۱-۵-۳-۱۰ الزامات عمومی
قاب های خمشی مختلط ویژه (C-SMF) با اتصال گیردار تیر به ستون باید بر اساس الزامات این بخش طراحی شوند. در این نوع قاب های خمشی مختلط ستون ها از نوع بتن آرمه یا مختلط و تیرها از نوع فولادی تنها فولادی با دال بتنی متکی بر آن و با عملکرد مختلط کامل یا مختلط محاط در بتن و با عملکرد مختلط کامل تشکیل می شوند.
۳-۵-۳-۱۰ مبانی طراحی
با به کارگیری الزامات در نظر گرفته شده در این بخش انتظار می رود که در قاب های خمشی مختلط ویژه، تغییر شکل های فرا ارتجاعی قابل توجهی در محدوده دو انتهای تیرها و تسلیم محدودی در چشمه اتصال ستون ها ایجاد شود. در این نوع قاب ها، طراحی ستون ها باید به طریقی صورت گیرد که در هر گره ضابطه نسبت لنگر خمشی ستون به لنگر خمشی تیر (ضابطه تیر ضعیف - ستون قوی) رعایت گردد. در این نوع قاب های خمشی تسلیم خمشی در پای ستون مجاز است.
۴-۵-۳-۱۰- الزامات تحلیل
در تحلیل قاب های خمشی مختلط ویژه اگر به صورت قاب های خمشی صفحه ای مجزا مورد استفاده قرار گیرند رعایت ضابطه اضافی، الزامی نیست. در مورد ستون هایی از این قاب ها که در محل تقاطع دو قاب خمشی قرار می گیرند، آثار لنگر در امتداد متعامد نیز باید مورد توجه قرار گیرد.
۵-۵-۳-۱۰ الزامات سیستم
۱-۵-۵-۳-۱۰ نسبت لنگر خمشی ستون به لنگر خمشی تیر
در قاب های خمشی مختلط ویژه در کلیه گره های اتصالات گیردار تیر به ستون رعایت ضابطه زیر (ضابطه تیر ضعیف - ستون قوی) الزامی است :
که در آن :
ΣM*pc = مجموع مقادیر اسمی مقاومت خمشی ستونهای بالا و پایین گره اتصال در امتداد مورد نظر که با در نظر گرفتن آثار نیروی محوری ستون در محل محور مرکزی تیر محاسبه میشود. برای ستون های مختلط مقاومت خمشی اسمی (M*pcc) باید بر اساس الزامات بخش ۱۰-۲-۸ این مبحث و با منظور نمودن اثر نیروی محوری ستون حاصل از ترکیبات بارگذاری شامل زلزله تشدید یافته به دست آید برای ستون های بتن آرمه مقاومت خمشی اسمی (M*pcc) باید بر اساس الزامات مبحث نهم مقررات ملی ساختمان و با منظور نمودن اثر نیروی محوری ستون حاصل از ترکیبات متعارف بارگذاری تعیین شود.
تبصره: در صورتی که گره مورد نظر در محل تلاقی دو قاب خمشی قرار گرفته باشد، در صفحه مورد نظر برای محاسبه M*pcc علاوه بر اثر نیروی محوری باید اثر لنگر خمشی مورد نیاز امتداد عمود بر صفحه نیز به نحو مقتضی لحاظ شود.
ΣM*pcb = مجموع مقادیر لنگرهای خمشی تیرها در گره اتصال و در امتداد مورد نظر که نسبت به محور ستون محاسبه میشود. محاسبه مقدار این لنگرها باید بر اساس آثار حداکثر لنگر خمشی مورد انتظار تیر در محل تشکیل مفصل پلاستیک و آثار بارهای ثقلی با ضرایب بار مربوطه ، ΣM*pcb=Σ(۱.۱Mp.exp+αsMrv) صورت گیرد .Mp.exp لنگر پلاستیک مورد انتظار مقطع مختلط بوده که میتواند بر اساس روش توزیع تنش پلاستیک در مقطع یا سازگاری کرنش محاسبه شود؛ با این تفاوت که در این محاسبات به جای Fy از RyFy به جای fyr از ۱.۲fyr و به جای f'c از Rcf'c استفاده میشود که در آن :
Fy = تنش تسلیم مشخصه مقطع فولادی
fyr = تنش تسلیم مشخصه آرماتورهای طولی
f'c = تنش فشاری مشخصه نمونه استوانه ای بتن
Ry = نسبت تنش تسلیم مورد انتظار به تنش تسلیم مشخصه فولاد مطابق جدول ۱۰-۳-۲-۱
Rc = نسبت تنش فشاری مورد انتظار به تنش فشاری مشخصه بتن مطابق جدول ۱۰-۳-۲-۱
Mrv = لنگر خمشی اضافی تیر نسبت به محور ستون ناشی از برش ظرفیتی تیر در محل تشکیل مفصل پلاستیک و بارهای تقلی با ضرایب بار مربوطه روی تیر است.
αs = برابر ۱.۰ در روش LRFD و برابر ۱.۵ در روش ASD
تبصره: در قاب های خمشی مختلط ویژه تبصره ۲ بند ۱۰-۳-۳-۳-۶ میتواند مورد استفاده قرار گیرد با این تفاوت که در این نوع قابهای خمشی حالت (الف) این تبصره به صورت Prc < ۰.۱Pc خواهد .
۲-۵-۵-۳-۱۰ مهار جانبی تیرها
در قاب های خمشی مختلط ویژه الزامات لرزه ای مهار جانبی تیرها باید مشابه این الزامات در قاب های خمشی فولادی ویژه در نظر گرفته شود.
۳-۵-۵-۳-۱۰ الزامات مهار پایداری در محل اتصالات تیر به ستون
در قاب های خمشی مختلط ویژه الزامات لرزه ای مهار پایداری در محل اتصالات تیر به ستون باید مشابه این الزامات در قاب های خمشی فولادی ویژه در نظر گرفته شود.
۶-۵-۳-۱۰ الزامات اعضا
۱-۶-۵-۳-۱۰ الزامات کمانش موضعی تیرها و ستون ها
در قاب های خمشی مختلط ویژه بال های مقاطع اعضا باید به طور پیوسته به جان یا جان های مقطع متصل بوده و نسبت پهنا به ضخامت اجزای فولادی مقاطع اعضای آن محدودیت اعضای با شکلپذیری زیاد را برآورده سازند. همچنین در تیرهای با مقطع مختلط محاط در بتن فاصله دورترین تار فشاری بتن تا محور خنثی پلاستیک مقطع نباید از مقدار زیر بیشتر شود :
که در آن :
E = مدول الاستیسیته تیر فولادی
Fy = تنش تسلیم مشخصه تیر فولادی
Ycon = فاصله بال تیر فولادی تا بالای بتن
d = عمق کلی تیر مختلط
استثناء: اعضای با مقطع مختلط محاط در بتن در صورت وجود حداقل ۵۰ میلی متر پوشش بتن و محصور شدگی میلگردهای طولی در نواحی محتمل تشکیل مفصل پلاستیک با میلگردهای بسته (مطابق مبحث نهم مقررات ملی ساختمان) میتوانند الزامات اعضای با شکلپذیری متوسط را برآورده نمایند.
۲-۶-۵-۳-۱۰ بال های تیر
در ناحیه مفصل پلاستیک تغییر ناگهانی در مساحت بال تیر مجاز نیست سوراخ کاری با مته در بال و بریدن پهنای بال تیر در صورتی مجاز است که آزمایش یا تأیید کیفیت نشان دهد که مفاصل پلاستیک پایدار میتواند تا تأمین زاویه تغییر مکان نسبی مورد نیاز طبقه، توسعه یابد.
۳-۶-۵-۳-۱۰ نواحی حفاظت شده
در دو انتهای تیر ناحیه هایی که تحت اثر کرنشهای فرا ارتجاعی قرار میگیرند باید به عنوان نواحی حفاظت شده در نظر گرفته شده و در آنها الزامات بند ۱۰-۳-۲-۱۷ رعایت شوند. این ناحیه باید فاصله از بر ستون با مقطع مختلط تا یک دوم عمق تیر پس از محل تشکیل مفصل پلاستیک در نظر گرفته شود.
۷-۵-۳-۱۰ اتصالات
اتصال تیر به ستون اتصال ستون به کف ستون و وصله ستون که باید به صورت گیردار در نظر گرفته شوند باید الزامات این بخش را برآورده سازند.
۱-۷-۵-۳-۱۰ جوش های بحرانی لرزه ای
در قاب های خمشی مختلط ویژه جوش های زیر به عنوان جوش بحرانی لرزه ای محسوب میشوند و باید الزامات بند ۱۰-۳-۲-۱-۶-ب را تأمین نمایند:
الف) جوش شیاری در وصله ستون ها
ب) جوش های اتصال ستون به کف ستون
استثناء: در صورتی که آزمایش ها با 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 شیاری بال های تیر به ستون جوشهای شیاری جان تیر به ستون و جوش های شیاری ورقهای اتصال جان تیر به ستون در اتصالات گیردار
ت) جوش های شیاری ورقهای پیوستگی
۲-۷-۵-۳-۱۰ اتصالات تیر به ستون
در قاب های خمشی مختلط ویژه اتصالات تیر به ستونهای مختلط باید شرایط زیر را تأمین نمایند.
الف) اتصالات خمشی تیر به ستون باید توانایی تحمل تغییر شکل های دورانی حداقل به میزان ۰.۰۴ رادیان را بدون کاهش قابل توجه در مقاومت موجود خود دارا باشند.
ب) مقاومت خمشی اندازهگیری شده اتصال در وجه ستون باید حداقل ۰.۸Mp تیر باشد.
پ) پیکربندی اتصال تیر به ستون باید از انواع به کار رفته در اتصالات پیش تأیید شده بوده یا عملکرد آن از طریق آزمایش مورد تأیید قرار گیرد.
استثنا: در تیرهای با مقطع مختلط محدودیت های ۱ و ۲ مطابق بند ۱۰-۳-۷-۱-پ کاربرد ندارد.
۳-۷-۵-۳-۱۰ مقاومت برشی مورد نیاز
مقاومت برشی مورد نیاز اتصال تیر به ستون (Vr) باید بر اساس آثار نیروی زلزله محدود به ظرفیت خمشی تیر در محل مفصل پلاستیک از رابطه زیر تعیین شود :
که در آن :
Mp.exp = مقاومت خمشی مورد انتظار تیر
Lh = فاصله بین محل تشکیل دو مفصل پلاستیک در طول تیر
Vrg = برش حاصل از بارهای ثقلی با ضرایب بار مربوطه
αs = برابر ۱.۰ در روش LRFD و برابر ۱.۵ در روش ASD
۴-۷-۵-۳-۱۰ ورقهای پیوستگی اتصال
در ستون های مختلط پرشده با بتن ضخامت ورقهای پیوستگی باید حداقل برابر ضخامت بال های تیر باشند. اتصال ورقهای پیوستگی به ستون باید به صورت جوش شیاری با نفوذ کامل یا جوش گوشه دو طرفه باشند. در ستون های مختلط پرشده با بتن تعبیه سوراخ های دایره ای شکل با قطر کافی برای عبور بتن از این دیافراگم ها الزامی است.
۸-۵-۳-۱۰ 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 میتواند از نوع جوشی یا پیچی باشد. در هر حال مقاومت خمشی مورد نیاز وصله های غیر مستقیم نباید از Mpcc min/αs و مقاومت برشی مورد نیاز آنها نباید از
(αsHc)/(ΣMpcc) کمتر در نظر گرفته شود که در آن :
Mpcc min = لنگر پلاستیک کوچکترین مقطع وصله شونده ستون
ΣMpcc = 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 فولادی 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
تصویر ۱
تصویر ۲
تصویر ۳