۶-۳-۹-۲-۱۰ اثر مشترک کشش و برش در اتصالات لغزش بحرانی
در اتصالات لغزش بحرانی در صورت حضور هم زمان نیروی کششی و برشی مقاومت برشی اسمی اساس کنترل لغزش (در حالتی که نیروی کششی وارد شده باعث کاهش پیش فشردگی اتصال میشود) مطابق رابطه ۱۰-۲-۹-۱۱ باید به شرح زیر در ضریب کاهش kse ضرب گردد:
که در آن :
Tu = نیروی کششی مورد نیاز کل اتصال با استفاده از ترکیبات بارگذاری LRFD
Ta = نیروی کششی مورد نیاز کل اتصال با استفاده از ترکیبات بارگذاری ASD
Du = نسبت پیش تنیدگی متوسط پیچ ها به پیش تنیدگی حداقل پیچ ها و مساوی ۱.۱۳
Tb = حداقل نیروی پیش تنیدگی پیچ مطابق مقادیر جدول ۱۰-۲-۹-۵
nb = تعداد پیچ هایی که نیروی کششی وارد شده را تحمل میکنند.
۷-۳-۹-۲-۱۰ مقاومت اتکایی موجود در جدار سوراخ ها
مقاومت اتکایی موجود در جدار سوراخ پیچ در اتصالات اتکایی پیش تنیده و لغزش بحرانی در روش LRFD مساوی ΦRn و در روش ASD مساوی Rn/Ω بوده که در آن ضریب Φ (کاهش مقاومت) ، Ω(ضریب اطمینان) و Rn مقاومت اتکایی اسمی بر اساس حالتهای حدی اتکایی در حالت های مختلف به شرح زیر تعیین می شوند :
Φ=۰.۷۵ (LRFD) , Ω=۲.۰ (ASD)
۱- برای سوراخ استاندارد سوراخ بزرگ شده سوراخ لوبیایی کوتاه مستقل از راستای نیرو و سوراخ لوبیایی بلند در حالتی که نیرو در امتداد طولی سوراخ باشد :
(۱۳-۹-۲-۱۰) Rn=۲.۴dbtFu
۲- برای سوراخ لوبیایی بلند در حالتی که نیرو در امتداد عرضی باشد محور شکاف عمود بر امتداد نیرو باشد :
(۱۴-۹-۲-۱۰) Rn=۲.۰dbtFu
برای اتصالاتی که با عبور کامل پیچ ها در بدنه مقاطع قوطی شکل (HSS) و مقاطع جعبه ای ساخته شده اند، مقدار از رابطه ۱۰-۲-۹-۲۳ تعیین میشود.
در روابط فوق :
db = قطر اسمی پیچ
Fu = تنش کششی نهایی مصالح ورق اتصال
t = ضخامت قطعه اتصال
۸-۳-۹-۲-۱۰ مقاومت پارگی موجود در حد فاصل بین سوراخ ها و نیز در فاصله بین سوراخ ها تا لبه قطعات
مقاومت پارگی موجود در حدفاصل بین سوراخ ها و نیز در فاصله بین سوراخ ها تا لبه قطعات در اتصالات اتکایی پیش تنیده و لغزش بحرانی در روش LRFD مساوی ΦRn و در روش ASD مساوی Rn/Ω بوده که در آن Φ (ضریب کاهش مقاومت) ، Ω (ضریب اطمینان) و Rn (مقاومت پارگی اسمی) بر اساس حالت های حدی پارگی در حالتهای مختلف به شرح زیر تعیین می شوند :
Φ=۰.۷۵ (LRFD) , Ω=۲.۰ (ASD)
۱- برای سوراخ استاندارد سوراخ بزرگ شده سوراخ لوبیایی کوتاه مستقل از راستای نیرو و سوراخ لوبیایی بلند (در حالتی که نیرو در امتداد طولی باشد):
(۱۵-۹-۲-۱۰) Rn=۱.۲lctFu
۲- برای سوراخ لوبیایی بلند در حالتی که نیرو در امتداد عرضی باشد (محور شکاف عمود بر امتداد نیرو باشد):
(۱۶-۹-۲-۱۰) Rn=۱.۰lctFu
در روابط فوق :
Fu = تنش کششی نهایی مصالح ورق اتصال
t =ضخامت قطعه اتصال
lc = فاصله خالص در راستای نیرو بین لبه سوراخها برای سوراخ های میانی و برابر فاصله خالص در راستای نیرو بین لیه سوراخ انتهایی تا لبه آزاد ورق اتصال برای سوراخ های انتهایی در تعیین مقدار lc میتوان از قطر اسمی سوراخ ها مطابق جدول ۱۰-۲-۹-۶ استفاده کرد.
۴-۹-۲-۱۰ مقاومت های موجود اجزای اتصال دهنده و نواحی تأثیر پذیر اعضا
الزامات این بند به کنترل اجزای اتصال دهنده (نظیر ورقها سخت کننده ها گاست ها و براکت ها) و نواحی تأثیر پذیر اعضا در ناحیه اتصال (نظیر جان زبانه شده در تیرها اثر سوراخ پیچ ها و جوش ها در اعضا) مربوط میشود.
۱-۴-۹-۲-۱۰ مقاومت کششی موجود اجزای اتصال دهنده و نواحی تأثیر پذیر اعضا
مقاومت کششی موجود اجزای اتصال دهنده و نواحی تأثیر پذیر اعضا در روش LRFD مساوی ΦRn و در روش ASD مساوی Rn/Ω بوده که در آن Φ (ضریب کاهش مقاومت)، Ω (ضریب اطمینان) و Rn(مقاومت کششی اسمی) اجزای اتصال دهنده و نواحی تأثیر پذیر (اعضا) بر اساس کوچک ترین مقدار به دست آمده از حالتهای حدی تسلیم و گسیختگی کششی به شرح زیر تعیین می شوند:
الف) حالت حدی تسلیم کششی در مقطع کلی
(۱۷-۹-۲-۱۰) Rn=FyAg
Φ=۰.۹ (LRFD) , Ω=۱.۶۷ (ASD)
ب) حالت حدی گسیختگی کششی در مقطع خالص مؤثر
(۱۸-۹-۲-۱۰) Rn=FuAe
Φ=۰.۷۵ (LRFD) , Ω=۲.۰۰ (ASD)
که در آن
Ag و Ae = به ترتیب سطح مقطع كل و سطح مقطع خالص مؤثر مطابق ضوابط بخش (۱۰-۲-۳)
Fy و Fu = به ترتیب تنش تسلیم مشخصه و تنش کششی نهایی مشخصه فولاد
تبصره: در تعیین سطح مقطع های فوق پهنای مقطع جزء اتصال نباید از پهنای ویتمور مطابق شکل ۱۰-۲-۹-۱۶ بزرگتر در نظر گرفته شود. اگر پهنای ویتمور خارج از پهنای ورق اتصال قرار گیرد پهنای ورق اتصال ملاک محاسبه خواهد بود.
۲-۴-۹-۲-۱۰ مقاومت برشی موجود اجزای اتصال دهنده و نواحی تأثیر پذیر اعضا
مقاومت برشی موجود اجزای اتصال دهنده و نواحی تأثیر پذیر اعضا در روش LRFD مساوی ΦRn و در روش ASD مساوی Rn/Ω بوده که در آن Φ (ضریب کاهش مقاومت)، Ω (ضریب اطمینان) و Rn(مقاومت برشی اسمی) اجزای اتصال دهنده و نواحی تأثیر پذیر اعضا بر اساس کوچک ترین مقدار به دست آمده از حالتهای حدی تسلیم و گسیختگی برشی به شرح زیر تعیین می شوند :
الف) حالت حدی تسلیم برشی در مقطع کلی
(۱۹-۹-۲-۱۰) Rn=۰.۶FyAgv
Φ=۱.۰ (LRFD) , Ω=۱.۵۰ (ASD)
ب) حالت حدی گسیختگی برشی در مقطع خالص
(۲۰-۹-۲-۱۰) Rn=۰.۶FuAnv
Φ=۰.۷۵ (LRFD) , Ω=۲.۰۰ (ASD)
در روابط فوق :
Agv = سطح مقطع کلی تحت اثر برش
Anv = سطح مقطع خالص تحت اثر برش مطابق ضوابط بند ۱۰-۲-۳-۳ برای اتصالات پیچی و سطح مقطع کلی تحت اثر برش برای اتصالات
Fy و Fu = به ترتیب تنش تسلیم مشخصه و تنش کششی نهایی مشخصه فولاد
۳-۴-۹-۲-۱۰ مقاومت برش قالبی موجود
مقاومت برش قالبی موجود در اجزای اتصال دهنده و نواحی تأثیر پذیر اعضا، نظیر اتصال انتهای تیرهایی که قسمتی از بال فوقانی تیر زبانه شده است یا در حالتهای که ممکن است به علت برش در سطحی که از اجزای اتصال یا ناحیه تأثیر پذیر اعضا میگذرد و یا مطابق شکل ۱۰-۲-۹-۱۷ - الف و ب به علت اثر ترکیبی برش و کشش در دو سطح متعامد در آنها خرابی اتفاق افتد، در روش LRFD مساوی ΦRn و در روش ASD مساوی Rn/Ω بوده که در آن Φ (ضریب کاهش مقاومت) Ω (ضریب اطمینان) و Rn (مقاومت برش قالبی اسمی) به شرح زیر تعیین می شوند :
(۲۱-۹-۲-۱۰) Rn = min(۰.۶FyAgv , ۰.۶FuAnv) + UbsFuAnt
Φ=۰.۷۵ (LRFD) , Ω=۲.۰۰ (ASD)
که در آن :
Agv = سطح مقطع کلی تحت اثر برش در راستای نیروی وارده
Ant = سطح مقطع خالص تحت اثر کشش در راستای عمود بر نیروی وارده
Anv = سطح مقطع خالص تحت اثر برش در راستای نیروی وارده
Fy = تنش تسلیم مشخصه فولاد
Fu = تنش کششی نهایی مشخصه فولاد
Ubs = ضریب توزیع تنش که برای توزیع یکنواخت تنش کششی در انتهای عضو مقدار آن مساوی یک و برای توزیع غیر یکنواخت تنش کششی در انتهای عضو مقدار آن مساوی ۰.۵ در نظر گرفته میشود (شکل ۱۰-۲-۹-۱۸)
۴-۴-۹-۲-۱۰ مقاومت فشاری موجود اجزای اتصال دهنده
مقاومت فشاری موجود اجزای اتصال دهنده در روش LRFD مساوی ΦRn و در روش ASD مساوی Rn/Ω بوده که در آن Φ (ضریب کاهش مقاومت)، Ω (ضریب اطمینان) و Rn(مقاومت فشاری اسمی اجزای اتصال دهنده) بر اساس کوچکترین مقدار به دست آمده از حالت های حدی تسلیم و کمانش به شرح زیر تعیین می شوند :
الف) در صورتی که ۲۵ ≥ KL/r باشد :
(۲۲-۹-۲-۱۰) Pn=FyAg
Φ=۰.۹ (LRFD) , Ω=۱.۶۷ (ASD)
که در آن :
Ag = سطح مقطع کلی اجزای اتصال دهنده
Fy = تنش تسلیم مشخصه فولاد
K = ضریب طول مؤثر اجزای اتصال دهنده که عموماً مقدار آن برابر واحد در نظر گرفته میشود.
L = طول مهار شده اجزای اتصال دهنده برابر با طولی از جزء اتصال بوده که از انتهای اتصال عضو به گاست در راستای محور طولی مار بر مرکز سطح عضو تا محل اتصال ورق گاست به تکیه گاه اندازهگیری میشود.
ب) برای حالتی که ۲۵ < KL/r است مقاومت فشاری اجزای اتصال دهنده باید بر اساس الزامات بخش ۱۰-۲-۴ تعیین شود.
تبصره: سطح مقطع کلی اجزای اتصال دهنده باید مطابق شکل ۱۰-۲-۹-۱۶ بر اساس پهنای ویتمور در نظر گرفته شود.
۵-۴-۹-۲-۱۰ مقاومت خمشی موجود اجزای اتصال دهنده و نواحی تأثیر پذیر اعضا
مقاومت خمشی موجود اجزای اتصال دهنده و نواحی تأثیر پذیر اعضا باید بر اساس کوچک ترین مقدار به دست آمده از حالتهای حدی تسلیم خمشی گسیختگی خمشی کمانش موضعی و کمانش جانبی - پیچشی مطابق الزامات [[article:۱۵۱۴۰|[[article:۱۵۱۴۰|[[article:۱۵۱۴۰|بخش ۱۰-۲-۵]]]]]] تعیین شود.
۵-۹-۲-۱۰ ورقهای پرکننده
در محل وصله اعضا ورقهای پرکننده باید الزامات عمومی زیر را تأمین نمایند:
الف) در اتصالات جوشی در صورتی که مطابق شکل ۱۰-۲-۹-۱۹ فاصله بین وجه داخلی ورق وصله و وجه خارجی قطعه با ابعاد کوچکتر مساوی یا کمتر از ۲ میلی متر باشد، نیازی به تعبیه ورقهای پرکننده نبوده لیکن بعد محاسباتی جوش باید به اندازه فاصله خالی افزایش یابد.
ب) در اتصالات جوشی ورقهای پرکننده ای که ضخامت آنها کمتر از ۶ میلی متر است یا ورقهای پرکننده ای با ضخامت مساوی یا بزرگتر از ۶ میلی متر که توانایی انتقال نیروی ورق وصله را به ستون فوقانی ندارند لبه هایشان باید همباد لبه های ورق وصله تمام شود و بعد جوش باید حداقل مساوی مجموع بعد جوش جهت انتقال نیروی وصله به اضافه ضخامت ورق پرکننده در نظر گرفته شود.
پ) در اتصالات جوشی ورقهای پرکننده ای که ضخامت آنها بیش از ۶ میلی متر بوده و توانایی لازم جهت انتقال نیروی وصله را دارند، باید از لبه های ورق وصله به اندازه کافی ادامه یابند و به قطعه ای که روی آن قرار می گیرند جوش شوند. جوش ورقهای پرکننده به قطعه ای که روی آن قرار میگیرند، باید برای انتقال نیروهای ورق وصله کافی باشد. همچنین، بعد جوش هایی که ورقهای وصله را به ورقهای پرکننده متصل می کنند باید متناسب با ضخامت ورق پرکننده بوده و برای انتقال نیروهای ورق وصله کافی باشند. در ضمن ورقهای پرکننده باید دارای مقاومت موجود کافی در برابر تسلیم برشی گسیختگی برشی و برش قالبی باشند.
ت) در اتصالات پیچی اتکایی و پیش تنیده در صورتی که ضخامت ورقهای پرکننده مساوی یا کوچک تر از ۶ میلی متر باشد هیچ گونه کاهشی بر روی مقاومت برشی موجود پیچ ها در نظر گرفته نمیشود در غیر این صورت باید یکی از الزامات زیر به کار گرفته شود:
۱- مقاومت برشی موجود پیچ ها با ضریب ۰.۸۵ ≤ [(t-۶)۱-۰.۰۱۵۴] کاهش داده شود که در آن t ضخامت کل ورقهای پرکننده به میلی متر است.
۲- لبه های ورق پرکننده به اندازه کافی ادامه یافته و به منظور توزیع یکنواخت نیروی کلی در محل وصله با پیچ های اضافی به قطعه ای که روی آن قرار میگیرند پیچ شود. در این حالت اندازه محل اتصال باید به منظور سازگاری با تعداد کل پیچ ها افزایش یابد.
۳- لبه های ورقهای پرکننده از طریق جوش گوشه به قطعه با ابعاد کوچک تر وصله شونده متصل شود در هر حال برای این جوش ها رعایت محدودیت های مربوط به بعد حداقل و حداکثر جوش گوشه الزامی است.
ث) در اتصالات پیچی لغزش بحرانی در صورت وجود ورقهای پرکننده در محل وصله علاوه بر الزامات بند ۱۰-۲-۹-۳-۵ رعایت ضابطه اضافی دیگری الزامی نیست.
تبصره: در صورتی که ابعاد مقاطع وصله شونده اختلاف قابل ملاحظه ای داشته و در محل وصله نیازمند تعبیه ورقهای پرکننده ای با ضخامت بزرگ باشند در این صورت همانند شکل ۱۰-۲-۹-۲۰ توصیه میشود ستون ها قبل از محل وصله کارگاهی در کارخانه هم اندازه شده و از طریق جوش شیاری با نفوذ کامل به یکدیگر متصل شوند تا در هنگام نصب نیازی به تعبیه ورقهای پرکننده نباشد.
۶-۹-۲-۱۰ وصله ها
وصله ها باید الزامات زیر را تأمین کنند:
۱- در صورت استفاده از وصله مستقیم با جوش شیاری مقاومت مورد نیاز وصله نباید کمتر از مقاومت موجود مقطع کوچک تر وصله شونده در نظر گرفته شود.
۲- برای انواع دیگر وصله ها مقاومت مورد نیاز وصله نباید کمتر از نیروهای حاصل از ترکیبات مختلف بارگذاری (متناظر با روش طراحی) در محل وصله و ۵۰ درصد مقاومت موجود عضو با مقطع کوچک تر وصله شونده در نظر گرفته شود.
۷-۹-۲-۱۰ مقاومت اتکایی موجود سطوح متکی به هم
مقاومت اتکایی موجود سطوح متکی به هم در روش LRFD مساوی ΦRn و در روش ASD مساوی Rn/Ω بوده که در آن Φ (ضریب کاهش مقاومت)، Ω (ضریب اطمینان) و Rn(مقاومت اتکایی اسمی سطوح متکی به هم) به هم بر اساس حالت حدی اتکایی (تسلیم فشاری موضعی) به شرح زیر تعیین می شوند:
Φ=۰.۷۵ (LRFD) , Ω=۲.۰۰ (ASD)
الف) برای سطوح صاف و آماده شده جدار سوراخ های ایجاد شده برای پین ها و انتهای سخت کننده های کاملا جفت شده در تماس با جزء فولادی :
(۲۳-۹-۲-۱۰) Rn=۱.۸FyApb
که در آن
Fy = تنش تسلیم مشخصه فولاد
Apb = تصویر سطح اتکاء
ب) برای کفشک های تکیه گاهی :
۱- در صورتی که d ≤ ۶۳۰mm باشد
۱- در صورتی که d > ۶۳۰mm باشد :
در روابط فوق :
Fy = تنش تسلیم مشخصه فولاد بر حسب مگاپاسکال
d = قطر کفشک بر حسب میلی متر
lb = طول اتکا بر حسب میلی متر
Rn = مقاومت اتکایی اسمی بر حسب نیوتن
۸-۹-۲-۱۰ کف ستون ها ورقهای نشیمن و فشار مستقیم بر بتن و مصالح بنایی
مقاومت اتکایی موجود برای مصالح مختلف تکیه گاهی در روش LRFD مساوی ΦcPp و در روش ASD مساوی Pp/Ωc بوده که در آن Φc (ضریب کاهش مقاومت) Ωc (ضریب اطمینان) و Pp (مقاومت اتکایی اسمی) بر اساس حالت حدی خرد شدگی مصالح تکیه گاهی به شرح زیر تعیین می شوند :
Φ=۰.۶۵ (LRFD) , Ω=۲.۳۱ (ASD)
الف) فشار مستقیم بر روی تکیه گاه مصالح بنایی یا سنگ آهکی یا ماسه سنگ متراکم و ماسه سیمان :
(۲۶-۹-۲-۱۰) Pp=FpAp
که در آن :
Ap = سطح اتکاء در تماس با تکیه گاه بر حسب میلی متر مربع
Fp = تنش اتکایی اسمی و مساوی ۶ مگاپاسکال
ب) فشار مستقیم بر روی تکیه گاه مصالح بنایی با آجر فشاری و ملات ماسه سیمان :
(۲۷-۹-۲-۱۰) Pp=FpAp
که در آن :
Ap = سطح اتکاء در تماس با تکیه گاه بر حسب میلی متر مربع
Fp = تنش اتکایی اسمی و مساوی ۴ مگاپاسکال
پ) فشار مستقیم بر روی تکیه گاه بتنی
که در آن :
f'c = تنش فشاری مشخصه نمونه استوانه ای بتن
A۱ = سطح ورق کف ستون یا ورق نشیمن در تماس با تکیه گاه بتنی
A۲ = حداکثر سطحی از تکیه گاه بتنی هم مرکز با ورق کف ستون یا ورق نشیمن که در پلان و عمق تکیه گاه بتنی مطابق شکل ۱۰-۲-۹-۲۲ محدود میشود. این سطح قاعده تحتانی یک هرم ناقص را تشکیل میدهد که قاعده فوقانی آن همان ورق کف ستون یا ورق نشیمن بوده و یال هرم دارای شیب یک به دو در صفحه قائم است.
۹-۹-۲-۱۰ میل مهارهای کف ستون و اقلام مدفون
الف) میل مهارهای کف ستون
میل مهارها از نظر کشش برش و آثار توام آنها باید دارای مقاومت موجود کافی در برابر نیروهای حاصل از ترکیبات مختلف بارگذاری (متناظر با روش طراحی) باشند. مقاومت کششی و برشی موجود میل مهارها مطابق ضوابط میلههای دندانه شده (الزامات بند ۱۰-۲-۹-۳-۳) تعیین میشود. طراحی میل مهارها برای برش میتواند به صورت اتکایی و با شرایط سفتی کامل صورت گیرد مگر در مورد ماشین آلات و ادوات تحت لرزش و خستگی که در آنها طراحی و اجرای میل مهارها باید به صورت لغزش بحرانی انجام پذیرد.
در صورتی که میل مهارهای کف ستون ها از میلگردهای آجدار ساخته شوند در تعیین مقاومت های موجود آنها باید قطر اسمی ناحیه دندانه شده ملاک محاسبه قرار گیرد.
ب) اقلام مدفون
اجزای بتنی سازه باید طوری طراحی شود که به طور ایمن نیروهای حاصل از اقلام مدفون را با حاشیه اطمینان کافی و با رعایت جزئیات خاص و مصالح مناسب تحمل نماید؛ به نحوی که اطمینان حاصل گردد که مقاومت اقلام مدفون در اثر گسیختگی ها در سازه بتنی کاهش پیدا نکند. مقاومت های موجود اجزای بتنی سازه باید بر اساس الزامات مبحث نهم مقررات ملی ساختمان و مقاومت های موجود اجزای فولادی باید بر اساس الزامات این مبحث تعیین شود.
۱۰-۹-۲-۱۰ الزامات ویژه بال ها و جان مقاطع اعضای تحت اثر بارهای متمرکز
الزامات این بند مربوط است به بررسی جان و بال (یا بال های) مقاطع اعضایی که به یک یا هر دو بال آنها نیروهای متمرکز در امتداد عمود بر صفحه بال و به طور متقارن نسبت به جان اثر میکند. نیروهای متمرکز می توانند به صورت تکی (فشاری یا کششی) یا به صورت زوج نیروی ناشی از لنگر خمشی (یکی کششی و دیگری فشاری) باشند.
مقاومت های موجود بال (یا بال ها) و جان اعضایی که تحت اثر بارهای متمرکز وارد بر بال قرار می گیرند باید بر اساس حالت های حدی زیر تعیین شوند.
۱- خمش موضعی بال در مقابل نیروی متمرکز کششی مطابق بند (۱۰-۲-۹-۱۰-۱)
۲- تسلیم موضعی جان در مقابل نیروی متمرکز کششی یا فشاری مطابق بند (۱۰-۲-۹-۱۰-۲)
۳- چروکیدگی موضعی جان در مقابل نیروی متمرکز فشاری مطابق بند(۱۰-۲-۹-۱۰-۳)
۴- کمانش جانبی جان در مقابل نیروی متمرکز فشاری مطابق بند (۱۰-۲-۹-۱۰-۴)
۵- کمانش فشاری جان در مقابل یک جفت نیروی متمرکز متقابل فشاری که به هر دو بال عضو اثر میکند مطابق بند (۱۰-۲-۹-۱۰-۵)
۶- برش در چشمه اتصال مطابق بند (۱۰-۲-۹-۱۰-۶)
علاوه بر حالت های حدی فوق رعایت الزامات تکمیلی برای سخت کننده های عرضی در انتهای تیرها و شاه تیرها (مطابق بند ۱۰-۲-۹-۱۰-۷) الزامات تکمیلی برای سخت کننده های عرضی در مقابل نیروهای متمرکز (مطابق بند ۱۰-۲-۹-۱۰-۸) و الزامات تکمیلی برای ورقهای تقویتی جان ورق مضاعف و سخت کننده های قطری در چشمه اتصال مطابق بند (۱۰-۲-۹-۱۰-۹) نیز الزامی است.
۱-۱۰-۹-۲-۱۰ خمش موضعی بال در مقابل نیروی متمرکز کششی
الزامات این بند برای هر دو حالت نیروی متمرکز کششی تکی و مؤلفه کششی زوج نیروی ناشی از لنگر خمشی کاربرد دارد (شکل ۱۰-۲-۹-۲۳) در صورتی که طول بارگذاری شده در امتداد پهنای بال (bl) کوچک تر از ۰.۱۵bf باشد لزومی به در نظر گرفتن حالت حدی خمش موضعی بال مقابل نیروی متمرکز کششی نخواهد بود در غیر این صورت کنترل خمش موضعی بال در مقابل نیروی متمرکز کششی ضروری است.
مقاومت موجود بال در برابر خمش موضعی ناشی از نیروی متمرکز ،کششی در روش LRFD مساوی ΦRn و در روش ASD مساوی Rn/Ω بوده که در آنΦ(ضریب کاهش مقاومت) ، Ω (ضریب اطمینان) و Rn (مقاومت اسمی بال در برابر خمش موضعی ناشی از نیروی متمرکز کششی) به شرح زیر تعیین می شوند:
(۲۹-۹-۲-۱۰) Rn=۶.۲۵Fyttf²
Φ=۰.۹ (LRFD) , Ω=۱.۶۷ (ASD)
که در آن :
tf = ضخامت بال تحت نیروی کششی
Fyt = تنش تسلیم مشخصه بال
تبصره: در صورتی که نیروی متمرکز کششی در فاصله ای کمتر از ۱۰tf از انتهای عضو اثر نماید (e<۱۰tf)، مقدار Rn حاصل از رابطه ۱۰-۲-۹-۲۹ باید ۵۰ درصد کاهش یابد.
در صورتی که نیروی متمرکز کششی از مقاومت موجود بال در برابر خمش موضعی بیشتر باشد. تعبیه یک جفت سخت کننده عرضی مطابق با الزامات بند ۱۰-۲-۹-۱۰-۸ ضروری است.
۲-۱۰-۹-۲-۱۰ تسلیم موضعی جان در مقابل نیروی متمرکز کششی یا فشاری
الزامات این بند برای نیروی متمرکز کششی ،تکی نیروی متمرکز فشاری تکی و هر دو مؤلفه فشاری و کششی زوج نیروی ناشی از لنگر خمشی کاربرد دارد (شکل ۱۰-۲-۹-۲۴)
مقاومت موجود تسلیم موضعی جان در مقابل نیروی متمرکز کششی با فشاری در روش LRFD مساوی ΦRn و در روش ASD مساوی Rn/Ω بوده که در آنΦ(ضریب کاهش مقاومت) ، Ω (ضریب اطمینان) و Rn (مقاومت اسمی تسلیم موضعی جان در مقابل نیروی متمرکز کششی یا فشاری) به شرح زیر تعیین می شوند :
Φ=۱.۰ (LRFD) , Ω=۱.۵۰ (ASD)
۱- در حالتی که بار متمرکز در فاصله ای بزرگتر از d از انتهای عضو وارد میشود:
(۳۰-۹-۲-۱۰) Rn=Fywtw(۵k+lb)
۲- در حالتی که بار متمرکز در فاصله ای مساوی یا کوچکتر از d از انتهای عضو وارد میشود :
(۳۱-۹-۲-۱۰) Rn=Fywtw(۲.۵k+lb)
در روابط فوق :
Fyw = تنش تسلیم مشخصه فولاد جان
tw = ضخامت جان
d = ارتفاع کلی مقطع تیر
k = فاصله از وجه بیرونی بال تا انتهای دو ماهیچه جان و بال در مقاطع نورد شده و فاصله از وجه بیرونی بال تا انتهای جوش گوشه اتصال بال و جان در مقاطع ساخته شده از ورق .
lb = طول اتکای بار متمرکز برای عکس العمل های تکیه گاهی مقدار نباید کمتر از در نظر گرفته شود.
در صورتی که نیروی متمرکز کششی یا فشاری از مقاومت موجود تسلیم موضعی جان بیشتر باشد. تعبیه یک جفت سخت کننده عرضی مطابق با الزامات بند ۱۰-۲-۹-۱۰-۸ ضروری است.
۳-۱۰-۹-۲-۱۰ چروکیدگی موضعی جان در مقابل نیروی متمرکز فشاری
الزامات این بند برای نیروی متمرکز فشاری تکی و مؤلفه فشاری زوج نیروی ناشی از لنگر خمشی کاربرد دارد (شکل ۱۰-۲-۹-۲۵)
مقاومت موجود چروکیدگی موضعی جان در مقابل نیروی متمرکز فشاری در روش LRFD مساوی ΦRn و در روش ASD مساوی Rn٫Ω بوده که در آن Φ (ضریب کاهش مقاومت) Ω (ضریب اطمینان) و Rn (مقاومت اسمی چروکیدگی موضعی جان در مقابل نیروی متمرکز فشاری) به شرح زیر تعیین می شوند :
Φ=۰.۷۵ (LRFD) , Ω=۲.۰۰ (ASD)
۱- در حالتی که بار متمرکز در فاصله ای مساوی یا بزرگتر از d/۲ از انتهای عضو وارد میشود:
۲- در حالتی که بار متمرکز در فاصله ای کوچک تر از d/۲ از انتهای عضو وارد میشود:
در روابط فوق :
d = ارتفاع کلی مقطع
tw = ضخامت جان
tf = ضخامت بال تحت بار
lb = طول اتکایی بار متمرکز برای عکس العمل های تکیه گاهی مقدار lb نباید کمتر از در نظر گرفته شود.
k = فاصله از وجه بیرونی بال تا انتهای دو ماهیچه جان و بال در مقاطع نورد شده و فاصله از وجه بیرونی بال تا انتهای جوش گوشه اتصال بال و جان در مقاطع ساخته شده از ورق
Fyw = تنش تسلیم مشخصه فولاد جان
E = مدول الاستیسیته فولاد
در صورتی که نیروی متمرکز فشاری از مقاومت موجود چروکیدگی موضعی جان بیشتر باشد، تعبیه یک جفت سخت کننده عرضی مطابق با الزامات بند ۱۰-۲-۹-۱۰-۸ ضروری است.
۴-۱۰-۹-۲-۱۰ کمانش جانبی جان در مقابل نیروی متمرکز فشاری
الزامات این بند مربوط به حالتی است که مطابق شکل ۱۰-۲-۹-۲۶ یک نیروی متمرکز فشاری به عضوی وارد میشود که از حرکت جانبی بین بال فشاری تحت بار و بال کششی در محل اثر نیروی متمرکز توسط مهار جانبی جلوگیری نشده است.
مقاومت موجود جان در برابر کمانش جانبی ناشی از نیروی متمرکز فشاری در روش LRFD مساوی ΦRn و در روش ASD مساوی Rn٫Ω بوده که در آن Φ (ضریب کاهش مقاومت) Ω (ضریب اطمینان) و Rn (مقاومت اسمی جان در برابر کمانش جانبی ناشی از نیروی متمرکز فشاری) به شرح زیر تعیین می شوند :
Φ=۰.۸۵ (LRFD) , Ω=۱.۷۶ (ASD)
الف) اگر مطابق شکل ۱۰-۲-۹-۲۶ - الف بال فشاری بال بارگذاری شده در مقابل دوران زاویه ای نگهداری شده باشد.
۱- در صورتی که ۲.۳ < (Lb/bf)/(h/tw) باشد لزومی به کنترل کمانش جانبی جان نیست.
۲- در صورتی که ۲.۳ ≥ (Lb/bf)/(h/tw) باشد:
در صورتی که نیروی متمرکز فشاری از مقاومت موجود جان در برابر کمانش جانبی بیشتر باشد، باید بال کششی را مهار نمود. به جای مهار بال کششی می توان در زیر بار متمرکز فشاری از یک جفت سخت کننده عرضی مطابق بند ۱۰-۲-۹-۱۰-۸ یا از ورق تقویتی جان (ورق مضاعف) مطابق بند ۱۰-۲-۹-۱۰-۹ استفاده نمود.
ب) اگر مطابق شکل ۱۰-۲-۹-۲۶-ب بال فشاری (بال بارگذاری شده) در مقابل دوران زاویه ای نگهداری نشده باشد:
۱- در صورتی که ۱.۷ < (Lb/bf)/(h/tw) باشد لزومی به کنترل کمانش جانبی جان نیست.
۲- در صورتی که ۱.۷ ≥ (Lb/bf)/(h/tw) باشد:
درصورتی که نیروی متمرکز فشاری از مقاومت موجود جان در برابر کمانش جانبی بیشتر باشد، تعبیه یک جفت سخت کننده عرضی مطابق با الزامات بند ۱۰-۲-۹-۱۰-۸ ضروری است.
در روابط فوق :
bf= پهنای بال کششی
tf= ضخامت بال
tw= ضخامت جان
Lb= بزرگ ترین طول بدون مهار جانبی هر دو بال در محدوده اعمال بار متمرکز
h= ارتفاع آزاد جان (فاصله بین انتهای دو ماهیچه جان و بال در روی جان در مقاطع نورد شده و فاصله بین دو بال در مقاطع ساخته شده از ورق)
Cr= ضریبی است که به شرح زیر در نظر گرفته میشود:
- اگر در محل اعمال بار متمرکز Mu<My در روش LRFD و ۱.۵Ma<My در روش ASD باشد:
(۳۷-۹-۲-۱۰) Cr = ۶.۶x۱۰⁶ MPa
- اگر در محل اعمال بار متمرکز Mu<My در روش LRFD و ۱.۵Ma<My در روش ASD باشد:
(۳۸-۹-۲-۱۰) Cr = ۳.۳x۱۰⁶ MPa
که در آن :
Mu= مقاومت خمشی مورد نیاز تحت اثر ترکیبات مختلف بارگذاری در روش LRFD
Ma= مقاومت خمشی مورد نیاز تحت اثر ترکیبات مختلف بارگذاری در روش ASD
My= لنگر تسلیم
۵-۱۰-۹-۲-۱۰ کمانش فشاری جان در مقابل یک جفت نیروی متمرکز فشاری
الزامات این بند مربوط به حالتی است که مطابق شکل ۱۰-۲-۹-۲۷ یک جفت نیروی متمرکز فشاری تنها یا یک جفت مؤلفه فشاری زوج نیروی ناشی از لنگر خمشی در یک مقطع در جهت مخالف به بال های عضو وارد می شوند.
مقاومت موجود جان در برابر کمانش فشاری ناشی از یک جفت نیروی متمرکز فشاری در روش LRFD مساوی ΦRn و در روش ASD مساوی Rn٫Ω بوده که در آن Φ (ضریب کاهش مقاومت) Ω (ضریب اطمینان) و Rn (مقاومت اسمی جان در برابر کمانش فشاری ناشی از یک جفت نیروی متمرکز فشاری) بر اساس حالت حدی کمانش موضعی جان به شرح زیر تعیین می شوند :
که در آن :
tw= ضخامت جان
h = ارتفاع آزاد جان (فاصله بین انتهای دو ماهیچه جان و بال در روی جان در مقاطع نورد شده و فاصله بین دو بال در مقاطع ساخته شده از ورق تنش تسلیم مشخصه فولاد جان)
Fyw = مدول الاستیسیته فولاد
تبصره: در صورتی که جفت نیروی متمرکز فشاری در فاصله ای کمتر از d٫۲ از انتهای عضو اثر نماید. مقدار Rn حاصل از رابطه ۱۰-۲-۹-۳۹ باید ۵۰ درصد کاهش یابد.
در صورتی که هر یک از نیروهای متمرکز فشاری از مقاومت موجود جان در برابر کمانش فشاری بیشتر باشد تعبیه یک جفت سخت کننده عرضی مطابق با الزامات بند ۱۰-۲-۹-۱۰-۸ ضروری است.
۶-۱۰-۹-۲-۱۰ برش در چشمه اتصال
الزامات این بند مربوط به حالتی است که مطابق شکل ۱۰-۲-۹-۲۸ یک زوج نیروی متمرکز در یک یا هر دو بال عضو اثر میکند.
مقاومت برشی موجود چشمه اتصال در روش LRFD مساوی ΦRn و در روش ASD مساوی Rn٫Ω بوده که در آن Φ (ضریب کاهش مقاومت) Ω (ضریب اطمینان) و Rn (مقاومت برشی اسمی چشمه اتصال) بر اساس حالت حدی تسلیم برشی به شرح زیر تعیین می شوند :
Φ=۰.۹ (LRFD) , Ω=۱.۶۷ (ASD)
الف) در حالتی که آثار تغییر شکل غیر الاستیک چشمه اتصال در تحلیل سازه منظور نشود:
۱- برای حالتی که αPr ≤ ۰.۴Py باشد :
(۴۰-۹-۲-۱۰) Rn = ۰.۶Fydctw
۲- برای حالتی که αPr > ۰.۴Py باشد :
ب) در حالتی که آثار تغییر شکل غیر الاستیک چشمه اتصال در تحلیل سازه منظور شود :
۱- برای حالتی که αPr ≤ ۰.۷۵Py باشد :
۲- برای حالتی که αPr > ۰.۷۵Py باشد :
در روابط فوق :
bcf= پهنای بال مقطع ستون
tcf= ضخامت بال مقطع ستون
dc= ارتفاع کلی مقطع ستون
db= ارتفاع کلی مقطع تیر
tw= ضخامت جان مقطع ستون
Fy= تنش تسلیم مشخصه فولاد
Pr= مقاومت محوری مورد نیاز ستون ناشی از ترکیبات مختلف بارگذاری متناظر با روش طراحی که در روش LRFD با Pu و در روش ASD با Pa نشان داده میشود.
Py= مقاومت تسلیم محوری ستون(Py=AgFy)
Ag= سطح مقطع کلی ستون
α= ضریبی که مقدار آن در روش LRFD برابر ۱.۰ و در روش ASD برابر ۱.۶ است.
مطابق شکل ۱۰-۲-۹-۲۸، در چشمه اتصال مقاومت برشی مورد نیاز (Vrp) از رابطه زیر محاسبه میشود:
که در آن:
db۱ و db۲= به ترتیب ارتفاع های کل مقاطع تیرهای سمت چپ و راست اتصال
Mr۱ و Mr۲ = به ترتیب لنگرهای خمشی انتهایی تیرهای سمت چپ و راست چشمه اتصال با رعایت جهت لنگرهای وارده ناشی از ترکیبات مختلف بارگذاری متناظر با روش طراحی که در روش LRFD با Mu۱ و Mu۲ و در روش ASD با Ma۱ و Ma۲ نشان داده می شوند.
Vr = نیروی برشی ستون در بالای چشمه اتصال ناشی از ترکیبات مختلف بارگذاری متناظر با روش طراحی که در روش LRFD با Vu و در روش ASD با Va نشان داده میشود.
در صورتی که مقاومت برشی مورد نیاز چشمه اتصال از مقاومت برشی موجود آن بیشتر باشد در چشمه اتصال تعبیه ورق تقویتی جان ورق مضاعف یا تعبیه یک جفت سخت کننده قطری دارای مقاومت موجود کافی حداقل برابر با اختلاف مقاومت مورد نیاز و مقاومت موجود چشمه اتصال الزامی است. ورقهای مضاعف باید الزامات بند ۱۰-۲-۹-۱۰-۹ را تأمین نمایند.
تبصره ۱: طراحی ستون های با مقطع قوطی شکل (HSS) و جعبه ای ساخته شده از ورق باید به گونه ای باشد که در چشمه اتصال نیازی به تعبیه ورق تقویتی جان (ورق مضاعف) یا تعبیه سخت کننده قطری نباشد.
تبصره ۲: در کنترل برش در چشمه اتصال ستونهای با مقطع صلیبی مقاومت برشی موجود چشمه اتصال باید بر اساس جان موازی با نیروی وارده مقطع محاسبه شود. چنانچه ورقهای بال در طولی حداقل برابر ۳۰۰ میلی متر در بالا و پایین تیر با ورقهای کمربندی به شکل هشت ضلعی درآید در این صورت میتوان از مساحت بالهای موازی با نیروی وارده مقطع نیز استفاده کرد.
۷-۱۰-۹-۲-۱۰ مقررات تکمیلی برای سخت کننده ها در انتهای تیرها و شاه تیرها
در انتهای تیرها و شاه تیرهایی که در مقابل دوران حول محور طولی نگهداری نشده اند باید یک جفت سخت کننده عرضی که در تمام ارتفاع جان ادامه دارد مطابق ضوابط بند ۱۰-۲-۹-۱۰-۸ تعبیه گردد.
۸-۱۰-۹-۲-۱۰ الزامات تکمیلی برای سخت کننده ها در مقابل نیروهای متمرکز
در صورت نیاز به تعبیه سخت کننده های عرضی یا قطری در جان عضو رعایت الزامات تکمیلی زیر ضروری است.
الف) در صورتی که مطابق بندهای ۱۰-۲-۹-۱۰-۱ الی ۱۰-۲-۹-۱۰-۲ نیاز به تعبیه سخت کننده عرضی در مقابل نیروهای متمرکز کششی باشد لازم است یک جفت سخت کننده عرضی تمام عمق در مقابل نیروی متمرکز تعبیه شود. سخت کننده های عرضی باید به بال بارگذاری شده و جان عضو جوش شوند این سخت کننده های عرضی می توانند به بال بارگذاری نشده نیز جوش شود یا با رعایت الزامات بند ۱۰-۲-۹-۲-۲-ب-۸ جوش نشود.
سخت کننده ها باید دارای مقاومت موجود کافی حداقل برابر با اختلاف نیروی متمرکز کششی و مقاومت موجود متناظر با آن در محل بارهای متمرکز (مطابق الزامات بخش ۱۰-۲-۹-۴-۱) باشد. جوش سخت کننده ها به بال نیز باید دارای مقاومت موجود کافی حداقل برابر با اختلاف نیروی متمرکز کششی و مقاومت موجود متناظر با آن باشد جوش سخت کننده ها به جان باید دارای مقاومت موجود کافی حداقل برابر با اختلاف جبری نیروهای کششی در دو انتهای سخت کننده باشد.
ب) در صورتی که مطابق بندهای ۱۰-۲-۹-۱۰-۳ و ۱۰-۲-۹-۱۰-۵ نیاز به تعبیه سخت کننده های عرضی در مقابل نیروی متمرکز فشاری باشد لازم است یک جفت سخت کننده عرضی تمام عمق در مقابل آن تعبیه شود که باید به هر دو بال و نیز به جان عضو جوش شوند. این سخت کننده ها باید به صورت یک ستون فرضی در برابر کل نیروی محوری فشاری طراحی شوند. ارتفاع مؤثر ستون فرضی برابر ۰.۷۵h در نظر گرفته میشود که در h آن ارتفاع آزاد جان در فاصله بین دو بال است. مقطع ستون فرضی عبارت است از مقطع جفت سخت کننده به اضافه نواری از جان که پهنای آن برای سخت کننده های میانی برابر ۲۵tw و برای سخت کننده های انتهایی برابر ۱۲tw در نظر گرفته میشود (tw ضخامت جان است). جوش سخت کننده ها به بال (یا بال ها) باید دارای مقاومت موجود کافی حداقل برابر با اختلاف نیروی متمرکز فشاری و مقاومت موجود متناظر با آن باشند. جوش سخت کننده ها به جان باید دارای مقاومت موجود کافی حداقل برابر با اختلاف جبری نیروهای فشاری در دو انتهای سخت کننده باشد. همچنین در سطوح تماس سخت کننده ها با بال مقطع عضو کنترل تنش اتکایی الزامی است.
پ) پهنای سخت کننده های عرضی و قطری به اضافه نصف ضخامت جان ستون نباید از یک سوم پهنای بال تیر با ورق اتصال (که بار متمرکز را وارد می کند) کمتر باشد.
ت) ضخامت سخت کننده های عرضی و قطری نباید از نصف ضخامت بال تیر یا ورق اتصال (که بار متمرکز را وارد میکند) کمتر باشد. همچنین نسبت عرض به ضخامت سخت کننده ها نباید از o.۵۶√E/Fy بزرگ تر باشد.
ث) ورقهای سخت کننده عرضی باید تمام عمق باشند. به عبارت دیگر ارتفاع ورق سخت کننده های عرضی باید مساوی ارتفاع آزاد جان (فاصله بین دو بال) باشد.
۹-۱۰-۹-۲-۱۰ الزامات تکمیلی برای ورقهای تقویتی جان ورق مضاعف و سخت کننده های قطری در چشمه اتصال
در صورتی که در چشمه اتصال نیاز به ورقهای تقویتی جان ورقهای مضاعف یا سخت کننده های قطری باشد، رعایت الزامات زیر ضروری است :
الف) در صورت استفاده از ورقهای تقویتی جان ورقهای مضاعف در چشمه اتصال این ورقها و اتصالات آنها باید دارای مقاومت موجود کافی حداقل برابر با اختلاف مقاومت برشی مورد نیاز چشمه اتصال و مقاومت برشی موجود آن مطابق الزامات بند ۱۰-۲-۹-۱۰-۶ باشد. جوش ورقهای مضاعف به بال و جان عضو و نیز به ورقهای پیوستگی باید دارای مقاومت موجود کافی حداقل برابر با نیروی سهم ورق مضاعف باشد.
ب) در صورت استفاده از سخت کننده های قطری در چشمه اتصال این سخت کننده ها باید در هر دو طرف جان تعبیه شده و دارای مقاومت کششی موجود کافی مطابق الزامات بخش (۱۰-۲-۳) و مقاومت فشاری موجود کافی مطابق الزامات بخش (۱۰-۲-۴) حداقل برابر با تصویر اختلاف مقاومت مورد نیاز چشمه اتصال و مقاومت موجود آن در امتداد سخت کننده های قطری باشد. جوش ورق سخت کننده های قطری به بال و جان عضو و به ورقهای پیوستگی باید دارای مقاومت موجود کافی حداقل برابر با نیروی سهم ورق مضاعف باشد (شکل ۱۰-۲-۹-۲۹- الف).
پ) در صورت تعبیه ورقهای پیوستگی در جان مقطع عضو ورقهای مضاعف می توانند در محل ورقهای پیوستگی قطع شده و به آن و بال های ستون جوش شوند. به جای آن ورقهای مضاعف می توانند از زیر ورقهای پیوستگی عبور کرده و حداقل ۱۵۰ میلی متر بعد از آن ادامه یافته و پیرامون آن به جان و بال ستون جوش شوند (شکل های ۱۰-۲-۹-۲۹-ب و پ)
ت) در صورت عدم تعبیه ورقهای پیوستگی در جان مقطع عضو ورقهای مضاعف باید حداقل ۱۵۰ میلی متر در بالا و پایین ناحیه چشمه اتصال ادامه یافته و پیرامون ورق مضاعف به جان و بال ستون جوش 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
تصویر ۲۱
تصویر ۲۲
تصویر ۲۳
تصویر ۲۴
تصویر ۲۵
تصویر ۲۶
تصویر ۲۷