۱-۴-۳-۱۰ الزامات لرزه ای قاب های مهاربندی شده همگرای معمولی (OCBF)
۱-۱-۴-۳-۱۰ الزامات عمومی
قاب های مهاربندی شده همگرای معمولی (OCBF) به قاب هایی گفته می شوند که از آنها انتظار تغییر شکل های فرا ارتجاعی محدودی بدون کاهش قابل ملاحظه در مقاومت اعضا و اتصالات آنها تحت اثر زلزله طرح میرود پیکربندی مهاربندهای مجاز در این نوع قاب ها شامل مهاربندهای قطری ضربدری مهاربندهای به شکل ۷ یا ۸ و مهاربندهای چند ردیفی در یک طبقه می شوند. همچنین تعبیه سوراخ های متوالی در جان تیرهای دهانه های مهاربندی شده با هر نوع مهاربندی (قطری ضربدری ۷ یا ۸ و چند ردیفی) مجاز نیست در صورت لزوم به تعبیه سوراخ در جان تیر اطراف آن باید به نحوی تقویت گردد که مقاومتهای موجود در مقطع سوراخ دار از مقاومت های موجود مقطع کامل تیر کوچک تر نباشد در شکل ۱۰-۳-۴-۱-۱ چند نمونه از پیکربندی این نوع مهاربندها نشان داده شده است.
۲-۱-۴-۳-۱۰ مبانی طراحی
در طراحی اعضا و اتصالات قاب های دارای دهانه های مهاربندی علاوه بر الزامات متعارف فصل های ۱۰-۱ و ۱۰-۲ و نیز الزامات لرزه ای بخش ۱۰-۳-۲ باید الزامات لرزه ای این بخش نیز رعایت شود. در این گونه قابهای مهاربندی شده خروج از مرکزیت کمتر از عمق تیر مجاز است مشروط بر اینکه در طراحی اعضا لنگرهای ناشی از خروج از مرکزیت بر اساس ترکیبات بارگذاری زلزله تشدید یافته (Ω۰E) در نظر گرفته شوند.
تبصره: در قاب های مهاربندی شده همگرای معمولی طراحی مهاربندهای قطری و ضربدری به صورت کششی تنها مجاز است.
۳-۱-۴-۳-۱۰ الزامات تحلیل
در تحلیل این نوع قاب های مهاربندی شده به غیر از تیرهای دهانه های مهاربندی شده با مهاربندهای به شکل ۷ یا ۸ و تیرهای تراز طبقات و ستون های دهانه های مهاربندی در قاب های مهاربندی شده چند ردیفی رعایت ضابطه اضافی، الزامی نیست.
۴-۱-۴-۳-۱۰ الزامات سیستم
۱-۴-۱-۴-۳-۱۰ مهاربندهای به شکل ۷ یا ۸
قاب های مهاربندی شده همگرای معمولی با مهاربندهای از نوع ۷ یا ۸ باید دارای شرایط زیر باشند :
الف) تیرهای دهانه های مهاربندی شده باید در حد فاصل بین دو ستون پیوسته باشند.
ب) تیرهای دهانه های مهاربندی شده و اتصالات آنها به ستون باید قادر به تحمل نیروهای قائم حاصل از ترکیبات بارگذاری نقلی بدون حضور مهاربندها باشند.
پ) تیرهای دهانه های مهاربندی شده و اتصالات آنها به ستون باید قادر به تحمل نیروهای نامتعادل ناشی از زلزله در ترکیب با بارهای ثقلی باشند برای منظور کردن اثر توزیع نامتعادل نیروهای مهاربندهای کششی و فشاری ناشی از زلزله مقاومت های مورد نیاز تیرهای دهانه های مهاربندی شده باید با در نظر گرفتن تعادل استاتیکی بارهای ثقلی (با ضرایب بار در حضور زلزله) که با آثار لرزه ای (با ضرایب بار مربوطه) ترکیب می شوند تعیین شوند. آثار لرزه ای در مهاربند کششی باید برابر کمترین دو مقدار RyFyAg/αs و نیروی کششی ناشی از ترکیبات بارگذاری شامل زلزله تشدید یافته (Ω۰E) و در مهاربند فشاری برابر ۰.۳Pn/αs در نظر گرفته شود که در آن Pn مقاومت فشاری اسمی مهاربند فشاری و مقدار αs برابر ۱.۰ در LRFD و برابر ۱.۵ در ASD است.
ت) تیرهای دهانه های مهاربندی شده باید دارای مهار جانبی کافی برای جلوگیری از کمانش جانبی - پیچشی باشند برای این منظور در محل اتصال مهاربندها به تیر تعبیه مهار جانبی الزامی است مگر آنکه تیر دارای مقاومت خارج از صفحه و سختی کافی برای تامین پایداری در بین دو انتهای مهار شده باشد.
۲-۴-۱-۴-۳-۱۰ مهاربندهای به شکل K
در این نوع قاب های مهاربندی شده استفاده از مهاربندهای به شکل K مجاز نیست.
۳-۴-۱-۴-۳-۱۰ مهاربندهای چند ردیفی در یک طبقه (MT-OCBF)
در شکل ۱۰-۳-۴-۱-۲ چند نمونه متداول از قاب های مهاربندی شده با مهاربندهای چند ردیفی در یک یا چند طبقه نشان داده شده است. قاب های مهاربندی شده همگرای معمولی با مهاربندهای چند ردیفی در یک طبقه باید دارای شرایط زیر باشند:
الف) در هر یک از ردیف های مهاربندی مهاربندها باید به صورت یک جفت کششی - فشاری (قرینه نسبت به محور مرکزی مجموعه مهاربندها) مورد استفاده قرار گیرند.
ب) در تراز هر یک از ردیف های مهاربندی باید عضو افقی (مهار افقی) وجود داشته باشد.
پ) در تراز هر یک از ردیف های مهاربندی ستون ها باید در برابر پیچش مهار شوند.
ت) مقاومت مورد نیاز اتصال اعضای مهاربندی باید بر اساس کوچکترین مقدار از بین ترکیبات بارگذاری شامل ۱.۵ برابر زلزله تشدید یافته (۱.۵Ω۰E) و RyFyAg/αs تعیین شود.مقدار αs برابر ۱.۰ در LRFD و برابر ۱.۵ در ASD است.
ث) مقاومت محوری مورد نیاز اعضای افقی در تراز ردیفها باید بر اساس ترکیبات بارگذاری شامل ۱.۵ برابر زلزله تشدید یافته (۱.۵Ω۰E) تعیین شود. در مهاربندهای ضربدری و با رفتار کششی فشاری این نیروها باید در غیاب مهاربندهای فشاری در نظر گرفته شوند.
ج) مقاومت محوری مورد نیاز ستونهای نظیر دهانه های مهاربندی باید بر اساس ترکیبات بارگذاری شامل ۱.۵ برابر زلزله تشدید یافته (۱.۵Ω۰E) تعیین شود.
چ) در کلیه ترکیبات بارگذاری در طراحی ستون هایی که تحت اثر بار محوری فشاری قرار دارند باید آثار مرتبه دوم و نیز آثار ناشی از نواقص هندسی اولیه لحاظ شود برای این منظور به عنوان یک حداقل باید در تر از هر یک از ردیف های مهاربندی در امتداد عمود بر صفحه مهاربندی یک بار جانبی فرضی به میزان ۰.۰۰۶ برابر مؤلفه قائم نیروی فشاری مهاربند در گره مورد نظر اعمال شود.
ح) در صورتی که مهاربندها به صورت ۷ یا ۸ نباشند و به صورت کششی تنها طراحی شده باشند. آنگاه در صورت تأمین شرایط زیر رعایت الزامات بندهای (ت)،(ث) و (ج) در فوق الزامی نخواهد بود :
۱- نسبت لاغری اعضای مهاربندی بزرگتر یا مساوی ۲۰۰ باشد.
۲- ستون های دهانه های مهاربندی شده بر اساس ترکیبات بارگذاری ثقلی و اثر نیروی زلزله برابر RyFyAg/αs در مهاربندهای کششی طراحی شده باشند.
که در آن :
Ry = نسبت تنش تسلیم مورد انتظار به تنش تسلیم مشخصه فولاد مهاربند
Fy = تنش تسلیم مشخصه فولاد مهاربند
Ag = سطح مقطع کلی عضو مهاربند
αs = برابر ۱.۰ در روش LRFD و برابر ۱.۵ در روش ASD
تبصره: در تر از هر یک از ردیف های مهاربندی نیروی جانبی نامتعادل نباید کمتر از ۵% بزرگترین مؤلفه افقی مهاربندهای بالا و پایین این ترازها در نظر گرفته شود.
۵-۱-۴-۳-۱۰ الزامات اعضا
۱-۵-۱-۴-۳-۱۰ الزامات عمومی
مقاطع اعضای مهاربندی باید از نوع فشرده لرزه ای با محدودیت نسبت پهنا به ضخامت برابر λmd مطابق مقادیر جدول ۱۰-۳-۲-۴ باشند.
تبصره: در قابهای مهاربندی شده همگرای معمولی و با رفتار کششی تنها و با نسبت لاغری بزرگتر از ۲۰۰ هیچ گونه محدودیتی برای نسبت پهنا به ضخامت اجزای مقاطع مهاربندی وجود ندارد.
۲-۵-۱-۴-۳-۱۰ محدودیت نسبت لاغری اعضای مهاربندی
مقدار نسبی لاغری (KL/r) مهاربندهای از نوع ۷ یا ۸ نباید از ۴x√E/Fy بزرگتر باشد.
۳-۵-۱-۴-۳-۱۰ تیرها و اتصالات آنها به ستون ها
مقاومت های مورد نیاز تیرهای واقع در دهانه های مهاربندی شده و اتصالات آنها به ستون باید بر اساس ترکیبات بارگذاری شامل زلزله تشدید یافته (Ω۰E) تعیین شوند.
۶-۱-۴-۳-۱۰ اتصالات اعضای مهاربندی
اتصالات اعضا در قاب های مهاربندی شده همگرای معمولی باید دارای شرایط زیر باشند :
الف) در مهاربندهای چند ردیفی مقاومت مورد نیاز اتصال اعضای مهاربندی باید بر اساس ترکیبات بارگذاری شامل ۱.۵ برابر زلزله تشدید یافته (۱.۵Ω۰E) تعیین شود.
ب) در سایر مهاربندها مقاومت مورد نیاز اتصال اعضای مهاربندی باید بر اساس ترکیبات بارگذاری شامل زلزله تشدید یافته (Ω۰E) تعیین شود. در این گونه مهاربندها مقاومت مورد نیاز اتصال اعضای مهاربندی لازم نیست از مقادیر زیر بزرگتر در نظر گرفته شود :
۱- RyFyAg/αs در مهاربندهای کششی ، که در آن مقدار αs برابر ۱.۰ در LRFD و برابر ۱.۵ در ASD است.
۲- کمترین مقدار از بین RyFyAg/αs و ۱.۱FcreAg/αs در مهاربندهای فشاری که در آن مقدار αs برابر ۱.۰ در LRFD و برابر ۱.۵ در ASD بوده و Fcre تنش فشاری مورد انتظار ناشی از کمانش مطابق ضوابط بخش ۱۰-۲-۴ است با این شرط که در آن به جای Fy از RyFy استفاده میشود.
۳- در صورت استفاده از سوراخ های بزرگ شده برابر با نیروی محوری حاصل از ترکیبات بارگذاری متعارف
۷-۱-۴-۳-۱۰ وصله ستون ها
وصله ستون ها باید الزامات بند ۱۰-۳-۲-۱۲ را تأمین نمایند در صورتی که وصله ستون ها از نوع مستقیم باشند در این صورت جوش وصله ها باید از نوع شیاری با نفوذ کامل باشد. مقاومت خمشی مورد نیاز وصله های غیر مستقیم باید حداقل برابر Mpmin/αs و مقاومت برشی مورد نیاز آنها باید حداقل برابر (Hc)/(ΣMp/αs) باشد که در آن :
Mpmin = لنگر پلاستیک کوچک ترین مقطع وصله شونده ستون
ΣMp = مجموع لنگرهای پلاستیک دو انتهای ستون در طبقه مورد نظر
Hc = ارتفاع خالص ستون فاصله خالص بین بال تحتانی تیر فوقانی و روی دال بتنی تیر تحتانی در طبقه مورد نظر و در صورت عدم وجود دال بتنی سازه ای فاصله خالص بین بال تحتانی تیر فوقانی و بال فوقانی تیر تحتانی در طبقه مورد نظر
αs = برابر ۱.۰ در روش LRFD و برابر ۱.۵ در روش ASD
تبصره: در هر حال مقاومت محوری موجود وصله هر جزء مقطع ستون (بدون در نظر گرفتن آثار لنگر خمشی)، نباید از Fybiti/αs کمتر در نظر گرفته شود که در آن :
Fy = تنش تسلیم مشخصه فولاد ستون
bi = پهنای جزء ستون کوچک تر وصله شونده
ti = ضخامت جزء ستون کوچک تر وصله شونده
۲-۴-۳-۱۰ الزامات لرزه ای قاب های مهاربندی شده همگرای ویژه (SCBF)
۱-۲-۴-۳-۱۰ الزامات عمومی
قاب های مهاربندی شده همگرای ویژه (SCBF) به قابهایی گفته می شوند که در آنها از مهاربندها انتظار می رود تحت اثر بار جانبی زلزله طرح تغییر شکل های فرا ارتجاعی قابل ملاحظه ای تحمل کنند و در آنها کاهش مقاومت چندانی رخ ندهد. رفتار فرا ارتجاعی مورد نظر ممکن است به مرحله بعد از کمانش مهاربند توسعه یابد. از این رو پیکربندی و طراحی مهاربندها و اتصالات آن باید چنان باشد که از عهده این تغییر شکل ها برآیند پیکربندی مهاربندهای مجاز در این نوع قاب ها شامل مهاربندهای قطری ضربدری مهاربندهای به شکل ۷ یا ۸ و مهاربندهای چند ردیفی در یک طبقه می باشند. همچنین تعبیه سوراخ های متوالی در جان تیرهای دهانه های مهاربندی شده با هر نوع مهاربندی (قطری ضربدری ۷ یا ۸) مجاز نیست در صورت لزوم به تعبیه سوراخ در جان تیر اطراف آن باید به نحوی تقویت گردد که مقاومت های موجود در مقطع سوراخ دار از مقاومت های موجود مقطع کامل تیر کمتر نباشد.
۲-۲-۴-۳-۱۰ مبانی طراحی
در طراحی اعضا و اتصالات قاب های مهاربندی شده همگرای ویژه علاوه بر الزامات متعارف فصل های ۱۰-۱ و ۱۰-۲ و نیز الزامات لرزه ای عمومی بخش ۱۰-۳-۲ باید الزامات لرزه ای این بخش نیز رعایت شود. در این گونه مهاربندها خروج از مرکزیت کمتر از عمق تیر مجاز است مشروط بر اینکه برآیند نیروهای اعضا و اتصالات در طراحی لحاظ شوند و منبع مورد انتظار ظرفیت تغییر شکل غیر الاستیک تغییر نکند.
۳-۲-۴-۳-۱۰ الزامات تحلیل
در قاب های مهاربندی شده همگرای ویژه مقاومت های مورد نیاز تیرها ستون ها و اتصالات آنها باید. بر اساس نیروی زلزله محدود به ظرفیت (Ecl) تعیین شوند. برای این منظور این مقاومت های مورد نیاز نباید از نیروهای ناشی از تحلیل های زیر کوچک تر در نظر گرفته شوند :
الف) تحلیلی که در آن فرض میشود نیروی مهاربندی های کششی برابر RyFyAg/αs و نیروی مهاربندی های فشاری برابر ۱.۱۴FcrAg/αs است.
ب) تحلیلی که در آن فرض میشود نیروی مهاربندی های کششی برابر RyFyAg/αs و نیروی مهاربندی های فشاری برابر ۰.۳x۱.۱۴FcrAg/αs است.
که در آن :
Ry = نسبت تنش تسلیم مورد انتظار به تنش تسلیم مشخصه فولاد اعضای مهاربندی
Fy = تنش تسلیم مشخصه فولاد اعضای مهاربندی
Ag = سطح مقطع کلی عضو مهاربندی
Fcr = تنش فشاری مورد انتظار ناشی از کمانش مطابق ضوابط بخش ۱۰-۲-۴ با این شرط که در آن به جای Fy از RyFy استفاده شده باشد.
αs = برابر ۱.۰ در روش LRFD و برابر ۱.۵ در روش ASD
تبصره ۱: برای انجام تحلیل های فوق میتوان ابتدا حرکت جانبی قاب را مقید نمود. سپس اعضای مهاربندی را از مدل تحلیلی حذف نموده و در اتصال دو انتهای آنها مطابق بندهای (الف) و (ب) فوق نیروی نظیر آنها به مدل تحلیلی اعمال کرد و پس از آن در حضور بارهای ثقلی با ضرایب بار مربوطه سازه مورد تحلیل و طراحی قرار گیرد.
تبصره ۲: در مهاربندهای چند ردیفی در یک طبقه این تحلیل باید در برگیرنده تسلیم و کمانش مهاربندها به صورت پیش رونده از ردیف های ضعیف به قوی باشد.
۴-۲-۴-۳-۱۰ الزامات سیستم
۱-۴-۲-۴-۳-۱۰ توزیع نیروی جانبی
در هر طبقه و در امتداد هر محور مهاربندها باید طوری در نظر گرفته شوند که در هر راستای بارگذاری حداقل ۳۰ درصد و حداکثر ۷۰ درصد نیروی جانبی سهم آن محور در کشش تحمل شود. مگر آن که مهاربندهای فشاری دارای مقاومتی بیشتر از آنچه تحلیل سازه برای ترکیبات بار شامل زلزله تشدید یافته نشان میدهد، باشند. منظور از محور مهاربندی در این بند، یک یا چند محور مهاربندی شده مستقیم موازی است که به فاصله ای کمتر از ۱۰ درصد بعد ساختمان در پلان در جهت عمود بر محور از یکدیگر قرار گرفته باشند.
در مواقعی که در یک محور مهاربندی، مهاربندهای قطری در یک دهانه نباشند، مقاومت های مورد نیاز دیافراگم، جمع کننده ها و اجزای تشکیل دهنده سیستم کف باید طوری در نظر گرفته شوند که مطابق الزامات بند ۱۰-۳-۴-۲-۳ نیروهای ناشی از رفتار فرا کمانشی مهاربندها بتوانند بین دهانه های مهاربندی شده منتقل شوند مقاومتهای مورد نیاز جمع کننده لازم نیست از مقاومت مورد نیاز به دست آمده از تحلیل شامل نیروی زلزله تشدید یافته (Ω۰E) که در آن کلیه مهاربندهای فشاری از مدل حذف شده اند بزرگتر در نظر گرفته شود. همچنین مقاومت مورد نیاز جمع کننده ها نباید از مقدار به دست آمده از ترکیبات بارگذاری متعارف کمتر در نظر گرفته شود.
۲-۴-۲-۴-۳-۱۰ مهاربندهای به شکل ۷ یا ۸
قاب های مهاربندی شده همگرای ویژه با مهاربندهای از نوع ۷ یا ۸ باید دارای شرایط زیر باشند:
الف) تیرهای واقع در دهانه های مهاربندی شده باید در حدفاصل بین دو ستون پیوسته باشند.
ب) مقاطع تیرهای واقع در دهانه های مهاربندی شده باید از نوع فشرده لرزه ای با محدودیت نسبت پهنا به ضخامت برابر λmd مطابق مقادیر جدول ۱۰-۳-۲-۴ باشند.
پ) تیرهای دهانه های مهاربندی شده باید دارای مهار جانبی کافی برای جلوگیری از کمانش جانبی پیچشی باشند برای این منظور در محل اتصال مهاربندها به تیر تعبیه مهار جانبی الزامی است مگر آنکه تیر دارای مقاومت خارج از صفحه و سختی کافی برای تأمین پایداری در بین دو انتهای مهار شده باشد.
۳-۴-۲-۴-۳-۱۰ مهاربندهای به شکل K
در این نوع قاب های مهاربندی شده استفاده از مهاربندهای به شکل K مجاز نیست.
۴-۴-۲-۴-۳-۱۰ مهاربندهای داری رفتار کششی تنها
در قاب های مهاربندی شده همگرای ویژه طراحی مهاربندی ها به صورت کششی تنها مجاز نیست.
۵-۴-۲-۴-۳-۱۰ مهاربندهای چند ردیفی در یک طبقه (MT-SCBF)
قاب های مهاربندی شده همگرای ویژه با مهاربندهای چند ردیفی در یک طبقه باید دارای شرایط زیر باشند:
الف) در هر یک از ردیف های مهاربندی مهاربندها باید به صورت یک جفت کششی - فشاری ( قرینه نسبت به محور مرکزی دهانه مهاربندی) مورد استفاده قرار گیرند.
ب) اعضای افقی واقع در تراز هر یک از ردیف های مهاربندی باید الزامات زیر را تأمین نمایند:
۱- در تراز هر یک از ردیف های مهاربندی باید عضو افقی وجود داشته باشد.
۲- اعضای افقی که توسط مهاربندهای به شکل ۷ یا ۸ قطع می شوند. باید الزامات بخش ۱۰-۳-۴-۲-۴-۲ را تأمین نمایند در صورتی که کمانش مهاربندها در خارج از صفحه قاب باشد، در بررسی لزوم یا عدم لزوم به تأمین مهارهای جانبی در طول عضو افقی لنگرهای پیچشی ناشی از کمانش مهاربند باید در نظر گرفته شود. مقدار لنگر پیچشی ناشی از کمانش مهاربند از طریق رابطه ۱.۱RyMp/αs تعیین میشود که در آن Mp برابر لنگر پلاستیک مقطع عضو مهاربندی و مقدار αs برابر ۱.۰ در LRFD و برابر ۱.۵ در ASD است ولی لازم نیست از مقاومت خمشی موجود اتصال عضو مهاربندی بزرگتر در نظر گرفته شود.
پ) ستون های واقع در دهانه های مهاربندی باید الزامات زیر را تأمین نمایند:
۱- در تراز هر یک از ردیف های مهاربندی ستون ها باید در برابر پیچش مهار شوند.
۲- ستون ها باید دارای مقاومت موجود کافی در برابر نیروهای ناشی از کمانش مهاربندها باشند. برای تعیین این نیروها لنگر خمشی عضو مهاربندی باید برابر ۱.۱RyMp/αs که در آن Mp لنگر پلاستیک مقطع عضو مهاربندی نسبت به محور کمانش و مقدار αs برابر ۱.۰ در LRFD و برابر ۱.۵ در ASD است در نظر گرفته شود؛ ولی لازم نیست از مقاومت خمشی موجود اتصال عضو مهاربندی نسبت به محور کمانش عضو مهاربندی بزرگتر در نظر گرفته شود.
۳- در کلیه ترکیبات بارگذاری در طراحی ستونهایی که تحت اثر بار محوری فشاری قرار دارند باید آثار مرتبه دوم و نیز آثار ناشی از نواقص هندسی اولیه لحاظ شود. برای این منظور به عنوان یک حداقل باید در تراز هر یک از ردیفهای مهاربندی و در خارج از صفحه مهاربندی یک بار جانبی فرضی به میزان ۰.۰۰۶ برابر مؤلفه قائم نیروی فشاری مهاربند در گره مورد نظر اعمال شود در کلیه حالتها مقدار ضریب B۱ (ضریب تشدید برای در نظر گرفتن اثر P-δ) لازم نیست از ۲ بزرگتر در نظر گرفته شود.
ت) در تر از هر یک از ردیف های مهاربندی مقدار تغییر مکان جانبی نسبی ضمن رعایت الزامات مبحث ششم مقررات ملی ساختمان نباید از ۲% ارتفاع ردیف مهاربندی بیشتر باشد.
۵-۲-۴-۳-۱۰ الزامات اعضا
۱-۵-۲-۴-۳-۱۰ الزامات عمومی
مقاطع ستون ها تیرها و اعضای مهاربندی باید از نوع فشرده لرزه ای با محدودیت نسبت پهنا به ضخامت برابر λhd مطابق مقادیر جدول ۱۰-۳-۲-۴ باشند. همچنین در مهاربندهای چند ردیفی در یک طبقه، مقاطع تیرهای واقع در تراز ردیف های مهاربندی باید از نوع فشرده لرزه ای با محدودیت نسبت پهنا به ضخامت برابر λmd مطابق مقادیر جدول ۱۰-۳-۲-۴ باشند.
۲-۵-۲-۴-۳-۱۰ اعضای مهاربندی
در قاب های مهاربندی شده همگرای ویژه اعضای مهاربندی باید دارای شرایط زیر باشند :
الف) مقدار نسبت لاغری (KL٫r) عضو مهاربندی نباید از ۲۰۰ بزرگ تر باشد.
ب) در مهاربندهای ساخته شده از دو یا چند نیمرخ در طول عضو مهاربندی فاصله اتصال دهنده ها (بست ها یا لقمه ها) باید طوری باشد که نسبت لاغری حداقل (a٫ri) اجزای تشکیل دهنده مقطع مهاربندی از ۰.۴ نسبت لاغری تعیین کننده عضو ساخته شده بیشتر نباشد که در آن :
a = فاصله مرکز تا مرکز اتصال دهنده ها (بست ها یا لقمه ها)
ri = شعاع زیراسیون حداقل هر یک از نیمرخهای تشکیل دهنده مقطع عضو مهاربندی
مجموع مقاومت های برشی موجود اتصال دهنده ها در طول عضو باید مساوی یا بزرگتر از مقاومت کششی موجود هر یک از نیمرخها باشد. در این محاسبه در مهاربندهای ۷ یا ۸ و قطری طول عضو مهاربندی برابر طول کل مهاربند و در مهاربندهای ضربدری برابر نصف طول کل مهاربندی در نظر گرفته میشود. فاصله اتصال دهنده ها باید یکنواخت بوده و تعداد آنها در طول عضو مهاربندی حداقل دو عدد باشد. اتصال دهنده ها نباید در داخل یک چهارم طول خالص عضو مهاربندی که در وسط مهاربند قرار میگیرد، باشد. اگر کمانش عضو مهاربندی طوری باشد که موجب ایجاد برش در اتصال دهنده ها نشود در این صورت در طراحی اتصال دهنده ها می توان این الزامات را نادیده گرفت.
پ) مقدار سطح مقطع خالص مؤثر عضو مهاربندی نباید از سطح مقطع کلی آن کمتر باشد. در مواقعی که در عضو مهاربندی از قطعات تقویتی ورق یا نیمرخ استفاده میشود الزامات زیر باید تأمین شوند:
۱- تنش تسلیم قطعات تقویتی باید حداقل برابر تنش تسلیم عضو مهاربندی باشد.
۲- اتصالات قطعات تقویتی به عضو مهاربندی باید دارای مقاومت موجود کافی برای توسعه مقاومت مورد انتظار قطعات تقویتی در هر طرف مقطع کاهش یافته باشد.
۳-۵-۲-۴-۳-۱۰ نواحی حفاظت شده
در قاب های مهاربندی شده همگرای ویژه مطابق شکل ۱۰-۳-۴-۲-۱ نواحی حفاظت شده که باید الزامات بخش ۱۰-۳-۲-۱۷ را تأمین نمایند، شامل موارد زیر است:
الف) برای مهاربندها یک چهارم طول در قسمت میانی عضو و در دو انتها فاصله ای به طول عمق مقطع عضو در صفحه کمانش از بر اتصال عضو مهاربندی به سمت داخل عضو
ب) اجزای اتصال مهاربندها به تیرها و ستون ها
تبصره به کارگیری اجزای مورد نیاز طراحی (از قبیل بست ها لقمه ها ورقهای تقویتی و وسایل اتصال آنها) در نواحی حفاظت شده با رعایت الزامات بخش ۱۰-۳-۲-۱۷ بلامانع است.
۶-۲-۴-۳-۱۰- اتصالات
۱-۶-۲-۴-۳-۱۰ جوش های بحرانی لرزه ای
در قاب های مهاربندی شده همگرای ویژه جوش های زیر به عنوان جوش بحرانی لرزه ای محسوب می شوند و باید الزامات بند ۱۰-۳-۲-۱-۶-ب را برآورده نمایند
الف) جوش شیاری در وصله ستون ها
ب) جوش های اتصال ستون به کف ستون
استثناء: در صورتی که آزمایش ها یا تحلیل ها نشان دهند که امکان تشکیل مفاصل پلاستیک در پای ستون یا در نزدیکی آن وجود ندارد و ضمناً تحت اثر ترکیبات بارگذاری شامل زلزله تشدید یافته در پای ستون برکنش محتمل نیست، جوش های این اتصال میتوانند بحرانی لرزه ای محسوب نشوند.
پ) جوش های اتصال تیر به ستون مطابق با شرایط الزامات بند ۱۰-۳-۴-۲-۶-۲-پ
۲-۶-۲-۴-۳-۱۰ اتصال تیر به ستون
در قاب های مهاربندی شده همگرای ویژه اگر اتصال ورق گاست (ورق اتصال) هم به تیر و هم به ستون صورت گیرد در این صورت اتصال تیر به ستون باید مطابق یکی از حالت های زیر باشد:
الف) پیکربندی اتصال مطابق ضوابط بند ۱۰-۲-۹-۱-۲-الف به صورت یک اتصال ساده (مفصلی) باشد به نحوی که حداقل ۰.۰۲۵ رادیان قابلیت دوران داشته باشد. در شکل ۱۰-۳-۴-۲-۲ چند نمونه از پیکربندی های متداول اتصال مفصلی تیر به ستون که این الزام قابلیت دوران را تأمین می نمایند. نشان داده شده است .
ب) پیکربندی اتصال به صورت یک اتصال گیردار باشد و مقاومت خمشی مورد نیاز اتصال که باید همراه با مقاومت های مورد نیاز اتصال مهاربندها در نظر گرفته شود حداقل برابر کوچک ترین دو مقدار زیر باشد:
۱- حداکثر مقاومت خمشی مورد انتظار تیر برابر ۱.۱RyMp/αs که در آن Mp لنگر پلاستیک مقطع تیر Ry برابر نسبت تنش تسلیم مورد انتظار به تنش تسلیم مشخصه فولاد تیر و αs برابر ۱.۰ در روش LRFD و برابر ۱.۵ در روش ASD است .
۲- مجموع حداکثر مقاومت خمشی مورد انتظار ستون های بالا و پایین اتصال برابر برابر (αs)/(ΣRyFyZ)۱.۱ که در آن Z برابر اساس مقطع پلاستیک مقطع ستون ، Ry برابر نسبت تنش تسلیم مورد انتظار به تنش تسلیم مشخصه فولاد ستون و Fy برابر تنش تسلیم مشخصه فولاد ستون است.
پ) اتصال تیر به ستون به صورت یک اتصال صلب خمشی مطابق الزامات اتصالات گیردار در قاب های خمشی معمولی طراحی شود.
۳-۶-۲-۴-۳-۱۰ اتصال اعضای مهاربندی
مقاومت های مورد نیاز کششی فشاری و خمشی اتصال اعضای مهاربندی که باید به طور مجزا در نظر گرفته شوند به شرح زیر هستند :
الف) مقاومت کششی مورد نیاز
مقاومت کششی مورد نیاز اتصالات اعضای مهاربندی باید حداقل برابر RyFyAg/αs در نظر گرفته شود که در آن :
Ry = نسبت تنش تسلیم مورد انتظار به تنش تسلیم مشخصه فولاد اعضای مهاربندی
Fy = تنش تسلیم مشخصه فولاد اعضای مهاربندی
Ag = سطح مقطع کلی عضو مهاربندی
αs = برابر ۱.۰ در روش LRFD و برابر ۱.۵ در روش ASD
تبصره: در اتصالات پیچی مطابق الزامات عمومی در صورت استفاده از سوراخ های بزرگ شده در یک لایه از اجزاء اتصال باید از نوع لغزش بحرانی باشد و مقاومت مورد نیاز نظیر حالت حدی لغزش بحرانی لازم نیست از مقاومت مورد نیاز به دست آمده از ترکیبات مختلف بارگذاری شامل نیروی زلزله تشدید یافته (Ω۰E) بزرگتر در نظر گرفته شود.
ب) مقاومت فشاری مورد نیاز
مقاومت فشاری مورد نیاز اتصالات اعضای مهاربندی باید حداقل برابر کوچک ترین مقدار از بین RyFyAg/αs و ۱.۱۴FcreAg/αs در نظر گرفته شود که در آن :
Ry = نسبت تنش تسلیم مورد انتظار به تنش تسلیم مشخصه فولاد اعضای مهاربندی
Fy = تنش تسلیم مشخصه فولاد اعضای مهاربندی
Ag = سطح مقطع کلی عضو مهاربندی
Fcre = تنش فشاری مورد انتظار ناشی از کمانش مطابق ضوابط بخش ۱۰-۲-۴ با این شرط که در آن به جای Fy از RyFy استفاده شده باشد.
پ) مقاومت خمشی مورد نیاز
اتصال اعضای مهاربندی باید دارای مقاومت خمشی مورد نیاز حداقل برابر ۱.۱RyMp/αs باشد که در آن Mp لنگر خمشی پلاستیک مقطع عضو مهاربندی حول محور کمانش بحرانی مقطع است. در صورت حاکم بودن کمانش خارج از صفحه مهاربندی و تأمین شرایط مناسب سازگاری ورق اتصال با کمانش خارج از صفحه ، نظیر تأمین فاصله حداقل ۲t مطابق شکل ۱۰-۳-۴-۲-۳ بین انتهای مهاربند تا خط آزاد خمش لزومی به در نظر گرفتن مقاومت خمشی مورد نیاز نیست.
ت) ورق اتصال مهاربندی
برای کمانش خارج از صفحه اعضای مهاربندی جوشهای متصل به تیر و ستون ورق اتصال باید دارای مقاومت برشی موجود حداقل برابر ۰.۶RyFytpL/αs باشند که در آن :
Ry = نسبت تنش تسلیم مورد انتظار به تنش تسلیم مشخصه فولاد ورق اتصال
Fy = تنش تسلیم مشخصه فولاد ورق اتصال
tp = با ضخامت ورق اتصال
L = طول متصل به تیر ورق اتصال برای جوش متصل به تیر و طول متصل به ستون برای جوش متصل به ستون ورق اتصال
αs = برابر ۱.۰ در روش LRFD و برابر ۱.۵ در روش ASD
تبصره: در صورت تأمین فاصله ۲t مطابق (شکل ۱۰-۳-۴-۲-۳)، به جای استفاده از الزام فوق این جوش ها می توانند بر اساس بزرگترین مقدار به دست آمده از حالت های زیر طراحی شوند :
۱- نیروهای ایجاد شده در لبه های ورق اتصال ناشی از مقاومت فشاری مورد نیاز اتصال عضو مهاربندی (مطابق بند ب)
۲- نیروهای ایجاد شده در لبه های ورق اتصال ناشی از ۰.۳ مقاومت فشاری مورد نیاز اتصال عضو مهاربندی در ترکیب با اثر مقاومت خمشی مورد انتظار ورق اتصال نسبت به محور ضعیف آن در محل خط آزاد خمش
۷-۲-۴-۳-۱۰ وصله ستون ها
وصله ستون ها باید الزامات بند ۱۰-۳-۲-۱۲ را تأمین نمایند. وصله مستقیم ستون ها باید با استفاده از جوش شیاری با نفوذ کامل انجام شود. وصله غیر مستقیم ستون ها می تواند از نوع جوشی یا پیچی باشد. در هر حال مقاومت خمشی مورد نیاز وصله های غیر مستقیم نباید از Mpmin/αs و مقاومت برشی مورد نیاز آنها نباید از (αsHc)/(ΣMp) کمتر در نظر گرفته شود که در آن :
Mpmin = لنگر پلاستیک کوچکترین مقطع وصله شونده ستون
Mp = مجموع لنگرهای پلاستیک دو انتهای ستون در طبقه مورد نظر
αs = برابر ۱.۰ در روش LRFD و برابر ۱.۵ در روش ASD
Hc = ارتفاع خالص ستون (فاصله خالص بین بال تحتانی تیر فوقانی و روی دال بتنی تیر تحتانی در طبقه مورد نظر و در صورت عدم وجود دال بتنی سازه ای فاصله خالص بین بال تحتانی تیر فوقانی و بال فوقانی تیر تحتانی در طبقه مورد نظر )
تبصره: در هر حال مقاومت محوری موجود وصله هر جزء مقطع ستون (بدون در نظر گرفتن آثار لنگر خمشی)، نباید از RyFybiti/αs کمتر در نظر گرفته شود که در آن :
Ry = نسبت تنش تسلیم مورد انتظار به تنش تسلیم مشخصه فولاد ستون
Fy = تنش تسلیم مشخصه فولاد ستون
bi = پهنای جزء ستون کوچک تر وصله شونده
ti = ضخامت جزء ستون کوچک تر وصله شونده
۳-۴-۳-۱۰ الزامات لرزه ای قاب های مهاربندی شده واگرا (EBF)
۱-۳-۴-۳-۱۰ الزامات عمومی
قاب های مهاربندی شده و اگرا (EBF) قاب هایی هستند که در آنها در دهانه مهاربندی یک انتهای مهاربندها با فاصله نسبتاً کمی از یکدیگر روی محور طولی تیر یا با فاصله نسبتاً کمی از گره اتصال تیر به ستون به تیر متصل می شوند و موجب تشکیل تیر پیوند که تحت اثر برش و خمش قرار میگیرد، میشود. به ناحیه ای که بین نقاط تلاقی محورهای دو عضو قطری مهاربندی روی تیر تشکیل میشود تیر پیوند میانی و به فاصله ای که بین نقطه تلاقی محور عضو مهاربندی تا گره اتصال تیر به ستون قرار دارد تیر پیوند کناری گفته میشود. در این نوع قاب ها ظرفیت تغییر شکل غیر الاستیک سیستم مهاربندی عمدتاً از طریق تسلیم برشی یا خمشی تیر پیوند تأمین میشود. در این نوع قاب های مهاربندی شده تعبیه سوراخ در جان تیرهای پیوند مجاز نیست. همچنین توصیه میشود در جان تیر خارج از ناحیه تیر پیوند سوراخی تعبیه نشود. در صورت لزوم به تعبیه سوراخ در جان تیر خارج از ناحیه تیر پیوند اطراف آن باید به نحوی تقویت گردد که مقاومت های موجود (مقاومت های طراحی در LRFD و مقاومت های مجاز در ASD) در مقطع سوراخ دار از مقاومت های موجود مقطع کامل تیر کمتر نباشد.
در شکل ۱۰-۳-۴-۳-۱ چند نمونه از قاب های مهاربندی شده و اگرا و اجزای کلیدی تشکیل دهنده آن نشان داده شده است .
۲-۳-۴-۳-۱۰ مبانی طراحی
در طراحی اعضا و اتصالات قاب های مهاربندی شده و اگرا علاوه بر الزامات متعارف فصل های ۱۰-۱ و ۱۰-۲ و نیز الزامات لرزه ای عمومی بخش ۱۰-۳-۲ باید الزامات لرزه ای این بخش نیز رعایت شود. در این گونه مهاربندها خروج از مرکزیت کمتر از عمق تیر در اتصال مهاربند به تیر و در خارج از ناحیه تیر پیوند مجاز است مشروط بر اینکه آثار این خروج از مرکزیت در طراحی اعضا و اتصالات لحاظ شوند و این خروج از مرکزیت منبع مورد انتظار ظرفیت تغییر شکل فرا ارتجاعی سیستم را تغییر ندهد.
۳-۳-۴-۳-۱۰ الزامات تحلیل
در قاب های مهاربندی شده و اگرا مقاومت مورد نیاز اعضای مهاربندی و اتصالات آنها، ستون ها و تیرهای خارج از ناحیه تیر پیوند باید بر اساس نیروی زلزله محدود به ظرفیت (Ecl) که در تیرهای پیوند ایجاد میگردد تعیین شوند. برای این منظور این مقاومتهای مورد نیاز باید بر اساس تحلیلی که تحت اثر بارهای ثقلی (با ضرایبی که در حضور نیروی زلزله مورد استفاده قرار میگیرند) و اثرات لرزه ای که موجب ایجاد برشی برابر ۱.۲۵RyVn/αs در تیرهای پیوند با مقطع I شکل و ۱.۴RyVn/αs در تیرهای پیوند با مقطع قوطی شکل و نیروهای نظیر آنها در دو انتهای تیر پیوند میشود، با رعایت استثناهای زیر، تعیین شود؛ که در آن Vn مقاومت برشی اسمی تیر پیوند مطابق ضوابط
بخش ۱۰-۳-۴-۳-۵-۲ -ب ، Ry نسبت تنش تسلیم مورد انتظار به تنش تسلیم مشخصه فولاد تیر پیوند و αs برابر ۱.۰ در LRFD و برابر ۱.۵ در ASD است.
استثناها :
(۱) در طراحی تیرهای خارج از ناحیه تیر پیوند میتوان اثرات لرزه ای ناشی از نیروی برشی و لنگر خمشی مذکور را با ضریب ۰.۸۸ کاهش داد.
(۲) در تحلیل مذکور میتوان از لنگرهای خمشی ناشی از تغییر مکان جانبی نسبی طبقه صرف نظر نمود. در صورتی که ستون در فاصله بین دو انتهای خود تحت اثر نیروی جانبی قرار بگیرد، در تعیین مقاومت های مورد نیاز مذکور باید آثار لنگر خمشی ناشی از این نیروی جانبی در نظر گرفته شود.
۴-۳-۴-۳-۱۰ الزامات سیستم
۱-۴-۳-۴-۳-۱۰ دوران تیر پیوند
دوران پلاستیک تیر پیوند نسبت به ناحیه خارج از آن (γp) نباید از مقادیر زیر بیشتر باشد :
الف) ۰.۰۸ رادیان برای حالتی که طول تیر پیوند مساوی یا کمتر از ۱.۶Mp/Vp باشد.
ب) ۰.۰۲ رادیان برای حالتی که طول تیر پیوند مساوی یا بزرگتر از ۲.۶Mp/Vp باشد. که در آن :
Vp = برش پلاستیک مقطع تیر پیوند
Mp = لنگر پلاستیک مقطع تیر پیوند
تبصره ۱ : در صورتی که مقدار طول تیر پیوند بین دو مقدار ۱.۶Mp/Vp و ۲.۶Mp/Vp باشد، برای تعیین مقدار مجاز دوران پلاستیک تیر پیوند میتوان از درون یابی خطی استفاده نمود.
تبصره ۲ : دوران پلاستیک تیر پیوند نسبت به ناحیه خارج از آن (γp) باید بر اساس تغییر مکان جانبی نسبی پلاستیک طبقه (Δp) محاسبه شود به تغییر مکان جانبی نسبی غیر خطی طبقه (ΔM) منهای تغییر مکان جانبی نسبی الاستیک آن تغییر مکان جانبی نسبی پلاستیک طبقه گفته میشود دوران پلاستیک تیر پیوند میتواند بر اساس روابط مندرج در شکل ۱۰-۳-۴-۳-۲ تعیین شود.
۲-۴-۳-۴-۳-۱۰ مهار جانبی تیر پیوند
در دو انتهای تیر پیوند میانی و انتهای منتهی به مهاربند تیر پیوند کناری با مقطع I شکل در بال های فوقانی و تحتانی باید مهارهای جانبی تعبیه شود. مهارهای جانبی باید دارای مقاومت موجود و سختی کافی مطابق ضوابطی که در بند ۱۰-۳-۲-۸-۳ برای مکان های مورد انتظار مفصل پلاستیک الزام شده است باشند.
۵-۳-۴-۳-۱۰ الزامات اعضا
۱-۵-۳-۴-۳-۱۰ الزامات عمومی
الف) مقاطع اعضای مهاربندی باید از نوع فشرده لرزه ای با محدودیت حداکثر نسبت پهنا به ضخامت برابر λmd مطابق مقادیر جدول ۱۰-۳-۲-۴ باشند.
ب) مقاطع ستون های نظیر دهانه های مهاربندی باید از نوع فشرده لرزه ای با محدودیت حداکثر نسبت پهنا به ضخامت برابر λhd مطابق مقادیر جدول ۱۰-۳-۲-۴ باشند.
پ) تیر (یا تیرهای) خارج از ناحیه تیر پیوند اگر دارای مقطع متفاوت با مقطع تیر پیوند باشند. باید دارای مقطع از نوع فشرده لرزه ای با محدودیت حداکثر نسبت پهنا به ضخامت برابر λmd مطابق مقادیر جدول ۱۰-۳-۲-۴ باشند.
تبصره: اگر تیر خارج از ناحیه پیوند دارای مقطع یکسان با مقطع تیر پیوند باشد، در این صورت مقاومت های موجود آن باید برابر مقاومتهای مورد انتظارش در نظر گرفته شود. به عبارت دیگر در تعیین مقاومتهای موجود تیر خارج از ناحیه پیوند به جای Fy میتوان از RyFy استفاده کرد که در آن Ry برابر نسبت تنش تسلیم مورد انتظار به تنش تسلیم مشخصه فولاد تیر و Fy برابر تنش تسلیم مشخصه فولاد تیر است.
۲-۵-۳-۴-۳-۱۰ الزامات تیر پیوند
الف) محدودیت ها
۱- مقطع تیر پیوند باید از نوع I شکل (نورد شده یا ساخته شده از ورق) یا از نوع قوطی شکل ساخته شده از ورق باشد. استفاده از مقاطع قوطی شکل نورد شده برای تیر پیوند مجاز نیست.
۲- تیرهای پیوند باید دارای مقطع از نوع فشرده لرزه ای با محدودیت حداکثر نسبت پهنا به ضخامت برابر λhd مطابق مقادیر جدول ۱۰-۳-۲-۴ باشند.
استثنا: برای تیرهای پیوند دارای مقطع I شکل و با طول e≤۱.۶Mp/Vp بال های مقطع می توانند از نوع فشرده لرزه ای با محدودیت حداکثر نسبت پهنا به ضخامت برابر λmd مطابق مقادیر جدول ۱۰-۳-۲-۴ باشند. همچنین برای تیرهای پیوند دارای مقطع قوطی شکل و با طول e≤۱.۶Mp/Vp جان های مقطع می توانند از نوع فشرده لرزه ای با محدودیت حداکثر نسبت پهنا به ضخامت برابر λmd مطابق مقادیر جدول ۱۰-۳-۲-۴ باشند.
۳- جان (یا جان ها )باید از یک ورق تک بدون هرگونه ورق مضاعف متصل به آن در نظر گرفته شود و در آن نباید هیچ گونه بازشویی ایجاد شود.
۴- در تیرهای پیوند ساخته شده از ورق اتصال جان یا جانها به بال تیر باید از نوع جوش شیاری با نفوذ کامل باشد.
۵- تیرهای پیوند با مقطع قوطی شکل ساخته شده از ورق باید دارای شرایط Iy>۰.۶۷Ix باشند که در آن Iy را ممان اینرسی مقطع تیر پیوند حول محور مرکزی در امتداد جان های مقطع و Ix ممان اینرسی مقطع تیر پیوند حول محور مرکزی عمود بر امتداد جان های مقطع است.
ب) مقاومت برشی اسمی تیر پیوند
مقاومت برشی موجود تیر پیوند [ مقاومت برشی طراحی (ΦvVn) در LRFD و مقاومت برشی مجاز (Vn/Ωv) در ASD ] باید برابر کوچکترین مقدار محاسبه شده بر اساس حالت های حدی تسلیم برشی در جان مقطع و تسلیم خمشی در دو انتهای تیر پیوند در مقطع کلی در نظر گرفته شود که در آن Φv ضریب کاهش مقاومت برابر ۰.۹ ، Ωv ضریب اطمینان برابر ۱.۶۷ و Vn مقاومت برشی اسمی تیر پیوند است که باید به شرح زیر در نظر گرفته شود :
۱- بر اساس تسلیم برشی در جان مقطع
(۱-۳-۴-۳-۱۰) Vn=Vp
بر اساس تسلیم خمشی در مقطع کلی
(۲-۳-۴-۳-۱۰) Vn=۲Mp/e
در روابط فوق:
Pr = مقاومت محوری مورد نیاز تیر پیوند بر اساس ترکیبات بارگذاری متعارف در واقع منظور از Pr همان Pu در طراحی به روش LRFD و Pa در طراحی به روش ASD است.
Py = مقاومت تسلیم محوری تیر پیوند برابر FyAg
Alw = مساحت جان مقطع تیر پیوند برابر tw(d-۲tf) برای مقاطع I شکل (نورد شده یا ساخته شده از ورق) و برابر ۲tw(d-۲tf) برای مقاطع قوطی شکل ساخته شده از ورق که در آن tf ضخامت بال ، tw ضخامت جان و d عمق کلی مقطع I شکل است.
Fy = تنش تسلیم مشخصه فولاد تیر پیوند
Z = اساس مقطع پلاستیک تیر پیوند
e = طول تیر پیوند که برابر است با فاصله بین اتصال دو انتهای مهاربند در روی بال تیر یا فاصله بین اتصال انتهای مهاربندی در روی بال تیر تا بر ستون
αs = برابر ۱.۰ در روش LRFD و برابر ۱.۵ در روش ASD
پ) طول تیر پیوند
تیرهای پیوندی که دارای شرط αsPr/Py>۰.۱۵ هستند باید محدودیت زیر را برآورده نمایند:
۱- در صورتی که P' ≤ ۰.۵ باشد:
۲- در صورتی که P' > ۰.۵ باشد:
در روابط فوق :
Vp = برش پلاستیک مقطع تیر پیوند مطابق رابطه ۱۰-۳-۴-۳-۳
Mp = لنگر پلاستیک مقطع تیر پیوند مطابق رابطه ۱۰-۳-۴-۳-۴
Vr = مقاومت برشی مورد نیاز تیر پیوند بر اساس ترکیبات بارگذاری متعارف در واقع منظور از Vr همان Vu در طراحی به روش LRFD و Va در طراحی به روش ASD است.
Vy = مقاومت تسلیم برشی تیر پیوند برابر ۰.۶FyAlw
Alw = مساحت جان مقطع تیر پیوند برابر tw(d-۲tf) برای مقاطع | شکل (نورد شده یا ساخته شده از ورق) و برابر ۲tw(d-۲tf) برای مقاطع قوطی شکل ساخته شده از ورق که در آن tf ضخامت بال ، tw ضخامت جان و d عمق کلی مقطع I شکل است.
Pr = مقاومت محوری مورد نیاز تیر پیوند بر اساس ترکیبات بارگذاری متعارف در واقع منظور از Pr همان Pu در طراحی به روش LRFD و Pa در طراحی به روش ASD است که بر اساس یک مدل تحلیلی واقعی به دست می آید.
Py = مقاومت تسلیم محوری تیر پیوند برابر FyAg
Ag = سطح مقطع کلی مقطع تیر پیوند
Fy = تنش تسلیم مشخصه فولاد تیر پیوند
e = طول تیر پیوند که برابر است با فاصله بین اتصال دو انتهای مهاربند در روی بال تیر یا فاصله بین اتصال انتهای مهاربندی در روی بال تیر تا بر ستون
αs = برابر ۱.۰ در روش LRFD و برابر ۱.۵ در روش ASD
تبصره: برای تیرهای پیوندی که دارای شرایط αsPr/Py ≤ ۰.۱۵ هستند، هیچ محدودیتی برای طول تیر پیوند وجود ندارد، لیکن به منظور تأمین الزامات بند ۱۰-۳-۴-۳-۴-۱ ممکن است به تیرهای پیوندی با طول کوتاه تر نیاز باشد.
ت) سخت کننده های تیر پیوند
تیرهای پیوند باید با سخت کننده در محل اتصال انتهای مهاربند به تیر و نیز تعدادی سخت کننده میانی در طول تیر پیوند تقویت شوند مشخصات این سخت کننده ها باید بر اساس ضوابط بندهای زیر در نظر گرفته شوند :
ت-۱) سخت کننده های تیرهای پیوند با مقطع I شکل
تیرهای پیوند باید با سخت کننده در محل اتصال انتهای مهاربند به تیر تقویت شوند. این سخت کننده ها باید به صورت یک جفت در دو طرف جان و در تمام ارتفاع آن تعبیه گردند. پهنای هر یک از این سخت کننده ها نباید از (bf-tw½) و ضخامت آنها نباید از ۰.۷۵tw یا ۱۰ میلی متر (هر کدام بزرگتر باشد)، کمتر انتخاب شود که در آن bf پهنای بال تیر پیوند و tw ضخامت جان مقطع تیر پیوند است.
در شرایط زیر تیر پیوند باید دارای سخت کننده های میانی نیز باشد :
۱- در مواردی که طول تیر پیوند کوچکتر یا مساوی ۱.۶Mp/Vp باشد. در این گونه موارد فاصله سخت کننده های میانی نباید بیشتر از ۳۰tw-d/۵ برای تیرهای پیوند با زاویه دوران ۰.۰۸ رادیان و ۵۲tw-d/۵ برای تیرهای پیوند با زاویه دوران ۰.۰۲ رادیان در نظر گرفته شود. برای تعیین فاصله سخت کننده های میانی در تیرهای پیوند با زاویه دوران بین دو مقدار ۰.۰۲ و ۰.۰۸ رادیان میتوان از درون یابی خطی استفاده نمود.
۲- در مواردی که طول تیر پیوند در محدوده ۲.۶Mp/Vp ≤ e ≤ ۵Mp/Vp باشد، تعبیه یک سخت کننده میانی به فاصله ۱.۵bf در هر یک از دو انتهای تیر پیوند الزامی است. در مواردی که طول تیر پیوند بزرگتر از ۵Mp/Vp باشد تعبیه سخت کننده های میانی در طول تیر پیوند الزامی نیست.
۳- در مواردی که طول تیر پیوند در محدوده ۱.۶Mp/Vp ≤ e ≤ ۲.۶Mp/Vp باشد، تیر پیوند باید دارای سخت کننده های میانی باشد در این گونه موارد سخت کننده های میانی باید الزامات هر دو شرط (۱) و (۲) در فوق را تأمین نمایند.
۴- سخت کننده های مورد نیاز برای شرایط (۱) تا (۳) در فوق باید در تمام ارتفاع تیر پیوند تعبیه شوند. این سخت کننده ها در تیرهای با ارتفاع ۶۵۰ میلی متر و بیشتر باید به صورت جفت و در دو سمت جان تعبیه شوند در تیرهای با ارتفاع کمتر از ۶۵۰ میلی متر میتوان این سخت کننده ها را به صورت تکی و در یک سمت جان تیر پیوند تعبیه نمود پهنای هر یک از سخت کننده های میانی نباید از bf-tw½ و ضخامت آنها نباید از tw یا ۱۰ میلی متر (هر کدام بزرگتر باشد) ، کمتر انتخاب شود.
چنانچه اتصال سخت کننده های انتهایی و میانی به جان و بال های تیر پیوند از طریق جوش گوشه، برقرار گردد، در این صورت مقاومت مورد نیاز اتصال سخت کننده ها به جان تیر پیوند باید حداقل برابر FyAst/αs و مقاومت مورد نیاز اتصال سخت کننده ها به هر یک از بالهای تیر پیوند باید حداقل برابر با FyAst/αs¼ در نظر گرفته شود که در آن Fy تنش تسلیم مشخصه فولاد سخت کننده ها، Ast سطح مقطع عرضی هر یک از سخت کننده ها و αs برابر ۱.۰ در LRFD و برابر ۱.۵ در ASD است.
ت-۲) سخت کننده های تیرهای پیوند با مقطع قوطی شکل
تیرهای پیوند با مقطع قوطی شکل باید با سخت کننده در محل اتصال انتهای مهاربندی به تیر تقویت شوند. این سخت کننده ها باید در یک سمت هر یک از جان ها و در تمام ارتفاع آن تعبیه گردند و اتصال آنها به هر یک از جان ها از داخل یا خارج مقطع قوطی شکل مجاز است. پهنای هر یک از این سخت کننده ها نباید از b/۲ و ضخامت آنها نباید از ۰.۷۵tw یا ۱۲ میلی متر (هر کدام بزرگتر باشد)، کمتر انتخاب شود که در آن b پهنای داخلی بال مقطع تیر پیوند و tw ضخامت هر یک از جان های مقطع تیر پیوند است.
در شرایط زیر تیر پیوند با مقطع قوطی شکل باید دارای سخت کننده های میانی نیز باشد :
۱- در مواردی که طول تیر نیوند کوچک تر یا مساوی ۱.۶Mp/Vp بوده و جان ها دارای نسبت ارتفاع به ضخامت (h/tw)، بزرگ تر یا مساوی ۰.۶۷x√E/RyFy باشند. در این گونه موارد فاصله سخت کننده های میانی نباید بیشتر از [۲۰tw - ⅛ (d - ۲tf)] در نظر گرفته شود.
۲- در مواردی که طول تیر پیوند کوچک تر یا مساوی ۱.۶Mp/Vp بوده و جان ها دارای نسبت ارتفاع به ضخامت (h/tw)، کوچکتر از ۰.۶۷x√E/RyFy باشند تعبیه سخت کننده های میانی در طول تیر پیوند الزامی نیست.
۳- در مواردی که طول تیر پیوند بزرگتر از ۱.۶Mp/Vp باشد. تعبیه سخت کننده های میانی در طول تیر پیوند الزامی نیست.
سخت کننده های میانی باید در تمام ارتفاع جان تیر پیوند تعبیه شوند و اتصال آنها به هر یک از جان ها از داخل یا خارج مقطع قوطی شکل مجاز است. اتصال سخت کننده های انتهایی و میانی داخلی به بال های مقطع قوطی شکل الزامی نبوده و باید از طریق جوش به جان های مقطع تیر پیوند انجام شود ولی اتصال سخت کننده های انتهایی و میانی خارجی به بال های مقطع قوطی شکل الزامی است. اگر اتصال سخت کننده های انتهایی و میانی به جان تیر پیوند از طریق جوش گوشه برقرار گردد، در این صورت مقاومت مورد نیاز اتصال هر یک از سخت کننده ها به جان تیر پیوند باید حداقل برابر FyAst/αs در نظر گرفته شود. همچنین اگر اتصال سخت کننده های انتهایی و میانی خارجی به بال های مقطع قوطی شکل از طریق جوش گوشه برقرار گردد، در این صورت مقاومت مورد نیاز اتصال هر یک از سخت کننده های خارجی به هر یک از بال های تیر پیوند باید حداقل برابر FyAst/αs ¼ در نظر گرفته شود که در آن، Fy تنش تسلیم مشخصه فولاد سخت کننده ها، Ast سطح مقطع عرضی هر یک از سخت کننده ها و αs برابر ۱.۰ در LRFD و برابر ۱.۵ در ASD است.
۳-۵-۳-۴-۳-۱۰ نواحی حفاظت شده
در قاب های مهاربندی شده و اگرا سرتاسر طول تیر پیوند به عنوان ناحیه حفاظت شده محسوب میشود و باید الزامات بند ۱۰-۳-۲-۱۷ را تأمین نماید.
۶-۳-۴-۳-۱۰ اتصالات
۱-۶-۳-۴-۳-۱۰ جوش های بحرانی لرزه ای
در قاب های مهاربندی شده و اگرا جوش های زیر به عنوان جوش بحرانی لرزه ای محسوب میشوند و باید الزامات بند ۱۰-۳-۲-۱-۶-ب را برآورده نمایند :
الف) جوش شیاری در وصله های ستون
ب) جوش های اتصال ستون به کف ستون
استثناء: در صورتی که آزمایش ها یا تحلیل ها نشان دهند که امکان تشکیل مفاصل پلاستیک در پای ستون یا در نزدیکی آن وجود ندارد و ضمناً تحت اثر ترکیبات بارگذاری شامل زلزله تشدید یافته در پای ستون برکنش محتمل نیست جوش های این اتصال می توانند بحرانی لرزه ای محسوب نشوند.
پ) جوش های اتصال تیر به ستون که الزامات بخش ۱۰-۳-۴-۳-۶-۲ بند (پ) را تأمین می کنند.
ت) جوش های اتصال بال ها و جان تیر پیوند به ستون برای تیرهای پیوند متصل به ستون
ت) جوش های اتصال جان تیر پیوند ساخته شده از ورق به بال ها
۲-۶-۳-۴-۳-۱۰ اتصالات تیرهای خارج از ناحیه پیوند به ستون
اتصالات تیرهای خارج از ناحیه تیر پیوند به ستون باید دارای شرایط زیر باشند.
در قاب های مهاربندی شده و اگرا اگر اتصال ورق گاست (ورق اتصال) هم به تیر و هم به ستون صورت گیرد در این صورت اتصال تیر به ستون باید مطابق یکی از حالت های زیر باشد :
الف) پیکربندی اتصال مطابق ضوابط بند ۱۰-۲-۹-۱-۲ به صورت یک اتصال ساده (مفصلی) باشد به نحوی که حداقل ۰.۰۲۵ رادیان قابلیت دوران داشته باشد.
ب) پیکربندی اتصال به صورت یک اتصال گیردار باشد و مقاومت خمشی مورد نیاز اتصال که باید همراه با مقاومت های مورد نیاز اتصال مهاربندها در نظر گرفته شود، حداقل برابر کوچک ترین دو مقدار زیر باشد:
۱- حداکثر مقاومت خمشی مورد انتظار تیر برابر ۱.۱RyMp/αs است که در آن Mp برابر لنگر پلاستیک مقطع تیر Ry برابر نسبت تنش تسلیم مورد انتظار به تنش تسلیم مشخصه فولاد تیر و αs مقدار برابر ۱.۰ در LRFD و برابر ۱.۵ در ASD است.
۲- مجموع حداکثر مقاومت خمشی مورد انتظار ستونهای بالا و پایین اتصال برابر (αs)/۱.۱(ΣRyFyZ) است که در آن Z برابر اساس مقطع پلاستیک مقطع ستون، Ry برابر نسبت تنش تسلیم مورد انتظار به تنش تسلیم مشخصه فولاد ستون Fy برابر تنش تسلیم مشخصه فولاد ستون و مقدار αs برابر ۱.۰ در LRFD و برابر ۱.۵ در ASD است.
پ) اتصال تیر به ستون به صورت یک اتصال صلب خمشی مطابق الزامات اتصالات گیردار در قابهای خمشی معمولی طراحی شود.
۳-۶-۳-۴-۳-۱۰ اتصال اعضای مهاربندی
در قاب های مهاربندی شده و اگرا اتصالات اعضای مهاربندی باید دارای شرایط زیر باشند:
۱- در صورتی که تیر پیوند به ستون متصل نباشد اتصالات اعضای مهاربندی می توانند به صورت مفصلی با گیردار طراحی شوند.
۲- در صورتی که تیر پیوند به ستون متصل باشد اتصالات اعضای مهاربندی باید به صورت صلب (گیردار کامل) طراحی شوند.
در هر دو حالت فوق مقاومت های مورد نیاز اتصالات اعضای مهاربندی می تواند بر اساس بزرگترین مقدار از بین نیروهای حاصل از ترکیبات بارگذاری متعارف و نیروهای حاصل از الزامات بند ۱۰-۳-۴-۳-۳ در نظر گرفته شود. اگر اتصال اعضای مهاربندی از نوع پیچی و با سوراخ های بزرگ شده باشد در این صورت مقاومت مورد نیاز مربوط به حالت حدی لغزش بحرانی نباید از نیروهای ناشی از ترکیبات بارگذاری شامل زلزله تشدید یافته (Ω۰E) کمتر در نظر گرفته شود.
۴-۶-۳-۴-۳-۱۰ اتصالات تیرهای پیوند به ستون
اتصالات تیرهای پیوند به ستون باید دارای شرایط زیر باشند :
الف) اتصالات تیرهای پیوند به ستون باید به صورت صلب (گیردار کامل) طراحی شوند.
ب) اتصالات تیرهای پیوند به ستون باید مطابق الزامات بند ۱۰-۳-۴-۳-۴-۱ توانایی دوران غیر الاستیک تیر پیوند را بدون کاهش مقاومت دارا باشند.
پ) مقاومت برشی مورد نیاز اتصال تیر پیوند به ستون باید حداقل برابر RyVn/αs باشد که در آن Vn مقاومت برشی اسمی تیر پیوند مطابق الزامات بند ۱۰-۳-۴-۳-۵-۲-ب ، Ry نسبت تنش تسلیم مورد انتظار به تنش تسلیم مشخصه فولاد تیر پیوند و αs برابر ۱.۰ در LRFD و برابر ۱.۵ در ASD است.
ت) مقاومت خمشی مورد نیاز اتصال تیر پیوند به ستون باید برابر کوچکترین دو مقدار Mp/αs و eVn/αs½ در نظر گرفته شود که در آن Mp لنگر پلاستیک مقطع تیر پیوند، Vn مقاومت برشی اسمی تیر پیوند مطابق الزامات بند ۱۰-۳-۴-۳-۳ و مقدار αs برابر ۱.۰ در LRFD و برابر ۱.۵ در ASD است.
۷-۳-۴-۳-۱۰ وصله ستون
وصله ستون ها باید الزامات بند ۱۰-۳-۲-۱۲ را تأمین نمایند وصله مستقیم ستون ها باید با استفاده از جوش شیاری با نفوذ کامل انجام شود وصله غیر مستقیم ستونها میتواند از نوع جوشی یا پیچی باشد. در هر حال مقاومت خمشی مورد نیاز وصله های غیر مستقیم نباید از Mpmin/αs و مقاومت برشی مورد نیاز آنها نباید از (αsHc)/(ΣMp) کمتر در نظر گرفته شود که در آن :
Mpmin = لنگر پلاستیک کوچکترین مقطع وصله شونده ستون
ΣMp = مجموع لنگرهای پلاستیک دو انتهای ستون در طبقه مورد نظر
αs = برابر ۱.۰ در روش LRFD و برابر ۱.۵ در روش ASD
Hc = ارتفاع خالص ستون (فاصله خالص بین بال تحتانی تیر فوقانی و روی دال بتنی تیر تحتانی در طبقه مورد نظر و در صورت عدم وجود دال بتنی سازه ای فاصله خالص بین بال تحتانی تیر فوقانی و بال فوقانی تیر تحتانی در طبقه مورد نظر)
تبصره: در هر حال مقاومت محوری موجود وصله هر جزء مقطع ستون (بدون در نظر گرفتن آثار لنگر خمشی) نباید از RyFybiti/αs کمتر در نظر گرفته شود که در آن
Ry نسبت تنش تسلیم مورد انتظار به تنش تسلیم مشخصه فولاد ستون
Fy = تنش تسلیم مشخصه فولاد ستون
bi = پهنای جزء ستون کوچک تر وصله شونده
ti = ضخامت جزء ستون کوچک تر وصله شونده
αs = برابر ۱.۰ در روش LRFD و برابر ۱.۵ در روش ASD
۴-۴-۳-۱۰ الزامات لرزه ای مهاربندهای کمانش تاب (BRBF)
۱-۴-۴-۳-۱۰ الزامات عمومی
قاب های مهاربندی شده با مهاربندهای کمانش تاب (BRBF) به قاب هایی گفته می شوند که از آنها انتظار تغییر شکل های فرا ارتجاعی قابل ملاحظه ای از طریق تسلیم هسته فولادی در کشش و فشار تحت اثر نیروی جانبی ناشی از زلزله طرح می رود. این نوع قاب ها متشکل از اعضای مهاربندی کمانش تاب هستند که به صورت همگرا مورد استفاده قرار می گیرند. در این نوع قابها فقط پیکربندی های قطری و به شکل ۷ یا ۸ مجاز هستند.
در شکل ۱۰-۳-۴-۴-۱ اجزای تشکیل دهنده یک نمونه مهاربند کمانش تاب نشان داده شده است. هسته فولادی مهاربند کمانش تاب از سه بخش جاری شونده انتقالی و متصل شونده تشکیل میشود. مهاربندهایی می توانند به عنوان مهاربند کمانش تاب در نظر گرفته شوند که مطابق الزامات بخش ۱۰-۳-۹ مورد آزمایش قرار گرفته و صحت عملکرد آنها تأیید شده باشد.
۲-۴-۴-۳-۱۰ مبانی طراحی
در طراحی اعضا و اتصالات قاب های مهاربندی شده کمانش تاب علاوه بر الزامات متعارف فصل های ۱۰-۱ و ۱۰-۲ و نیز الزامات لرزه ای عمومی بخش ۱۰-۳-۲ باید الزامات لرزه ای این بخش نیز رعایت شود. در این گونه مهاربندها خروج از مرکزیت کمتر از عمق تیر مجاز است مشروط بر اینکه برآیند نیروهای اعضا و اتصالات در طراحی لحاظ شوند و منبع مورد انتظار ظرفیت تغییر شکل غیر الاستیک تغییر نکند.
طراحی، آزمایش و جزئیات بندی عضو مهاربندی باید به نحوی انجام پذیرد که تغییر شکل های مورد انتظار را تأمین نماید. تغییر شکل های مورد انتظار، بیشترین مقدار به دست آمده از بین تغییر مکان جانبی نسبی طبقه معادل ۲ درصد ارتفاع طبقه و دو برابر تغییر مکان جانبی نسبی غیر خطی محاسبه شده برای طبقه (۲ΔM) است که تغییر شکل مهاربند تحت اثر بارهای ثقلی (در صورت وجود) باید به مقدار فوق اضافه گردد. این تغییر شکل باید از طریق مجموع تغییر شکل های الاستیک و غیر الاستیک عضو مهاربند تأمین گردد.
۱-۲-۴-۴-۳-۱۰ مقاومت اصلاح شده مهاربند
مقاومت اصلاح شده مهاربند کمانش تاب باید بر مبنای الزامات این بخش تعیین شود. مطابق این ضوابط بخش های انتقالی و متصل شونده عضو مهاربندی باید قادر به تحمل نیروهای متناظر با مقاومت اصلاح شده مهاربند باشند. مقاومت اصلاح شده مهاربند در فشار برابر βωRyPysc و مقاومت اصلاح شده مهاربند در کشش برابر ωRyPysc است که در آن :
β = ضریب اصلاح مقاومت فشاری
ω = ضریب اصلاح سخت شدگی کرنش
Pysc = مقاومت جاری شدن محوری بخش جاری شونده هسته فولادی مهاربند
تبصره: در صورتی که Pysc بر اساس تنش تسلیم آزمایش کشش استاندارد بر روی فولاد هسته مهاربند تعیین شده باشد نیازی به اعمال ضریب Ry نیست.
۲-۲-۴-۴-۳-۱۰ ضرایب اصلاحی β و ω
ضریب اصلاح مقاومت فشاری (β) باید بر اساس نسبت حداکثر نیروی فشاری به حداکثر نیروی کششی نمونه آزمایش شده مطابق نتایج آزمون تأیید مهاربندهای کمانش تاب معرفی شده در بخش ۱۰-۳-۹ در تغییر شکل های مورد انتظار مهاربند محاسبه شود. تغییر شکل مورد انتظار مهاربند باید بر اساس تغییر شکل نسبی طبقه که در بند ۱۰-۳-۴-۴-۲ مشخص شده، در نظر گرفته شود. برای تعیین مقدار β باید حداقل دو آزمون انجام شود و بزرگترین مقدار به دست آمده از این دو آزمون به عنوان مقدار ضریب اصلاحی در نظر گرفته شود. مقدار β در هر حال نباید کوچک تر از ۱.۰ در نظر گرفته شود.
ضریب اصلاح سخت شوندگی کرنش (ω) باید بر اساس نسبت مقاومت کششی حداکثر نمونه آزمایش شده مطابق آزمون تأیید مهاربندهای کمانش تاب معرفی شده در بخش ۱۰-۳-۹ در تغییر شکل های مورد انتظار به مقاومت تسلیم اندازهگیری شده نمونه آزمایشی (Pysc) محاسبه شود. برای تعیین مقدار باید حداقل دو آزمون انجام شود و بزرگترین مقدار به دست آمده از این دو آزمون به عنوان مقدار ضریب اصلاحی در نظر گرفته شود. در صورتی که فولاد هسته مرکزی نمونه آزمایش شده با مهاربند اصلی سازگار نباشد ضریب اصلاحی ω باید بر اساس آزمایش کششی استاندارد بر روی مصالح هسته مهاربند در نظر گرفته شود.
۳-۴-۴-۳-۱۰ الزامات تحلیل
مقاومت مورد نیاز ستون ها، تیرها و اتصالات مهاربندهای کمانش تاب، باید بر اساس نیروی زلزله محدود به ظرفیت هسته مهاربند (Ecl) تعیین شود.
تبصره: برای انجام این تحلیل می توان ابتدا حرکت جانبی قاب را مقید نمود؛ سپس اعضای مهاربندی را از مدل تحلیلی حذف نموده و در اتصال دو انتهای آنها مقاومت های اصلاح شده این اعضا که بر ضریب αs تقسیم شده اند، را به مدل تحلیلی اعمال کرد و پس از آن در حضور بارهای ثقلی (با ضرایب بار مربوطه) سازه را مورد تحلیل و طراحی قرار داد. مقدار αs برابر ۱.۰ در LRFD و برابر ۱.۵ در ASD است .
۴-۴-۴-۳-۱۰ الزامات سیستم
۱-۴-۴-۴-۳-۱۰ مهاربندهای ۷ یا ۸
قاب های مهاربندی شده با مهاربندهای کمانش تاب و از نوع ۷ یا ۸ باید دارای شرایط زیر باشند:
الف) تیرهای واقع در دهانه های مهاربندی شده باید در حدفاصل ستون ها پیوسته باشند.
ب) مقاطع تیرهای واقع در دهانه های مهاربندی شده باید از نوع فشرده لرزه ای با محدودیت نسبت پهنا به ضخامت برابر λmd مطابق مقادیر جدول ۱۰-۳-۴ باشند.
پ) مقاومت مورد نیاز تیرهای دهانه های مهاربندی شده و اتصالات و اعضای نگهدارندهی آنها باید بر اساس الزامات بند ۱۰-۳-۴-۴-۳ تعیین شود.
ت) تیرهای دهانه های مهاربندی شده باید دارای مهار جانبی کافی برای جلوگیری از کمانش جانبی - پیچشی باشند برای این منظور در محل اتصال مهاربندها به تیر تعبیه مهار جانبی الزامی است مگر آنکه تیر بدون مهار جانبی دارای مقاومت خارج از صفحه و سختی کافی برای تأمین پایداری در بین دو انتهای مهار شده باشد.
۲-۴-۴-۴-۳-۱۰ مهاربندهای به شکل K
در قاب های مهاربندی شده کمانش تاب استفاده از مهاربندهای به شکل K مجاز نیست.
۳-۴-۴-۴-۳-۱۰ توزیع نیروی جانبی
در صورتی که در طبقه ای از ساختمان در هر خط مهاربندی مقدار ضریب اصلاح مقاومت فشاری (β) معرفی شده در بند ۱۰-۳-۴-۴-۲-۱ از ۱.۳ بیشتر باشد مهاربندهای آن طبقه باید به شکلی پیکربندی شوند که در هر راستای بارگذاری حداقل ۳۰ درصد و حداکثر ۷۰ درصد نیروی جانبی سهم آن محور توسط مهاربندهای کششی تحمل شود؛ مگر آن که در آن طبقه مهاربندهای فشاری دارای مقاومت موجودی بیش از آنچه تحلیل سازه برای ترکیبات بارگذاری شامل زلزله تشدید یافته نشان میدهد باشند. در این بند منظور از خط مهاربندی یک یا چند محور مهاربندی شده مستقیم موازی است که کمتر از ۱۰ درصد بعد ساختمان در پلان در جهت عمود بر محورها، از یکدیگر فاصله داشته باشند.
۵-۴-۴-۳-۱۰ اعضا
۱-۵-۴-۴-۳-۱۰ الزامات تیرها و ستون ها
تیرها و ستون های واقع در دهانه های مهاربندی شده باید از نوع فشرده لرزه ای با محدودیت نسبت پهنا به ضخامت برابر λmd مطابق مقادیر جدول ۱۰-۳-۴ باشند.
۲-۵-۴-۴-۳-۱۰ الزامات عمومی اعضای مهاربندی
مهاربندهای کمانش تاب باید از هسته فولادی و سیستم محدود کننده کمانش تشکیل شوند. سیستم محدود کننده کمانش بخشی از عضو مهاربندی است که به صورت غلاف در پیرامون هسته فولادی تعبیه میشود همچنین این نوع مهاربندها باید الزامات زۈر را تأمین نمایند:
۱- ورقهای مورد استفاده در هسته فولادی در صورتی که دارای ضخامت ۵۰ میلی متر یا بیشتر باشند، باید ضوابط حداقل طاقت شیاری مطابق بند ۱۰-۳-۲-۱-۵ را تأمین کنند.
۲- در هسته فولادی استفاده از وصله ممنوع است.
۳- سیستم محدود کننده کمانش نباید مشارکت مؤثری در انتقال نیروی محوری داشته باشد. برآورده شدن این الزام از طریق آزمون های تأیید مطابق بخش ۱۰-۳-۹ مشخص میشود.
۴- سیستم محدود کننده کمانش باید از کمانش کلی و موضعی هسته فولادی در تغییر شکل های مورد انتظار جلوگیری نماید. برآورده شدن این الزام نیز از طریق آزمون های تأیید مطابق بخش ۱۰-۳-۹ مشخص میشود.
۳-۵-۴-۴-۳-۱۰ مقاومت محوری اعضای مهاربندی
الف) مقاومت محوری مورد نیاز اعضای مهاربندی
مقاومت محوری مورد نیاز اعضای مهاربندی باید بر اساس ترکیبات بارگذاری متعارف تعیین شود. هسته فولادی باید دارای مقاومت موجود کافی حداقل برابر مقاومت محوری مورد نیاز عضو مهاربندی باشد.
ب) مقاومت محوری موجود اعضای مهاربندی
مقاومت محوری موجود اعضای مهاربندی در طراحی به روش LRFD در کشش و فشار برابر ΦPysc و در طراحی به روش ASD برابر Pysc/Ω بوده و به شرح زیر تعیین میشود :
(۱-۴-۴-۳-۱۰) Pysc=AscFysc
Φ=۰.۹۰ (LRFD) , Ω=۱.۶۷ (ASD)
در رابطهی فوق :
Asc = سطح مقطع بخش جاری شونده هسته فولادی
Fysc = تنش تسلیم مشخصه فولاد هسته یا تنش تسلیم واقعی هسته بر اساس آزمایش کشش استاندارد
۴-۵-۴-۴-۳-۱۰ آزمایش انطباق اعضای مهاربندی
طراحی مهاربندها باید بر اساس آزمایش های چرخه ای ارزیابی کفایت مطابق روش و ضوابط پذیرش بخش ۱۰-۳-۹ انجام پذیرد. ارزیابی، حداقل بر مبنای دو آزمایش چرخه ای موفق انجام میشود که یک آزمایش بر روی قاب مهاربندی شده با رعایت دوران مورد نیاز اتصال مهاربند مطابق ضوابط بخش ۱۰-۳-۹ و آزمایش دیگر بر روی مهاربند تنها یا باز به صورت قاب مهاربندی شده مطابق بخش ۱۰-۳-۹ صورت میگیرد. نتایج مورد ارزیابی میتواند بر اساس یکی از دو روش زیر به دست آید:
الف) آزمایش هایی که در پژوهش های معتبر انجام و گزارش شده یا به صورت مدون بر روی مهاربندهای پروژه های دیگری انجام و گزارش شده اند.
ب) آزمایش هایی که به طور خاص برای پروژه حاضر انجام می شوند.
تبصره : درون یابی یا برون یابی خطی نتایج آزمایش برای اندازه های مختلف اعضا باید براساس الزامات بخش ۱۰-۳-۹ و قضاوت های منطقی انجام شود. در این قضاوت ها باید توزیع تنش مقادیر کرنش های داخلی با نتایج آزمایش سازگار بوده و آثار نامطلوب تغییر خصوصیات مصالح ملاحظه شده باشند.
۵-۵-۴-۴-۳-۱۰ نواحی حفاظت شده
نواحی حفاظت شده مهاربند کمانش تاب شامل هسته فولادی مهاربند و اجزای اتصال دهنده و وسایل اتصال آن به تیرها و ستون ها است که باید الزامات بخش ۱۰-۳-۲-۱۷ را برآورده نماید.
۶-۴-۴-۳-۱۰ اتصالات اعضای واقع در دهانه های مهاربندی شده
۱-۶-۴-۴-۳-۱۰ جوش های بحرانی لرزه ای
در این نوع قاب های مهاربندی شده جوش های زیر بحرانی لرزه ای تلقی میشوند و باید ضوابط بخش ۱۰-۳-۲-۱-۶-ب را برآورده نمایند
الف) جوش شیاری وصله ستون ها
ب) جوش اتصال ستون ها به کف ستون ها. در صورتی که بتوان نشان داد از تشکیل مفصل پلاستیک در پای ستون یا نزدیک آن با توجه به شرایط ستون (مثلاً درگیر شدن آن با دیوارهای بتنی حائل خاک در زیر زمین) ممانعت شده یا در پای ستون در حضور بار لرزه ای تشدید یافته کشش خالص ایجاد نمیشود، میتوان این جوش را بحرانی لرزه ای در نظر نگرفت.
ج) جوش های اتصالات تیر به ستون که ضوابط بند ۱۰-۳-۴-۴-۶-۲-پ را برآورده می کنند.
۲-۶-۴-۴-۳-۱۰ اتصالات تیر به ستون در دهانه های مهاربندی شده
در قاب های مهاربندی شده با مهاربندهای کمانش تاب اگر ورق گاست ورق اتصال مهاربند هم به تیر و هم به ستون متصل گردد در این صورت اتصال تیر به ستون باید مطابق یکی از حالت های زیر باشد :
الف) پیکربندی اتصال مطابق ضوابط بند ۱۰-۲-۹-۱-۲ به صورت یک اتصال ساده (مفصلی) باشد به نحوی که حداقل ۰.۰۲۵ رادیان قابلیت دوران داشته باشد.
ب) پیکربندی اتصال به صورت یک اتصال گیردار باشد و مقاومت خمشی مورد نیاز اتصال که باید همراه با مقاومتهای مورد نیاز اتصال مهاربندها در نظر گرفته شود حداقل برابر کوچک ترین دو مقدار زیر باشد:
۱- حداکثر مقاومت خمشی مورد انتظار تیر برابر ۱.۱RyMp/αs که در آن Mp لنگر پلاستیک مقطع تیر Ry برابر نسبت تنش تسلیم مورد انتظار به تنش تسلیم مشخصه فولاد تیر و مقدار αs برابر ۱.۰ در LRFD و برابر ۱.۵ در ASD است.
۲- مجموع حداکثر مقاومت خمشی مورد انتظار ستون های بالا و پایین اتصال تیر به ستون برابر (αs)/۱.۱(ΣRyFyZ) که در آن Z برابر اساس مقطع پلاستیک مقطع ستون Ry برابر نسبت تنش تسلیم مورد انتظار به تنش تسلیم مشخصه فولاد ستون برابر تنش تسلیم مشخصه فولاد ستون و مقدار αs برابر ۱.۰ در LRFD و برابر ۱.۵ در ASD است.
پ) اتصال تیر به ستون به صورت یک اتصال صلب خمشی مطابق الزامات اتصالات گیردار در قاب های خمشی معمولی طراحی شود.
۳-۶-۴-۴-۳-۱۰ اتصالات اعضای مهاربندی
الف) مقاومت مورد نیاز
مقاومت مورد نیاز اتصالات مهاربند در کشش و فشار باید برابر مقاومت اصلاح شده مهاربند تقسیم بر در نظر گرفته شود که مقاومت اصلاح شده مهاربند مطابق بخش ۱۰-۳-۴-۴-۳-۱ محاسبه میشود. در صورتی که برای پیچ های اتصال از سوراخهای بزرگ شده استفاده شده باشد، مقاومت مورد نیاز نظیر حالت حدی لغزش پیچ ها میتواند برابر Pysc/αs در نظر گرفته شود.
ب) الزامات ورق اتصال
در صورتی که در آزمایش مهاربندهای کمانش تاب در محل اتصال عضو مهاربندی از مهار جانبی عرضی استفاده شده باشد در طراحی و جزئیات بندی ورق اتصال باید نیروی مهار عرضی که از آزمایش به دست می آید در نظر گرفته شود. تأمین این الزام میتواند از طریق تعبیه سخت کننده یا مهار عرضی صورت گیرد.
۴-۶-۴-۴-۳-۱۰ وصله ستون ها
وصله ستون ها باید الزامات بند ۱۰-۳-۲-۱۲ را تأمین نمایند. وصله مستقیم ستون ها باید با استفاده از جوش شیاری با نفوذ کامل انجام شود. وصله غیر مستقیم ستون ها می تواند از نوع جوشی یا پیچی باشد. در هر حال مقاومت خمشی مورد نیاز وصله های غیر مستقیم نباید از Mpmin/αs و مقاومت برشی مورد نیاز آنها نباید از (αsHc)/(ΣMp) کمتر در نظر گرفته شود که در آن :
Mpmin = لنگر پلاستیک کوچکترین مقطع وصله شونده ستون
ΣMp = مجموع لنگرهای پلاستیک دو انتهای ستون در طبقه مورد نظر
αs = برابر ۱.۰ در روش LRFD و برابر ۱.۵ در روش ASD
Hc = ارتفاع خالص ستون (فاصله خالص بین بال تحتانی تیر فوقانی و روی دال بتنی تیر تحتانی در طبقه مورد نظر و در صورت عدم وجود دال بتنی سازه ای فاصله خالص بین بال تحتانی تیر فوقانی و بال فوقانی تیر تحتانی در طبقه مورد نظر)
تبصره: در هر حال مقاومت محوری موجود وصله هر جزء مقطع ستون (بدون در نظر گرفتن آثار لنگر خمشی) نباید از RyFybiti/αs کمتر در نظر گرفته شود که در آن :
Ry = نسبت تنش تسلیم مورد انتظار به تنش تسلیم مشخصه فولاد ستون
Fy = تنش تسلیم مشخصه فولاد ستون
bi = پهنای جزء ستون کوچک تر وصله شونده
ti = ضخامت جزء ستون کوچک تر وصله شونده
۵-۴-۳-۱۰ الزامات لرزه ای دیوارهای برشی فولادی ویژه (SPSW)
۱-۵-۴-۳-۱۰ الزامات عمومی
این بخش به الزامات دیوارهای برشی فولادی ویژه (SPSW) می پردازد دیوار برشی فولادی ویژه از ورقهای فولادی نازک سخت نشده (صفحه دیوار) که به اجزای مرزی قائم و افقی پیرامون خود (تیرها و ستون ها) متصل میگردند، تشکیل میشود. مطابق شکل ۱۰-۳-۴-۵-۱، کلیه اجزای مرزی افقی (تیرهای بالا و پایین صفحات دیوار) با اتصالات گیردار که قادر به تحمل لنگر پلاستیک اجزای مرزی افقی هستند، باید به اجزای مرزی قائم (ستون های دو کنار صفحه دیوار) متصل شوند.
۲-۵-۴-۳-۱۰ مبانی طراحی
دیوارهای برشی فولادی ویژه که بر اساس الزامات این بخش طراحی می شوند، به واسطه جاری شدن ورق جان و تشکیل مفاصل پلاستیک در انتهای اجزای مرزی افقی از ظرفیت تغییر شکل فرا ارتجاعی قابل ملاحظه ای برخوردار خواهند بود. از اجزای مرزی قائم انتظار جاری شدن تحت اثر برش و خمش نمی رود، به جز در پای ستون ها که انتظار جاری شدن آنها در خمش وجود دارد .
جاری شدن صفحه دیوار با تشکیل عمل میدان کششی در زاویه ای حدوداً ۴۵ درجه نسبت به امتداد قائم و کمانش خارج از صفحه ورق همراه است. طراحی و تعیین ابعاد اجزای مرزی قائم و افقی باید به نحوی صورت پذیرد که تشکیل میدان کشش در صفحه دیوار را امکان پذیر سازد.
۳-۵-۴-۳-۱۰ الزامات تحلیل
در تحلیل این نوع سیستم های باربر جانبی رعایت ضوابط زیر الزامی است :
الف) ورق دیوار برشی فولادی ویژه نباید در باربری ثقلی مؤثر در نظر گرفته شود.
ب) بارگذاری و تحلیل لرزه ای سازه ای که دارای دیوار برشی فولادی ویژه است، باید بر مبنای ضوابط استاندارد ۲۸۰۰ انجام پذیرد در این تحلیل مقاومت برشی مورد نیاز ورق دیوار باید برابر ۱۰۰ درصد برش سهم دیوار و قاب پیرامون آن در نظر گرفته شود. مقاومت مورد نیاز قاب تشکیل شده از اجزای مرزی قائم و افقی به تنهایی نباید از ۲۵ درصد برش مذکور کمتر باشد.
پ) مقاومت مورد نیاز اجزای مرزی افقی و قائم و اتصالات آنها باید با استفاده از نیروی زلزله محدود به ظرفیت ورق دیوار (Ecl) تعیین شود. آثار نیروی زلزله محدود به ظرفیت ورق دیوار (Ecl) باید به وسیله تحلیلی که در آن فرض شده تمام ورقهای دیوار نیرویی نظیر مقاومت کششی مورد انتظار خود را در واحد طول ( RyFytw/αs ) با یک زاویه α (که تعریف آن در بند ۱۰-۳-۴-۵-۵ آمده است) و اجزای مرزی افقی لنگرهای خمشی معادل ۱.۱RyMp/αs را در هر انتهای دیوار تحمل میکنند، تعیین شود که در آن :
Ry = نسبت تنش تسلیم مورد انتظار به تنش تسلیم مشخصه فولاد مورد نظر
Mp = لنگر پلاستیک مقطع جزء مرزی افقی
tw = ضخامت ورق دیوار
αs = برابر ۱.۰ در روش LRFD و برابر ۱.۵ در روش ASD
در تحلیل (پ) در تعیین نیروی کششی ورق دیوار تأثیر بارهای ثقلی در نظر گرفته نمیشود. در این تحلیل تنش تسلیم مورد انتظار ورق دیوار باید برابر RyFy و تنش کششی مؤثر مورد انتظار برای دیوارهای برشی سوراخ دار باید مطابق با ضوابط بند ۱۰-۳-۴-۵-۷-۱-ت در نظر گرفته شود در این تحلیل نیروی برشی به دست آمده از رابطه ۱۰-۳-۳-۱-۱ باید مدنظر قرار گیرد. توجه شود در بعضی از موارد ممکن است نیروهای به دست آمده از تحلیل بر اساس ترکیبات متعارف بارگذاری بر طراحی اجزای مرزی افقی حاکم شوند. هم چنین توجه شود. مقادیر نیروهای برشی در تیرها و ستونها احتمالاً زیاد خواهند بود و جاری شدن در برش باید مورد ارزیابی قرار گیرد.
۴-۵-۴-۳-۱۰ الزامات سیستم
۱-۴-۵-۴-۳-۱۰ سختی اجزای مرزی
سختی اجزای مرزی افقی و قائم باید چنان باشد که تمام ورق دیوار در مقادیر تغییر مکان جانبی نسبی غیر خطی طبقه به حد جاری شدن خود برسند. علاوه بر آن اجزای مرزی افقی و قائم باید الزامات زیر را تأمین نمایند :
ممان اینرسی اجزای مرزی قائم (Ic) حول محور عمود بر صفحه دیوار نباید از ۰.۰۰۳۱twh⁴ /L کمتر باشد.
ممان اینرسی اجزای مرزی افقی (Ib) حول محور عمود بر صفحه دیوار نباید از (h)/(tw۲-tw۱)۰.۰۰۳۱xL⁴ کمتر باشد .
در روابط فوق :
L = فاصله مرکز تا مرکز اجزای مرزی قائم
h = فاصله مرکز تا مرکز اجزای مرزی افقی
tw۱ = ضخامت ورق دیوار در پایین جزء مرزی افقی
tw۲ = ضخامت ورق دیوار در بالای جزء مرزی افقی
Ic = ممان اینرسی جزء مرزی قائم حول محور اصلی عمود بر صفحه دیوار
Ib = ممان اینرسی جزء مرزی افقی حول محور اصلی عمود بر صفحه دیوار
۲-۴-۵-۴-۳-۱۰ نسبت لنگر خمشی اجزای مرزی قائم به افقی در محل اتصال
در کلیه گره های اتصالات اجزای مرزی افقی به قائم باید مطابق بند ۱۰-۳-۳-۳-۶ ضابطه نسبت لنگر خمشی ستون به تیر در قاب های خمشی ویژه رعایت شود در کنترل این ضابطه باید از ورق دیوار صرف نظر شود.
۳-۴-۵-۴-۳-۱۰ مهار جانبی
اجزای مرزی افقی باید مطابق بند ۱۰-۳-۲-۸-۱، ضوابط مهارهای جانبی تیرها در قاب های خمشی متوسط را برآورده نمایند.
۵-۵-۴-۳-۱۰ الزامات اعضا
۱-۵-۵-۴-۳-۱۰ الزامات عمومی
اجزای مرزی افقی و قائم باید مطابق بند ۱۰-۳-۲-۷ الزامات مربوط به کمانش موضعی برای اعضای با شکلپذیری زیاد را رعایت نمایند.
۲-۵-۵-۴-۳-۱۰ ورقهای دیوار
مقاومت برشی موجود هر چشمه ورق دیوار در روش LRFD برابر ΦVn و در روش ASD برابر Vn/Ω بوده و بر اساس حالت حدی تسلیم در برش به شرح زیر تعیین میشود :
(۲-۵-۴-۳-۱۰) Vn=۰.۴۲FytwLcfSin۲α
Φ=۰.۹۰ (LRFD) , Ω=۱.۶۷ (ASD)
که در آن :
Lcf = پهنای ورق دیوار برابر فاصله آزاد بین بالهای اجزای مرزی قائم
tw = ضخامت ورق دیوار
α = زاویه تسلیم ورق دیوار نسبت به محور قائم این زاویه را میتوان ۴۵ درجه در نظر گرفت یا آن را از رابطه زیر به دست آورد :
h = فاصله مرکز تا مرکز اجزای مرزی افقی
L = فاصله مرکز تا مرکز اجزای مرزی قائم
Ab = سطح مقطع جزء مرزی افقی
Ac = سطح مقطع جزء مرزی قائم
Ic = ممان اینرسی جزء مرزی قائم حول محور اصلی عمود بر صفحه دیوار
تبصره: در صورتی که در یک چشمه اجزای مرزی قائم مشابه نباشند در رابطهی فوق می توان از متوسط سطح مقطع و ممان اینرسی اجزای مرزی قائم و نیز در صورتی که در یک چشمه اجزای مرزی افقی مشابه نباشند در رابطهی فوق میتوان از متوسط سطح مقطع اجزای مرزی افقی استفاده کرد.
۳-۵-۵-۴-۳-۱۰ اجزای مرزی افقی
اجزای مرزی افقی باید به نحوی طراحی شوند که مانع تسلیم خمشی آنها به جز در نواحی نزدیک اتصال تیر به ستون شوند برای این منظور یکی از شرایط زیر باید تأمین شود:
الف) مقاومت موجود جزء مرزی افقی بیش از دو برابر لنگر خمشی تیر ساده ای باشد که تحت اثر بارهای ثقلی با ضرایب بار مربوطه و جاری شدن ورق دیوار (Fy/αs) قرار گرفته است. مقدار αs برابر ۱.۰ در LRFD و برابر ۱.۵ در ASD است .
ب) مقاومت موجود جزء مرزی افقی با فرض اتصال آن از نوع تیر با مقطع کاهش یافته با مقدار c=۰.۲۵bf ، مطابق بند ۱۰-۳-۷-۲ بیش از لنگر خمشی تیر ساده ای باشد که تحت اثر بارهای ثقلی با ضرایب بار مربوطه و جاری شدن ورق دیوار (Fy/αs) قرار گرفته است.
۴-۵-۵-۴-۳-۱۰ ناحیه حفاظت شده
نواحی حفاظت شده دیوارهای برشی فولادی ویژه که باید ضوابط بخش ۱۰-۳-۲-۱۷ را تأمین نماید شامل موارد زیر است :
الف) ورق صفحه دیوار
ب) اجزای متصل کننده صفحه دیوار به اجزای مرزی قائم و افقی
پ) نواحی تشکیل مفصل پلاستیک در دو انتهای اجرای مرزی افقی که طول آن از بر ستون شروع و به اندازه ارتفاع تیر امتداد می یابد. به جای طول فوق می توان از طولی که در قاب های خمشی ویژه مشخص شده است. استفاده کرد.
۶-۵-۴-۳-۱۰ اتصالات
۱-۶-۵-۴-۳-۱۰ جوش های بحرانی لرزه ای
در دیوارهای برشی فولادی ویژه جوش های زیر، جوش های بحرانی لرزه ای محسوب می شوند و باید الزامات بند ۱۰-۳-۲-۱-۶ -ب را برآورده نمایند :
الف) جوش های شیاری وصله ستون ها (اجزای مرزی قائم)
ب) جوش های اتصال ستون به کف ستون
استثناء: در صورتی که آزمایش ها یا تحلیل ها نشان دهند که امکان تشکیل مفاصل پلاستیک در پای ستون یا در نزدیکی آن وجود ندارد و ضمناً تحت اثر ترکیبات بارگذاری شامل زلزله تشدید یافته در پای ستون برکنش محتمل نیست، جوش های این اتصال میتوانند بحرانی لرزه ای محسوب نشوند.
پ) جوش های اتصال اجزای مرزی افقی به قائم
۲-۶-۵-۴-۳-۱۰ اتصالات اجزای مرزی افقی به قائم
اتصالات اجزای مرزی افقی به قائم باید الزامات اتصالات قابهای خمشی معمولی موضوع بند ۴-۱-۳-۳-۱۰ را تأمین نمایند. ضمناً الزامات زیر نیز باید تأمین شوند:
الف) مقاومت مورد نیاز
مقاومت برشی مورد نیاز اتصال اجزای مرزی افقی به قائم باید با استفاده از آثار ناشی از زلزله محدود به ظرفیت (Ecl) تعیین شود. آثار ناشی از زلزله محدود به ظرفیت (Ecl) معادل برش محاسبه شده از رابطه ۱۰-۳-۳-۱-۱ به علاوه برش حاصل از مقاومت کششی تسلیم مورد انتظار در اثر جاری شدن ورق دیوار (RyFytw/αs) با زاویه است که در آن :
Ry = نسبت تنش تسلیم مورد انتظار به تنش تسلیم مشخصه فولاد مورد نظر
Fy = تنش تسلیم مشخصه فولاد
tw = ضخامت ورق دیوار
αs = برابر ۱.۰ در روش LRFD و برابر ۱.۵ در روش ASD
ب) چشمه اتصال
چشمه اتصال اجزای مرزی قائم در مجاورت اجزای مرزی افقی بالا و پایین صفحه دیوار برشی باید الزامات برش در چشمه اتصال قاب های خمشی ویژه (موضوع بند ۱۰-۳-۳-۳-۹) را تأمین نماید.
۳-۶-۵-۴-۳-۱۰ اتصال ورق دیوار به اجزای مرزی
مقاومت مورد نیاز اتصالات ورق دیوار به اجزای مرزی قائم و افقی پیرامون آن باید برابر مقاومت تسلیم مورد انتظار ورق دیوار در کشش (RyFytw/αs) با زاویه α باشد.
۳-۶-۵-۴-۳-۱۰ وصله ستون ها
وصله ستون ها باید الزامات بند ۱۰-۳-۲-۱۲ را تأمین نمایند وصله مستقیم ستون ها باید با استفاده از جوش شیاری با نفوذ کامل انجام شود وصله غیر مستقیم ستون ها می تواند از نوع جوشی یا پیچی باشد. در هر حال مقاومت خمشی مورد نیاز وصله های غیر مستقیم نباید از Mpmin/αs و مقاومت برشی مورد نیاز آنها نباید از (αsHc)/(ΣMp) کمتر در نظر گرفته شود که در آن :
Mpmin = لنگر پلاستیک کوچکترین مقطع وصله شونده ستون
Mp = مجموع لنگرهای پلاستیک دو انتهای ستون در طبقه مورد نظر
αs = برابر ۱.۰ در روش LRFD و برابر ۱.۵ در روش ASD
Hc = ارتفاع خالص ستون (فاصله بین بال تحتانی تیر فوقانی و روی دال بتنی تیر تحتانی در طبقه مورد نظر و در صورت عدم وجود دال بتنی سازه ای فاصله بین بال تحتانی تیر فوقانی و بال فوقانی تیر تحتانی در طبقه مورد نظر)
تبصره: در هر حال مقاومت محوری موجود وصله هر جزء مقطع ستون بدون در نظر گرفتن آثار لنگر خمشی نباید از RyFybiti/αs کمتر در نظر گرفته شود که در آن :
Ry = نسبت تنش تسلیم مورد انتظار به تنش تسلیم مشخصه فولاد ستون
Fy = تنش تسلیم مشخصه فولاد ستون
bi = پهنای جزء ستون کوچک تر وصله شونده
ti = ضخامت جزء ستون کوچک تر وصله شونده
۷-۵-۴-۳-۱۰ دیوارهای برشی فولادی ویژه سوراخ دار
۱-۷-۵-۴-۳-۱۰ آرایش سوراخ های دایره ای
در دیوارهای برشی فولادی ویژه استفاده از ورقهای سوراخ دار مطابق با شرایط این بند مجاز است. صفحات سوراخ دار دیوار باید دارای یک الگوی سوراخ کاری منظم بوده و با فواصل برابر و قطر یکسان سوراخ بر روی سطح کامل ورق دیوار آرایش شده باشند. این آرایش باید مطابق شکل ۱۰-۳-۴-۵-۲ به صورت قطری با زاویه ای یکسان نسبت به امتداد قائم باشد. همچنین در دیوارهای برشی فولادی ویژه سوراخ دار باید از حداقل چهار ردیف افقی و چهار ردیف قائم سوراخ استفاده شود. لبه های سوراخ باید دارای زبری سطحی حداکثر ۰.۰۱۳ میلی متر (۱۳ میکرون) باشند.
این شکل خاص از دیوارهای برشی فولادی ویژه ممکن است برای فراهم نمودن امکان عبور نور و تأسیسات یا در مواردی که ورقهای نازک برای ساخت دیوار در دسترس نباشند یا کاربرد آنها از نظر اجرائی عملی نباشد، به منظور کاهش مقاومت و سختی دیوار تا حد قابل قبول از نظر طراحی، مورد استفاده قرار گیرند. به این ترتیب امکان استفاده از دیوارهای برشی فولادی ویژه برای ساختمان های با تعداد طبقات کم و متوسط فراهم میگردد و از شکل گیری نیروهای طراحی بزرگ برای اجزای مرزی قائم و افقی بر مبنای ظرفیت ورق ،دیوار، جلوگیری میشود.
الف) مقاومت موجود ورق
مقاومت برشی موجود هر چشمه دیوار برشی فولادی سوراخ دار در روش LRFD برابر ΦvVn و در روش ASD برابر Vn/Ωv بوده و بر اساس حالت حدی تسلیم در برش به شرح زیر تعیین میشود :
که در آن :
D = قطر سوراخ ها و Sdiag = کمترین فاصله مرکز تا مرکز بین سوراخ ها در امتداد ۴۵ درجه
ب) فواصل سوراخ ها
فاصلة Sdiag باید حداقل ۱.۶۷D و حداکثر ۴D باشد. فاصله بین مرکز اولین سوراخ و اتصالات صفحه دیوار به اجزای مرزی قائم و افقی نباید کمتر از D و بیشتر از D+۰.۷Sdiag باشد.
پ) سختی ورق
سختی ورق دیوارهای برشی سوراخ دار که با آرایش منظمی سوراخ شده اند باید بر اساس ضخامت مؤثر ورق (teff) محاسبه شود. ضخامت مؤثر ورق (teff) از رابطه زیر تعیین میشود:
که در آن :
Hc = ارتفاع آزاد ستون و ورق دیوار بین بال های تیرها
Nr = تعداد ردیف های افقی سوراخ کاری
tw = ضخامت ورق دیوار
α = زاویه بین کوتاه ترین خط متصل کننده مرکز تا مرکز ردیف قطری سوراخ ها با امتداد قائم (درجه)
ت) نیروی کششی مؤثر مورد انتظار
نیروی کششی مؤثر مورد انتظار در واحد طول که باید در تعیین مقاومت های مورد نیاز اجزای مرزی افقی و قائم در برابر نیروی زلزله محدود به ظرفیت (Ecl) مورد استفاده قرار گیرد برابر است RyFy(۱-۰.۷D/Sdiag)tw
۲-۷-۵-۴-۳-۱۰ بریدن گوشه تقویت شده
در گوشه های صفحه دیوار استفاده از برش های ربع دایره مجاز است به شرط آنکه لبه های ورق بریده شده به ورق تقویتی قوسی شکلی متصل باشد. ورقهای گوشه بریده باید طوری طراحی شوند که اجازه رسیدن به مقاومت کامل ورق دیوار یکپارچه را بدهند و مقاومت آنها در اثر تغییر شکل های متأثر از تغییر مکان نسبی طرح طبقه حفظ گردد. با رعایت شرایط زیر این هدف تأمین میشود:
الف) طراحی برای کشش: مقاومت محوری مورد نیاز ورق قوسی در کشش حاصل از کشش ورق دیوار در غیاب سایر نیروها از رابطه زیر تعیین میشود :
که در آن :
Fy = تنش تسلیم مشخصه فولاد ورق جان
Ry = نسبت تنش تسلیم مورد انتظار به تنش تسلیم مشخصه فولاد ورق
R = شعاع بریدن گوشه
e = پارامتری است که مقدار آن از رابطه e=R(۱-√۲/۲) تعیین میشود.
اجزای مرزی قائم و افقی باید به نحوی طراحی شوند که نیروهای کششی محوری انتهای تقویت قوسی را تحمل نمایند.
ب) طراحی برای اثر توام نیروی محوری و لنگر خمشی: مقاومت مورد نیاز ورق قوسی تحت اثر توام نیروی محوری و لنگر خمشی در صفحه دیوار ناشی از تغییر شکل اتصال در غیاب سایر نیروها از روابط زیر تعیین میشود :
که در آن :
E = مدول الاستیسیته فولاد
H = ارتفاع طبقه
Iy = ممان اینرسی ورق حول محور لا
Δ = تغییر مکان جانبی نسبی طرح طبقه
اجزای مرزی قائم و افقی باید برای تحمل توام نیروی محوری و لنگر خمشی مؤثر بر انتهای تقویت قوسی طراحی شوند.
تصویر ۱
تصویر ۲
تصویر ۳
تصویر ۴
تصویر ۵
تصویر ۶
تصویر ۷
تصویر ۸
تصویر ۹
تصویر ۱۰
تصویر ۱۱
تصویر ۱۲
تصویر ۱۳
تصویر ۱۴
تصویر ۱۵
تصویر ۱۶
تصویر ۱۷
تصویر ۱۸
تصویر ۱۹
تصویر ۲۰