تفاوت پیچش آستانه و پیچش ترک‌خوردگی در تیرهای بتنآرمهمطابق بند ۹-۸-۶-۲ مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، ویرایش پنجم (۱۳۹۹)، در طراحی اعضای بتن‌آرمه در برابر پیچش، دو کمیت مهم به نام‌های پیچش آستانه (Tth) و پیچش ترک‌خوردگی (Tcr) تعریف می‌شوند.
اگرچه هر دو کمیت به رفتار پیچشی بتن مربوط هستند، مفهوم و کاربرد آنها متفاوت است.
۱. پیچش آستانه (Tth)پیچش آستانه مقداری از لنگر پیچشی است که برای تشخیص ضرورت منظورکردن اثرات پیچش در طراحی عضو استفاده می‌شود.
برای یک تیر بتنی توپر و بدون نیروی محوری، مطابق رابطه (۹-۸-۲۸):
Tth = ۰.۰۸۳ × λ × √f&#x۲۷;c × (Acp² / Pcp)
در این رابطه:
λ: ضریب اصلاح مشخصات بتن سبک.
f&#x۲۷;c: مقاومت فشاری مشخصه بتن.
Acp: مساحت محصور در محیط خارجی مقطع بتنی.
Pcp: محیط خارجی مقطع بتنی.
مطابق ضوابط طراحی پیچشی، چنانچه لنگر پیچشی ضریب‌دار کمتر از مقاومت طراحی متناظر با پیچش آستانه باشد، در شرایط مقرر می‌توان از اثرات پیچش صرف‌نظر کرد.
۲. پیچش ترک‌خوردگی (Tcr)پیچش ترک‌خوردگی مقدار لنگر پیچشی متناظر با شروع ترک‌خوردگی پیچشی بتن است که بر اساس رابطه آیین‌نامه‌ای تعیین می‌شود.
برای همان تیر بتنی توپر و بدون نیروی محوری، مطابق رابطه (۹-۸-۲۹):
Tcr = ۰.۳۳ × λ × √f&#x۲۷;c × (Acp² / Pcp)
این کمیت در بررسی رفتار پیچشی و ضوابط مربوط به پیچش تعادلی و پیچش همسازی کاربرد دارد.
۳. نسبت پیچش ترک‌خوردگی به پیچش آستانهبا مقایسه روابط پیچش آستانه و پیچش ترک‌خوردگی مشخص می‌شود که عوامل مربوط به مقاومت بتن و ابعاد مقطع در هر دو رابطه مشترک هستند.
بنابراین، نسبت دو کمیت از تقسیم ضرایب روابط به دست می‌آید:
Tcr / Tth = ۰.۳۳ / ۰.۰۸۳
Tcr / Tth ≈ ۴
در نتیجه:
پیچش ترک‌خوردگی تقریباً چهار برابر پیچش آستانه است.
به‌صورت معکوس:
Tth / Tcr = ۰.۲۵
بنابراین، پیچش آستانه تقریباً یک‌چهارم پیچش ترک‌خوردگی است.
۴. تفاوت پیچش تعادلی و پیچش همسازیپیچش تعادلی زمانی مطرح می‌شود که تحمل لنگر پیچشی برای حفظ تعادل سازه ضروری باشد.
در این حالت، در شرایط مقرر آیین‌نامه، عضو باید برای مقاومت در برابر لنگر پیچشی طراحی شود.
اما پیچش همسازی در سازه‌های نامعین استاتیکی مطرح می‌شود که پس از ترک‌خوردگی پیچشی، امکان بازتوزیع نیروهای داخلی وجود دارد.
در این حالت، مبحث نهم با رعایت شرایط مقرر، کاهش لنگر پیچشی مورد استفاده در طراحی را مجاز می‌داند.
۵. تفاوت کاربرد دو کمیت در طراحیپیچش آستانه برای تشخیص لزوم منظورکردن اثر پیچش در طراحی اهمیت دارد.
پیچش ترک‌خوردگی در بررسی وضعیت ترک‌خوردگی پیچشی و ضوابط بازتوزیع لنگر پیچشی کاربرد دارد.
بنابراین، این دو کمیت نباید به‌جای یکدیگر استفاده شوند.
۶. نکات کلیدی آزمونی۱. نسبت پیچش ترک‌خوردگی به پیچش آستانه تقریباً برابر ۴ است.
۲. نسبت معکوس، یعنی پیچش آستانه به پیچش ترک‌خوردگی، برابر ۰٫۲۵ است.
۳. در روابط تیر توپر بدون نیروی محوری، ضریب پیچش آستانه ۰٫۰۸۳ است.
۴. در روابط تیر توپر بدون نیروی محوری، ضریب پیچش ترک‌خوردگی ۰٫۳۳ است.
۵. پیچش آستانه مبنایی برای تشخیص ضرورت منظورکردن اثرات پیچش در طراحی عضو است.
۶. پیچش ترک‌خوردگی در بررسی رفتار پیچشی و ضوابط پیچش تعادلی و همسازی کاربرد دارد.
۷. امکان صرف‌نظرکردن از اثرات پیچش یا بازتوزیع آن، تابع شرایط مقرر در مبحث نهم است و نباید صرفاً با مقایسه مقادیر Tth و Tcr درباره آن تصمیم گرفت.
۸. ضریب کاهش مقاومت در پیچش نیز باید در کنترل‌های طراحی مربوط منظور شود.
نتیجه آزمونی:پیچش آستانه تقریباً یک‌چهارم پیچش ترک‌خوردگی است.
بنابراین، اگر نسبت Tcr به Tth خواسته شود، پاسخ ۴ و اگر نسبت Tth به Tcr خواسته شود، پاسخ ۰٫۲۵ خواهد بود.
پیچش آستانه و پیچش ترک خوردگى
پیچش آستانه و پیچش ترک خوردگى با وجود نیروی محوری