Design of concrete structures – Fifteenth Edition

بتن ماده ای سنگ مانند است که از مخلوط آب، سیمان، شن و ماسه در شکل ها و اندازه های مختلف ایجاد می شود. سیمان و آب در طی یک واکنش شیمیایی، یک ماده با عملکردی مشابه چسب ایجاد کرده و ذرات سنگدانه را در کنار هم به شکل یک ماده منسجم نگه می دارد. بسیار مهم است که این مخلوط بتواند کارآرایی لازم را داشته باشد به همین دلیل طرح اختلاط استفاده شده و نسبت هر یک از اجزا بسیار مهم است. با توجه به ضعیف بودن بتن در برابر کشش، در هنگام سخت شدن آن را با استفاده از میلگرد مسلح می کنند و از این ترکیب در بسیاری از سازه ها استفاده می کنند. کتاب طراحی سازه های بتنی در حقیقت یکی از کامل ترین مراجع موجود در زمینه طراحی سازه های بتن آرمه است.

ویرایش پانزدهم کتاب طراحی سازه های بتنی اهداف دو گانه ایجاد یک درک مناسب از رفتار بتن سازه ای و توسعه مهارت در روش های طراحی را به عنوان هدف دنبال می کند. به طور کلی پذیرفته شده است که آموزش صرف، در مهارت های طراحی خاص و رویه های مدون برای یک موفقیت عنصری ناکافی است.

با انجام تحقیقات جدید و معرفی روش‌های طراحی جدید، این رویه‌ها دستخوش تغییرات مکرر می‌شوند. برای درک و همگام شدن با این پیشرفت‌های سریع و درگیر شدن ایمن در طراحی نوآورانه، مهندس نیاز به یک آموزش کامل در زمینه  عملکرد بتن و فولاد ابتدا به‌عنوان مصالح سازه‌ای و در رفتار این دو در سازه های بتن آرمه دارد. در عین حال، کار اصلی مهندس سازه طراحی سازه های ایمن، اقتصادی و کارآمد است. در نتیجه، با کمک درک اساسی ایجاد شده به عنوان یک پایه محکم، آشنایی با روش های طراحی فعلی ضروری است. این نسخه از کتاب طراحی سازه های بتنی سعی بر آن دارد به هر یک از نیازهای بالا بپردازد.

این متن در حقیقت ارائه ای کامل از مکانیک پایه سازه های بتن آرمه و نیز طراحی اعضا، تحت خمش، برش، پیچش و بارهای محوری می باشد. علاوه بر این موضوع، نویسنده به شکلی مفصل به بیان نکات مربوط به کاربرد انواع مختلف سازه های بتنی نظیر دال ها، تیرها، ستون ها، پی ها، دیوارهای حائل و نیز یکپارچه سازی سیستم های ساختمانی می پردازد. آیین نامه ساختمانی  ACI 2014، آیین نامه ای است که در بیشتر مناطق ایالات متحده آمریکا به عنوان آیین نامه حاکم بر رویه طراحی سازه ها شناخته می شود. علاوه بر این، بسیاری از کشور ها از این آیین نامه و مفاد آن به عنوان مرجعی برای طراحی در کشور خود استفاده می کنند. به همین دلیل این کتاب بیش از نسخه های قبلی بر روی مفاد این آیین نامه تمرکز دارد. از جمله بازنگری های صورت گرفته در این کتاب نسبت به نسخه های پیشین می توان به موارد زیر اشاره نمود:

• هر فصل از کتاب طراحی سازه های بتنی به گونه ای سامان دهی و به روز شده است تا با آیین نامه ACI مطابقت داشته باشد.
• فصل های آغازین کتاب نقش نظریه های طراحی، آیین نامه ها و روش های موجود را بررسی می کنند.
• فرآیند مربوط به توسعه طراحی ساختمان و ارتباط بین فصل های مختلف در متن و نیز با آیین نامه ACI به کتاب اضافه شده است.
• در مقایسه با ویرایش های قبلی، فصلی در زمینه دیوارها به کتاب اضافه شده است. در این فصل نویسنده علاوه بر پوشش نکات بیشتر در این زمینه، از مثال های طراحی برای تفهیم بهتر موضوع استفاده نموده است.
• دیافراگم ها برای نخستین بار در این کتاب مورد بررسی قرار گرفته اند.
• در این نسخه از کتاب، مبحث طراحی لرزه ای نیز گنجانده شده است.

یکی از نقاط قوت این متن فصل تجزیه و تحلیل است که شامل ترکیبات بار برای استفاده در طراحی، شرح منحنی های پوششی برای ممان و برش، دستورالعمل هایی برای تناسب اعضا تحت بارهای ثقلی و جانبی و فرآیندهایی برای توسعه طرح های اولیه سازه های بتن مسلح است. این فصل از کتاب طراحی سازه های بتنی همچنین ضرایب مربوط به برش و لنگر را که در آیین نامه ACI مطرح شده است را ذکر کرده است.

با توجه به این که امروزه طراحی صرفا به وسیله رایانه و برنامه های تجاری موجود در بازار صورت می گیرد، در این کتاب سعی شده است تا رویه های موجود در کتاب به گونه ای طراحی شود تا دانشجویان و مهندسین با روش های پیچیده طراحی با تاکید بر مفاهیم پایه آشنا شوند. پس از تسلط بر این مفاهیم، این فرآیندها می تواند به راحتی تبدیل به روندنما (فلوچارت) شود تا به طراحی و نیز اعتبار سنجی خروجی برنامه های تجاری کمک نماید.

فصل های کتاب طراحی سازه های بتنی به گونه ای سازمان یافته است که مفاهیم مربوط به طراحی سازه های بتن آرمه در طی یک یا دو نیمسال به شکل مناسبی به خوانندگان منتقل گردد. اگر برنامه درسی تنها اجازه یک درس را بدهد، موارد زیر مبنای خوبی را برای چینش مطالب فراهم می کند:

3 فصل ابتدایی طراحی سازه های بتن آرمه به معرفی و بررسی رفتار مصالح می پردازد. فصل های 4، 5 و 6 این کتاب به بیان نکات مربوط به تبیین رفتار مصالح تحت خمش و برش می پردازد. فصل 7 این کتاب در مورد قابلیت سرویس دهی و مبانی طراحی موجود در این زمینه می پردازد. فصل 9 به پدیده ستون کوتاه و نکات مربوط به آن اشاره می کند. معرفی دال یک طرفه و نکات طراحی مربوطه از جمله نکات بیان شده در فصل 12 می باشد. در فصل 15 نیز نویسنده به بیان نکاتی پیرامون پی ها می پردازد.

ممکن است زمان اجازه پوشش مباحث تحلیل سیستم های سازه ای و مبحث قاب ها که در فصل های 11 و 19 ارائه شده است را ندهد اما این فصل ها می توانند به گونه ای مستقل، هم زمان با مباحث قبلی توسط خواننده مورد مطالعه قرار گیرد. طبق تجربه نویسنده این مطالعات مستقل به افزایش انگیزه مهندسین کمک شایانی می کند. در نیمسال اول بهتر است مباحث بالا به عنوان رئوس مطالب انتخاب شوند.

اما در نیمسال دوم مجموعه بسیار کاملی جهت ارائه به دانشجویان سال آخر دوره کارشناسی و یا سال اول دوره کارشناسی ارشد وجود دارد. طبق نظر نویسندگان کتاب این دوره می تواند فرصتی عالی برای دستیابی به درکی کلی تر از طراحی سازه های بتن آرمه باشد که اغلب با نکات مربوط به تحلیل سازه های معین و نامعین در سیستم های مختلف ساختمانی در فصل های 11 و 19 آغاز می شود و پس از آن با ارائه نکات بسیار مهمی در زمینه رفتار این سازه ها تحت پیچش در فصل 8 پیگیری می شود. مبحث لاغری در ستون ها در فصل 10 مورد بررسی قرار گرفته است. طراحی استرات ها در فصل 17 و جزئیات طراحی اتصالات نظیر اتصالات تیر و ستون، اتصالات گیردار و مفصلی در تیر ها و بسیاری از موارد دیگر در این زمینه در فصل 18 مورد توجه نویسنده می باشد. مطالعه فصل های 12 و 13 فرصت خوبی برای مخاطبین فراهم می کند تا با طراحی دال های یک طرفه و دو طرفه آشنا شوند. البته فصل های 23 و 24 نیز مکمل این فصل ها بوده و مبانی طراحی دال ها به به کمک تئوری الاستیسیته را بیان می کند.  از دیگر موضوعات مناسب جهت ارائه در نیمسال دوم می توان به فصل14 (دیوارها)، فصل 16 (مبحث دیوارهای حائل)، فصل 20 (پیش درآمدی بر مقاومت لرزه ای سازه ها) و فصل22 (بتن پیش تنیده و نکات مربوط به آن) اشاره نمود. در فصل های مختلف این کتاب سعی شده است تا با ارائه مثال های مرتبط، خواننده با مفاهیم ارائه شده در آن فصل نیز آشنا شود. در پایان هر فصل نیز مراجع استفاده شده ذکر شده است تا مخاطبین علاقه مند بتوانند موضوعات مطرح شده را با جزئیات بیشتری در منابع دیگر مطالعه نمایند.