راهنمای کلی برش پانچ در سقف وافل
برش پانچ مکانیزم شکستی است که در اعضای سازه مانند سقف وافل و پی ها، تحت برش و در نتیجه بارهای متمرکز رخ می دهد. دلیل این امر این است که بارهای متمرکز بر سطح کوچکتری از اعضای سازه تأثیر می گذارد. در اغلب موارد این پدیده به دلیل بارگذاری از ستون به سقف وافل رخ می دهد. لازم به توضیح است که مکانیزم برش پانچ در سقف وافل های کف، سقف وافل های مسطح و سقف وافل های فونداسیون واقع در زیر ستون ها قابل مشاهده است.
برش پانچ در صفحات بتن آرمه
برش پانچ در سقف وافل را می توان به عنوان یک مورد دو بعدی برش در تیرها در نظر گرفت. این نوع شکست به صورت پارگی آنی رخ می دهد. نکته ای که باید به آن توجه کرد این است که آرماتورهای اصلی سازه کمکی به محدود کردن این گسیختگی نخواهد کرد. بنابراین ظرفیت باربری سازه باید با در نظر گرفتن ظرفیت خمشی آن و همچنین تاثیر برشی بر سازه مورد توجه قرار گیرد. اما برش پانچ در مقایسه با برش با تیر از اهمیت کمتری برخوردار است.
برش پانچ در سقف وافل ها زمانی اتفاق می افتد که در معرض مقادیر زیادی بارهای متمرکز قرار می گیرند. این نوع بارها شامل بارهای ناشی از چرخ وسایل نقلیه بر روی سقف وافل پل ها و یا بارهای موجود در طبقات ساختمان می باشد. تکیه گاه این سقف وافل ها ستون های زیر آنها می باشد.
محاسبات برش پانچ
محاسبات برشی پانچ به تنش برشی ایجاد شده در ضخامت سقف وافل یا فونداسیون (در محل ستون ها) می پردازد و باید در زمان طراحی مورد توجه طراح قرار گیرد. پدیده برش پانچ با الگویی که در اثر شکست در محل پانچ ایجاد می شود، زمانی رخ می دهد که برش به تنهایی در آن نقطه وجود داشته باشد، بنابراین در صورت وجود هر نوع لنگر در پایه یا ستون، پدیده مذکور با الگویی که مربوط به Punch cut ظاهر نخواهد شد.
حداکثر حد تنش برشی در این پدیده بر اساس مخروط یا هرم ناقص شکست ناشی از برش پانچ و میزان بارهای وارده که در سیستم وجود دارد برآورد می شود.
مرحله 1: بخش بحرانی برش پانچ (بخش منگنه) برای سقف وافل واقع در بالا
نکته: در صورتی که کتیبه (نوار) به جای ستون ها اجرا شود، دو مقطع حساس برای برش پانچ (برش منگنه) در نظر گرفته می شود. یک مقطع در فاصله نصف ارتفاع موثر کف در محل کتیبه از ستون یا سر ستون و دیگری در فاصله نصف ارتفاع موثر سقف وافل از محیط اطراف. کتیبه بیرون آن
ملاحظات طراحی برای برش پانچ در اسلب
با کنترل های زیر می توان از شکست پانچ در سازه جلوگیری کرد:
اطمینان از مقاومت بتن سازه ای
در صورتی که بتن از مقاومت کافی برخوردار نباشد، میزان آرماتورهای ارائه شده در مقطع باید مناسب باشد.
اگر مقدار آرماتورها کافی نباشد، طرح مقطع باید اصلاح شود.
روش های در نظر گرفته شده برای بازنگری طراحی
افزایش عمق (ضخامت) سقف وافل
افزایش ابعاد ستون
اجرای کتیبه[1]
اجرای سر ستون [2]
با مراجعه به سایر مقررات ممکن است روش های دیگری برای طراحی در نظر گرفته شود.
نواحی شکست در مرحله 2 با توجه به سطحی که آرماتورها باید ارائه شوند نشان داده شده است. معمولاً محل قرارگیری آرماتورهایی که برای مهار شکستگی در این نواحی استفاده می شود به صورت عمودی است تا خطوط احتمالی شکست را قطع کرده و مقاومت مقطع را افزایش دهد. لازم به توضیح است که محل دقیق شکستگی در سقف وافل مشخص نیست، بنابراین هر سطح شکست باید مقاومت کافی داشته باشد و تقویت شود.درنظر داشته باشید که کاربرد سقف دال وافلی برای چیست.
مرحله 2: نواحی شکستگی در اثر برش پانچ
طبق مقررات، سقف وافل ها برای برش پانچ به شرح زیر طراحی می شوند:
یک سطح کنترل در اطراف منطقه بارگیری یا محل ستون، با فاصله معین در نظر گرفته می شود. فاصله ذکر شده متناسب با عمق سقف وافل می باشد.
مرحله 3: نمایش سطح کنترل و سطح شکست پانچ بر
تنش برشی متوسط روی سطح کنترل نباید از مقاومت طراحی آن تجاوز کند. این مقاومت اغلب با مقاومت کششی متناسب است. اثرات انتقال گشتاور در اتصال ستون و سقف وافل با طراحی مناسب برای برش پانچ مهار می شود. بررسی برش پانچ بر اساس سطوحی است که در فاصله معینی از بار ستون در نظر گرفته می شوند. در بین مقاطع مختلف، مهمترین آنها در بالای ستون و با فاصله 2/d از هر وجه ستون قرار دارند. اگر تنش برشی در این مقاطع بیشتر از تنش مجاز باشد، سازه تحت برش پانچ قرار می گیرد.
در پایان لازم به توضیح است که فرمول های طراحی و فاصله سطوح بحرانی ممکن است از مقرراتی به مقررات دیگر متفاوت باشد. اما شکست ناشی از برش پانچ در آنها همین معنا را دارد.