‌گاهی به اضافه یک چهارم بعد دیگر مقطع عضو تکیه‌گـاهی، در هـر طرف عضو تکیه‌گاهی کمتر از 250 میلی‌متر اختیار شود.

4. همچنین طبق بند 2-1-1-3-20-9 برون‌محوری، هر عضو خمشی نسبت به ستونی که با آن قاب تشکیل می‌دهد، یعنی فاصله محورهای هندسی دو عضو از یکدیگر، نبایـد بیـشتر از یک چهارم عرض مقطع ستون باشد.

ضوابط مربوط به سازه‌های با شکل پذیری زیاد

رعایت بندهای 1-1-4-20-9 مبحث نهم، برای این سازه‌ها الزامی است. توصیه می‌شود به علت اینکه در مقاطع با ارتفـاع پـایین‌تر از 35 سـانتیمتر و بـا پوشـش بـیش از 7 سانتیمتر فاصله خاموت‌ها در بر تیرها کمتر از 7 سانتیمتر می‌شود، ارتفاع تیرها کمتر از 35 سانتیمتر در نظر گرفته نشود.

مشخصات فنی مدارس، پوشش بتن کاور حداقل برای تیرها و ستون‌ها

طبق ضوابط بند 9-3-3-6-9 و جدول 5-6-9 مبحث نهم، مقادیر حداقل ضخامت پوشش بـتن روی میلگردها باید تامین شود. لازم به ذکر است برای تشخیص نوع شرایط محیطی به بنـد 9- 2-3-3-6 همین آیین‌نامه مراجعه شود.

علاوه بر موارد ذکر شده در بند بالا، مقدار ضخامت پوشش بتن ذکر شده در بنـد 1-4-19-9 در مورد ستون‌ها و بند 2-4-19-9 در مورد تیرها از فصل نوزدهم مبحث نهم، مربوط به ضوابط ویـژه طراحی در برابر حریق نیز باید رعایت شود.

آرماتور طولی تیرها

• در مورد محدودیت فاصله‌گذاری میلگردهای طولی در تیرها طبق بنـد 1-1-11-11-9 حداقل مقادیر برای آرماتورهای طولی تیر باید رعایت شود:

1. قطر میلگرد بزرگتر
2. 25 میلی متر
3. 1/33 برابر قطر اسمی بزرگترین سنگدانه بتن

• طبق بند 2-1-11-11-9 حداکثر فاصله آرماتورهای طولی باید 200 میلی‌متر باشد.

• در مورد استفاده از چند سفره آرماتور رعایت بند 9-11-9 از مبحث نهم الزامی می‌باشد.

• در مورد سایر حالت‌ها، می‌توان به بند 9-11-9 از مبحث نهم، مراجعه نمود.

• در مورد رعایت طول‌های مهاری برای آرماتور‌های طولی در تیرها، رعایت فصل هجـدهم از مبحث نه الزامی است. در این رابطه باید توجه نمود کـه طـول گیرایـی میلگردهـای قلابدار در کشش ldh طبق بند 2-1-2 18-9 برابر می‌باشد بـا طـول اضـافی مـستقیم میلگرد، از انتهای آزاد میلگرد، تا شروع قلاب به علاوه شعاع قلاب انتهایی آن به عـلاوه قطـر میلگرد، که در هیچ حالت نباید کمتر از d8 و یا 150میلی‌متر اختیار گردد.

• طول گیرایی مستقیم یک میلگرد در کـشش،Ld طبـق بنـد 1-4-2-18-9 تعیـین می‌شود، ولی در هر حال کمتر از 300 میلی‌متر اختیار نشود.

نکته: با توجه به اینکه Ldh داخل ستون ادامه پیدا می‌کند تعیین‌کننده بعد ستون می‌باشد و بهتر است از ابتدا با در نظر گرفتن نمره آرماتور مـورد اسـتفاده در تیرهـا ، ابعـاد سـتون‌ها تعیین شود و یا پس از تعیین آرماتور تیرها، ابعاد ستون‌ها مجدد کنترل شود. به عنوان مثال برای تیر 40*40 با آرماتور 20 و پوشش بتن 5 سانتی‌متر برای تیـر و سـتون با fy =4000 و fc=250 مقدار Ldh بـا فـرض مقـادیر β , λ برابـر یـک و k=0,7 برابر مقدار 28 سانتی متر می‌شود، که با در نظر گرفتن پوشش بتن لازم برای سـتون حـداقل بعد ستون باید 33 سانتیمتر در نظر گرفته شود.

ضوابط مربوط به سازه‌های با شکل‌پذیری متوسط

• مقدار آرماتور طولی تیرها، طبق بنـد 2-1-3-20-9 در تمـامی مقـاطع عـضو خمـشی نسبت آرماتورها هم در پایین و هم در بـالا نبایـد کمتـر از 1,4/fy و 0,25 √fc/fy و نسبت آرماتور کششی نباید بیشتر از 0.025 اختیار شود.

• طبق بند 2-2-1-3-20-9 در بر تکیه‌گاه‌ها عضوهای خمشی و در هر مقطعی که در آن امکان تشکیل مفصل پلاستیک وجود داشته باشد، مقاومت خمشی مثبت نباید از نصف مقاومت خمشی منفی کمتر باشد، همچنین مقاومت خمشی مثبت یا منفی در هر مقطعی در طول عضو، نباید از یک چهارم حداکثر مقاومت خمشی هر یک از دو انتهای عضو کمتر باشد. همچنین طبق بند 3-2-1-3-20-9 مبحث نهم حداقل یک پنجم آرماتور موجود در مقاطع بر تکیه‌گاه ها، هر انتها که آرماتور بیشتری دارد، باید در سراسـر طـول تیـر در بـالا و پایین ادامه داده شوند.

• ضوابط مربوط به سازه‌های با شکل‌پذیری زیاد، برای آرماتورهای طولی تیرها در سازه‌های با شکل‌پـذیری زیـاد ضـوابط بنـد 2 -1-4-20-9 مبحث نهم باید رعایت شود.

آرماتور برشی تیرها

• حداقل آرماتور برشی اعضای خمشی، بجز موارد ذکر شده در بنـد 2-3-6-12-9 بایـد طبـق بند 3-6-12-9 مقدارbws/fyv ASVmin=0,35 در نظر گرفته شود.

• مطابق ضابطه بند 1-4-6-12-9 فاصله خاموت‌های بر شی عمود بر محور عضو، نباید بیـشتر از نصف ارتفاع موثر مقطع اختیار شود، ضمن اینکه در مورد خاموت‌های مایل رعایت بنـد -6-12-9 2-4 الزامی می‌باشد.

• طبق بند 3-4-6-12-9 در صورتی که نیروی برشی مقاوم VS بیشتر از 0,25√fcbwd باشد حداکثر فواصل داده شده در بند 1-4-6-12- 9و 2-4-6-12-9 باید به نصف تقلیل یابد. توصیه می‌شود به علت اینکه در ارتفاع‌های پایین‌تر از 35 سانتی‌متر در تیرهای با پوشش بیشتر از 5 سانتی‌متر، فاصله خاموت‌ها کمتر از 7 سانتی‌متر می‌شود، ارتفاع تیرها کمتـر از 35 سـانتی‌متر در نظـر گرفته نشود.

ضوابط مربوط به سازه‌های با شکل‌پذیری متوسط

طبق بند 4-2-1-3-20-9 در طول قسمت‌های بحرانی کـه در زیـر مـشخص مـی‌شـوند بایـد خاموت طبق بند 5-2-1-3-20-9 به کار برده شود، مگر آنکه طراحی برای برش نیاز به آرماتور بیشتری را ایجاب کند:

• در طولی معادل دو برابر ارتفاع مقطع از بر تکیه‌گاه به سمت وسط دهانه

• در طولی معادل دو برابر ارتفاع مقطع، در هر دو سمت مقطعی که در آن امکان تشکیل مفصل پلاستیک، در اثر تغییر مکان جانبی غیر الاستیکی قاب وجود داشته باشد.

در طولی که در آن برای تامین ظرفیت خمشی مقطع به آرماتور فشاری نیاز باشد، طبق بند 5-2-1-3-20-9 خاموت‌ها و فواصل آن‌ها از یکدیگر باید دارای شرایط زیر باشند:

• قطر خاموت ها کمتر از 6 میلی‌متر نباشد.

• فاصله خاموت‌ها از یکدیگر بیشتر از مقادیر: یک چهارم ارتفاع موثر مقطع، 8 برابر قطر کوچکترین میلگرد طولی

• فاصله اولین خاموت از بر تکیه‌گاه بیشتر از 50 میلیمتر نباشد.

تذکر: در مورد تیرهایی که به علل مختلف Nu نیروی محـوری در آنهـا بزرگتـر از 0,15 ΦcfcAg باشـد ضوابط مربوط به بند 2-3-20-9 برای سازه‌های با شکل‌پذیری متوسط و بند 2-4-20-9 بـرای سـازه‌های با شکل‌پذیری زیاد باید رعایت شود.

ضوابط مربوط به سازه‌های با شکل‌پذیری زیاد برای آرماتورهای عرضی تیرها برای سازه‌های با شکل‌پذیری زیاد، ضوابط بنـدهای 3-1-4-20-9 بایـد رعایت شود.

میلگردهای حرارت و جمع شدگی

طبق ضابطه بند 2-1-4-15-9 نسبت سطح مقطع میلگردهای حرارت و جمع شدگی به کل سطح مقطع بتن برای دال‌هایی به ضخامت کمتر یا مساوی 1000 میلیمتر نباید از مقادیر زیر کمتر اختیار شود:
0/002 S350 و S300،S220 برای میلگردهای 0018/0، S400 برای میلگردهای 0015/0 S500

نکات مهم

• تا حد امکان از آرماتورهای شماره پایین و با تعداد بیشتر استفاده گردد که در نتیجـه از نظـر اجرایی، خم کردن، تامین چسبندگی بین بتن و آرماتور و تـامین طـول مهـاری، مطلـوب‌تـر می‌باشد.

• جهت تامین طول مهاری آرماتورهای تیرها، در محل اتصال به ستون کناری و همچنـین طـول مهاری آرماتورهای ستون ها، در تراز طبقه آخر لازم می‌باشد ابعـاد مقـاطع و یـا سـایز آرماتورهـا تعدیل گردد، به طوریکه بعد ستون در امتداد تیر و ارتفاع تیـر در طبقـه آخـر از طـول مهـاری میلگرد قلابدار + پوشش کمتر نباشد.

• توصیه می‌گردد در محل وصله تیرها و ستون‌های قاب‌های خمشی متوسـط نیـز، آرماتورگـذاری عرضی ویژه اجرا گردد.

• آرماتورهای انتظار جهت تامین برش اصطکاکی کنترل شود.

• استاندارد مصالح و از آن جمله میلگردهای آجدار رعایت شود. همچنین نبایستی در استفاده از میلگردها، از مقاومت مشخصه به تنش تسلیم میلگردها تعبیر گردد.

سازه‌های فولادی

اسکلت فلزی بر اساس نقشه‌های ابلاغی اجرا می‌گردد و قبل از شروع عملیات جوشکاری و مونتاژ قطعات، لازم است کلیه نقشه‌های اجرایی ابلاغ شده توسط کارفرما، بوسیله عوامل فنی پیمانکار، مورد مطالعه دقیق قرار گرفته و در صورت مشاهده هرگونه عدم هماهنگی و یا سایر ایرادات، نقشه‌ها بصورت مکتوب با ارائه راهکار حل مشکل، به کارفرما اعلام گردد.

نگهداری کلیه مصالح فولادی در محل مناسب و مطابق با استانداردهای انبارداری الزامی می‌باشد، همچنین استفاده از آهن‌آلات اسقاطی و مصرف شده قبلی و غیراستاندارد بطور کلی ممنوع می‌باشد.

شروع هر مرحله عملیات اسکلت فلزی، منوط به انجام تست جوش در مرحله قبلی و تایید ناظر پروژه می‌باشد.

کلیه جوشکاری‌ها می‌بایست آزمایش جوش شده و نواقص برطرف گردد و در نهایت پرداخت هر آیتم منوط به تایید جوشکاری ساختمان می‌باشد. پیمانکار موظف می‌باشد قبل از انجام بتن‌ریزی هر سقف، تاییدیه جوشکاری آن مرحله را ارائه نماید.

محل مناسب، جهت در نظر گرفتن خط آزاد خمش از روی سطح دال بتنی و محل اتمـام جوش اتصال گاست به تیر و ستون، هرکدام که بحرانی‌تر باشد، می‌باشد.

توصیه می‌شود ورق با ضخامت کمتر از 6 میلیمتر استفاده نگردد، همچنین حداقل و حداکثر بعـد جوش مورد استفاده، طبق مبحث دهم مقررات ملی و نشریه 264 تعیین می‌گردد.

نسبت عرض به ضخامت لبه آزاد گاست پلیت‌ها، با اسـتفاده از سخت‌کننده‌هایی بـه مقادیر مشخص شده در نشریه 264 محدود گردد برای، L<=25t fy=2400 kg/cm2

اتصال کنسول‌ها تا حد امکان در محل تراز طبقه انجام گردد و حتی‌الامکان از اتصال K شکل به ستون‌ها پرهیز گردد.

با توجه به اینکه پروفیل‌های ناودانی موجود در بازار عمدتا از نـوع UPA می‌باشد، لذا جهت استفاده از مقاطع UNP نیاز می‌باشد از تهیه و اجرای این نوع پروفیل‌های مهاربندی توسط پیمانکار اطمینان حاصل گردد.

بر اساس مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، استفاده از تیرهای لانه زنبوری و مشابه آن در دهانه‌های مهاربندی شده مجاز نمی‌باشد.

مراجع

• استاندارد 1848 ایران مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی
• نشریه 1ـ110 معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی ریاست جمهوری مشخصات فنی عمومی و اجرایی تاسیسات برقی کارهای ساختمانی
• مبحث 13 مقررات ملی ساختمان طرح و اجرای تاسیسات برقی ساختمان‌ها
• نشریه 132 -2 معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی ریاست جمهوری مقررات و معیارهای طراحی مراکز ورزشی جلد دوم

قابل ذکر است که مشخصات فنی مدارس در مطلب بعدی “مشخصات فنی ساختمان توسعه و تجهیز مدارس- بخش دوم” نیز ادامه دارد.