فهرست مطالب
اختصاری علائم ۰-۱۳-۹
D = بار مرده
Di= وزن یخ
E = بار ناشی از زلزله
Ec= ضریب ارتجاعی بتن ۲۸ روزه، مگاپاسکال
Elc= ضریب ارتجاعی بتن سبک، مگاپاسکال
Es= ضریب ارتجاعی فولاد، مگاپاسکال
f = مقاومت فشاری مشخصه بتن، مگاپاسکال c
F = فشار و وزن مایعات
Fa= بار ناشی از سیل
H = فشار رانشی و وزن خاک
K = ضریب طول مؤثر برای اعضای فشاری
le = طول دهانه مؤثر، میلیمتر
ln = طول دهانه آزاد، میلیمتر
lu = طول مهارنشده (بدوناتکا) در عضو فشاری، میلیمتر
L = بار زنده
r =شعاع ژیراسیون مقطع عضو فشاری، میلیمتر
R = بار باران
S = بار برف
Sr = نیروی مقاوم مقطع
Su = نیروی ایجاد شده در مقطع
T = آثار تجمعی حرارت، وارفتگی و جمعشدگی بتن و نشست نامتجانس تکیهگاهها
Wu= بار نهایی در واحد طول یا واحد سطح
Ww= بار باد
Wi= بار باد وارد بر یخ
γc= جرم مخصوص بتن(kN/m۲)
γf = ضریب جزئی ایمنی عاملها
γn = ضریب اصلاحی بار
εt = کرنش آرماتورهای کششی در حالت کرنش نهایی بتن
φc= ضریب جزئی ایمنی مقاومت بتن
φm= ضریب جزئی ایمنی مقاومت مصالح
φn= ضریب اصلاح مقاومت
φs= ضریب جزئی ایمنی مقاومت فولاد
λ =ضریبی برای در نظرگرفتن اثر بتن سبک
ρ = چگالی سنگدانههای سبک خشک شده در اُوِن (kg/m۳)
گستره ۱-۱۳-۹
۹-۱۳-۱-۱ این بخش شامل اصولی برای تحلیل و طراحی سازهای و اعتبارسنجی از عملکرد تمامی ساختمانهای بتنی، بتن آرمه و پیش تنیده میباشد.
طراحی اهداف ۲-۱۳-۹
هدف از طراحی ساختمان، تعیین سیستم سازهای و جزئیات و مشخصات آن به نحوی میباشد که شرایط مندرج در بندهای ۵-۲-۱۳-۹ تا ۱-۲-۱۳ -۹ تامین گردد.
ایمنی ۱ -۲-۱۳-۹
ایمنی، عملکرد و پایداری ساختمان در برابر خطرات به وجود آمده برای ساکنین و سایر افراد در محدوده ساختمان میباشد.
خدمت رسانی قابلیت ۲ -۲-۱۳-۹
عملکردی از ساختمان که ساکنین را قادر به استفاده راحت از ساختمان میسازد یا از احساس عدم راحتی سایر افراد در محدوده ساختمان جلوگیری مینماید و در ضمن سایر کارکردهای مورد نیاز ساختمان را به صورت مناسب برآورده میسازد.
مجدد استفاده قابلیت ۳ -۲-۱۳-۹
عملکردی که تجدید کارکرد و ادامه استفاده از ساختمان مورد اضمحلال را میسر میسازد.
۹-۱۳-۲-۴ مقاومت در برابر خرابی پیشرونده
خرابی پیش رونده به صورت انتشار خرابی موضعی اولیه از یک المان به المان دیگر تعریف میشود، که در نهایت منجر به خرابی کل ساختمان یا خرابی نامتناسب بخش بزرگی از آن میگردد. این خرابی میتواند ناشی از انفجار، آتشسوزی، تصادم وسایل نقلیه و زلزله باشد. مقاومت در برابر این خرابی با پیوستگی مناسب آرماتورها، رعایت الزامات آرماتورهای برشی و وصلههای پوششی در ستونها، اتلاف انرژی مناسب به علت شکلپذیری کافی ساختمان، افزایش درجه نامعینی ساختمان و مهیا نمودن مسیرهای مناسب جایگزین برای انتقال بار تأمین میگردد.
دوام ۵ -۲-۱۳-۹
دوام، مقاومت ساختمان در برابر عملکرد تخریبی وابسته به زمان به علت اضمحلال مواد ساختمان ناشی از یک پدیده مورد انتظار میباشد.
۹-۱۳-۳ اصول پایه طراحی
طراحی ساختمان بر اساس یکی از سه روش مندرج در بندهای ۹-۱۳-۳-۱ تا ۹ -۱۳-۳-۳ میتواند انجام شود:
۹-۱۳-۳-۱ روش طراحی بر اساس عملکرد
در این روش طراحی بر اساس یک سطح عملکرد و یک سطح خرابی از پیش تعیین شده تحت زلزله سطح خطر مورد نظر انجام میشود. سطوح عملکرد و سطوح خطر زلزله بر اساس ضوابط مربوطه انتخاب شده و سپس با استفاده از روشهای تحلیل سازه نسبت به محاسبه نیروهای داخلی، تغییر شکل و تغییر مکان اعضا و طراحی مقاطع اقدام میشود.
۹-۱۳-۳-۲ روش طراحی بر اساس دوام
در مورد ساختمانهایی که در شرایط محیطی نامساعد قرار میگیرند، لازم است طراحی ساختمان بر اساس یک مجموعه معیارهای طراحی که منجر به یک سطح دوام قابل قبول است، انجام شود.
۹-۱۳-۳-۳ روش طراحی در حالتهای حدی
در این مبحث روش طراحی براساس حالتهای حدی است. حالتهای حدی، که مبنای طراحی در این مبحث می باشند، به شرایطی اطلاق میشوند که اگر تمام یا بخشی از اعضای ساختمان به هر یک از آن حالات برسند قادر به انجام وظایف خود نباشند و از حیز انتفاع خارج می شوند. لذا با انتخاب ضرایب ایمنی مناسب، ساختمان باید طوری طرح شود که تحت شرایط بارگذاری محتمل به هیچ یک از حالتهای حدی نرسد. حالتهای حدی به دو بخش اصلی به شرح بندهای ۲-۳-۳-۱۳-۹ تا ۱-۳-۳-۱۳ -۹ تقسیم بندی می شوند.
حالت های حدی نهایی ۱-۳-۳-۱۳-۹
این حالتها در ارتباط با ظرفیت باربری حداکثر ساختمان تعریف شده که گذر از آنها باعث ناپایداری بخش یا تمام اجزای ساختمان میشود. این حالتها ممکن است در یکی از شرایط محتمل زیر مطرح شوند:
– از بین رفتن تعادل استاتیکی تمام یا قسمتی از ساختمان
– حصول شرایط گسیختگی یا تغییر شکلهای بیش از حد (حد مقاومت مصالح) و یا تبدیل تمام یا بخشی از ساختمان به مکانیزم
– از دست رفتن پایداری تمام یا بخشی از ساختمان
حالتهای حدی بهره برداری ۲-۳-۳-۱۳-۹
این حالت ها به شرایط بهره برداری یا پایایی ساختمان مرتبط شده و گذر از آنها قابلیت بهره برداری مناسب از بنا را از بین می برد و غالباً به یکی از اشکال زیر اتفاق میافتد:
– تغییر شکل بیش از حد اجزای سقف به نحویکه بر عملکرد مطلوب ساختمان اثر نامناسب گذاشته و یا باعث آسیب به تیغه ها و اجزاء متکی بر سقف شود.
– ترک خوردگی بیش از حد و خصوصاً باز شدن ترک ها به طوری که ضمن ایجاد شرایط ظاهری نامناسب، خطر خوردگی میلگردهای فلزی را افزایش دهد.
– لرزش بیش از حد ساختمان تحت اثر بارهای بهره برداری، ماشین آلات و یا وسایل متحرک در این حالت لازم است میزان تغییر شکل و ترک خوردگی اعضای ساختمان تحت اثر بارهای بهرهبرداری همواره کمتر از مقادیر حدی مشخص شده در این مبحث باشد.
ضرایب ایمنی ۴-۱۳-۹
در این مبحث دو مجموعه ضرایب ایمنی جزئی به شرح (الف) و (ب) این بند تعریف می شوند:
الف) اولین مجموعه ضرایب ایمنی برای تشدید بارها است که با γf نشان داده شده و مقدار آنها بستگی به میزان عدم اطمینان در برآورد مقدار بارها دارد.
ب) دومین مجموعه ضرایب ایمنی برای تقلیل مقاومت مصالح است که با φm نشان داده شده و مقدار آنها بستگی به عدم اطمینان موجود در کیفیت مصالح، نحوه اجرا و دقت مشخصات هندسی اجزاء باربر دارد.
همچنین برحسب اهمیت اجزاء و نوع گسیختگی، یک مجموعه ضرایب اصلاحی که با γn یا φn نشان داده میشود در مقاومتها و یا بارها ضرب میشوند.
اعضای سازه ای ۵-۱۳-۹
برای تحلیل ساختمانها لازم است اعضای سازهای بر حسب مشخصات هندسی به شرح بندهای .شوند طبقهبندی) ۴ -۵-۱۳ -۹) الی) ۱-۵-۱۳-۹)
اعضای میلهای ۱-۵-۱۳-۹
در این اعضاء، یکی از ابعاد که طول عضو می باشد بطور قابل ملاحظه ای از دو بعد دیگر بزرگتر است و دو بعد اخیر که ابعاد مقطع هستند اختلاف کمی دارند. در اعضای میلهای ساده نسبت طول به بعد بزرگ مقطع بیش از ۴ و در اعضای میله ای پیوسته بیش از ۲/۵ است.
اعضای صفحه ای ۲-۵-۱۳-۹
در اعضای صفحه ای یکی از ابعاد (ضخامت) بطور قابل ملاحظهای از دو بعد دیگر کوچکتر است. در صفحات نازک نسبت ضخامت به عرض صفحه کمتر یا مساوی ۱/۱۰ منظور میشود. دالها و دیوارها نمونه هایی از صفحات نازک و شالودهها نمونههایی از صفحات ضخیم هستند.
اعضای پوسته ای ۳-۵-۱۳-۹
در اعضای پوستهای مانند اعضای صفحه ای یکی از ابعاد (ضخامت) کمتر از دو بعد دیگر است، اما میان صفحه آن ها که تحت بارهای عمود بر خود قرار میگیرد، تخت نمی باشد.
اعضای سه بعدی ۴-۵-۱۳-۹
در این اعضا هیچ یک از ابعاد اختلاف قابل ملاحظهای با دو بعد دیگر ندارند و هیچ یک از ضوابط بندهای ۳-۵-۱۳-۹ الی ۱-۵-۱۳-۹ در مورد آنها صادق نمی باشد.
اصول تحلیل ۶-۱۳-۹
تحلیل سازه ۱-۶-۱۳-۹
هدف از تحلیل سازه، تعیین نیروهای داخلی در مقاطع مختلف و تغییر مکان نقاط مختلف تحت اثر بارهای وارده، با در نظر گرفتن مشخصات هندسی و مکانیکی آنها است.
تحلیل خطی ۲-۶-۱۳-۹
در این روش محاسبه نیروها در مقاطع مختلف ساختمان با فرض خطی بودن رفتار مصالح، کوچک بودن تغییرشکل و بر اساس تئوری الاستیسیته انجام میشود. این روش در محاسبات حالت های حدی نهایی و بهره برداری قابل استفاده است. در ساختمانهای قابی مهار نشده جانبی، استفاده از این روش به شرطی مجاز است که ضریب لاغری ستون ها Klu/r کمتر از صد باشد.
تحلیل خطی با باز پخش محدود ۳-۶-۱۳-۹
در این روش محاسبه نیروهای داخلی با فرضیات مشابه روش تحلیل خطی انجام می شود. با توجه به مشخصات مکانیکی میتوان نیروهای موجود را به میزان محدودی کاهش یا افزایش داد.
در این روش میتوان نیروهای داخلی محاسبه شده با روش تحلیل خطی را در مقاطع تحت اثر لنگر خمشی بیشینه منفی و یا لنگر خمشی بیشینه مثبت در هر دهانه تیرهای یکسره حداکثر به میزان ۱۰۰۰εt و نه بیش از ۲۰ درصد کاهش داد. ε کرنش آرماتورهای کششی در حالت نهایی کرنش بتن می باشد.
بازپخش لنگر خمشی را فقط میتوان موقعی به εt در مقطعی که کاهش لنگر خمشی صورت میگیرد بزرگتر یا برابر ۰/۰۰۷۵ باشد. در صورت کاهش لنگر خمشی در هر مقطع، باید مقادیر لنگر در سایر مقاطع با توجه به شرایط تعادل بارها تغییر داده شوند.
تحلیل غیرخطی ۴-۶-۱۳-۹
در این روش مقادیر نیروهای داخلی در اعضای ساختمان با توجه به «رفتار غیر خطی مصالح» و یا «رفتار غیر خطی هندسی» تعیین می شوند.
این روش در حالت های حدی نهایی مورد استفاده قرار میگیرد و در ساختمان های قابی در شرایطی که لاغری ستونها بیش از صد باشد بکارگیری آن الزامی است.
تحلیل پلاستیک ۵-۶-۱۳-۹
در این روش تحلیل، مقادیر نیروهای داخلی با فرض رفتار پلاستیک اعضاء و استفاده از تئوری پلاستیسیته و تنها در حالت حدی نهایی محاسبه می شود.
مصالح مشخصات ۷-۱۳-۹
۹-۱۳-۷-۱
مقدار ضریب ارتجاعی بتن با جرم مخصوص γc بین ۱۵ تا ۲۵ KN/m۳، از رابطه ۹-۱۳-۱ تعیین می گردد:
۹-۱۳-۷-۲
در تحلیل خطی مقدار ES=۲*۱۰۵ بر حسب مگاپاسگال منظور می شود.
۹-۱۳-۷-۳
ضریب انبساط حرارتی بتن معادل ( ۱/C ) ۱۰-۵ در نظر گرفته می شود.
۹-۱۳-۷-۴
ضریب پواسون برابر با ۰/۱۵ برای بتن معمولی و ۰/۲ برای بتن با مقاومت بالا و ۰/۳ برای فولاد است.
۹-۱۳-۷-۵
برای ساختمانهای بتن آرمه، بتن رده C۲۰ و بالاتر و برای ساختمان های بتن پیش تنیده، بتن رده C۳۰ و بالاتر باید به عنوان مبنای طراحی در نظر گرفته شود.
۹-۱۳-۷-۶
رده میلگردهای به کار برده در قاب ها و اجزای لبه ای دیوارهای مقاوم در برابر زلزله و همچنین فولادهای دورپیچ ستونها و فولادهای عرضی پیچشی و برشی و برش اصطکاکی نباید بالاتر از رده ۴۰۰ S باشند.
۹-۱۳-۷-۷
استفاده از میلگردهای ساده به عنوان میلگرد سازهای فقط در دور پیچها مجاز می باشد.
۹-۱۳-۷-۸
ضریب λ که جهت اعمال شرایط استفاده از بتن سبک می باشد، در مواردی که در این مبحث به مقدار آن اشاره نشده است، به شرح ردیفهای (الف) تا (ت) این بند تعیین میگردد: الف) بتن با سنگدانه های ریز (ماسه) سبک و سنگدانه های درشت (شن) سبک:
λ =۰/۷۵
ب) بتن با سنگدانه های ریز (ماسه) سبک و سنگدانه های درشت (شن) معمولی: ۰/۸۵ تا λ =۰/۷۵
مقدار دقیق λ با درون یابی خطی بر حسب درصد حجمی جایگزینی سنگدانههای ریز تعیین میشود.
پ) بتن با سنگدانه های ریز (ماسه) معمولی و سنگدانه های درشت (شن) سبک: ۱ تا λ =۰/۷۵
مقدار دقیق λ با درونیابی خطی بر حسب درصد حجمی جایگزینی سنگدانههای درشت تعیین می شود.
ت) بتن با سنگدانه های ریز (ماسه) معمولی و سنگدانه های درشت (شن) معمولی: λ =۱
ث) در صورت انجام آزمایش مقاومت کششی دو نیمه شدن:
مشخصات هندسی ۸-۱۳-۹
۹-۱۳-۸-۱
طول دهانه موثر برای اعضای غیریکپارچه با تکیه گاه معادل کمترین مقدار بین «فاصله محور به محور تکیه گاه» و «طول آزاد بعلاوه ارتفاع عضو» در نظر گرفته میشود.
برای اعضای یکپارچه با تکیه گاه، طول دهانه موثر معادل فاصله محور به محور تکیه گاه خواهد بود. برای اعضای طرهای، این طول معادل طول آزاد آنها منظور می گردد.
۹-۱۳-۸-۲
طول دهانه آزاد بر تا بر تکیه گاهها در امتدادی که لنگرها برای آن محاسبه میشوند، منظور میگردد.
۹-۱۳-۸-۳
ابعاد در نظر گرفته شده هر عضو در تحلیل سازه نبایستی با ابعاد ارائه شده در نقشه های اجرایی بیش از ۵ %اختلاف داشته باشد.
اثر ترک خوردگی ۴-۸-۱۳-۹
در تحلیل سازه باید سختی خمشی و پیچشی اعضای ترک خورده به نحو مناسب محاسبه و منظور گردد. اثر ترک خوردگی باید با توجه به تغییر شکل های محوری و خمشی و آثار دراز مدت محاسبه شود. در غیاب محاسبات دقیق برای منظور کردن اثر ترک خوردگی میتوان:
– در قاب های مهار نشده سختی خمشی تیرها و ستون ها را به ترتیب معادل ۰/۳۵ و ۰/۷ برابر سختی خمشی مقطع ترک نخورده آنها منظور نمود.
– در قاب های مهار شده سختی خمشی تیرها و ستون ها را به ترتیب معادل ۰/۵ و ۱ برابر سختی خمشی مقطع ترک نخورده آنها منظور نمود.
سختی خمشی دیوارها در هر دو جهت را در صورتی که ترک خورده باشند ۰/۳۵ و در غیر این صورت ۰/۷ برابر سختی خمشی مقطع کل منظور نمود.
بارگذاری ۹-۱۳-۹
۹-۱۳-۹-۱
بارهای موثر در طراحی ساختمانها شامل موارد زیر میباشند:
الف) بارهای دائمی، شامل وزن اجزاء ساختمان یا عوامل متکی بر آنها
ب) سربارهای بهره برداری (زنده) و همچنین سربارهای حین ساخت، ناشی از وزن قالب و داربست بستن یک طبقه روی طبقه یا طبقات زیر
پ) بارهای جوی، مانند باد و برف
ت) بارهای استثنائی، مانند زلزله، حریق و برخورد وسائل نقلیه به ستونها و پایهها
ث) بارهای حرارتی، جمعشدگی و وارفتگی بتن و نشست تکیهگاهی
۹-۱۳-۹-۲
مشخصات و میزان بارهای وارد بر ساختمان براساس مبحث ششم مقررات ملّی ساختمان تعیین میشوند.
۹-۱۳-۹-۳
بارهای وارده با توجه به احتمال همزمان بودن با یکدیگر ترکیب شده و در طراحی هر عضو نامساعدترین وضعیت های احتمالی بارگذاری به کار گرفته می شوند.
۹-۱۳-۱۰
طراحی در حالت حدی نهایی مقاومت
کلیه اجزای سازهای باید در حالت حدی نهایی مقاومت محاسبه شوند و در هر مقطع باید رابطه عمومی (۹ -۱۳-۲) همواره برقرار باشد.
در این رابطه Su نیروی داخلی ایجاد شده در مقطع و Sr نیروی مقاوم عضو در مقطع مورد نظر است.
۹-۱۳-۱۰-۱ نیروی مقاوم Sr
۹-۱۳-۱۰-۱-۱
نیروی مقاوم مقطع باید متناسب با مشخصات هندسی و مکانیکی مقطع عضو در برابر آن نیرو و با توجه به شرایط تعادل نیروها و سازگاری تغییر شکلها محاسبه شود.
در تعیین این نیرو ضوابط ذکرشده در فصول مختلف این مبحث برای قطعات تحت اثر خمش، برش، خمش و فشار یا کشش، پیچش و آثار مربوط به لاغری و پیوستگی و مهاری باید در نظر گرفته شود.
۹-۱۳-۱۰-۱-۲
برای محاسبه نیروی مقاوم Sr مقادیر مقاومت های مشخصه بتن و فولاد در ضرایب ایمنی جزئی به شرح (الف) تا (ج) این بند، ضرب میشوند:
الف) ضریب ایمنی جزئی مقاومت بتن در قطعات درجا ۰/۶۵= φc
ب) ضریب ایمنی جزئی مقاومت بتن در قطعات پیشساخته ۰/۷ = φc
ج) ضریب ایمنی جزئی مقاومت فولاد ۰/۸۵ = φs
در موارد استثنائی مقادیرφ برای هر حالت ارائه شده اند. روابط ارائه شده در این مبحث با فرض φc = ۰/۶۵ می باشد.
تبصره: در شرایطی که در یک عضو حاشیه ایمنی بیشتری مورد نیاز باشد یک ضریب ایمنی مکمل φn نیز بر مقاومت نهایی مقطع اعمال میگردد.
۹-۱۳-۱۰-۲ نیروهای ایجاد شده در مقطع در حالت حدی نهایی( S ( u
نیروهای ایجاد شده در مقطع در حالت حدی نهایی ( Su) شامل نیروهای محوری، لنگرهای خمشی و پیچشی و نیروهای برشی باید با توجه به تحلیل سازه تحت ترکیبهای مختلف بارهای نهایی محاسبه شوند. برای تعیین بارهای نهایی، مقادیر بارها مطابق جدول ۹-۱۳-۱ در ضرایب بار ضرب شده و با هم ترکیب می شوند.
تبصره۱ :در شرایطی که اثر بار زنده در هر یک از ترکیبات بارگذاری کاهش دهنده است، این آثار معادل صفر منظور میگردد.
۹-۱۳-۱۱ کنترل در حالت حدی بهره برداری
کنترل اعضای مختلف سازه ای در دو حالت حدی تغییرشکل و ترک خوردگی، بر اساس مطالب مندرج در فصل هفدهم تحت اثر ترکیبات بار حالت حدی بهره برداری انجام میشود.
در محاسبات حالت حدی بهره برداری، با رعایت نکات مندرج در بند ۹-۱۷-۳-۲-۱ ،با حذف بارهای اتفاقی، ضرایب ایمنی جزئی بارهای بهره برداری برابر واحد منظور میشود، همچنین ضرایب مقاومت ϕm متناسب با مطالب فصل هفدهم اختیار میشود.