مهندسی عمران

برش پانچ چیست؟

برش پانچ

برش پانچ یک مکانیسم شکست است که در اعضای سازه ای مانند دال ها و پی، تحت برش و در اثر بارهای متمرکز اتفاق می افتد. علت این امر آن است که بارهای متمرکز روی مساحت کمتری از اعضای سازه ای اثر می گذارند. در بیشتر موارد، این پدیده در اثر بار وارده از سوی ستون به دال، بروز می کند. لازم به توضیح است مکانیسم برش پانچ در دال های کف، دالهای تخت و در دالهای پی که زیر ستونها واقع شده اند، مشاهده می شود.در ادامه با پورتال جامع مهندسین ایران همراه باشید.

برش پانچ در دالهای بتنی مسلح

برش پانچ در دالهای بتنی مسلح می تواند به مانند یک حالت دو بعدی از بروز برش در تیرها، در نظر گرفته شود. این نوع از شکست به صورت گسیختگی آنی اتفاق می افتد. نکته ای که باید به آن اشاره شود این است که آرماتورهای اصلی سازه کمکی به محدود کردن این گسیختگی نخواهند کرد. بنابراین ظرفیت باربری سازه می بایست با در نظر گرفتن ظرفیت خمشی آن و همچنین اثر برش بر سازه در نظر گرفته شود. لیکن برش پانچ در قیاس با برش تیر، کمتر بحرانی می باشد.

برش پانچ زمانی در دالها اتفاق می افتد که در معرض مقادیر بالای بارهای متمرکز قرار داشته باشند. این نوع بارها شامل بار وارده از چرخ وسایط نقلیه روی دال پلها یا بارهای وارده بر کف دال ساختمانها است. تکیه گاه این دالها ستون های زیر آنها می باشد.

محاسبات برش پانچ

محاسبات برش پانچ با تنش برشی ایجاد شده در ضخامت دال یا پی (در محل ستونها) سر و کار دارد و در زمان طراحی می بایست مد نظر طراح قرار گیرد. پدیده برش پانچ با الگویی که در اثر شکست در محل پانچ تشکیل می شود، زمانی اتفاق می افتد که برش به تنهایی در آن نقطه وجود داشته باشد، لذا اگرهر نوع ممان در پدستال یا ستون وجود داشته باشد، پدیده مذکور با الگویی که مربوط به برش پانچ است بروز نخواهد کرد.

حد ماکزیمم تنش برشی در این پدیده بر اساس مخروط یا هرم ناقص شکست در اثر برش پانچ و مقادیر بارهای وارده که در سیستم وجود دارند تخمین زده می شود.

مقطع بحرانی برش پانچ
شکل ۱: مقطع بحرانی برش پانچ (مقطع منگنه) برای دالهای واقع شده در بالا و پایین ستون

 

در شکل ۱ پارامتر d، عمق موثر دال می باشد. محیط مقطع بحرانی (کنترل) برش پانچ در فاصله d/2 از بَر ستون یا پدستال تشکیل می شود. در شکل فوق Dped بُعد پدستال می باشد.

نکته: در صورت اجرای اجرای کتیبه (پهنه) در محل ستونها، دو مقطع بحرانی برای برش پانچ (برش منگنه ای) در نظر گرفته می شود. یک مقطع به فاصله نصف ارتفاع موثر کف در محل کتیبه از ستون یا سر ستون و دیگری به فاصله نصف ارتفاع موثر دال از محیط کتیبه در خارج آن.

 

ملاحظات طراحی برای برش پانچ در دالها

با کنترلهای ذیل می توان از شکست پانچ در سازه جلوگیری کرد:

  1. حصول اطمینان از مقاومت بتن سازه
  2. اگر بتن مقاومت کافی را ندارد، مقدار آرماتورهای تامین شده در مقطع می بایست مناسب باشد.
  3. اگر میزان آرماتورها نیز کافی نباشد می بایست در طراحی مقطع تجدید نظر گردد.

روش های مورد نظر برای تجدید نظر در طراحی

  1. افزایش عمق (ضخامت) دال
  2. افزایش ابعاد ستون
  3. اجرای کتیبه
  4. اجرای سر ستون

رجوع به دیگر آیین نامه ها ممکن است روش های دیگری را برای طراحی، مد نظر قرار دهد.

نواحی شکست در شکل ۲، با توجه به سطحی که می بایست در آنجا آرماتورها تامین شوند نمایش داده شده اند. معمولاً نحوه قرار گیری آرماتورهایی که برای مهار گسیختگی در این نواحی به کار برده می شوند به صورت قائم است تا خطوط احتمالی شکست را قطع کرده و مقاومت مقطع را افزایش دهند. لازم به توضیح است محل دقیق شکست در دال مشخص نمی باشد بنابراین هر سطح شکستی می بایست مقاومت کافی را داشته و مسلح شود.

نواحی شکست در اثر برش پانچ
شکل ۲: نواحی شکست در اثر برش پانچ

بر اساس آیین نامه ها، دالها به صورت زیر برای برش پانچ طراحی می شوند:

یک سطح کنترل دور محدوده بارگذاری یا محل ستون، با فاصله مشخص در نظر گرفته می شود. فاصله مذکور متناسب با عمق دال می باشد. این مطلب در شکل ذیل نمایش داده شده است:

 

سطح شکست برش پانچ
شکل ۳: نمایش سطح کنترل و سطح شکست برش پانچ

 

میزان متوسط تنش برشی روی سطح کنترل نباید از میزان مقاومت طراحی آن بالاتر تجاوز کند. این مقاومت اغلب با مقاومت کششی متناسب است. اثرات انتقال ممان در محل اتصال ستون و دال با طراحی مناسب برای برش پانچ مهار می شود. بررسی برش پانچ بر اساس سطوحی است که با فاصله مشخص از بَر ستون در نظر گرفته می شوند. در بین مقاطع مختلف، مهمترین ها در بَر ستون و در فاصله ۲/d از هر وجه ستون قرار دارند. اگر تنش برشی در این مقاطع از میزان تنش مجاز فراتر رود، سازه در معرض برش پانچ قرار می گیرد.
در پایان لازم به توضیح است فرمولهای طراحی و فاصله سطوح بحرانی ممکن است از آیین نامه ای به آیین نامه دیگر متفاوت باشد. اما شکست بر اثر برش پانچ در آنها مفهوم یکسانی دارد.

مشاهده بیشتر

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا