آموزش وارد کردن مشخصات بتن در ETABS طبق مبحث نهم + راهنمای تصویری و نکات آیین‌نامه‌ای
در طراحی سازه‌های بتنی، تعریف دقیق مشخصات مکانیکی بتن، نقش کلیدی در دقت تحلیل و کیفیت طراحی دارد. برای طراحی سازه به کمک نرم‌افزار ETABS باید مشخصات مصالح بتنی به دقت طبق مبحث نهم مقررات ملی ساختمان در این نرم افزار تعریف شود. در این مقاله به سرعت به تعریف رده بتن بسیار پر مصرف C25 در پنجره مربوطه در نرم افزار پرداخته و سپس مبانی تعریف بتن را طبق مبحث نهم مقررات ملی ساختمان تشریح می‌کنیم. همپنین مشخصات سایر رده های مقاومتی بتن مانند C20 و C30 هم در این مقاله به همراه بندهای مرتبط با مبحث نهم جدید آورده‌شده است.
آنچه در این مقاله می‌خوانید
تعریف انواع بتن (Concrete) در مبحث نهم:
بتن (Concrete):
مخلوط سیمان پرتلند یا هر ماده سیمانی دیگر، سنگ دانه ریز؛ سنگ دانه درشت و آب، با یا بدون مواد افزودنی.
بتن آرمه (Concrete, Reinforced):
طبق تعریف مبحث نهم، بتن سازه‌ای که با آرماتور، به میزان حداقل تعیین‌شده در فصلهای 9-9 تا 9-11 تقویت شده‌باشند.
بتن معمولی (Concrete, Normal Weight):
بتنی که بر اساس تعریف مبحث نهم با سنگدانه‌های معمولی، با چگالی بین 2155 تا 2560 کیلوگرم بر متر مکعب.
بتن سازه‌ای (Structural Concrete):
بتنی که برای تحمل بار به کار‌برده می‌شود.
بتن ساده (Concrete, Plain):
نوعی از بتن سازه‌ای، بدون آرماتور یا با آرماتور کمتر از حداقل تعیین‌شده برای بتن آرمه.
بتن با الیاف فولادی (Concrete, Steel Fiber Reinforced):
بتنی که مخلوط آن حاوی مقدار معین الیاف فولادی پراکنده و غیر‌پیوسته در راستاهای مختلف می‌باشد.
بتن پیش‌تنیده (Concrete, Prestressed):
نوعی از بتن آرمه که در آن از قبل، تنش‌های فشاری داخلی، جهت کاهش تنش‌های کششی ناشی از بارها ایجاد شده‌اند.
بتن پیش‌ساخته (Concrete, Precast):
قطعه بتنی سازه‌ای که در محل دیگری، غیر از محل استقرارش در سازه ساخته می‌شود.
بتن سبک (نیمه سبک دانه) (Concrete, LightWeight):
بتن با سنگ دانه‌های سبک و غیر سبک، با چگالی تعادلی بین 1440 تا 2150 کیلوگرم بر مترمکعب (به بند 9-3-2-2 مراجعه شود). چگالی تعادی، چگالی است که با میزان رطوبت برابر با رطوبت محیط اندازه‌گیری می‌شود. برای نحوه آزمایش به ASTM C567 مراجعه شود.
بتن سبک ماسه ای (نیمه سبک دانه) (Concrete, Sand-Lightweight):
بتن سبک ساخته شده با سنگ دانه‌های ریز معمولی و سنگ دانه‌های درشت سبک. (به بند 9-3-2-2 مراجعه شود.)
بتن غیر‌پیش‌تنیده (Concrete, Nonprestressed):
مطابق با تعریف مبحث نهم، بتن آرمه معمولی با حداقل آرماتور تعیین‌شده برای بتن آرمه، بدون پیش تنیدگی و یا در دال‌های دو طرفه با کمتر از حداقل پیش تنیدگی.
بتن تمام سبک دانه (Concrete, All-lightweight)
بتنی با سنگ دانه‌های ریز و درشت سبک.
ضریب اصلاح مشخصات بتن‌های سبک (λ) در مبحث نهم:
2-2-3-9 برای منظور کردن مشخصات بتن های سبک، برخی از روابط مبحث نهم که در آنها از جذر f’c استفاده شده‌است، در ضریب لامبدا مطابق جداول 9-3-1 یا 9-3-2 ضرب می‌گردد. ضریب لامبدا در جدول 9-3-1 با توجه به ترکیب سنگ دانه‌های معمولی و سبک به ترتیب مطابق استانداردهای 302 و 4985، یا در جدول 9-3-2 با توجه به چگالی تعادلی بتن تعیین می‌شود.
جدول 9-3-1 ضریب اصلاح λ با توجه به ترکیب دانه ها
| بتن | ترکیب دانه‌ها | λ |
| تمام سبکدانه | ریزدانه و درشت‌دانه: سبک | 0.75 |
| نیمه سبکدانه [1] | ریز دانه: ترکیب معمولی و سبک درشت‌دانه: سبک | 0.75 تا 0.85 |
| ریز دانه: معمولی درشت‌دانه: سبک | 0.85 | |
| ریز دانه: معمولی درشت‌دانه: ترکیب معمولی و سبک | 0.85 تا 1.0 | |
| معمولی | ریزدانه و درشت‌دانه: معمولی | 1.0 |
| [1] برای بتن‌های نیمه سبکدانه ترکیبی، مقدار λ از درون یابی خطی بین 0.75 و 0.85 با توجه به نسبت حجم ریزدانه معمولی به حجم کل ریزدانه و بین 0.85 تا 1.0 با توجه به نسبت حجم درشت‌دانه معمولی به حجم کل درشت‌دانه بدست می‌آید. | ||
جدول 9-3-2 ضریب اصلاح λ با توجه به چگالی بتن
| چگالی بتن، wc، کیلوگرم بر متر مکعب | λ |
| کمتر یا مساوی 1600 | 0.75 |
| بزرگتر از 1600 و کوچکتر یا مساوی 2160 | 0.00046wc≤1.00 |
| بزرگتر از 2160 | 1.00 |
3-2-3-9 مقدار λ برای بتن با چگالی معمولی برابر 1.0 منظور می‌گردد.
4-2-3-9 در محاسبات طول گیرایی آرماتورها، ضریب برای انواع بتن‌های سبک باید برابر با 0.75 منظور شود.
تفاوت سنگ دانه (Aggregate) و سنگ دانه سبک (Aggregate, Lightweight) در مبحث نهم:
سنگ دانه به مصالح دانه‌ای مانند شن، ماسه و یا سرباره کوره آهن‌گدازی که به همراه سیمان و آب برای بتن به کار‌برده می‌شوند، اطلاق می‌گردد. سنگ دانه سبک (سبک دانه) به سنگ دانه ای با چگالی حجمی مساوی و یا کمتر از 1200 کیلوگرم بر متر مکعب اطلاق می‌گردد. ( به استاندارد ملی 4985 مراجعه شود).
مقاومت مشخصه فشاری بتن (Concrete Strength, Specified Compressive) در مبحث نهم:
مقاومت فشاری بتن که در طراحی مورد استفاده قرار می‌گیرد و بر اساس ضوابط فصل 3 ارزیابی می‌گردد. این مقاومت بر اساس بند 9-3-3-1 باید بر اساس آزمایش‌های 28 روزه بر روی حداقل دو نمونه استوانه‌ای به قطر 150 و ارتفاع 300 میلی متر و یا حداقل 3 نمونه استوانه‌ای به قطر 100 و راتفاع 200 میلی متر تعیین شود. در صورتی که سن دیگری برای آزمایش نمونه‌ها مورد نظر باشد باید در مدارک ساخت ذکر گردد.
تبدیل مقاومت فشاری بتن طبق فصل 5 مبحث نهم سال 1392:
| مقاومت نمونه استوانه‌ای 300×600 میلی متر (مگاپاسکال) | مقاومت نمونه استوانه‌ای 250×500 میلی متر (مگاپاسکال) | مقاومت نمونه استوانه‌ای 200×400 میلی متر (مگاپاسکال) | مقاومت نمونه استوانه‌ای 100×200 میلی متر (مگاپاسکال) | مقاومت نمونه استوانه‌ای 150×300 (مگاپاسکال) |
| 22.75 | 23.75 | 24.25 | 25.5 | 25 |
| 27.3 | 28.5 | 29.1 | 30.6 | 30 |
| 31.85 | 33.25 | 33.95 | 35.7 | 35 |
| 36.4 | 38 | 38.8 | 40.8 | 40 |
| 40.95 | 42.75 | 43.65 | 45.9 | 45 |
| 45.5 | 47.5 | 48.5 | 51 | 50 |
| مقاومت نمونه مکعبی با ابعاد 300 میلی متر (مگاپاسکال) | مقاومت نمونه مکعبی با ابعاد 250 میلی متر (مگاپاسکال) | مقاومت نمونه مکعبی با ابعاد 100 میلی متر (مگاپاسکال) | مقاومت نمونه مکعبی با ابعاد 200 میلی متر (مگاپاسکال) | مقاومت نمونه استوانه‌ای 150×300 (مگاپاسکال) |
| 27 | 28.5 | 31.5 | 30 | 25 |
| 31.5 | 33.25 | 36.75 | 35 | 30 |
| 36 | 38 | 42 | 40 | 35 |
| 40.5 | 42.75 | 47.25 | 45 | 40 |
| 45 | 47.5 | 52.5 | 50 | 45 |
| 49.5 | 52.25 | 57.75 | 55 | 50 |
بتن رده مقاومتی C25:
طبق مبحث نهم جدید (1399) بند 9-20-2-5-1 بتن رده C25 حداقل رده‌ای است که باید برای ساختمان های بتنی با شکل پذیری زیاد (ویژه) استفاده شود که مقاومت آن باید برابر با 25 مگاپاسکال یا معادل 250 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع باشد.
بتن رده مقاومتی C20:
بر اساس بند 9-20-2-5-1 مبحث نهم جدید (1399) بتن رده C20 حداقل رده‌ای است که باید برای ساختمان های بتنی با شکل پذیری متوسط و کم استفاده شود که مقاومت آن باید برابر با 20 مگاپاسکال یا معادل 200 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع باشد.
بتن رده مقاومتی C30:
بتن رده C30 دارای مقاومت فشاری استاندارد 30 مگاپاسکال یا معادل 300 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع می باشد که بر اساس مبحث نهم جدید (1399) می تواند برای انواع ساختمان‌های بتنی مورد استفاده قرار گیرد.
مدول الاستیسیته بتن مبحث 9 جدید:
مدول الاستیسیته بتن به لحاظ سختی مصالح در ناحیه خطی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. زیرا هم در زمان تناوب تحلیلی، هم در کنترل خیز تیرها و دالها تحت بارهای سرویس در حالت حدی بهره برداری و هم در کنترل دریفت و کاهش تغییر مکان های نسبی طبقات تحت بارهای زلزله در حالت حدی نهایی تاثیر مستقیم دارد.
مدول الاستیسیته بتن C25:
طبق رابطه 9-3-2 الف مبحث نهم برای بتن C25 با وزن مخصوص 2300 کیلوگرم بر متر مکعب الی 2500 کیلوگرم بر متر مکعب، مدول الاستیسیته بتن به شرح جدول ذیل می باشد:
| مدول الاستیسیته (مگاپاسکال یا نیوتن بر میلیمتر مربع) | وزن مخصوص (کیلوگرم بر متر مکعب) |
| 23715 | 2300 |
| 25278 | 2400 |
| 26875 | 2500 |
مدول الاستیسیته بتن C20:
طبق رابطه 9-3-2 الف مبحث نهم برای بتن C20 با وزن مخصوص 2300 کیلوگرم بر متر مکعب الی 2500 کیلوگرم بر متر مکعب، مدول الاستیسیته بتن به شرح جدول ذیل می باشد:
| مدول الاستیسیته (مگاپاسکال یا نیوتن بر میلیمتر مربع) | وزن مخصوص (کیلوگرم بر متر مکعب) |
| 21211 | 2300 |
| 22609 | 2400 |
| 24037 | 2500 |
مدول الاستیسیته بتن C30:
طبق رابطه 9-3-2 الف مبحث نهم برای بتن C20 با وزن مخصوص 2300 کیلوگرم بر متر مکعب الی 2500 کیلوگرم بر متر مکعب، مدول الاستیسیته بتن به شرح جدول ذیل می باشد:
| مدول الاستیسیته (مگاپاسکال یا نیوتن بر میلیمتر مربع) | وزن مخصوص (کیلوگرم بر متر مکعب) |
| 25978 | 2300 |
| 27691 | 2400 |
| 29440 | 2500 |
مشخصات مکانیکی بتن C25 در ETABS بصورت تصویری
برای تعریف مشخصات بتن C25 در نرم افزار Etabs، ابتدا واحدهای نرم افزار را بر روی مقدار مناسب تنظیم کرده و بعد به منوی Define رفته و اولین گزینه یعنی Material Properties را انتخاب کنید. سپس با پنجره‌ای به شکل زیر رو به روی می‌شوید.
با انتخاب گزینه Add New Material با پنجره‌ای به شکل زیر رو به رو خواهید شد. گزینه های این پنجره را مطابق شکل زیر تنظیم کنید و وارد مرحله بعد شوید.
در پنجره باز‌شده، مشخصات بتن C25 را مطابق پنجره زیر تنظیم کنید.
و با فشردن دکمه Modify / Show Material Property Design Data که در شکل بالا با مستطیل قرمز رنگ مشخص شده‌است مقاومت فشاری بتن که در فرآیند طراحی مورد استفاده قرار می‌گیرد تعریف می‌شود.
و با فشردن دکمه OK تایید نهایی را انجام‌داده و مصالح بتن C25 را به لیست مصالح در Etabs اضافه می‌کنیم.
جدول مشخصات بتن C25 در ایتبس در واحد کیلوگرم و سانتیمتر
| واحدها | |||
| – | – | نام مصالح | Material Name |
| – | – | نوع مصالح | Material Type |
| Isotropic | Isotropic | نوع رفتار مصالح در جهات مختلف | Directional Symmetry Type |
| – | – | رنگ نمایش مصالح | Material Display Color |
| – | – | یادداشت مصالح | Material Note |
| – | – | مشخص کردن چگالی وزنی | Specify Weight Density |
| kgf/m3 | 2500 | وزن واحد حجم | Weight per Unit Volume |
| kgf-s2/m4 | 254.9 | جرم واحد حجم | Mass per Unit Volume |
| kgf/cm2 | 265180 | مدول الاستیسیته | Modulus of Elasticity E |
| – | 0.15 | ضریب پواسون | Poisson’s Ratio |
| سانتیگراد / 1 | 0.00001 | ضریب انبساط حرارتی | Coefficient of Thermal Expansion A |
| kgf/cm2 | 116847.83 | مدول برشی | Shear Modulus G |
| kgf/cm2 | 250 | مقاومت مشخصه فشاری بتن | Specified Concrete Compressive Strength f’c |
جدول مشخصات بتن C25 در ایتبس در واحد نیوتن و میلیمتر
در صورتیکه واحدهای نرم افزار بر روی نیوتن و میلیمتر تنظیم شده‌باشد، جدول به شرح زیر خواهد‌شد.
و با فشردن دکمه OK تایید نهایی را انجام داده و مصالح بتن C25 را به لیست مصالح در Etabs اضافه می‌کنیم.
| واحدها | |||
| – | – | نام مصالح | Material Name |
| – | – | نوع مصالح | Material Type |
| Isotropic | Isotropic | نوع رفتار مصالح در جهات مختلف | Directional Symmetry Type |
| – | – | رنگ نمایش مصالح | Material Display Color |
| – | – | یادداشت مصالح | Material Note |
| – | – | مشخص کردن چگالی وزنی | Specify Weight Density |
| N/mm2 | 0.000025 | وزن واحد حجم | Weight per Unit Volume |
| N-s2/mm4 | 0 | جرم واحد حجم | Mass per Unit Volume |
| MPa | 26518 | مدول الاستیسیته | Modulus of Elasticity E |
| – | 0.15 | ضریب پواسون | Poisson’s Ratio |
| سانتیگراد / 1 | 0.00001 | ضریب انبساط حرارتی | Coefficient of Thermal Expansion A |
| MPa | 11197.92 | مدول برشی | Shear Modulus G |
| MPa | 25 | مقاومت مشخصه فشاری بتن | Specified Concrete Compressive Strength f’c |
مشخصات مکانیکی بتن بر اساس مبحث نهم مقررات ملی ساختمان
1-2-3-9 چگالی بتن معمولی در محاسبات برابر با 2300 کیلوگرم در متر مکعب منظور می‌شود.
4-3-9 رده‌بندی بتن (مقاومت مشخصه بتن طبق مبحث ۹)
1-4-3-9 رده‌بندی بتن بر اساس مقاومت مشخصه‌ی آن معمولاً به ترتیب زیر است:
C10 C12 C16 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 C65 C70
اعداد بعد از C بیان گر مقاومت فشاری مشخصه‌ی بتن f’c بر حسب مگاپاسکال می‌باشند.
3-3-3-9 مقدار f’c باید با توجه به محدودیتهای زیر، در نظر‌گرفته شود:
الف– حداقل مقدار برای انواع بتن‌های معمولی و سبک برابر با 20 مگاپاسکال و حداکثر آن 50 مگاپاسکال است.
ب- در ساختمان های بلندتر از 20 طبقه از روی شالوده، با تامین شرایط بند پ زیر، می‌توان حداکثر مقاومت را در بتن‌های معمولی تا 70 مگاپاسکال افزایش داد.
پ- با پیش بینی تدابیر ویژه برای کمنترل کیفیت بتن نشان داده‌شود که بدست آوردن چنین مقاومتی در اجرا امکان پذیر است.
ت- در سازه های لرزه‌بر ویژه، موضوع فصل 20، حداقل مقدار f’c برای بتن‌های معمولی و سبک 25 مگاپاسکال و حداکثر آن برای بتن‌های سبک 35 مگاپاسکال می‌باشد.
5-2-20-9 مشخصات مصالح
1-5-2-20-9 رده بتن مورد استفاده در اعضای مقاوم در برابر زلزله برای سازه‌های با شکل‌پذیری زیاد، نباید کمتر از رده‌ی C25، و برای ساختمان‌های با شکل‌پذیری متوسط و کم نباید کمتر از رده‌ی C20 باشد.
6-3-9 مدول الاستیسیته‌ی بتن، Ec
1-6-3-9 مدول الاستیسیته بتن را می‌توان از یکی از دو رابطه‌ی (9-3-2-الف) و یا ( 9-3-2-ب) محاسبه نمود:
ضریب الاستیسیته بتن‌های با چگالی بتن wc بین 1440 و 2560 کیلو گرم بر متر مکعب:
| 2-3-9- الف |  |
رابطه فوق برای بتن‌های معمولی با چگالی 2300 کیلوگرم بر متر مکعب، به صورت زیر نوشته می‌شود:
| 2-3-9- ب |  |
2-6-3-9 مدول الاستیسیته بتن را می‌توان بر مبنای آزمایش بر روی نمونه‌های 28 روزه‌ی بتن تعیین نمود؛ به شرط آن که این پارامتر نیز در طرح مخلوط بتن منظور‌شده و نتایج آزمایش‌های تعیین Ec در مدارک ساخت ارائه‌شوند.
7-3-9 ضریب پواسون بتن، ν
1-7-3-9 در بتن معمولی، ضریب پواسون را می‌توان برابر با 0.2 فرض نموده و یا مقدار آن را از طریق آزمایش‌های معتبر به دست آورد.
8-3-9 ضریب انبساط حرارتی بتن
1-8-3-9 در بتن‌های معمولی، ضریب انبساط حرارتی را می‌توان با توجه به نوع سنگ‌دانه‌ها و با تقریب 20 درصد برابر با 6-10*10 در هر درجه سلسیوس منظور نمود.
تعریف گام به گام مشخصات مکانیکی بتن معمولی در نرم افزار ETABS
برای تعریف مصالح بتنی (Material Properties) در نرم‌افزار ETABS، مراحل زیر را گام به گام دنبال کنید:
گام اول: ورود به بخش تعریف مصالح:
از نوار اصلی در سمت بالای صفحه، به منوی Define بروید.
سپس گزینه Material Properties را انتخاب کنید.
گام دوم: افزودن مصالح جدید:
در پنجره Define Materials، روی دکمه Add New Material کلیک کنید.
گام سوم: انتخاب نوع مصالح و منطقه:
در پنجره Add New Material Property، ابتدا Region را روی User (برای تعریف دستی ویژگی‌ها) تنظیم کنید.
Material Type را روی Concrete قرار دهید.
Standard بصورت اتوماتیک بر اساس User انتخاب می شود.
در نهایت روی OK کلیک کنید.
گام چهارم: ویرایش مشخصات مصالح (Material Property Data):
در پنجره Material Property Data که باز می‌شود، باید مشخصات بتن را وارد کنید.
Material Name: یک نام مناسب برای مصالح خود انتخاب کنید (مثلاً C25 برای بتن با مقاومت 25 مگاپاسکال.)
Weight per Unit Volume : وزن واحد حجم بتن را وارد کنید. معمولاً برای بتن مسلح 2400 تا 2500 کیلوگرم بر متر مکعب در نظر گرفته می‌شود.
Modulus of Elasticity, E : مدول الاستیسیته بتن را وارد کنید. از روابط گفته شده در بخش قبل استفاده نمایید. به همخوانی واحدهای محاسبه در مبحث نهم و نرم افزار دقت نمایید.
Poisson’s Ratio, ν : نسبت پواسون بتن را بر اساس مبحث نهم وارد کنید.
Coefficient of Thermal Expansion, α: ضریب انبساط حرارتی بتن را بر اساس مبحث نهم وارد کنید.
گام پنجم: مشخصات طراحی بتن (Material Property Design Data):
در پنجره Material Property Data، در گام قبل بر روی دکمه Modify/Show Material Property Design Data کلیک کنید تا پنجره Material Property Design Data باز شود.
در بخش Specified Concrete Compressive Strength, f’c مقاومت مشخصه فشاری بتن را بر اساس محدودیتهای آیین نامه ای و اجرایی وارد کنید.
روی OK کلیک کنید.
گام ششم: تأیید نهایی:
تمام پنجره های باز شده را با کلیک بر روی OK تایید کنید تا بسته شوند.
برای اینکه طراحی سازه با ETABS دقیق و مطابق آیین‌نامه باشد، حتماً از این راهنما استفاده کنید. (به واحدها در ورود اطلاعات دقت لازم را داشته باشید)
جمع بندی
وارد کردن مشخصات مکانیکی بتن معمولی در ETABS طبق مبحث نهم، تنها یک الزام آیین‌نامه‌ای نیست، بلکه پایه‌گذاری یک مدل تحلیلی دقیق برای استفاده در چرخه اطلاعات پروژه است. زمانی‌که این مشخصات به‌درستی تعریف شوند، می‌توان آنها را به‌صورت داده‌های ساختارمند در مدل‌های BIM انتقال داد. این داده‌ها در فازهای مختلف طراحی، هماهنگی، برآورد مصالح و مدیریت ریسک‌های اجرایی نقش حیاتی ایفا می‌کنند. مدلسازی اطلاعات ساخت بر مبنای مشخصات واقعی مصالح، منجر به تصمیم‌گیری آگاهانه‌تر و کاهش خطا در تمام مراحل ساخت می‌شود. بنابراین، دقت در تعریف پارامترهای بتن در ETABS، زیرساختی برای یکپارچه‌سازی طراحی سازه با مدل هوشمند پروژه فراهم می‌کند.