الزامات طراحی

۲-۱۰ الزامات طراحی

این فصل به الزامات طراحی مجموعه سازه شامل اعضا و اتصالات آن براساس حالتهای حدی حالت های حدی مقاومت و حالتهای حدی بهره برداری می پردازد. در به کار گیری الزامات این فصل، برای دستیابی به یک طرح ایمن، رعایت مقررات این فصل همراه با مقررات فصل های ۱۰-۱، ۳-۱۰ و ۱۰-۴ الزامی است.

تبصره: الزامات این فصل به طور عمده براساس تأمین الزامات حالتهای حدی مقاومت تنظیم گردیده است. در تحلیل و طراحی، برای تأمین الزامات حالتهای حدی بهره برداری، الزامات بخش ۱۰-۲-۱۰ باید توأم با قضاوت مهندسی جهت تأمین ضروریات شرایط بهره برداری مناسب به کار گرفته شود. مقررات این فصل تحت عناوین زیر ارائه می گردد:

۱-۲-۱۰ الزامات تحلیل و طراحی برای تأمین پایداری

۲-۲-۱۰ الزامات مقاطع اعضای فولادی

۳-۲-۱۰ الزامات طراحی اعضا برای نیروی کششی

۴-۲-۱۰ الزامات طراحی اعضا برای نیروی فشاری

۵-۲-۱۰ الزامات طراحی اعضا برای لنگر خمشی

۶-۲-۱۰ الزامات طراحی اعضا برای نیروی برشی

۷-۲-۱۰ الزامات طراحی اعضا برای ترکیب نیروی محوری و لنگر خمشی و ترکیب لنگر پیچشی با سایر نیروها

۸-۲-۱۰ الزامات طراحی اعضای با مقطع مختلط

۹-۲-۱۰۰ الزامات طراحی اتصالات

۱۰-۲-۱۰ الزامات حالتهای حدی بهره برداری

۱-۲-۱۰ الزامات تحلیل و طراحی برای تأمین پایداری

این بخش به الزامات عمومی تحلیل و طراحی برای تأمین پایداری کل سازه و تمامی اجزای آن می پردازد. مقررات این بخش تحت عناوین زیر ارائه می گردد:

۱-۱-۲-۱۰ الزامات عمومی

۲-۱-۲-۱۰ آثار مرتبه دوم δ-P و P-Δ

۳-۱-۲-۱۰ روش های تحلیل و طراحی برای تأمین پایداری

۴-۱-۲-۱۰ روش های تحلیل مرتبه دوم

۵-۱-۲-۱۰ الزامات تحلیل و طراحی

۶-۱-۲-۱۰ جدول خلاصه شده از روش های تحلیل و طراحی

۱-۱-۲-۱۰ الزامات عمومی

تأمین پایداری کل سازه و تمامی اجزای آن از الزامات تحلیل و طراحی است. مطابق الزامات این بخش، پایداری کل سازه و تمامی اجزای آن در صورتی تأمین می شود که آثار ذکر شده در زیر به نحو مؤثری در تحلیل و طراحی آنها لحاظ شده باشند.

(۱) تغییر شکل های محوری، خمشی و برشی اعضای سازه و تغییر شکل های سایر اجزاء (نظیر اتصالات) که در جابجایی سازه مؤثرند.

(۲) آثار مرتبه دوم (شامل آثار δ-P و P-Δ)

(۳) نواقص هندسی (شامل کجی و ناشاقولی)

(۴) کاهش سختی اعضا ناشی از رفتار غیر الاستیک و اثر تنش های پسماند

(۵) عدم قطعیت در برآورد سختی و مقاومت

روش تحلیل مورد استفاده باید تمامی آثار فوق را لحاظ نماید. به منظور حصول اطمینان از این اهداف، استفاده از دو روش تحلیل مستقیم” و “طول مؤثر در طراحی برای تأمین پایداری سازه های فولادی و مختلط مجاز است.

۲-۱-۲-۱۰ آثار مرتبه دوم ۶-P و P-A

مطابق بند ۱۰-۲-۱-۱، در اعضای فولادی مقاومت های موردنیاز که از تحلیل سازه به دست می آیند، باید شامل آثار مرتبه دوم باشند. این آثار شامل موارد زیر است:

الف) آثار مرتبه دوم ۶-۲٫ آثار ۶-P به آثار اضافی ناشی از بارها گفته می شود که به علت وجود تغییر شکل در فاصله دو انتهای هر یک از اعضا به وجود می آید.

ب) آثار مرتبه دوم P-A: آثار P-A به آثار اضافی بارها به علت تغییر مکان جانبی نسبی کل سیستم سازهای مربوط می شود و سبب ایجاد نیروهای اضافی داخلی در اعضا میشوند که به علت برون محوری ناشی از تغییر مکان جانبی یک انتهای عضو نسبت به انتهای دیگر آن به وجود می آیند. تغییر مکان جانبی نسبی دو انتهای عضو ممکن است به علت بارهای قائم یا بارهای جانبی یا ترکیبی از آنها باشد.

۳-۱-۲-۱۰ روش های تحلیل و طراحی برای تأمین پایداری

الف) روش تحلیل مستقیم

در روش تحلیل مستقیم تمامی آثار ذکر شده در بخش ۱۰-۲-۱-۱ به صورت مستقیم در تحلیل سازه لحاظ می گردند. در این روش، مقاومت های موردنیاز براساس الزامات و محدودیت های بخش ۱-۵-۱-۲-۱۰ و مقاومت های موجود اعضا مطابق با بخش های ۱۰-۲-۲ تا ۱۰-۲-۹ تعیین می شوند. استفاده از این روش برای تمامی سازه های فولادی و مختلط مجاز است

ب) روش طول مؤثر

استفاده از روش سنتی طول مؤثر به عنوان روش دیگر طراحی مطابق با الزامات و محدودیت های بند ۲-۵-۱-۲-۱۰ مجاز است. در این روش نیز مقاومتهای موجود اعضا مطابق با بخش های ۱۰-۲-۲ تا ۱۰-۲-۹ تعیین می شوند.

۴-۱-۲-۱۰ روش های تحلیل مرتبه دوم

در این مبحث استفاده از روش های تحلیلی زیر به عنوان روش های تحلیل مرتبه دوم مجاز دانسته شده است:

الف) تحلیل الاستیک مرتبه دوم: تحلیل الاستیک مرتبه دوم به تحلیل هایی گفته می شود که در آنها روش تحلیل سیستم سازهای الاستیک بوده، لیکن در حین انجام تحلیل، آثار مرتبه دوم شامل آثار ۶-P و P-A) در آن لحاظ می گردد.

ب) تحلیل مرتبه دوم از طریق تحلیل الاستیک مرتبه اول تشدید یافته: در این مبحث استفاده از روش تحلیل الاستیک مرتبه اول تشدیدیافته به عنوان یک روش تحلیل مرتبه دوم مجاز دانسته شده است. الزامات این نوع روش تحلیل مرتبه دوم در پیوست ۳ این مبحث ارائه شده است.

تبصره ۱: در طراحی به روش LRFD، تحلیل مرتبه دوم باید تحت اثر ترکیبات بارگذاری متناظر با این روش طراحی (شامل بار جانبی فرضی مطابق بند ۱۰-۲-۱-۵-۱-۱) صورت گیرد. در طراحی به روش ASD تحلیل مرتبه دوم باید ابتدا تحت اثر ۱٫۶ برابر ترکیبات بارگذاری متناظر با این روش (شامل بار جانبی فرضی مطابق بند ۱۰-۲-۱-۵-۱-۱) صورت گرفته و سپس کلیه نتایج حاصله بر عدد ۱٫۶ تقسیم شوند، تا مقاومت های موردنیاز به دست آیند.

تبصره ۲: در روش تحلیل الاستیک مرتبه دوم (ذکر شده در بند ۱۰-۲-۱-۴-الف)، با ارضاء محدودیت های زیر می توان از آثار ۵-P صرف نظر نمود، مشروط بر اینکه لنگرهای خمشی به دست آمده از روش های تحلیلی مذکور در اعضای تحت اثر توأم نیروی محوری فشاری و لنگر خمشی با ضریب B1 (مطابق پیوست ۳) تشدید شده باشند؛

(۱) بارهای ثقلی عمدتا توسط ستونها، دیوارها یا قاب های قائم تحمل شوند.

(۲) نسبت تغییر مکان جانبی نسبی حداکثر تحلیل مرتبه دوم به تغییر مکان جانبی نسبی حداکثر تحلیل مرتبه اول یا به طور تقریبی مقدار ضریب B2 در تحلیل الاستیک مرتبه اول تشدید یافته، در تمام طبقات و در راستای موردنظر کوچکتر یا مساوی ۱٫۷ باشد.

(۳) حداکثر یک سوم بارهای ثقلی کل سازه توسط ستون های قابهای خمشی تحمل گردد.

۵-۱-۲-۱۰ الزامات تحلیل و طراحی

برای طراحی به منظور تأمین پایداری سازه باید آثار ذکر شده در بند ۱۰-۲-۱-۱ لحاظ شده باشند. روش های تحلیل مستقیم و طول مؤثر با رعایت محدودیتها و الزامات ذکر شده در بندهای ۱-۵-۱-۲-۱۰ و ۱۰-۲-۱-۵-۲ به عنوان روش های تحلیل و طراحی قابل قبول هستند.

۱-۵-۱-۲-۱۰ محدودیتها و الزامات روش تحلیل مستقیم

برای تعیین مقاومتهای موردنیاز اعضا و طراحی آنها و تحلیل و طراحی به روش تحلیل مستقیم، باید محدودیت ها و الزامات زیر تأمین شوند:

الف – محدودیتها در تحلیل و طراحی به روش تحلیل مستقیم هیچ گونه محدودیتی وجود ندارد.

ب- الزامات

(۱) تحلیل سازه مطابق بند ۱۰-۲-۱-۴ براساس یکی از روش های تحلیلی مرتبه دوم باشد.

(۲) مطابق الزامات بند ۱۰-۲-۱-۵-۱-۱ آثار نواقص هندسی اولیه (شامل کجی و ناشاقولی) در تحلیل مرتبه دوم منظور شود.

(۳) مطابق الزامات بند ۱۰-۲-۱-۵-۱-۲ تحلیل مرتبه دوم براساس سختی کاهش یافته اعضا صورت گیرد.

(۴) مقاومت موجود کلیه اعضای دارای بار محوری فشاری با ضریب طول مؤثر یک (۱=K) تعیین شود.

۱-۱-۵-۱-۲-۱۰ ملاحظات نواقص هندسی اولیه

در روش تحلیل مستقیم، آثار نواقص هندسی اولیه (شامل کجی و ناشاقولی اعضا) باید از طریق مدل کردن این نواقص در تحلیل مرتبه دوم سازه انجام پذیرد. در سازه هایی که بارهای ثقلی عمدتا توسط ستون ها، دیوارها با قابهای قائم تحمل می شوند، به جای در نظر گرفتن نواقص هندسی اولیه در مدل سازی، می توان به شرح زیر یک بار جانبی فرضی در طبقات ساختمان اعمال نمود:

که در آن:

N= بار جانبی فرضی در طبقه نام iام

Y= بار ثقلی در طبقه iام متناسب با ضرایب بار به کار رفته در ترکیبات مختلف بارگذاری در هنگام اعمال بار جانبی فرضی (N_i) به طبقات ساختمان، توجه به نکات زیر ضروری است:

(۱) توزیع بار جانبی فرضی در کف هر طبقه باید مشابه توزیع بارهای ثقلی در کف همان طبقه در نظر گرفته شود.

(۲) بار جانبی فرضی (N_i) باید به کلیه ترکیبات بارگذاری اضافه شود. در مواردی که نسبت تغییر مکان جانبی نسبی حداکثر تحلیل مرتبه دوم به تغییر مکان جانبی نسبی حداکثر تحلیل مرتبه اول تحت اثر ترکیبات بارگذاری LRFD یا ۱٫۶ برابر ترکیبات بارگذاری ASD (یا به طور تقریبی مقدار ضریب تشدید B2 در تحلیل الاستیک مرتبه اول تشدید یافته) با احتساب سختی کاهش یافته اعضا (مطابق تنظیمات بند ۱۰-۲-۱-۵-۱-۲)، در کلیه طبقات کوچکتر یا مساوی ۱٫۷ باشد، می توان بارهای جانبی فرضی (;N) را فقط در ترکیبات بارگذاری ثقلی منظور نمود و از اثر آنها در ترکیبات بارگذاری شامل بارهای جانبی صرف نظر نمود.

(۳) بارهای جانبی فرضی باید در راستایی به سازه اعمال شود که بیشترین اثر ناپایداری را داشته باشد. در ترکیبات بارگذاری ثقلی، بارهای جانبی فرضی باید به طور مجزا در دو راستای متعامد و به صورت رفت و برگشت در نظر گرفته شود. تبصره: کاربرد ملاحظات نواقص هندسی اولیه فقط برای تعیین مقاومت های موردنیاز اعضا محدود می گردد و برای سایر مقاصد طراحی (نظیر کنترل تغییر مکان جانبی نسبی طبقات، کنترل خیز تیرها، کنترل ارتعاش اعضا و کف ها و محاسبه زمان تناوب اصلی ساختمان در نظر گرفتن آثار نواقص هندسی اولیه ضروری نیست.

۲-۱-۵-۱-۲-۱۰ کاهش سختی اعضا

در تحلیل و طراحی به روش تحلیل مستقیم برای تعیین مقاومت های موردنیاز در تحلیل مرتبه دوم، باید به شرح زیر از ضرایب کاهش سختی استفاده شود :

(۱) ضریب کاهش ۰٫۸ برای کلیه سختی هایی که در پایداری سازه مؤثرند. اعمال این ضریب کاهش برای کلیه سختی های تمامی اعضا، حتی اگر در پایداری سازه نقشی نداشته باشند، نیز مجاز است.

(۲) علاوه بر ضریب کاهش ۰٫۸ یک ضریب کاهش اضافی τ_b را نیز به شرح زیر در سختی خمشی اعضایی که در پایداری سازه مؤثر هستند:

که در آن:

(El) = صلبیت خمشی کاهش یافته عضو

E = مدول الاستیسیته فولاد

I = ممان اینرسی مقطع عضو حول محور خمش

τ_b = ضریب کاهش اضافی سختی خمشی مطابق رابطه زیر:

در رابطه ۱۰-۲-۱-۳، P_r مقاومت محوری فشاری موردنیاز و P_y مقاومت تسلیم محوری عضو ( P_y=A_gF_y) است. در صورتی که عضو فشاری لاغر باشد، در تعیین مقاومت تسلیم محوری باید از مساحت مؤثر مقطع (Ae استفاده شود.

استثناء: در اعضای با مقطع مختلط پرشده با بتن یا محاط در بتن، مقدار T_b باید برابر ۰٫۸ در نظر گرفته شود.

(۳) وقتی از روش بار جانبی فرضی برای مدل سازی نواقص هندسی اولیه استفاده شده است، به جای استفاده از τ_b متغیر در رابطه ۱۰-۲-۱ -۳ به منظور کاهش اضافی سختی خمشی اعضا، می توان مقدار τ_b را برای کلیه نسبت های P_r/P_y برابر یک فرض کرد، مشروط بر اینکه یک بار جانبی فرضی اضافی برابر Yi 0.001 به کلیه طبقات ساختمان اعمال شود. این بار جانبی فرضی اضافی باید در کلیه ترکیبات بارگذاری به همراه بارهای جانبی و بارهای جانبی فرضی در اثر نواقص هندسی اولیه در نظر گرفته شود. مورد ۲ از بند ۱۰-۲-۱-۵-۱-۱ شامل این بار جانبی اضافی نمیشود.

(۴) چنانچه در یک سیستم سازه ای برای تأمین پایداری آن از اعضایی با مصالح دیگری به جزء فولاد استفاده شده باشد و مقررات سازهای مربوط به نوع مصالح ضریب کاهش سختی کوچکتری (کاهش سختی بیشتری را الزام کرده باشد، برای آن نوع اعضا باید ضریب کاهش سختی کوچکتر مورد استفاده قرار گیرد.

تبصره: در روش تحلیل مستقیم کاربرد سختی کاهش یافته فقط در تحلیل مرتبه دوم و برای تعیین مقاومت های موردنیاز اعضا محدود می گردد و برای سایر مقاصد طراحی (نظیر کنترل تغییر مکان جانبی نسبی طبقات، کنترل خیز تیرها، کنترل ارتعاش اعضا و کفها و محاسبه زمان تناوب اصلی ساختمان) نباید از ضرایب کاهش سختی استفاده شود.

۲-۵-۱-۲-۱۰ محدودیت‌ها و الزامات روش طول مؤثر

برای تعیین مقاومت های موردنیاز اعضا و طراحی آنها در تحلیل و طراحی به روش طول مؤثر محدودیت ها و الزامات زیر باید تأمین شوند

الف – محدودیت‌ها

(۱) بارهای ثقلی عمدتا توسط ستون ها، دیوارها یا قاب های قائم تحمل شوند.

(۲) نسبت تغییر مکان جانبی نسبی حداکثر مرتبه دوم به تغییر مکان جانبی نسبی حداکثر مرتبه اول یا به طور تقریبی مقدار ضریب تشدید B_۲ در تحلیل الاستیک مرتبه اول تشدید یافته، در کلیه طبقات کوچکتر یا مساوی ۱٫۵ باشد.

ب – الزامات

(۱) تحلیل سازه مطابق بند ۱۰-۲-۱-۴ براساس یکی از روش های تحلیلی مرتبه دوم و بدون در نظر گرفتن هر گونه کاهش سختی باشد.

(۲) آثار نواقص هندسی اولیه (شامل کجی و ناشاقولی اعضا) مطابق ملاحظات بند ۱۰-۲-۱-۵-۱-۱ در تحلیل مرتبه دوم منظور گردد.

(۳) مقاومت موجود کلیه اعضای دارای بار محوری فشاری براساس ضریب طول مؤثر (K) تعیین شود. ضریب طول مؤثر اعضا (K) متناسب با نوع سیستم باربر باید براساس پیوست ۲ تعیین شود.

۶-۱-۲-۱۰ جدول خلاصه شده از روش های تحلیل و طراحی

خلاصه روش های تحلیل و طراحی مورد بحث فوق در جدول ۱۰-۲- ۱-۱ برای سهولت استفاده کاربران ارائه شده است.

۲-۲-۱۰ الزامات مقاطع اعضای فولادی

این بخش به الزامات کمانش موضعی اجزای فشاری اعضای سازه و طبقه بندی آنها و نیز به تعاریف برخی دیگر از مشخصات مقاطع اعضا می پردازد. مقررات این بخش تحت عناوین زیر ارائه می گردد

۱-۲-۲-۱۰ الزامات عمومی

۲-۲-۲-۱۰ طبقه بندی مقاطع فولادی از منظر کمانش موضعی

۳-۲-۲-۱۰ پهنای آزاد اجزای با یک لبه مقید

۴-۲-۲-۱۰۰ پهنای آزاد اجزای با دو لبه مقید

۵-۲-۲-۱۰ تعیین سطح مقطع کل و خالص در اعضای سازه

۱-۲-۲-۱۰ الزامات عمومی

تأمین پایداری کل سازه و تمامی اعضا و نیز تمامی اجزای تشکیل دهنده مقاطع اعضا، از الزامات تحلیل و طراحی است. پایداری اجزای تشکیل دهنده مقاطع اعضا در صورتی تأمین می شود که الزامات این بخش به نحو مؤثری در تحلیل و طراحی آنها لحاظ شده باشد.

۲-۲-۲-۱۰ طبقه بندی مقاطع فولادی از منظر کمانش موضعی

۱-۲-۲-۲-۱۰ طبقه بندی مقاطع فولادی از منظر کمانش موضعی برای فشار محوری

برای فشار محوری، مقاطع فولادی به دو گروه زیر طبقه بندی می شوند

• مقاطع با اجزای غیر لاغر

• مقاطع با اجزای لاغر

مقاطع با اجزای غیر لاغر به مقاطعی گفته می شوند که در آنها نسبت پهنا به ضخامت اجزای فشاری تشکیل دهنده مقطع عضو از λr مشخص شده در جدول های ۱۰-۲-۲-۱ و ۱۰-۲-۲-۲ بیشتر نباشد. چنانچه نسبت پهنا به ضخامت هر یک از اجزای فشاری تشکیل دهنده مقطع عضو از λr مشخص شده در جدول های ۱۰-۲-۲-۱ و۱۰-۲-۲-۲ بیشتر باشد، در این صورت مقطع با اجزای لاغر محسوب می شود.

۲-۲-۲-۲-۱۰ طبقه بندی مقاطع فولادی از منظر کمانش موضعی برای لنگر خمشی

برای لنگر خمشی، مقاطع فولادی به سه گروه زیر طبقه بندی می شوند:

• مقاطع فشرده

• مقاطع غیر فشرده

• مقاطع با اجزای لاغر

الف) مقاطع فشرده به مقاطعی گفته می شوند که در آنها اولا بال ها به طور سراسری و پیوسته به جان یا جان ها متصل باشند، ثانیأ نسبت پهنا به ضخامت اجزای فشاری تشکیل دهنده مقطع عضو از λp مشخص شده در جدول های ۱۰-۲-۲-۳ و ۱۰-۲-۲-۴ بیشتر نباشد.

ب) مقاطع غیرفشرده به مقاطعی گفته می شوند که در آنها نسبت پهنا به ضخامت یک یا چند جزء فشاری از مقطع عضو از λ_p ما مشخص شده در جدول های ۱۰-۲-۲-۳ و ۱۰-۲-۲-۴ بیشتر بوده، اما از λr مشخص شده در جدول های ۱۰-۲-۲-۳ و ۱۰-۲-۲-۴ کمتر باشد.

پ) مقاطع با اجزای لاغر به مقاطعی گفته می شوند که در آنها نسبت پهنا به ضخامت حداقل یکی از اجزای فشاری تشکیل دهنده مقطع عضو از λr مشخص شده در جدول های ۱۰-۲-۲-۳ و ۴-۲-۲-۱۰ بیشتر باشد.

۳-۲-۲-۱۰ پهنای آزاد اجزای با یک لبه مقید

مطابق الزامات این بخش، اجزای با یک لبه مقید به اجزایی گفته می شود که فقط در یک لبه در امتدادی به موازات نیروی فشاری به جزء یا اجزاء دیگر متصل شده اند. پهنای آزاد چنین اجزایی باید به شرح زیر تعیین شود:

الف) برای بال های نیمرخ های Ι و نیمرخ های سپری (T) پهنای آزاد (b) برابر نصف پهنای کل بال (b_f) است.

ب) برای ساق های نیمرخ های نبشی (L)، بال های نیمرخ های ناودانی (U) و نیمرخ های Z شکل، پهنای آزاد (b) معادل کل بعد اسمی بال است.

پ) برای مقطع ساخته شده از ورق، پهنای آزاد (b) برابر فاصله بین لبه آزاد تا اولین ردیف پیچ یا خط جوش است

ت) برای تیغه (جان) نیمرخ های سپری (T) پهنای آزاد (d) برابر ارتفاع کل مقطع سپری است.

۴-۲-۲-۱۰ پهنای آزاد اجزای با دو لبه مقید

مطابق الزامات این بخش، اجزای با دو لبه مقید به اجزایی گفته میشود که در هر دو لبه در امتدادی موازی با نیروی فشاری به جزء یا اجزاء دیگر متصل شده اند. پهنای آزاد چنین اجزایی باید به شرح زیر تعیین شود:

الف) برای جان مقاطع نوردشده، h عبارت است از فاصله بین نقاط شروع گردی ریشه اتصال جان به بال.

ب) برای جان مقاطع ساخته شده از ورق، h عبارت است از فاصله بین نزدیک ترین دو ردیف پیچ و چنانچه از جوش استفاده شده باشد، h برابر فاصله خالص بین دو بال است. برای مقاطع با بالهای نامساوی، he عبارت است از دو برابر فاصله محور خنثی در حالت الاستیک تا نزدیک ترین ردیف وسائل اتصال در سمت بال فشاری و چنانچه از جوش استفاده شده باشد، عبارت است از دو برابر فاصله محور خنثی در حالت الاستیک تا رویه داخلی بال فشاری. همچنین برای مقاطعی با بال های نامساوی hp عبارت است از دو برابر فاصله محور خنثی در حالت پلاستیک تا نزدیک ترین ردیف وسائل اتصال در سمت بال فشاری و چنانچه از جوش استفاده شده باشد، عبارت است از دو برابر فاصله محور خنثی در حالت پلاستیک تا رویه داخلی بال فشاری.

پ) برای مقاطع جعبه ای ساخته شده از ورق، پهنای b و h عبارت از فاصله بین دو خط جوش است.

ت) برای ورق های پوششی (تقویتی) در بال تیرها و ورقهای دیافراگم در مقاطع ساخته شده از ورق، پهنای b عبارت است از فاصله بین دو ردیف پیچ یا دو خط جوش است.

ث) برای بال های مقاطع توخالی مستطیلی شکل (HSS)، پهنای b عبارت است از فاصله آزاد بین جانها منهای شعاع گوشه داخلی در هر طرف. برای جان های مقاطع توخالی مستطیل شکل ( h ،(HSS عبارت است از فاصله آزاد بین بالها منهای شعاع گوشه داخلی در هر طرف. چنانچه شعاع گوشه ها معلوم نباشد، مقادیر b و h را می توان معادل بعد متناظر خارجی منهای سه برابر ضخامت در نظر گرفت.

ج) برای مقاطع توخالی دایره ای شکل، D عبارت است از قطر خارجی مقطع دایره ای.

یادداشت‌ها:

[۱] E= مدول الاستیسیته فولاد و F_y = تنش تسلیم مشخصه فولاد

[۲] مقدار k_c از رابطه زیر تعیین می شود:

[۳] برای خمش حول محور قوی در مقاطع لشکل ساخته شده از ورق با جان فشرده و غیر فشرده مقدار F از رابطه زیر تعیین می شود:

که در آن:

S_xt = اساس مقطع الاستیک نسبت به بال کششی

S_xc= اساس مقطع الاستیک نسبت به بال فشاری

[۴] My = لنگر تسلیم نظیر دورترین تار مقطع و M_p = لنگر خمشی پلاستیک مقطع

۵-۲-۲-۱۰ سطح مقطع کل و سطح مقطع خالص اعضا

الف) سطح مقطع کل عضو (A_g) برابر با مجموع سطح مقطع اجزای تشکیل دهنده آن و سطح مقطع هر جزء برابر با حاصل ضرب پهنای کل در ضخامت آن است. برای نیمرخ نبشی، پهنای کل عبارت است از مجموع پهناهای دو بال منهای ضخامت بالا

ب) سطح مقطع خالص عضو (An برابر با مجموع حاصل ضربهای پهنای خالص اعضا در ضخامت مربوطه است. پهنای خالص عبارت است از پهنای کل منهای قطر سوراخهای عضو که به شرح زیر در نظر گرفته می شود:

١- عرض سوراخ پیچ باید به اندازه دو میلی متر بزرگتر از ابعاد اسمی سوراخ منظور شود. ابعاد اسمی سوراخ در بخش ۱۰-۲-۹ تعریف شده است.

۲- اگر سوراخ‌های متعددی به شکل زنجیره (به صورت قطری یا زیگزاگ) در مسیر مقطع بحرانی احتمالی قرار داشته باشند، برای محاسبه پهنای خالص باید از پهنای کل مورد بررسی، مجموع قطر سوراخهای مسیر زنجیره را کم و به آن برای هر ردیف گام مورب در زنجیره، یک مرتبه جمله s^۲/۴g را اضافه کرد که در آن، در زنجیره موردنظر:

s= فاصله مرکز تا مرکز هر دو سوراخ متوالی در امتداد طولی (راستای نیرو)

g = فاصله مرکز تا مرکز هر دو سوراخ متوالی در امتداد عرضی (راستای عمود بر امتداد نیرو)

۳- در مقطع نبشی گام عرضی برای سوراخ های واقع در روی دو بال متعامد، عبارت خواهد بود از جمع فواصل سوراخ‌ها تا پشت نبشی منهای ضخامت آن

تبصره ۱: مقطع خالص بحرانی، مقطعی است که در آن نسبت مقاومت کششی موردنیاز به مقاومت کششی موجود حداکثر باشد.

تبصره ۲: در مواردی که در یک اتصال جوشی، سوراخ یا سوراخ هایی تعبیه شده باشد (نظیر تعبیه سوراخ جهت استفاده از جوش انگشتانه یا کام)، سطح مقطع خالص عضو باید از مقطعی که از محل سوراخ یا سوراخها می گذرد، مورد محاسبه قرار گیرد. به عبارت دیگر، در مقطعی که یک جوش انگشتانه یا کام قطع شود، فلز جوش نباید در محاسبه سطح مقطع خالص عضو منظور شود.

۳-۲-۱۰ الزامات طراحی اعضا برای نیروی کششی

این بخش به الزامات طراحی اعضا تحت اثر نیروی محوری کششی می پردازد که در امتداد محور طولی عضو بارگذاری شده اند. علاوه بر الزامات این بخش، در طراحی اعضای کششی که تحت اثر پدیده خستگی یا تمرکز تنش به علت تغییر ناگهانی مقطع قرار می گیرند، باید آثار این پدیده ها نیز به نحو مؤثری لحاظ شود.

مقررات این بخش تحت عناوین زیر ارائه می شود:

۱-۳-۲-۱۰۰ الزامات عمومی

۲-۳-۲-۱۰ محدودیت لاغری در اعضا کششی

۳-۳-۲-۱۰ تعیین سطح مقطع خالص و مؤثر اعضای کششی

۴-۳-۲-۱۰ مقاومت کششی

۵-۳-۲-۱۰ اعضای کششی ساخته شده (مرکب) از چند نیمرخ یا نیمرخ و ورق

تبصره ۱: الزامات اعضای کششی با تسمه لولاشده با خار مغزی و نیز اعضای کششی با تسمه سر پهن در پیوست ۴ این مبحث ارائه شده است.

تبصره ۲: برای بررسی الزامات اعضای تحت اثر توام نیروی کششی و لنگر خمشی به بخش ۷-۲-۱۰ مراجعه شود.

تبصره ۳: برای بررسی الزامات میل مهارها به بخش ۱۰-۲-۹ مراجعه شود.

تبصره ۴: برای بررسی الزامات وسایل اتصال و قطعات اتصال دهنده در برابر نیروی کششی به بخش ۹-۲-۱۰ مراجعه شود.

تبصره ۵: در انتهای اعضای کششی، برای بررسی مقاومت گسیختگی قالبی به بخش ۱۰-۲-۹ مراجعه شود.

۱-۳-۲-۱۰ الزامات عمومی

در این مبحث برای طراحی اعضای کششی تنها معیار مقاومت به عنوان ضابطه اصلی طراحی در نظر گرفته شده است و کنترل معیار لاغری صرفا به خاطر شرایط بهره برداری ارائه شده است.

در طراحی اعضای کششی بایستی تلاش کرد تا شکل عضو و اتصالات آن به گونه ای تنظیم شود که عضو تنها به کشش کار کند و خمش در آنها ایجاد نشود. در غیر این صورت باید به برون محوری موجود در طرح و آثار آن در محاسبه توجه شود.

۲-۳-۲-۱۰ محدودیت لاغری در اعضای کششی

نسبت لاغری حداکثر اعضای کششی L/r)_max) نباید از ۳۰۰ بیشتر باشد. برای قلابها و میل مهارهای کششی که دارای پیش تنیدگی اولیه به میزان کافی باشند، به طوری که پس از ایجاد کشش اولیه، عضو به حالت مستقیم در آید، رعایت محدودیت لاغری الزامی نیست.

۳-۳-۲-۱۰ سطح مقطع خالص مؤثر در محل اتصالات و وصله های اعضای کششی

در محل اتصالات و وصله های اعضای کششی، سطح مقطع خالص مؤثر به شرح زیر تعریف می شود:

در رابطه فوق :

An= سطح مقطع خالص عضو (سطح مقطع کل منهای سطح مقطع سوراخها یا شکافها). اگر سوراخ های متعددی به شکل زنجیره (به صورت قطری یا زیگزاگ) در مسیر مقطع بحرانی احتمالی قرار داشته باشند، برای محاسبه پهنای خالص باید از پهنای کل مورد بررسی، مجموع قطر سوراخ های مسیر زنجیره را کم و به آن برای هر ردیف گام مورب در زنجیره، یک مرتبه جمله s^۲/۴g را اضافه کرد.

Ae= سطح مقطع خالص مؤثر عضو

U= ضریب تأخیر برش مطابق جدول ۱۰-۲-۳-۱

در مقاطع باز (نظیر مقاطع T، UL ،I و … ) مقدار ضریب تأخیر برش لازم نیست از نسبت سطح مقطع قسمتهای اتصال یافته به سطح مقطع کل کمتر در نظر گرفته شود. این الزام در مورد مقاطع بسته (نظیر مقاطع قوطی شکل نورد شده و مقاطع جعبه ای ساخته شده از ورق) کاربرد ندارد.

۴-۳-۲-۱۰ مقاومت کششی

در اعضای کششی، مقاومت کششی طراحی (Φ_tP_n) و مقاومت کششی مجاز (P_n/Ω_t) باید به شرح زیر برابر کوچک ترین مقدار محاسبه شده براساس حالتهای حدی تسلیم کششی در مقطع کل (A_g) و گسیختگی کششی در مقطع خالص عضو (A_n) در خارج از ناحیه اتصال و نیز مقطع خالص مؤثر (A_e) در محل اتصال در نظر گرفته شود:

الف) براساس تسلیم کششی در مقطع کلی عضو:

ب) براساس گسیختگی کششی در مقطع خالص عضو و در خارج از ناحیه اتصال عضو کششی:

پ) براساس گسیختگی کششی در مقطع خالص مؤثر عضو در محل اتصال عضو کششی:

در روابط فوق

A_g= سطح مقطع کل

A_n= سطح مقطع خالص

A_e= سطح مقطع خالص مؤثر

F_y= تنش تسلیم مشخصه فولاد

F_u= تنش کششی نهایی مشخصه فولاد

۵-۳-۲-۱۰ اعضای کششی ساخته شده از چند نیمرخ یا نیمرخ و ورق (اعضای مرکب)

در طراحی اعضای کششی مرکب از چند نیمرخ یا نیمرخ و ورق الزامات زیر باید تأمین شوند:

الف) چنانچه در یک مقطع مرکب تحت کشش، ورق های متصل به یک نیمرخ فولادی یا به یک ورق دیگر توسط نوارهای جوش منقطع به یکدیگر متصل شوند، فاصله آزاد بین نوارهای جوش منقطع در امتداد طولی عضو نباید از مقادیر زیر بیشتر شود

• در قطعات رنگ شده و قطعاتی که رنگ نمی شوند ولی احتمال زنگ زدگی و خوردگی ندارند، ۲۴ برابر ضخامت نازک ترین ورق یا ۳۰۰ میلی متر

• در قطعات رنگ نشده ای که تحت اثر خوردگی ناشی از عوامل جوی قرار داشته باشند، ۱۴ برابر ضخامت نازک ترین ورق یا ۱۸۰ میلی متر

ب) چنانچه در یک مقطع مرکب تحت کشش، ورقهای متصل به یک نیمرخ فولادی یا به یک ورق دیگر توسط پیچ به یکدیگر متصل شوند، حداقل و حداکثر فاصله مرکز سوراخها تا لبه قطعات متصل شونده و نیز حداقل و حداکثر فاصله مرکز تا مرکز سوراخها باید الزامات بخش ۱۰-۲-۹ را تأمین نمایند.

پ) در اعضای کششی که از دو یا تعداد بیشتری نیمرخ یا ورق تشکیل می شوند و بین آنها به فواصلی قطعات لقمه قرار گرفته و در این نقاط به یکدیگر متصل می شوند، فاصله بین لقمه ها باید طوری انتخاب شود که نسبت لاغری هریک از اجزای تشکیل دهنده عضو در فاصله آزاد از ۳۰۰ بیشتر نباشد.

ت) در اعضای کششی که از دو یا تعداد بیشتری نیمرخ در تماس با یکدیگر تشکیل می شوند، فاصله مرکز تا مرکز پیچها یا فاصله آزاد بین نوارهای جوش منقطع باید طوری انتخاب شود که نسبت لاغری هر یک از اجزای تشکیل دهنده عضو در فاصله آزاد از ۳۰۰ بیشتر نباشد. بعلاوه، فاصله مرکز تا مرکز وسایل اتصال یا فاصله آزاد بین نوارهای جوش منقطع نباید از ۶۰۰ میلی متر بیشتر باشد.

ث) در اعضای کششی مرکب، به کار بردن ورقهای پوششی مشبک در وجوه باز نیمرخ مرکب مجاز است. ضخامت ورق های پوششی مشبک نباید کمتر از من فاصله بین خطوط جوش یا قیدهایی باشد که آنها را به اجزای عضو متصل می کند. فاصله مرکز تا مرکز وسایل اتصال یا فاصله آزاد بین نوارهای جوش منقطع در امتداد طولی ورق مشبک نباید از ۱۵۰ میلی متر بیشتر باشد.

ج) در اعضای کششی مرکب، به کار بردن بستهای موازی در وجوه باز نیمرخ مرکب مجاز است. پهنای بستهای موازی در امتداد طولی عضو باید حداقل به اندازه و فاصله بین خطوط جوش یا قیدهایی باشد که آنها را به اجزای عضو متصل می کند. ضخامت بست های موازی نباید کمتر از فاصله مذکور باشد. فاصله مرکز تا مرکز بست های موازی باید طوری انتخاب شود که نسبت لاغری هریک از اجزای تشکیل دهنده عضو در این فاصله از ۳۰۰ بیشتر نباشد.

۴-۲-۱۰ الزامات طراحی اعضا برای نیروی فشاری

این بخش به الزامات طراحی اعضای منشوری می پردازد که تحت اثر نیروی محوری فشاری در امتداد محور طولی عضو قرار دارند.

مقررات این بخش تحت عناوین زیر ارائه می گردد:

۱-۴-۲-۱۰ الزامات عمومی

۲-۴-۲-۱۰ نسبت لاغری

۳-۴-۲-۱۰ مقاومت فشاری اسمی براساس کمانش خمشی در اعضای با مقطع بدون اجزای لاغر

۴-۴-۲-۱۰ مقاومت فشاری اسمی براساس کمانش پیچشی و کمانش خمشی ۔ پیچشی در اعضای با مقطع بدون اجزای لاغر

۵-۴-۲-۱۰ اعضای با مقطع نبشی تک

۶-۴-۲-۱۰ اعضای فشاری ساخته شده (مرکب)

۷-۴-۲-۱۰ اعضای فشاری دارای اجزای لاغر

۱-۴-۲-۱۰ الزامات عمومی

اعضای فشاری می توانند از نیمرخ تک، نیمرخ های مرکب و نیمرخهای ساخته شده از ورق یا ترکیبی از ورق و نیمرخ باشند.

در روش LRFD مقاومت فشاری طراحی اعضا برابر Φ_cP_n و در روش ASD مقاومت فشاری مجاز اعضا برابر P_n/Ω_n است. P_n مقاومت فشاری اسمی است که باید برابر کوچکترین مقدار محاسبه شده براساس حالتهای حدی کمانش خمشی، کمانش پیچشی و کمانش خمشی – پیچشی (حسب مورد) در نظر گرفته شود. در طراحی اعضای فشاری مقدار و برابر ۰٫۹ و مقدار ۲ برابر ۱٫۶۷ است.

حالتهای حدی حاکم بر طراحی اعضای فشاری براساس شکل مقطع، مطابق جدول ۱۰-۲-۴-۱ انتخاب می شود.

۲-۴-۲-۱۰ نسبت لاغری

ضریب طول مؤثر (K)، برای محاسبه نسبت لاغری اعضا (kl/r) و محاسبه مقاومت اسمی آن‌ها، باید مطابق با ضوابط بخش ۱۰-۲-۱ این مبحث تعیین شود که در آن:

L= طول مهار نشده عضو حول محور کمانش موردنظر

r= شعاع ژیراسیون مقطع عضو حول محور کمانش موردنظر

نسبت لاغری (kl/r)، اعضایی که برای تحمل نیروی محوری فشاری طراحی می شوند، نباید از ۲۰۰ بیشتر شود.

۳-۴-۲-۱۰ مقاومت فشاری اسمی براساس کمانش خمشی در اعضای با مقطع بدون اجزای لاغر

مقاومت فشاری اسمی (P_n)، اعضای فشاری با مقطع دارای یک یا دو محور تقارن بدون اجزای لاغر براساس کمانش خمشی حول محور موردنظر با استفاده از رابطه زیر تعیین می شود:

که در آن

Ag= سطح مقطع کلی عضو

F_cr= تنش فشاری ناشی از کمانش خمشی که از روابط زیر به دست می آید:

در روابط فوق

kl/r= نسبت لاغری عضو حول محور کمانش موردنظر

F_y = تنش تسلیم مشخصه فولاد

E= مدول الاستیسیته فولاد

K = ضریب طول مؤثر حول محور کمانش موردنظر مطابق ضوابط بخش ۱۰-۲-۱

L= طول مهارنشده عضو حول محور کمانش موردنظر

r= شعاع ژیراسیون مقطع عضو حول محور کمانش موردنظر

F_e = تنش کمانش الاستیک که مقدار آن عبارت است از:

۴-۴-۲-۱۰ مقاومت فشاری اسمی براساس کمانش پیچشی و کمانش خمشی – پیچشی در اعضای با مقطع بدون اجزای لاغر

همان طور که در جدول ۱۰-۲-۴-۱ نیز عنوان شده است، الزامات این بند برای تعیین مقاومت فشاری اسمی اعضای فشاری با مقاطع دارای دو محور تقارن، یک محور تقارن و نامتقارن مورد استفاده قرار می گیرد.

مقاومت فشاری اسمی (P_n) در اعضای فشاری با مقاطع بدون اجزای لاغر براساس کمانش پیچشی و کمانش خمشی۔ پیچشی (حسب مورد) برابر F_crA_g است که در آن A_g سطح مقطع کلی عضو و F_cr تنش فشاری بوده که مقدار آن با استفاده از روابط ۱۰-۲-۴-۲ و ۱۰-۲-۴-۳ ولی براساس تنشهای کمانش پیچشی الاستیک و خمشی – پیچشی الاستیک (F_e) که برای حالت های مختلف به شرح زیر تعیین می شود، به دست می آید:

الف) برای مقاطع دارای دو محور تقارن براساس حالت حدی کمانش پیچشی حول محور طولی مار بر مرکز برش:

ب) برای مقاطع با یک محور تقارن که محور تقارن آنها و نام گذاری شده است، براساس حالت حدی کمانش خمشی – پیچشی حول محور لا و محور طولی مار بر مرکز برش:

پ) برای مقاطع نامتقارن، براساس حالت حدی کمانشی خمشی ۔ پیچشی حول محورهای اصلی مقطع و محور طولی مار بر مرکز برش، F عبارت است از کوچکترین ریشه معادله درجه سوم زیر:

(۷-۴-۲-۱۰)

در روابط فوق

C_w = ثابت تابیدگی

K_۲ = ضریب طول مؤثر برای کمانش پیچشی، مقدار این ضریب به طور محافظه کارانه می تواند برابر یک انتخاب گردد. ولی در مواردی که فقط یک انتها یا هر دو انتهای ستون در برابر تابیدگی مقید شده باشند، این ضریب می تواند برابر ۰٫۷ برای حالت فقط در یک انتها مقید یا برابر ۰٫۵ برای حالت در هر دو انتها مقید، در نظر گرفته شود. مقید شدن در برابر تابیدگی می تواند از طریق جعبه ای کردن مقطع در انتها در طولی حداقل برابر بزرگترین بعد مقطع ستون انجام شود.

J = ثابت پیچشی

G = مدول الاستیسیته برشی G=1/2.6 E ( با فرض v=0.3)

xo و yo = مختصات مرکز برش نسبت به مرکز سطح در راستای محور‌های اصلی ‌x و y

r_x و r_y = شعاع ژیراسیون حول محورهای اصلی x و y

r_o = شعاع ژیراسیون قطبی نسبت به مرکز برش که از رابطه زیر محاسبه می‌شود:

Ag= سطح مقطع کلی عضو

H = ضریبی است که از رابطه زیر محاسبه می شود:

F_ex F_ey F_ez از روابط زیر محاسبه می‌شوند:

I_y و I_x = ممان اینرسی حول محورهای اصلی

بل ولو ,L= طول مهار نشده عضو به ترتیب حول محورهای کمانش X، لاو Ky و K

= ضریب طول مؤثر برای کمانش خمشی حول محورهای اصلی X و y

تبصره: برای مقاطع I شکل با دو محور تقارن، Cw را می توان مساوی I_yh_o^۲/۴ در نظر گرفت که در آن h_o و فاصله مرکز تا مرکز بال ها است. برای مقاطع ناودانی، C_w را می توان برابر

در نظر گرفت که در آن h ،t_f ،b و t_w به ترتیب عرض بال، ضخامت بال، ارتفاع و ضخامت جان ناودانی هستند. برای مقاطع سپری و نبشی جفت پشت به پشت، در محاسبه F_ez می توان از جملات حاوی C_w صرف نظر کرد و X_o را مساوی صفر در نظر گرفت.

۵-۴-۲-۱۰ اعضای با مقطع نبشی تک

مقاومت فشاری اسمی (P_n)، اعضای فشاری با مقطع نبشی تک باید براساس کوچکترین مقدار به دست آمده از حالتهای حدی کمانش خمشی مطابق الزامات بند ۱۰-۲-۴-۳ (چنانچه دارای اجزای لاغر نباشند) یا مطابق الزامات بند ۱۰-۲-۴-۷ (چنانچه دارای اجزای لاغر باشند) و حالت حدی کمانش خمشی – پیچشی مطابق الزامات بند ۱۰-۲-۴-۷ فقط برای حالتی که

باشد، در نظر گرفته شود (b پهنا و أضخامت ساق نبشی است). نبشی هایی که به صورت برون محور بارگذاری می شوند، در صورتی که شرایط زیر برقرار باشند، در طراحی می توان از برون محوری آنها صرف نظر کرد:

(۱) نیروی محوری نبشی از دو انتهای آن و فقط از طریق یک ساق اعمال گردد.

(۲) اتصال دو انتهای عضو به کمک جوش یا حداقل دو پیچ انجام شود.

(۳) هیچ گونه بار عرضی میانی بر عضو اعمال نگردد.

نبشی های تکی که شرایط فوق را دارند و نیز شرایط انتهایی آنها با یکی از حالت های مشخص شده در بندهای (الف) و (ب) زیر مطابقت دارد، می توانند براساس نسبت های لاغری اصلاح شده که در این بخش ارائه می شود، به عنوان عضوی که تنها تحت اثر نیروی فشاری قرار دارد، طراحی شوند. نبشی های تکی که این شرایط را ندارند یا شرایط انتهایی آنها با حالت های مشخص شده در بندهای (الف) و (ب) زیر متفاوت است، باید برای ترکیب نیروی محوری و لنگر خمشی مطابق بخش ۱۰-۲-۷ مورد محاسبه و طراحی قرار گیرند.

الف) برای نبشی با ساقهای مساوی با نامساوی که از طریق ساق بلندتر متصل شده اند و به صورت اعضای تک یا اعضای جان خرپاهای صفحه ای که با اعضای مجاور خود به یک سمت ورق اتصال یا بال خرپا متصل شده اند، لاغری اصلاح شده با استفاده از روابط زیر به دست می آید:

برای نبشی با ساق نامساوی با نسبت ساق کوچکتر از ۱٫۷ که از طریق ساق کوچکتر متصل شده اند، باید به kl/r ما به دست آمده از روابط ۱۰-۲-۴-۱۳ و ۱۰-۲-۴-۱۴ جمله [۱-^۲(b/bs)]4 اضافه شود، لیکن kl/r به دست آمده نباید کمتر از ۰٫۹۵l/r_^۲ در نظر گرفته شود. 

ب) برای نبشی با ساقهای مساوی با نامساوی که از طریق ساقهای بلندتر متصل شده اند و عضوی از جان خرپای جعبه ای یا فضایی هستند که با اعضای مجاور شان به یک طرف ورق اتصال یا بالها متصل شده اند، لاغری اصلاح شده از روابط زیر به دست می آید:

برای نبشی با ساقهای نامساوی با نسبت بعد دو ساق کمتر از ۱٫۷ که از طریق ساق کوچکتر متصل شده اند، باید به kl/r به دست آمده از روابط ۱۰-۲-۴-۱۵ و ۱۰-۲-۴-۶ اجمله [۱-^۲(b_l/b_s)]۶ اضافه شود، لیکن kl/r به دست آمده نباید کمتر از ۰٫۸۲L/r_۲ در نظر گرفته شود.

در روابط فوق:

L = طول عضو بین محل تقاطع محور اعضا

b_l = پهنای ساق بزرگ تر نبشی

b_s = پهنای ساق کوچکتر نبشی

r_a= شعاع ژیراسیون حول محور موازی با ساق متصل شده

r_۲ = شعاع ژیراسیون حول محور اصلی ضعیف نبشی

۶-۴-۲-۱۰ اعضای فشاری ساخته شده (مرکب)

مقاطع ساخته شده مورد بحث در این بخش مقاطعی هستند که از دو یا چند نیمرخ با قطعات لقمه بین آنها یا از دو یا چند نیمرخ به همراه ورق سراسری یا بستهای موازی یا مورب و یا از دو نیمرخ که با پیچ یا جوش به هم متصل شده اند، ساخته می شوند. مقاومت فشاری اسمی و محدودیتهای ابعادی این گونه مقاطع مطابق با الزامات بندهای ۱۰-۲-۴-۶-۱ و ۱۰-۲-۴-۶-۲ است.

۱-۶-۴-۲-۱۰ مقاومت فشاری اسمی

مقاومت فشاری اسمی مقاطع ساخته شده باید براساس الزامات بندهای ۱۰-۲-۴-۳ و ۱۰-۲-۴-۴ یا ۷-۴-۲-۱۰ و با اصلاحات لاغری ارائه شده در حالتهای (الف) و (ب) این بند تعیین شود: الف) در اعضای فشاری ساخته شده که در آنها اتصال قطعات متصل کننده میانی به اجزای مختلف مقطع به صورت پیچی و با عملکرد اتکائی است، نسبت لاغری نسبت به محور عمود بر صفحه بست (محور بدون مصالح مقطع ساخته شده باید از رابطه زیر تعیین شود:

ب) در اعضای فشاری ساخته شده که در آنها اتصال قطعات میانی متصل کننده نیمرخ های مختلف مقطع به صورت جوشی یا پیچی پیش تنیده یا لغزش بحرانی است، نسبت لاغری نسبت به محور عمود بر صفحه بست (محور بدون مصالح مقطع ساخته شده باید از رابطه زیر تعیین شود:

در روابط فوق

(kl/r)_m = نسبت لاغری اصلاح شده عضو فشاری نسبت به محور بدون مصالح مقطع ساخته شده

_o(kl/r) = نسبت لاغری عضو فشاری نسبت به محور بدون مصالح مقطع ساخته شده

K_i = برای ۰٫۵ برای مقطع نبشی پشت به پشت، ۰٫۷۵ برای مقطع ناودانی پشت به پشت و ۰٫۸۶ برای سایر مقاطع

a = فاصله بین متصل کننده‌ها

r_i= شعاع ژیراسیون حداقل هر یک از نیمرخ‌ها

۲-۶-۴-۲-۱۰ محدودیت های ابعادی

محدودیت های ابعادی نیمرخ های اعضای فشاری ساخته شده به شرح زیر هستند:

الف) هر یک از نیمرخ های اعضای فشاری ساخته شده (مرکب) باید در فاصله ه به یکدیگر متصل باشند، به نحوی که ضریب لاغری مؤثر هر یک از نیمرخها (arri) در این فاصله از نسبت لاغری تعیین کننده کل عضو ساخته شده بیشتر نشود. در این محاسبه، ۱ شعاع ژیراسیون حداقل هر نیمرخ است.

ب) اتصالات متصل کننده های میانی می توانند از نوع جوشی یا پیچی با عملکرد اتکائی، پیش تنیده یا لغزش بحرانی باشند، لیکن اتصالات متصل کننده های انتهایی باید از نوع جوشی یا پیچی پیش تنیده یا لغزش بحرانی با وضعیت سطحی کلاس A یا B باشند.

پ) در انتهای اعضای فشاری ساخته شده، در محل فشار مستقیم بر کفستونها یا در محل سطوح صاف و تنظیم شده در درز وصله ها و نیز ناحیه اتصالات تیر به ستون های ساخته شده، تمامی نیمرخ های اعضای ساخته شده باید در فاصله ۱٫۵ برابر بعد حداکثر مقطع ساخته شده با پیچ هایی که فاصله محور به محور آنها از یکدیگر حداکثر ۴ برابر قطرشان باشد، به یکدیگر متصل شوند. اگر وسیله اتصال جوش باشد، تمامی نیمرخ های متصل به یکدیگر باید در طولی بزرگتر یا مساوی بعد حداکثر مقطع ساخته شده، با جوش پیوسته به یکدیگر متصل شوند.

ت) چنانچه عضو فشاری ساخته شده، از نیمرخ ها و ورق های سراسری تشکیل شده باشد، در ناحیه میانی فواصل طولی محور به محور بین پیچها یا فاصله آزاد بین نوارهای جوش منقطع باید به نحوی انتخاب شود که مقاومت لازم تأمین گردد. حداقل و حداکثر فاصله مرکز سوراخ ها تا لبه قطعات متصل شونده و نیز حداقل و حداکثر فاصله مرکز تا مرکز سوراخها باید الزامات بخش ۹-۲-۱۰ را تأمین نماید. همچنین حداکثر فاصله خالص بین جوش های منقطع و فاصله مرکز تا مرکز سوراخها نباید از مقادیر زیر بیشتر شود:

(۱) ۲-^(E/Fy) 0.75 برابر ضخامت ورق خارجی و حداکثر ۳۰۰ میلی متر برای حالتی که اتصالات در خطوط اتصال مجاور در حالت پس وپیش نباشند (روبروی هم باشند).

(۲) ۲-^(E/Fy) 1.12 برابر ضخامت ورق خارجی و حداکثر ۴۵۰ میلی متر برای حالتی که اتصالات در خطوط اتصال مجاور به حالت پس و پیش قرار گیرند.

ث) چنانچه عضو فشاری از نیمرخ ها و ورقهای سوراخ دار تشکیل شده باشند، در صورتی که ضوابط زیر رعایت شده باشند، بخشی از پهنای این ورق ها (پهنای کلی ورق سوراخ دار منهای عرض سوراخ) به همراه سطح مقطع نیمرخ ها می تواند به عنوان سطح مقطع خالص جهت کمک به تأمین مقاومت موجود در نظر گرفته شود:

(۱) نسبت پهنای کلی ورق سوراخ‌دار به ضخامت آن از ۱.۴۰(E/F_y)^-۲ کمتر باشد.

(۲) نسبت طول سوراخ (در راستای تنش) به عرض سوراخ از ۲ بیشتر نباشد.

(۳) فاصله خالص بین سوراخ ها در راستای تنش از فاصله عرضی متصل کننده ها کمتر نباشد.

(۴) شعاع پیرامون سوراخ ها در تمامی نقاط حداقل ۴۰ میلی متر باشد.

ج) چنانچه عضو فشاری از نیمرخ ها و بستهای مورب تشکیل شده باشد، ضوابط زیر باید رعایت شوند؛

(۱) بست های مورب در انتهای عضو فشاری باید به ورق بست انتهایی ختم شوند. در

قسمتهای میانی عضو در صورتی که نظم بست های مورب به هم خورده باشد، باید ورقهای اتصال به تیر تعبیه گردد. طول ورقهای بست انتهایی (در امتداد طولی عضو) باید حداقل برابر فاصله مراکز هندسی نیمرخ های تشکیل دهنده عضو فشاری باشد و طول ورق های اتصال به تیر باید فضای کافی برای برقراری اتصال را داشته باشد. ضخامت ورق های انتهایی و ورق های اتصال به تیر باید طوری انتخاب شوند که مقاومت کافی در برابر نیروهای منتقل شده از طرف عضو فشاری به کف ستون و از طرف تیر و مهاربندی به ستون را دارا باشند. در هر حال ضخامت ورق های انتهایی و ورق های اتصال به تیر نباید از b50 کمتر باشد؛ که در آن b برابر پهنای ورق انتهایی و ورق اتصال در اتصالات جوشی و برابر فاصله عرضی وسایل اتصال در اتصالات پیچی است.

پهنای ورق های انتهایی و ورق های اتصال باید حداقل برابر فاصله بین مراکز هندسی نیمرخ های تشکیل دهنده عضو فشاری باشد. چنانچه اتصال این ورق ها به نیمرخ های عضو فشاری از نوع پیچی باشد، فاصله عرضی (عمود بر محور طولی عضو فشاری) وسایل اتصال باید حداقل برابر فاصله بین مراکز هندسی نیمرخ های تشکیل دهنده عضو فشاری باشد. اگر وسایل اتصال ورقهای انتهایی و ورق های اتصال به تیر از نوع پیچی باشد، فاصله این وسایل از یکدیگر در امتداد طولی عضو فشاری (امتداد تنش) نباید از ۶ برابر قطر آنها بیشتر شود. در هر ورق انتهایی و ورق اتصال به تیر باید حداقل ۳ عدد پیچ تعبیه شود. در هر حال، تعداد و قطر پیچ ها باید طوری انتخاب شوند که مقاومت کافی در برابر نیروی منتقل شده از طرف عضو فشاری به کف ستون و از طرف تیر و مهاربندی به ستون را دارا باشند.

اگر وسیله اتصال ورقهای انتهایی و ورق های اتصال به تیر از نوع جوشی باشد، دورتادور این ورق ها باید به عضو فشاری جوش شود. ضخامت جوش اتصال به عضو فشاری باید طوری انتخاب شود که مقاومت کافی در برابر نیروی منتقل شده به عضو فشاری را دارا باشد.

(۲) بست های مورب را می توان از تسمه، نبشی ناودانی یا مقطع مناسب دیگر انتخاب کرد. همانند نیمرخهای کلیه اعضای فشاری ساخته شده، بست های مورب را باید طوری قرار داد که نسبت لاغری مؤثر هر یک از نیمرخ های عضو فشاری در فاصله بین اتصال بست های مورب به عضو فشاری، الزامات بند (الف) از محدودیت های ابعادی اعضای فشاریساخته شده (مرکب) را تأمین نماید.

(۳) مشخصات هندسی بست های مورب شامل طول، مقطع و وسایل اتصال دو انتهای آنها به عضو فشاری، باید به گونه ای انتخاب شوند که منجر به تأمین مقاومت برشی لازم گردد. مقاومت برشی لازم برابر نیروی برشی عضو فشاری در اثر نیروهای خارجی بعلاوه معادل ۲ درصد مقاومت فشاری موجود عضو در نظر گرفته میشود.

(۴) طول کمانش برای محاسبه نسبت لاغری بستهای مورب، در بست های تکی برابر فاصله بین مرکز هندسی اتصالات پیچ یا جوش) دو انتهای آنها به عضو فشاری و در بستهای مورب ضربدری ۷۰ درصد این فاصله به حساب می آید.

(۵) نسبت لاغری بستهای مورب تک نباید از ۱۴۰ و نسبت لاغری بستهای مورب ضربدری نباید از ۲۰۰ بیشتر شود.

(۶) زاویه محور طولی بست های مورب نسبت به محور طولی عضو فشاری مرکب (α)، نباید کمتر از ۴۵ درجه برای بستهای مورب ضربدری و کمتر از ۶۰ درجه برای بستهای مورب تکی باشد.

(۷) اگر فاصله بین مرکز هندسی اتصالات دو انتهای بست بیش از ۴۰۰ میلی متر باشد، ارجح است که بستها به صورت ضربدری در نظر گرفته شوند یا از نیمرخ مناسب (مانند نبشی یا ناودانی) طراحی شوند.

چ) چنانچه عضو فشاری ساخته شده، از نیمرخ ها و بست های موازی تشکیل شده باشد، ضوابط زیر باید رعایت شوند

(۱) همانند اجزای کلیه اعضای فشاری، فاصله بست ها از یکدیگر باید به اندازه ای باشد که نسبت لاغری مؤثر هر یک از نیمرخ های عضو فشاری ساخته شده در فاصله بین مرکز تا مرکز دو بست متوالی، الزامات بند (الف) از محدودیت های ابعادی اعضای فشاری ساخته شده را تأمین نماید.

(۲) استفاده از تسمه، نبشی یا هر مقطع مناسب دیگر به عنوان بست مجاز است، مشروط بر آن که کلیه محدودیتهای عنوان شده در موردهای (۱ تا ۵) از بند (ج) همین قسمت در آنها رعایت شده باشد.

(۳) مشخصات هندسی بست های موازی شامل طول، مقطع و وسایل اتصال دو انتهای آنها به عضو فشاری، باید به گونه ای انتخاب شود که منجر به تأمین مقاومت برشی لازم گردد. مقاومت برشی لازم باید برابر نیروی برشی عضو فشاری در اثر نیروهای خارجی بعلاوه ۲ درصد مقاومت فشاری موجود عضو در نظر گرفته شود.

(۴) بست های موازی در انتهای عضو فشاری مورب و نیز در محل اتصال تیر به ستون باید محدودیت های عنوان شده در مورد (۱) از بند (ج) در خصوص ورق های انتهایی و ورقهای اتصال را تأمین نماید.

(۵) طول بست های میانی نباید از b/2 کمتر باشد.

۷-۴-۲-۱۰ اعضای فشاری دارای اجزای لاغر

این بخش به طراحی اعضای منشوری با مقطع دارای اجزای لاغر می پردازد که تحت اثر نیروی محوری فشاری قرار دارند. مقاومت فشاری اسمی (P_n)، این نوع اعضا براساس حالتهای حدی کمانش خمشی، کمانش پیچشی و کمانش خمشی – پیچشی در اندرکنش با کمانش موضعی باید با استفاده از رابطه زیر تعیین شود:

A_ec = مجموع سطح مقطع مؤثر اجزای عضو در فشار که با توجه بعد مؤثر کاهش یافته b_e، یا d_e و یا h_e جزء با استفاده از روابط ۱۰-۲-۴-۲۱ و ۱۰-۲-۴-۲۲ محاسبه می شود یا مستقیما براساس روابط ۱۰-۲-۴-۲۴ و ۱۰-۲-۴-۲۵ به دست می آید.

F_cr = تنش بحرانی که براساس حالت های کمانش از روابط بخش های ۱۰-۲-۴-۳ و ۱۰-۲-۴-۴ به دست می آید. در مورد مقاطع نبشی تک فقط باید از ضوابط بخش ۱۰-۲-۴-۳ برای محاسبه این تنش استفاده شود.

۱-۷-۴-۲-۱۰ اعضای دارای اجزای لاغر به استثنای مقاطع توخالی دایره ای

پهنای مؤثر کاهش یافته (b_e) در اجزای این مقاطع از روابط زیر محاسبه می شود. این روابط برای محاسبه ارتفاع مؤثر جان اجزای لاغر (h_e)، یا عمق مؤثر تیغه مقاطع سپری (d_e) نیز قابل استفاده هستند.

در روابط فوق

b = پهنای جزء (در محاسبه he یا de از پارامترهای h یا d که به ترتیب ارتفاع جان یا عمق تیغه هستند، استفاده شود

C_۱ = ضرایب تأثیر نقص اولیه که از جدول ۱۰-۲-۴-۲ به دست می آید.

λ= نسبت پهنا به ضخامت جزء ه

λ_r = حداکثر نسبت پهنا به ضخامت جزء که از جدول ۹۰-۲-۲-۱ به دست می آید.

F_el = تنش کمانش الاستیک موضعی که از رابطه زیر محاسبه می شود:

C_۲ = ضرایب تأثیر نقص اولیه که از جدول ۱۰-۲-۴-۲ به دست می آید.

۲-۷-۴-۲-۱۰ مقاطع توخالی دایرهای لاغر

در این مقاطع، سطح مقطع مؤثر (A_ec) از روابط زیر محاسبه می شود:

در روابط فوق

D= قطر خارجی مقطع توخالی دایره ای

t= ضخامت دیواره مقطع توخالی دایره ای

A_g = سطح مقطع کلی عضو

۵-۲-۱۰ الزامات طراحی اعضا برای لنگر خمشی

این بخش به الزامات طراحی اعضایی می پردازد که تحت اثر خمش ساده حول هر یک از محورهای اصلی مقطع قرار دارند. در حالت خمش ساده عضو در صفحه ای به موازات محورهای اصلی و مار بر مرکز برش مقطع بارگذاری شده یا در محل اعمال بار و در تکیه گاه ها در مقابل پیچش نگهداری شده باشد.

مقررات این بخش تحت عناوین زیر ارائه می گردد:

۱-۵-۲-۱۰ الزامات عمومی

۲-۵-۲-۱۰ مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع I شکل فشرده با دو محور تقارن و اعضای با مقطع ناودانی فشرده تحت اثر خمش حول محور قوی

۳-۵-۲-۱۰ مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع I شکل با دو محور تقارن با بال‌های غیرفشرده یا لاغر و جان فشرده تحت اثر خمش حول محور قوی

۴-۵-۲-۱۰ مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع I شکل با یک یا دو محور تقارن با بال های فشرده یا غیرفشرده یا لاغر و جان فشرده یا غیرفشرده تحت اثر خمش حول محور قوی

۵-۵-۲-۱۰ مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع I شکل با یک یا دو محور تقارن با بال های فشرده یا غیرفشرده یا لاغر و جان لاغر تحت اثر خمش حول محور قوی

۶-۵-۲-۱۰ مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع I شکل و ناودانی تحت اثر خمش حول محور ضعیف

۷-۵-۲-۱۰ مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع قوطی شکل تحت اثر خمش حول محورهای قوی و ضعیف

۸-۵-۲-۱۰ مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع دایره ای توخالی

۹-۵-۲-۱۰۰ مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع سپری و نبشی جفت با بارگذاری در صفحه تقارن

۱۰-۵-۲-۱۰ مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع نبشی تک

۱۱-۵-۲-۱۰ مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع دایره ای و چهار گوش توپر

۱۲-۵-۲-۱۰مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع نامتقارن

۱۳-۵-۲-۱۹۰۰ تناسبات ابعادی مقطع اعضای خمشی

۱۴-۵-۲-۱۰۰ ملاحظات مربوط به بازشو در جان تیرها

۱-۵-۲-۱۰ الزامات عمومی

۱-۱-۵-۲-۱۰ در روش LRFD مقاومت خمشی طراحی مساوی φ_bM_n و در روش ASD مقاومت خمشی مجاز مساوی

M_n/Ω_b است که در آن، φ_b ضریب کاهش مقاومت برابر ۰٫۹، Ω_b ضریب اطمینان برابر ۱٫۶۷ و M_n مقاومت خمشی اسمی بوده که باید مطابق الزامات بندهای ۱۰-۲-۵-۲ تا ۱۰-۲-۵-۱۲ تعیین شود.

تبصره ۱: دامنه کاربرد این بخش مربوط به تیرهای با جان پر بوده و برای طراحی تیرهای با جان باز (تیرهای لانه زنبوری) به پیوست شماره ۵ رجوع شود.

تبصره ۲: انتخاب بند مربوط به تعیین مقاومت خمشی اسمی اعضای خمشی برای مقاطع مختلف می تواند مطابق جدول ۱۰-۲-۵-۱ انتخاب شود.

۲-۱-۵-۲-۱۰ تمامی الزامات این بخش بر این فرض استوار هستند که از پیچش مقطع حول محور طولی عضو در نقاط تکیه گاهی اعضای خمشی جلوگیری شده است.

۳-۱-۵-۲-۱۰ برای اعضا با مقطع دارای یک محور تقارن و با انحنای ساده و خمش حول محور قوی و برای کلیه اعضا با مقطع دارای دو محور تقارن، ضریب اصلاح کمانش جانبی – پیچشی (C) در نمودار لنگر خمشی غیریکنواخت در حدفاصل دو مقطع مهار شده از رابطه زیر تعیین می گردد و مقدار آن نباید بزرگتر از ۳۰ در نظر گرفته شود:

که در آن

M_max = قدر مطلق لنگر خمشی حداکثر در حدفاصل دو مقطع مهارشده

M_A = قدر مطلق لنگر خمشی در نقطه ۱/۴ به طول مهارنشده

M_B = قدر مطلق لنگر خمشی در نقطه ۱/۲ طول مهار نشده

M_c = قدر مطلق لنگر خمشی در نقطه ۳/۴ طول مهارنشده

تبصره ۱: برای تیرهای طره ای که در تکیه گاه آنها از تابیدگی مقطع جلوگیری شده و انتهای آزاد آنها فاقد مهار جانبی باشد، C مساوی ۱٫۰ است.

تبصره ۲: برای اعضا با مقطع دارای یک محور تقارن و با انحنای مضاعف ضریب اصلاح کمانش جانبی – پیچشی (C_b) باید براساس یک تحلیل مستدل محاسبه گردد. برای مقاطع I شکل دارای یک محور تقارن (محور y) به عنوان یک روش تقریبی حالت حدی کمانش جانبی۔ پیچشی باید به طور مجزا برای لنگرهای خمشی مثبت و منفی کنترل شوند. در این محاسبات ضریب C به دست آمده از رابطه ۱۰-۲-۵-۱ را می توان در ضرایب اصلاحی R_m (برای لنگر خمشی مثبت) و R_m (برای لنگر خمشی منفی) ضرب کرد، مشروط بر آنکه مقدار به دست آمده بزرگتر از ۳٫۰ در نظر گرفته نشود.

که در آن

I_y = ممان اینرسی مقطع حول محور اصلی y

I_yc(مثبت) = ممان اینرسی بال تحت فشار مقطع حول محور اصلی و برای ناحیه لنگر خمشی مثبت

I_yc(منفی) = ممان اینرسی بال تحت فشار مقطع حول محور اصلی y برای ناحیه لنگر خمشی منفی

تبصره ۳: برای اعضای خمشی با مقطع نامتقارن، C را می توان به طور محافظه کارانه مساوی ۱٫۰ در نظر گرفت.

۲-۵-۲-۱۰ مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع لشکل فشرده با دو محور تقارن و اعضای با مقطع ناودانی فشرده تحت اثر خمش حول محور قوی

الزامات این بند مربوط است به تعیین مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع لشکل فشرده با دو محور تقارن و اعضای با مقطع ناودانی فشرده که تحت اثر خمش حول محور قوی قرار دارند.

مقاومت خمشی اسمی (M) این نوع اعضا باید برابر کوچک ترین مقدار محاسبه شده براساس حالت های حدی تسلیم و کمانش جانبی – پیچشی در نظر گرفته شود.

الف) حالت حدی تسلیم

در رابطه فوق:

M_p = لنگر پلاستیک

F_y = تنش تسلیم مشخصه فولاد

Z_x = اساس مقطع پلاستیک حول محور x (محور قوی)

ب) حالت حدی کمانش جانبی – پیچشی

ب-۱) اگر L_b=<L_p باشد، لزومی به در نظر گرفتن کمانش جانبی – پیچشی نیست.

ب-۲) برای L_p<L_b<L_r :

در روابط فوق

L_b = فاصله بین دو مقطع از طول عضو که در آن مقاطع از تغییر مکان جانبی بال فشاری یا از پیچش کل مقطع جلوگیری شده است. در این بخش برای اختصار و سادگی، فاصله بین دو تکیه گاه جانبی متوالی به عنوان طول مهار نشده عضو نامیده می شود.

L_p = طول مهار نشده عضو مطابق رابطه زیر که مرز بین حالت حدی تسلیم و حالت حدی کمانش جانبی – پیچشی غیر الاستیک را مشخص می کند.

L_r = طول مهارنشده عضو مطابق رابطه زیر که مرز بین حالت حدی کمانش غیر الاستیک و الاستیک را مشخص می کند.

F_cr = تنش بحرانی کمانش الاستیک جانبی – پیچشی مطابق رابطه ۱۰-۲-۵-۸.

تبصره: در رابطه ۱۰-۲-۵-۸ عبارت زیر رادیکال را می توان به طور محافظه کارانه مساوی واحد در نظر گرفت.

E = مدول الاستیسیته فولاد

J = ثابت پیچشی که مقدار آن را به طور تقریبی می توان از طریق رابطه

تعیین نمود که در آن b پهنا و t ضخامت اجزاء مقطع است.

S_x = اساس مقطع الاستیک حول محور x (محور قوی)

h_o = فاصله مرکز تا مرکز بال ها

r_ts = شعاع ژیراسیون مؤثر طبق رابطه زیر:

C = ضریبی است طبق روابط زیر:

– برای مقاطع I شکل با دو محور تقارن ۱ = c

– برای مقاطع ناودانی C=.5h_o(I_y/C_w)^-۲

C_w = ثابت تابیدگی

I_y = ممان اینرسی مقطع حول محور y (محور ضعیف)

تبصره ۱: برای مقاطع I شکل دارای دو محور تقارن با بال مستطیلی، C_w=I_y h_o^۲/۴ و در نتیجه برای این نوع مقاطع، رابطه ۱۰-۲-۵-۹ به صورت زیر ساده می شود:

همچنین r_ts را می توان مطابق با رابطه ۱۰-۲-۵-۱۱، به طور محافظه کارانه برابر شعاع ژیراسیون مقطعی شامل بال فشاری و یک ششم جان حول محور مار بر جان در نظر گرفت:

t_f و b_f = به ترتیب ضخامت و پهنای بال فشاری مقطع

t_w و h = به ترتیب ضخامت و پهنای جان مقطع

تبصره ۲: برای مقاطع ناودانی Cw را می توان برابر

در نظر گرفت که در آن h ،t_f ،b و t_w به ترتیب عرض بال، ضخامت بال، ارتفاع و ضخامت جان ناودانی هستند.

مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع ۱ شکل با دو محور تقارن با بال های

غیرفشرده یا لاغر و جان فشرده حول محور قوی الزامات این بند مربوط است به تعیین مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع I شکل با دو محور تقارن با بال های غیر فشرده یا لاغر و جان فشرده که تحت اثر خمش حول محور قوی قرار دارند.

مقاومت خمشی اسمی (M_n) این نوع اعضا باید برابر کوچک ترین مقدار محاسبه شده براساس حالت های حدی کمانش جانبی – پیچشی و کمانش موضعی بال فشاری در نظر گرفته شود.

الف) حالت حدی کمانش جانبی – پیچشی

الزامات این حالت حدى عینه مشابه الزامات بند ۱۰-۲-۵-۲-ب است.

ب) حالت حدی کمانش موضعی بال فشاری

ب- ۱) برای مقطع با بال های غیرفشرده:

ب- ۲) برای مقطع با بال های لاغر:

که در آن:

b_f/۲t_f=λ_f

λ_p = λ_tf = حد لاغری برای بال فشرده مطابق جدول ۱۰-۲-۲-۳

λ_r = λ_tf = حد لاغری برای بال غیرفشرده مطابق جدول ۱۰-۲-۲-۳

t_f و b_f = به ترتیب ضخامت و پهنای بال فشاری مقطع

S_x = اساس مقطع الاستیک حول محور x

k_c = برابر با ۴/(h/t_w)^-۲ که نباید از ۰٫۳۵ کمتر و از ۰٫۷۶ بیشتر در نظر گرفته شود.

t_w و h = به ترتیب ضخامت و پهنای ورق جان مقطع براساس تعاریف بند ۱۰-۲-۲-۴

۴-۵-۲-۱۰ مقاومت خمشی اسمی سایر اعضای با مقطع ۱شکل با یک یا دو محور تقارن با بال های فشرده یا غیر فشرده یا لاغر و جان فشرده یا غیرفشرده تحت اثر خمش حول محور قوی

الزامات این بند مربوط است به تعیین مقاومت خمشی اسمی سایر اعضای با مقطع لشکل با یک یا دو محور تقارن که جان به وسط ورق بال متصل شده و دارای بال های فشرده یا غیرفشرده یا لاغر و جان فشرده یا غیرفشرده هستند که تحت اثر خمش حول محور قوی قرار دارند.

مقاومت خمشی اسم (M_n) این نوع اعضا باید برابر کوچک ترین مقدار محاسبه شده براساس حالتهای حدی تسلیم بال فشاری، کمانش جانبی – پیچشی، کمانش موضعی بال فشاری و تسلیم بال کششی در نظر گرفته شود.

تبصره: مقاومت خمشی اسمی این نوع اعضا را به طور محافظه کارانه می توان براساس ضوابط بند ۵-۵-۲-۱۰ نیز تعیین نمود.

الف) تسلیم بال فشاری

که در آن:

F_y= تنش تسلیم مشخصه فولاد میکرد

S_xc = اساس مقطع الاستیک نسبت به بال فشاری حول محور x

M_yc = لنگر تسلیم نسبت به بال فشاری و برابر با F_yS_xc

R_pc = ضریب پلاستیک جان مقطع براساس حالت حدی تسلیم بال فشاری مطابق روابط زیر:

که در آن

۱ = ممان اینرسی مقطع حول محور y

I_yc = ممان اینرسی بال فشاری مقطع حول محور y

F_yZ_x = M_p = لنگر پلاستیک مقطع حول محور د که نباید بیشتر از ۱٫۶F_yS_x در نظر گرفته شود.

Z = اساس مقطع پلاستیک حول محور x

S_x= اساس مقطع الاستیک حول محور x

h_c/t_w=λ_w

λ_p = λ_pw = حد لاغری برای جان فشرده مطابق جدول ۱۰-۲-۲-۴

λ_r = λ_rw = حد لاغری برای جان غیر فشرده مطابق جدول ۱۰-۲-۲-۴

h_c = دو برابر فاصله محور خنثى الاستیک تا آغاز گردی ریشه اتصال جان به بال، برای مقاطع نوردشده

= دو برابر فاصله محور خنثی در حالت الاستیک تا نزدیک ترین خط وسایل اتصال در ناحیه فشاری، برای مقاطع ساخته شده از ورق با وسایل اتصال غیر از جوش

= دو برابر فاصله محور خنثی در حالت الاستیک تا وجه داخلی بال فشاری، برای مقاطع ساخته شده از ورق با اتصال جوشی بال به جان

t_w= ضخامت جان.

ب) کمانش جانبی – پیچشی

 ب- ۱) اگر L_b =< L_p باشد لزومی به در نظر گرفتن کمانش جانبی – پیچشی نیست. 

ب- ۲) برای L_p<L_b<=L_r :

ب- ۳) برای L_b>L_r :

در روابط فوق

C_b= ضریب اصلاح کمانش جانبی – پیچشی مطابق الزامات بند ۱۰-۲-۵-۱-۳

M_yc ،R_pc و S_rc= مشابه تعاریف قسمت (الف) بند ۱۰-۲-۵-۴

L_b= طول مهارنشده عضو

L_p = طول مهار نشده عضو مطابق رابطه زیر که مرز بین حالت حدی تسلیم و حالت حدی کمانش جانبی – پیچشی غیر الاستیک را مشخص می کند.

L_r = طول مهارنشده عضو مطابق رابطه زیر که مرز بین حالت حدی کمانش غیر الاستیک و الاستیک را مشخص می کند:

F_cr = تنش بحرانی کمانش الاستیک جانبی – پیچشی، مطابق رابطه زیر:

E = مدول الاستیسسته فولاد

J = ثابت پیچشی مقطع که در حالت Iyc=Iy<= 0.23 مقدار آن صفر منظور می‌شود.

h_o = فاصله مرکز تا مرکز بال‌ها

F_L = تنش اسمی بال فشاری که مرز کمانش الاستیک و غیر الاستیک را نشان می دهد و از طریق روابط زیر تعیین می شود.

S_xt = اساس مقطع الاستیک نسبت به بال کششی حول محور x

r_t = شعاع ژیراسیون مؤثر برای کمانش جانبی – پیچشی مطابق روابط زیر:

– برای مقاطع I شکل با بال فشاری مستطیلی به طور محافظه کارانه:

– برای مقاطع I شکل با بال فشاری غیرمستطیلی نظیر بال های تقویت شده با ورق یا ناودانی، r_t برابر با شعاع ژیراسیون قسمتی از مقطع شامل مجموع بال فشاری و اجزای تقویت کننده آن به همراه یک سوم ناحیه فشاری جان حول محور مار بر جان تیر (محور y) که در آن:

t_fc و b_fc = به ترتیب ضخامت و پهنای بال فشاری مقطع

t_w و h_c = مطابق تعاریف بند ۱۰-۲-۵-۴ الف

h_o = فاصله مراکز دو بال

d = ارتفاع کل مقطع

h = ارتفاع جان برابر با فاصله خالص بین دو بال

پ) کمانش موضعی بال فشاری

پ-۱) برای مقاطع با بال فشاری فشرده لزومی به در نظر گرفتن کمانش موضعی بال فشاری نیست.

پ-۲) برای مقاطع با بال فشاری غیرفشرده:

پ-۳) برای مقاطع با بال فشاری لاغر:

که در آن

F_L = مطابق تعاریف بند ۱۰-۲-۵-۴-ب

R_pc و M_yc = مطابق تعاریف بند ۱۰-۲-۵-۴ – الف

λ_f=b_fc/۲t_fc

λ_p = λ_rf = حد لاغری برای بال فشرده مطابق جدول ۱۰-۲-۲-۳

λ_r = λ_rf = حد لاغری برای بال غیرفشرده مطابق جدول ۱۰-۲-۲-۳

t_fc و b_fc = به ترتیب ضخامت و پهنای بال فشاری مقطع

S_xc= اساس مقطع الاستیک نسبت به بال فشاری حول محور x

k_c= برابر با ۴/(h/t_w)^-۲ که مقدار آن نباید از ۰٫۳۵ کمتر و از ۰٫۷۶ بیشتر در نظر گرفته شود.

h و t_w= به ترتیب ضخامت و ارتفاع ورق جان مقطع براساس تعاریف بند ۱۰-۲-۲-۴

ت) تسلیم بال کششی

ت-۱) چنانچه S_xt>= S_xc می باشد، لزومی به در نظر گرفتن تسلیم بال کششی نیست.

ت- ۲) در صورتی که S_xt<S_xc باشد:

که در آن :

Sxc = اساس مقطع الاستیک نسبت به بال فشاری حول محور x

۲ یک = اساس مقطع الاستیک نسبت به بال کششی حول محور x

M_yt = لنگر تسلیم نسبت به بال کششی و برابر با FS F

F_y= تنش تسلیم مشخصه فولاد

R_pt = ضریب پلاستیک جان مقطع براساس حالت حدی تسلیم بال کششی مطابق روابط زیر:

که در آن

I = ممان اینرسی مقطع حول محور y

I_yc = ممان اینرسی بال فشاری مقطع حول محور y

F_y Z_x = M_p = لنگر پلاستیک مقطع حول محور x که نباید بیشتر از ۱٫۶F_yS_x منظور شود.

Z_x= اساس مقطع پلاستیک حول محور x

S_x= اساس مقطع الاستیک حول محور x

h_c/t_w = λ_w

λ_p = λ_pw = حد لاغری برای جان فشرده مطابق جدول ۱۰-۲-۲-۴

λ_r = λ_rw = حد لاغری برای جان غیرفشرده مطابق جدول ۱۰-۲-۲-۴

h_c = دو برابر فاصله محور خنثی در حالت الاستیک تا آغاز گردی ریشه اتصال جان به بال، برای مقاطع نوردشده

= دو برابر فاصله محور خنثی در حالت الاستیک تا نزدیک ترین خط وسایل اتصال در ناحیه فشاری، برای مقاطع ساخته شده از ورق با وسایل اتصال غیر از جوش

= دو برابر فاصله محور خنثی در حالت الاستیک تا وجه داخلی بال فشاری، برای مقاطع ساخته شده از ورق با اتصال جوشی بال به جان

t_w= ضخامت جان

۵-۵-۲-۱۰ مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع I شکل با یک یا دو محور تقارن با بالهای فشرده و غیرفشرده یا لاغر و جان لاغر تحت اثر خمش حول محور قوی

الزامات این بند مربوط است به تعیین مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع لشکل با یک یا دو محور تقارن با بال های فشرده و غیر فشرده یا لاغر و جان لاغر که تحت اثر خمش حول محور قوی قرار دارند.

مقاومت خمشی اسمی (M_n) این نوع اعضا باید برابر کوچکترین مقدار محاسبه شده براساس حالتهای حدی تسلیم بال فشاری، کمانش جانبی – پیچشی، کمانش موضعی بال فشاری و تسلیم بال کششی در نظر گرفته شود.

الف) تسلیم بال فشاری

که در آن

F_y = تنش تسلیم مشخصه فولاد

S_xc = اساس مقطع الاستیک نسبت به بال فشاری حول محور x

R_pg = ضریب تقلیل مقاومت خمشی برای جان لاغر مطابق رابطه زیر:

E= مدول الاستیسیته فولاد

= دو برابر فاصله محور خنثی در حالت الاستیک تا آغاز گردی ریشه اتصال جان به بال، برای مقاطع نوردشده

= دو برابر فاصله محور خنثی در حالت الاستیک تا نزدیک ترین خط وسایل اتصال در ناحیه فشاری، برای مقاطع ساخته شده از ورق با وسایل اتصال غیر از جوش

= دو برابر فاصله محور خنثی در حالت الاستیک تا وجه داخلی بال فشاری، برای مقاطع ساخته شده از ورق با اتصال جوشی بال به جان

t_w= ضخامت جان

a_w = نسبت دو برابر مساحت جان تحت فشار به مساحت بال فشاری مطابق رابطه ۱۰-۲-۵-۲۷ که

نباید بزرگتر از ۱۰ در نظر گرفته شود.

ب) کمانش جانبی – پیچشی

ب-۱) اگر L_b<=L_p باشد لزومی به در نظر گرفتن کمانش جانبی – پیچشی نیست.

ب- ۲) برای L_p<L_b :

که در آن

R_pg = ضریب تقلیل مقاومت خمشی مطابق رابطه ۱۰-۲-۵-۳۵

S_xc = اساس مقطع الاستیک نسبت به بال فشاری حول محور x

F_cr = تنش کمانشی مطابق روابط زیر:

L_b= فاصله بین مهارهای جانبی متوالی

مقادیر L_p و L_r از طریق روابط زیر تعیین می شوند:

r_i = شعاع ژیراسیون مؤثر مربوط به کمانش جانبی – پیچشی مطابق روابط بند ۱۰-۲-۵-۴-ب

پ) کمانش موضعی بال فشاری

پ-۱) برای مقاطع با بال فشاری فشرده لزومی به در نظر گرفتن کمانش موضعی بال فشاری نیست.

پ-۲) برای مقاطع با بال فشاری غیر فشرده و لاغر:

که در آن

R_pg = ضریب تقلیل مقاومت خمشی مطابق رابطه ۱۰-۲-۵-۳۵.

S_xc = اساس مقطع الاستیک نسبت به بال فشاری

F_cr = تنش کمانشی مطابق روابط زیر:

– برای مقاطع با بال فشاری لاغر:

b_fc/۲t_fc = λ_f

λ_p = λ_pf = حد لاغری برای بال فشرده مطابق جدول ۱۰-۲-۲-۳

λ_r = λ_rf = حد لاغری برای بال غیرفشرده مطابق جدول ۱۰-۲-۲-۳

t_fc و b_fc = به ترتیب ضخامت و پهنای بال فشاری مقطع

کد = اساس مقطع الاستیک حول محور x

k_c = برابر با ۴/(h/t_w)^ -۲ که نباید از ۰٫۳۵ کمتر و از ۰٫۷۶ بیشتر در نظر گرفته شود.

t_w و h = به ترتیب ضخامت و پهنای ورق جان مقطع براساس تعاریف بند ۱۰-۲-۲-۴

ت) تسلیم بال کششی

ت-۱) چنانچه S_xt >=S_xc باشد، لزومی به در نظر گرفتن تسلیم بال کششی نیست.

ت- ۲) در صورتی که S_xt < S_xc باشد:

که در آن :

S_xc = اساس مقطع الاستیک نسبت به بال فشاری حول محور x

S_xt = اساس مقطع الاستیک نسبت به بال کششی حول محور x

F_y = تنش تسلیم مشخصه فولاد

۶-۵-۲-۱۰ مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع لشکل و ناودانی تحت اثر خمش حول محور ضعیف

الزامات این بند مربوط است به تعیین مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع لشکل و ناودانی که تحت اثر خمش حول محور ضعیف قرار دارند.

مقاومت خمشی اسمى (M_n ) این نوع اعضا باید برابر کوچکترین مقدار محاسبه شده براساس حالت حدی تسلیم و کمانش موضعی بال در نظر گرفته شود.

که در آن:

F = تنش تسلیم مشخصه فولاد

S_y = اساس مقطع الاستیک حول محور ضعیف (محور y) نسبت به دورترین تار

Z_y = اساس مقطع پلاستیک حول محور ضعیف (محور y)

ب) کمانش موضعی بال

ب-۱) برای مقاطع با بال های فشرده لزومی به در نظر گرفتن کمانش موضعی بال نیست.

ب-۲) برای مقاطع با بال های غیرفشرده:

ب-۳) برای مقاطع با بال های لاغر:

که در آن

S_y = اساس مقطع الاستیک حول محور ضعیف (محور y) نسبت به دورترین تار

b/t_f = λ_f

λ_p = λ_pf = حد لاغری بال فشرده مطابق جدول ۱۰-۲-۲-۳

λ_r = λ_rf = حد لاغری برای بال غیرفشرده مطابق جدول ۱۰-۲-۲-۳

t_f = ضخامت بال مقطع

b = برای مقطع I شکل برابر با نصف پهنای بال، برای مقطع ناودانی برابر با پهنای بال

۷-۵-۲-۱۰ مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع قوطی شکل (HSS) و جعبه ای تحت اثر خمش حول محورهای قوی و ضعیف

الزامات این بند مربوط است به تعیین مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع قوطی شکل (HSS) و جعبه ای با بال ها و جانهای فشرده، غیرفشرده یا لاغر که تحت اثر خمش حول محورهای قوی یا ضعیف قرار دارند.

مقاومت خمشی اسمی (M_n ) این نوع اعضا باید برابر کوچکترین مقدار محاسبه شده براساس حالتهای حدی تسلیم، کمانش موضعی بال، کمانش موضعی جان و کمانش جانبی – پیچشی در نظر گرفته شود.

الف) تسلیم

که در آن:

F_y = تنش تسلیم مشخصه فولاد

Z = اساس مقطع پلاستیک حول محور خمش

ب) کمانش موضعی بالا

ب-۱) برای مقاطع با بال های فشرده لزومی به در نظر گرفتن کمانش موضعی بال نیست.

ب-۲) برای مقاطع با بال های غیرفشرده:

ب-۳) برای مقاطع با بال‌های لاغر:

که در آن:

S = اساس مقطع الاستیک حول محور خمش (محور قوی)

b/t_f = λ_f

λ_p = λ_pf = حد لاغری برای بال فشرده مطابق جدول ۱۰-۲-۲-۳

λ_r = λ_rf = حد لاغری برای بال غیرفشرده مطابق جدول ۱۰-۲-۲-۳

b = پهنای بال مقطع مطابق تعریف به کار رفته در بخش ۱۰-۲-۲

t_f = ضخامت بال مقطع

S_e = اساس مقطع الاستیک مؤثر که بر مبنای پهنای مؤثر بال فشاری b_e، محاسبه می شود.

b = پهنای مؤثر بال فشاری مقاطع قوطی شکل و جعبه ای براساس روابط زیر:

– در مقاطع قوطی شکل (HSS):

پ) کمانش موضعی جان

پ-۱) برای مقاطع با جانهای فشرده لزومی به در نظر گرفتن کمانش موضعی جان نیست.

پ-۲) برای مقاطع با جان های غیر فشرده:

پ-۲) برای مقاطع با جان های غیر لاغر:

S= اساس مقطع الاستیک حول محور خمش

h/t_w = λ_w

λ_p = λ_pf = = حد لاغری برای جان فشرده مطابق جدول ۹۰-۲-۲-۳

λ_r = λ_rf = حد لاغری برای جان غیرفشرده مطابق جدول ۱۰-۲-۲-۳

h = ارتفاع جان براساس بند ۱۰-۲-۲-۴

t_w = ضخامت جان مقطع

R_pg = ضریب تقلیل مقاومت خمشی مطابق رابطه ۱۰-۲-۵-۳۵ براساس

λ_f = نسبت پهنا به ضخامت بال براساس تعاریف بخش ۱۰-۲-۵-۷-ب

ت) کمانش جانبی – پیچشی

ت-۱) اگر L_b<L_p باشد، لزومی به در نظر گرفتن کمانش جانبی – پیچشی نیست.

ب – ۲) برای L_p<L_b<L_r :

در روابط فوق

C_b= ضریب اصلاح کمانش جانبی – پیچشی مطابق رابطه ۱۰-۲-۵-۱

S= اساس مقطع الاستیک حول محور خمش (محور قوی)

L_b = طول مهارنشده عضو

L_p= طول مهارنشده عضو مطابق رابطه زیر که مرز بین حالت حدی تسلیم و حالت حدی کمانش جانبی – پیچشی غیر الاستیک را مشخص می کند.

L_r = طول مهارنشده عضو مطابق رابطه زیر که مرز بین حالت حدی کمانش جانبی – پیچشی غیر الاستیک و الاستیک را مشخص می کند.

E = مدول الاستیسیته فولاد

J = ثابت پیچشی مقطع

A_g = مساحت ناخالص مقطع

r_y = شعاع ژیراسیون مقطع حول محور عمود بر محور خمش (محور ضعیف)

یادداشت: حالت حدی کمانش جانبی – پیچشی در مقاطع قوطی مربعی و مقاطع تحت خمش حول محور ضعیف حاکم نیست. روابط فوق عمدتا برای مقاطع با نسبت عمق به پهنا و طول مهارنشده زیاد مورد استفاده قرار می گیرند.

۸-۵-۲-۱۰ مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع دایرهای توخالی

الزامات این بند مربوط است به تعیین مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع دایرهای توخالی که در آن‌ها

D/t<0.45E<Fy است.

مقاومت خمشی اسمی (M_n) این نوع اعضا باید برابر کوچک ترین مقدار محاسبه شده براساس حالتهای حدی تسلیم و کمانش موضعی در نظر گرفته شود.

الف) تسلیم

که در آن:

F_y = تنش تسلیم مشخصه فولاد

Z = اساس مقطع پلاستیک

ب) کمانش موضعی

ب – ۱) برای مقاطع فشرده لزومی به در نظر گرفتن کمانش موضعی نیست.

ب – ۲) برای مقاطع غیر فشرده:

که در آن :

S= اساس مقطع الاستیک

E= مدول الاستیسیته فولاد

D= قطر خارجی مقطع

t= ضخامت جداره مقطع

مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع سپری و نبشی جفت با بارگذاری در صفحه تقارن

الزامات این بند مربوط است به تعیین مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع سپری و نبشی جفت که در صفحه تقارن بارگذاری شده اند (خمش حول محور x).

مقاومت خمشی اسمی (M_n) این نوع اعضا باید برابر کوچک ترین مقدار محاسبه شده براساس حالت های حدی تسلیم، کمانش جانبی – پیچشی، کمانش موضعی بال و کمانش موضعی جان در نظر گرفته شود.

الف) تسلیم

الف – ۱) در صورتی که بال مقطع سپری یا نبشی جفت، باشد:

الف – ۲) در صورتی که بال مقطع سپری، کششی باشد:

الف – ۳) در صورتی که بال مقطع نبشی جفت،‌کششی باشد:

F_y = تنش تسلیم مشخصه فولاد

Z_x = اساس مقطع پلاستیک حول محور x (محور خمش)

F_y S_x = y_M = لنگر تسلیم متناظر با تسلیم دور ترین تار مقطع

ب) کمانش جانبی – پیچشی

ب-۱) در صورتی که بال مقطع سپری یا نبشی جفت فشاری باشد:

ب-۱-۱) اگر L_b < L_p باشد، لزومی به در نظر گرفتن کمانش جانبی – پیچشی نیست.

ب-۱-۲) برای L_p<L_b<L_r :

ب-۱-۳) برای Lb>Lr :

در روابط فوق:

L_b = طول مهارنشده عضو

F_y Z_x = M_p = لنگر پلاستیک مقطع

F_y S_x = M_y = لنگر تسلیم مقطع متناظر با تسلیم دور ترین تار مقطع

E = مدول الاستیسیته فولاد

F_y = تنش تسلیم مشخصه فولاد

r_y= شعاع ژیراسیون مقطع حول محور عمود بر محور خمش

I_y = ممان اینرسی مقطع حول محور عمود بر محور خمش

J = ثابت پیچشی مقطع

S_x = اساس مقطع الاستیک حول محور خمش (محور x) نسبت به دورترین تار مقطع

d= عمق جان مقطع سپری یا پهنای بال نبشی جفت در کشش

ب – ۲) در صورتی که بال مقطع سپری یا نبشی جفت کششی باشد:

برای تمام مقادیر طول مهارنشده L_b:

ب-۲-۱) در مقاطع سپری

ب-۲-۲) در مقاطع نبشی جفت:

که در آن تمام کمیت‌ها به جزء من M_cr مطابق تعاریف بخش ۱۰-۲-۵-۹-ب_۱ است.

پ) کمانش موضعی بال حالت حدی کمانش موضعی بال برای مقاطعی که بال آنها تحت فشار است، مورد استفاده قرار می گیرد.

پ-۱) برای مقاطع سپری:

پ-۱-۱) برای مقاطع با بال فشاری فشرده لزومی به در نظر گرفتن حالت حدی کمانش موضعی بال نیست.

پ-۱-۲) برای مقاطع با بال فشاری غیر فشرده:

پ-۱-۳) برای مقاطع با بال فشاری لاغر:

که در آن:

F_y Z_x = M_p = لنگر پلاستیک مقطع

F_y S_xc = M_y = لنگر تسلیم مقطع نسبت به بال فشاری

E= مدول الاستیسیته فولاد

F = تنش تسلیم مشخصه فولاد

S_xc = اساس مقطع الاستیک نسبت به بال فشاری

bf/2tf = λf

λ_p = λ_tf = حد لاغری برای بال فشرده مطابق جدول ۱۰-۲-۲-۳

λ_r = λ_rf = حد لاغری برای بال غیرفشرده مطابق جدول ۱۰-۲-۲-۳

b_f = پهنای بال مقطع مطابق تعریف به کار رفته در بخش ۱۰-۲-۲

t_f = ضخامت بال مقطع

پ-۲) برای مقاطع نبشی جفت:

مقاومت خمشی اسمی (M_n)، براساس روابط بخش ۱۰-۲-۵-۱۰-پ (کمانش موضعی ساق مقاطع نبشی تک) محاسبه می شود که در آنها که نسبت به بال فشاری محاسبه می شود.

ت) کمانش موضعی جان

حالت حدی کمانش موضعی جان برای سپری هایی که بال آنها تحت کشش است، مورد استفاده قرار می گیرد.

ت-۱) برای مقاطع سپری

ت-۱-۱) برای مقاطع با جان فشرده لزومی به در نظر گرفتن حالت حدی کمانش موضعی بال

نیست.

ت-۱-۲) برای مقاطع با جان غیر فشرده

ت-۱-۳) برای مقاطع با جان لاغر:

که در آن

F_y S_x = M_y = لنگر تسلیم مقطع متناظر با تسلیم دور ترین تار مقطع

E = مدول الاستیسیته فولاد

F_y = تنش تسلیم مشخصه فولاد

S_x = اساس مقطع الاستیک حول محور خمش (محور x) نسبت به دورترین تار مقطع

d/t_w = λ_w

λ_p = λ_tf = حد لاغری برای جان فشرده مطابق جدول ۱۰-۲-۲-۳

λ_r = λ_rf = حد لاغری برای جان غیرفشرده مطابق جدول ۱۰-۲-۲-۳ d

d = عمق کلی مقطع مطابق تعریف به کار رفته در بخش ۱۰ -۲-۲

t_w= ضخامت بال مقطع

ت- ۲) برای مقاطع نبشی جفت:

مقاومت خمشی اسمی (M_n)، براساس روابط بخش ۱۰-۲-۵-۱۰-پ (کمانش موضعی ساق مقاطع نبشی تک) محاسبه می شود که در آنها S_c اساس مقطع الاستیک حول محور خمش نسبت به دور ترین تار فشاری است.

۱۰-۵-۲-۱۰ مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع نبشی تک

الزامات این بند مربوط است به تعیین مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع نبشی تک که تحت اثر لنگر خمشی قرار دارد.

در نبشی های تک که در تمام طول خود به طور پیوسته در مقابل کمانش جانبی – پیچشی مهارشده باشند، طراحی براساس مشخصات هندسی محورهای x و y مجاز است. اما در نبشی هایی که در تمام طول خود فاقد مهار کافی در مقابل کمانش جانبی – پیچشی هستند باید براساس مشخصات هندسی محورهای اصلی نبشی W و z طراحی شوند. مقاومت خمشی اسمی (M_n ) این نوع اعضا باید برابر کوچک ترین مقدار محاسبه شده براساس حالتهای حدی تسلیم، کمانش جانبی – پیچشی و کمانش موضعی ساق نبشی در نظر گرفته شود.

الف) تسلیم

که در آن:

F_y S = M_y = لنگر تسلیم مقطع حول محور خمش

S = اساس مقطع الاستیک حول محور خمش

ب) کمانش جانبی – پیچشی

برای نبشی هایی که تحت اثر خمش حول محور اصلی ضعیف مقطع (محور ۲) باشند یا سایر حالاتی که در آن مقطع دارای مهار جانبی کافی در مقابل کمانش جانبی – پیچشی در تمام طول خود هستند لزومی به در نظر گرفتن حالت حدی کمانش جانبی- پیچشی نیست.

مقاومت خمشی اسمی نبشی های فاقد مهار جانبی کافی باید به شرح زیر تعیین شود:

– برای حالتی که M_y<=M_cr باشد:

– برای حالتی که M_y>M_cr باشد:

در روابط فوق، M_cr لنگر خمشی کمانش جانبی – پیچشی بوده و از روابط زیر تعیین می شود:

ب-۱) هرگاه خمش حول محور اصلی قوی نبشی (محور w) باشد:

که در آن:

C_b= ضریب اصلاح کمانش جانبی – پیچشی مطابق رابطه ۱۰-۲-۵-۱ که مقدار آن نباید بیشتر از ۱٫۵در نظر گرفته شود.

E = مدول الاستیسیته فولاد

A_g = مساحت مقطع نبشی

r_z = شعاع ژیراسیون حول محور اصلی ضعیف

t= ضخامت ساق نبشی

L_b = طول مهارنشده عضو

β_w= مشخصه هندسی مقطع نبشی برای در نظر گرفتن اثرات ساق های نامساوی. برای حالتی که هر دو ساق نبشی برابر باشند مقدار β_w برابر صفر منظور می شود. برای حالتی که ساق کوتاه در فشار است β_w مثبت و برای حالتی که ساق بلند در فشار است β_w منفی است (شکل ۱-۵-۲-۱۰). β_w را می توان براساس رابطه زیر محاسبه نمود:

که در آن

I = ممان اینرسی مقطع حول محور اصلی قوی

z_o= فاصله مرکز برش تا مرکز سطح نبشی در راستای محور اصلی ضعیف مقطع

z و w = مختصات نقاط مقطع براساس محورهای قوی و ضعیف براساس شکل ۱۰-۲-۵-۱

ب- ۲) هرگاه خمش حول محور یکی از محورهای هندسی مقطع (محور x یا y) نبشی با دو ساق مساوی باشد و نیروی محوری به آن اعمال نشود:

ب-۲-۱) اگر نبشی فاقد مهار جانبی در مقابل کمانش جانبی – پیچشی در تمام طول خود باشد:

– برای حالت فشار حداکثر در لبه آزاد ساق نبشی (پنجه نبشی):

 برای حالت کشش حداکثر در لبه آزاد ساق نبشی (پنجه نبشی):

در این حالت M_y باید برابر با ۰٫۸ مقدار لنگر تسلیم مقطع منظور شود.

در روابط فوق، b پهنای کلی ساق نبشی است.

ب-۲-۲) اگر نبشی فقط در محل لنگر خمشی حداکثر دارای مهار جانبی در مقابل کمانش جانبی – پیچشی باشد، در این حالت M_cr باید ۱٫۲۵ برابر مقدار به دست آمده از روابط ۸۱-۵-۲-۱۰ یا ۸۲ و M_y باید برابر با مقدار لنگر تسلیم مقطع منظور شود.

پ) کمانش موضعی ساق نبشی

حالت حدی کمانش موضعی ساق نبشی در حالتی کاربرد دارد که لبه آزاد ساق نبشی (پنجه نبشی) در فشار باشد.

پ-۱) برای مقاطع فشرده لزومی به در نظر گرفتن حالت حدی کمانش موضعی ساق نیست.

پ- ۲) برای مقاطعی با ساق غیرفشرده:

پ-۳) برای مقاطعی با ساق لاغر:

که در آن

= پهنای کلی ساق فشاری نبشی

t= ضخامت ساق فشاری نبشی

F = تنش تسلیم مشخصه فولاد

E= مدول الاستیسیته فولاد

S = اساس مقطع الاستیک حول محور خمش نسبت به پنجه تحت فشار نبشی است و برای نبشی های دو ساق مساوی که تحت اثر خمش حول یکی از محورهای X و y قرار دارند و در تمام طول خود فاقد مهار جانبی هستند، S_c برابر ۰٫۸ اساس مقطع الاستیک حول محورهای x و y نسبت به دورترین تار فشاری مقطع در نظر گرفته میشود.

۱۱-۵-۲-۱۰ مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع دایره ای و چهار گوش توپر

الزامات این بند مربوط به تعیین مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع چهار گوش توپر که تحت اثر خمش حول یکی از محورهای اصلی قرار دارند و نیز اعضای با مقطع دایره ای تو پر است.

مقاومت خمشی اسمی (M_n ) این نوع اعضا باید برابر کوچک ترین مقدار محاسبه شده براساس حالات حدی تسلیم و کمانش جانبی – پیچشی در نظر گرفته شود.

الف) تسلیم

که در آن،

M_p = لنگر پلاستیک مقطع

F_y = تنش تسلیم مشخصه فولاد

Z_x = اساس مقطع پلاستیک حول محور خمش

S_x= اساس مقطع الاستیک حول محور خمش

ب) کمانش جانبی – پیچشی

ب-۱) برای مقاطع چهار گوش توپر تحت اثر خمش حول محور ضعیف و مقاطع دایره ای توپر لزومی به در نظر گرفتن حالت حدی کمانش جانبی – پیچشی نیست.

ب-۲) برای مقاطع چهار گوش توپر تحت اثر خمش حول محور قوی

ب-۲-۱) برای حالتی که L_bd/t^۲<= 0.08E/F_y باشد، لزومی به در نظر گرفتن حالت حدی کمانش جانبی- پیچشی نیست.

که در آن

S_x= اساس مقطع الاستیک حول محور خمش

F_y S_x = M_y = لنگر تسلیم مقطع

L_b= طول مهارنشده عضو

d= عمق مقطع عمود بر محور خمش

t= پهنای مقطع موازی با محور خمش

C_b= ضریب اصلاح کمانش جانبی – پیچشی مطابق رابطه ۱۰-۲-۵-۱ که نباید از ۱٫۵ بزرگ تر در نظر گرفته شود.

۱۲-۵-۲-۱۰ مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع نامتقارن

الزامات این بند مربوط است به تعیین مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع نامتقارن به جز مقاطع نبشی که تحت اثر خمش قرار دارد. مقاومت خمشی اسمی (Mn ) این نوع اعضا باید برابر کوچک ترین مقدار محاسبه شده براساس حالت های حدی تسلیم، کمانش جانبی – پیچشی و کمانش موضعی در نظر گرفته شود.

که در آن

S_min = کوچکترین اساس مقطع الاستیک حول محور خمش

F_n = تنش اسمی مقطع نامتقارن که چنین تعیین می شود:

الف) تسلیم

ب) کمانش جانبی – پیچشی

که در آن:

F_cr = تنش نظیر کمانش جانبی – پیچشی مقطع که از طریق تحلیل به دست می آید.

تبصره: برای اعضای با مقطع Z شکل، F_cr نظیر کمانش جانبی – پیچشی را می توان معادل نصف F_cr مقاطع ناودانی با مشخصات بال و جان مشابه در نظر گرفت.

پ) کمانش موضعی

F = تنش نظیر کمانش موضعی مقطع که از طریق تحلیل به دست می آید.

۱۳-۵-۲-۱۰ تناسبات ابعادی مقطع اعضای خمشی

الف) اعضای با مقاطع دارای بال کششی سوراخ دار

این بند مربوط است به اعضای با مقاطع نورد شده و ساخته شده از ورق که مقطع آنها دارای سوراخ بوده و مقاومت خمشی اسمی آنها بر مبنای سطح مقطع کلی محاسبه شده است.

در این گونه اعضا در صورت وجود سوراخ در بال یا بال ها، در محاسبه مقاومت خمشی اسمی (M_n)، در محدوده سوراخ باید محدودیتهای گسیختگی بال کششی در نظر گرفته شود.

الف-۱) در صورتی که F_u A_fn >= 1.2 Y_t F_y A_fg باشد، هیچ گونه محدودیتی در محاسبه مقاومت خمشی اسمی به خاطر وجود سوراخ در بال کششی در نظر گرفته نمی شود.

الف – ۲) در صورتی که F_u A_fn < 1.2 Y_t F_y A_fg باشد، در محدوده سوراخ بال کششی، مقاومت خمشی اسمی نباید بزرگتر از مقدار زیر در نظر گرفته شود:

که در آن

A_fg = سطح مقطع کلی بال کششی

A_fn = سطح مقطع خالص بال کششی که براساس الزامات بخش ۱۰-۲-۳ محاسبه می شود.

F_u= تنش کششی نهایی مشخصه فولاد

F_y = تنش تسلیم مشخصه فولاد

Y_t= ضریب تأثیر سوراخ که برای حالت ۰٫۸ >= F_y/F_u برابر ۱٫۰ و برای سایر حالت‌ها باید برابر ۱٫۱ در نظر گرفته شود.

S‌‌_x= اساس مقطع الاستیک حول محور خمش نسبت به دورترین تار مقطع

ب) اعضای با مقطع I شکل

ب-۱) اعضای با مقطع I شکل دارای یک محور تقارن باید محدودیت زیر را برآورده سازند.

که در آن

I= ممان اینرسی کل مقطع حول محور y

I_yc= ممان اینرسی بال فشاری در حالت انحنای ساده و ممان اینرسی بال کوچکتر در حالت انحنای مضاعف حول محور y

ب -۲) در اعضای با مقطع I شکل با جان لاغر باید محدودیت های زیر نیز رعایت شوند.

که در آن:

a= فاصله آزاد بین سخت کننده های عرضی

h = فاصله بین شروع گردی ریشه جان به بال، برای نیمرخ های نورد شده

= فاصله آزاد بین دو بال، برای مقاطع ساخته شده از ورق

t_w= ضخامت جان

E= مدول الاستیسیته فولاد

F_y= تنش تسلیم مشخصه فولاد

ب-۳) در اعضای بدون سخت کننده های عرضی نسبت h/t_w نباید از ۲۶۰ و نسبت دو برابر مساحت ناحیه تحت فشار جان به مساحت بال فشاری نباید از ۱۰ بیشتر شود.

پ) ملاحظات ورق های پوششی در بال مقاطع اعضای خمشی

پ-۱) تقویت بال‌ها

بال مقاطع تیرهای نوردشده و تیرهای ساخته شده از ورق را میتوان به کمک ورقهای پوششی بال، تقویت نمود. در مواردی که اتصال ورق پوششی بال به بال مقاطع تیرها از نوع پیچی یا جوشی باشد، در هر بال مجموع سطح مقطع های ورق های پوششی نباید از ۷۰ درصد سطح مقطع کل بال شامل ورق های پوششی) تجاوز نماید.

پ-۲) اتصال ورق های پوششی به بال

اتصال ورق های پوششی به بال تیر باید از نوع جوشی یا پیچی با پیچ های پرمقاومت و با عملکرد الغزش بحرانی باشد و بر مبنای برش افقی ناشی از تغییرات لنگر خمشی تیر طراحی شوند. توزیع طولی پیچها و جوش های منقطع باید متناسب با شدت برش باشد، لیکن فاصله آن ها نباید از مقادیر ارائه شده در بند ۱۰-۲-۳-۵ برای بال کششی و مقادیر ارائه شده در بند ۱۰-۲-۴-۶-۲ برای بال فشاری بیشتر شود. در صورت استفاده از جوش گوشه، در هر حال بعد جوش نباید از بعد حداقل آن کمتر شود. در ضمن این پیچها یا جوشها باید برای انتقال هر نیرویی که مستقیما از طریق بال به جان منتقل می شود، طراحی گردند؛ مگر اینکه این نیرو به طریقی دیگر به جان انتقال یابد.

پ-۳) قطع ورق های پوششی بال‌ها

ورق های پوششی که در تمام طول دهانه ادامه ندارند، باید بعد از نقطه قطع محاسباتی به طول مشخصی ادامه یافته و در این طول به وسیله پیچهای پرمقاومت با عملکرد لغزش بحرانی یا جوش گوشه به بال متصل شوند. این طول، طول گیرایی نامیده می شود.

طول گیرایی باید به اندازه ای باشد که اتصال ورق پوششی در این طول قادر به انتقال برش افقی ناشی از مقاومت خمشی سهم ورق پوششی از مقاومت خمشی موردنیاز تیر در نقطه قطع محاسباتی ورق یا به طور محافظه کارانه قادر به انتقال برش افقی برابر حاصل ضرب مساحت ورق پوششی در تنش تسلیم مشخصه فولاد باشد.

حداقل طول گیرایی (a) که از انتهای ورق پوششی اندازه گیری می شود، باید به شرح زیر در نظر گرفته شود:

(۱) برابر پهنای ورق پوششی، در حالتی که جوش اتصال ورق پوششی به تیر در طول a، پیوسته و بعد ساق آن حداقل سه چهارم ضخامت ورق پوششی بوده و در دو لبه کناری و لبه انتهایی ورق پوششی اجرا شود

(۲) یک و نیم برابر پهنای ورق پوششی، در حالتی که بعد جوش پیوسته به طول a در دو لبه کناری ورق پوششی و در انتهای آن کمتر از سه چهارم ضخامت ورق تقویتی باشد.

(۳) دو برابر پهنای ورق پوششی، در حالتی که جوش پیوسته به طول a فقط در دو لبه کناری ورق وجود دارد و در لبه انتهایی جوش اجرا نمی شود.

ت) اعضای ساخته شده از چند نیمرخ

هنگامی که از دو یا چند نیمرخ برای ساخت مقطع یک عضو خمشی با عملکرد مشترک استفاده شود، اتصال آنها باید براساس ضوابط بخش ۱۰-۲-۹ انجام گیرد. برای انتقال بار از یک نیمرخ به نیمرخ یا نیمرخ های دیگر با توزیع آن بین نیمرخ ها، باید دیافراگم هایی در امتداد عمود بر محور طولی عضو با سختی کافی از طریق پیچ یا جوش به نیمرخ ها متصل شود.

ث) اتصال جان به بال اعضای ساخته شده از ورق

اتصال جان به بال مقاطع ساخته شده از ورق باید از نوع جوشی بوده و بر مبنای برش افقی ناشی از تغییرات لنگر خمشی تیر و متناسب با شدت برش طراحی شوند. در صورت استفاده از جوشهای منقطع، توزیع طولی آنها باید متناسب با شدت برش باشد، لیکن فاصله آنها نباید از حداقل مقادیر ارائه شده در بند ۱۰-۲-۳-۵ برای بال کششی و مقادیر ارائه شده در بند ۱۰-۲-۴-۶-۲ برای بال فشاری بیشتر شود. در هر حال بعد جوش گوشه نباید از بعد حداقل کمتر در نظر گرفته شود. در ضمن این جوش ها باید برای انتقال هر نیرویی که مستقیما از طریق بال به جان منتقل می شود، طراحی گردند؛ مگر اینکه این نیرو به طریقی دیگر به جان انتقال یابد.

۱۴-۵-۲-۱۰ ملاحظات مربوط به بازشو در جان تیرها

در تعیین مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع فولادی، تأثیر بازشوهای موجود در جان باید به نحو مناسبی در نظر گرفته شود. الزامات مربوط به تیرهای دارای بازشوهای متوالی در جان (تیرهای لانه زنبوری) در پیوست ۵ ارائه شده است.

۶-۲-۱۰ الزامات طراحی اعضا برای نیروی برشی

این بخش به الزامات طراحی اعضای با مقطع دارای یک یا دو محور تقارن تحت اثر برش در صفحه جان، اعضای با مقطع نبشی تک، اعضای با مقطع دایره ای شکل توخالی، قوطی شکل (HSS) و جعبه ای، اعضای با مقطع تحت اثر برش در امتداد عمود بر محور ضعیف می پردازد.

مقررات این بخش تحت عناوین زیر ارائه می گردد .

۱-۶-۲-۱۰ الزامات عمومی

۲-۶-۲-۱۰ مقاومت برشی اسمی اعضای با مقطع لشکل و ناودانی تحت اثر برش در صفحه جان .

۳-۶-۲-۱۰ مقاومت برشی اسمی اعضای با مقطع سپری تحت اثر برش در صفحه تقارن و نبشی تک .

۴-۶-۲-۱۰ مقاومت برشی اسمی اعضای با مقطع قوطی شکل HSS)، جعبه ای و سایر مقاطع دارای یک یا دو محور تقارن

۵-۶-۲-۱۰ مقاومت برشی اسمی اعضای با مقطع دایرهای شکل توخالی

۶-۶-۲-۱۰ مقاومت برشی اسمی اعضای دارای یک یا دو محور تقارن که تحت اثر برش در راستای عمود بر محور ضعیف مقطع .

۷-۶-۲-۱۰ ملاحظات مربوط به بازشو در جان تیرها

۱-۶-۲-۱۰ الزامات عمومی

در روش LRFD مقاومت برشی طراحی مساوی Φν۷_n و در روش ASD مقاومت برشی مجاز مساوی Ω_v/V_n است که در آن:

Φ_v = ضریب کاهش مقاومت برشی بوده و برای کلیه الزامات این بخش برابر ۰٫۹ است، به جز در مورد بند ۱۰-۲-۶-۲-۱ – الف که مقدار آن باید برابر ۱٫۰ در نظر گرفته شود.

Ω_v = ضریب اطمینان مقاومت برشی بوده و برای کلیه الزامات این بخش برابر ۱٫۶۷ است، به جز در مورد بند ۱۰-۲-۶-۲-۱ – الف که مقدار آن باید برابر ۱٫۵ در نظر گرفته شود.

v_n= مقاومت برشی اسمی اعضا بوده که مطابق الزامات بندهای ۱۰-۲-۶-۲ تا ۱۰-۲-۶-۷ باید برابر کوچکترین مقدار محاسبه شده براساس حالتهای تسلیم برشی و کمانش برشی در نظر گرفته شود.

۲-۶-۲-۱۰ مقاومت برشی اسمی اعضای با مقطع I شکل و ناودانی تحت اثر برش در صفحه جان

الزامات این بند مربوط است به تعیین مقاومت برشی اسمی اعضای با مقطع I شکل نوردشده یا ساخته شده از ورق دارای یک یا دو محور تقارن و ناودانی که تحت اثر برش در صفحه جان قرار دارند. در این بند برای تعیین مقاومت برشی اسمی اعضایی با این نوع مقاطع دو روش ارائه گردیده است. در روش اول برای محاسبه مقاومت برشی اسمی اعضا مطابق الزامات بند ۱۰-۲-۶-۲-۱ از عمل میدان کششی استفاده نمی شود، اما در روش دوم برای تعیین مقاومت برشی اسمی اعضا مطابق الزامات بند ۱۰-۲-۶-۲-۲ از عمل میدان کششی استفاده می شود.

۱-۲-۶-۲-۱۰ مقاومت برشی اسمی بدون در نظر گرفتن عمل میدان کششی

مقاومت برشی اسمی (V_n)، براساس حالت‌های حدی تسلیم برشی و کمانش برشی از رابطه زیر تعیین می شود:

که در آن:

F_y = تنش تسلیم مشخصه فولاد جان

A_w = dt_w= مساحت جان که برابر است با حاصل ضرب عمق کلی مقطع در ضخامت جان

C_vt = ضریب مقاومت برشی جان به شرح زیر:

در روابط فوق، k_v ضریب کمانش برشی ورق جان بوده و به شرح زیر تعیین می شود:

– برای جان مقاطع بدون سخت کننده:

در روابط فوق:

t_w = ضخامت جان مقطع

a = فاصله آزاد بین سخت کننده های عرضی جان

h = فاصله آزاد بین دو بال منهای گردی محل اتصال جان به بال، برای تیرهای نورد شده

= فاصله آزاد بین دو بال، برای مقاطع ساخته شده از ورق با اتصال جان به بال ها به وسیله جوش

= فاصله بین خطوط پیچ، برای مقاطع ساخته شده از ورق با اتصال جان به بال ها به وسیله پیچ

۲-۲-۶-۲-۱۰

مقاومت برشی اسمی با توجه به عمل میدان کششی

در مواردی که قطعات سخت کننده عرضی با ۳ >= a/h در جان تیر تعبیه شود، در چشمه های داخلی فاقد بازشو در جان میتوان برای تعیین مقاومت برشی اسمی اعضا از عمل میدان کششی استفاده نمود. در این حالت مقاومت برشی اسمی (V_n)، براساس حالتهای حدی تسلیم برشی و کمانش برشی از روابط زیر تعیین میشود:

در روابط فوق:

A_fc = مساحت بال فشاری

A_ft = مساحت بال کششی

b_fc = پهنای بال فشاری

b_ft = پهنای بال کششی

تعریف سایر پارامترها در بند ۱۰-۲-۶-۲-۱ آمده است.

C _{v 2} = ضریب کمانش برشی جان به شرح زیر:

تبصره: در صورتی که مقاومت برشی اسمی به دست آمده با توجه به عمل میدان کششی کوچکتر از مقاومت برشی حاصل از رابطه ۱۰-۲-۶-۲-۱ باشد، مقاومت برشی اسمی را می توان بدون توجه به عمل میدان کششی محاسبه نمود.

۳-۲-۶-۲-۱۰ سخت کننده های عرضی

در مواردی که

باشد، تعبیه سخت کننده های عرضی ضروری نیست.

در صورتی که

بوده و برای تأمین مقاومت برشی اسمی استفاده از سخت کننده های عرضی مدنظر باشد، محدودیت های زیر باید مورد توجه قرار گیرند:

الف) در صورتی که به عمل تماسی مستقیم بین قطعه سخت کننده و بال تیر، برای انتقال بارهای متمرکز یا عکس العمل تکیه گاهی نیاز نباشد، می توان سخت کننده عرضی را به بال کششی جوش نداده یا حتی می توان قطعه سخت کننده را نرسیده به بال کششی قطع کرد. در صورت عدم جوشکاری سخت کننده به بال کششی، جوش هایی که قطعه سخت کننده را به جان تیر متصل می کنند باید در فاصله ای نه کمتر از ۴ برابر و نه بیشتر از ۶ برابر ضخامت جان از بر جوش اتصال سخت کننده به جان و بال کششی ختم شوند.

ب) سخت کننده های عرضی باید به بال فشاری متصل گردند تا از بلند شدن بال در اثر پیچش جلوگیری به عمل آید.

پ) فاصله مرکز تا مرکز پیچ هایی که سخت کننده ها را به جان تیر متصل می کنند، نباید از ۳۰۰ میلی متر بیشتر باشد. چنانچه برای اتصال سخت کننده ها به جان تیر از جوش های گوشه منقطع استفاده شود، نباید فاصله آزاد بین جوش های منقطع از ۱۶ برابر ضخامت جان و ۲۵۰ میلی متر بیشتر شود.

ت) کمانش موضعی ورق های تشکیل دهنده قطعات سخت کننده باید کنترل شود

که در آن st( b/t) = نسبت پهنا به ضخامت ورق های سخت کننده

E = مدول الاستیسیته فولاد

F_yst = تنش تسلیم مشخصه فولاد قطعات سخت کننده

ث) ممان اینرسی (I_st) قطعات سخت کننده باید محدودیت زیر را براساس مشخصات هر دو چشمه مجاور آن به صورت جداگانه تأمین نماید:

در رابطه فوق:

I_st= ممان اینرسی قطعات سخت کننده حول محور مرکزی جان، برای قطعات سخت کننده جفت

” = ممان اینرسی قطعات سخت کننده حول محل تماس سخت کننده با ورق جان، برای قطعات

ρ_w= نسبت نیروهای برشی در چشمه مجاور براساس رابطه زیر که نباید کوچکتر از صفر در نظر گرفته شود:

V_u= مقاومت برشی موردنیاز در چشمه موردنظر

V_{C 1}= برابر Φ_v V_n در LRFD و Ω_v / V_n در ASD است که در آن مقدار V_n را در چشمه موردنظر از روابط ۱۰-۲-۶-۱ یا ۱۰-۲-۶-۹ و یا ۱۰-۲-۶-۱۰ تعیین می گردد.

V_{C 2}= برابر Φ_v V_n در LRFD و Ω_v / V_n در ASD است که در آن مقدار ۷_n در چشمه موردنظر از رابطه زیر تعیین می گردد:

Φ_v = ۰.۹

C_{v 2} = ضریب کمانش برشی جان مطابق روابط ۱۰-۲-۶-۱۱ تا ۱۳

A_w = d t_w = مساحت جان مقطع که برابر است با حاصل ضرب عمق کلی مقطع در ضخامت جان

t_w = ضخامت جان مقطع

a = فاصله آزاد بین سخت کننده های عرضی جان در چشمه موردنظر

h = فاصله آزاد بین دو بال منهای گردی محل اتصال جان به بال، برای تیرهای نورد شده

= فاصله آزاد بین دو بال، برای مقاطع ساخته شده از ورق با اتصال جان به بال ها به وسیله جوش

= فاصله بین خطوط پیچ، برای مقاطع ساخته شده از ورق با اتصال جان به بال ها به وسیله پیچ

b_p= کوچکترین مقدار a و h

ρ_st = بزرگ ترین مقدار ( F_yw /F_yst) و ۱

F_yw = تنش تسلیم مشخصه فولاد جان

تبصره: به منظور تأمین حداقل ممان اینرسی لازم برای سخت کننده ها، به جای رابطه ۱۰-۲-۶-۱۵ به طور محافظه کارانه می توان از رابطه I_st >= I_{st 1} استفاده کرد.

۳-۶-۲-۱۰ مقاومت برشی اسمی اعضای با مقطع سپری تحت اثر برش در صفحه تقارن و نبشی تک تحت اثر برش در امتداد یکی از ساق‌ها 

مقاومت برشی اسمی (V_n)، براساس حالتهای حدی تسلیم برشی و کمانش برشی از رابطه زیر تعیین می شود:

که در آن

F_y = تنش تسلیم مشخصه فولاد

b= عمق مقطع سپری یا پهنای ساق نبشی مقاوم در برابر نیروی برشی

t= ضخامت جان سپری یا نبشی مقاوم در برابر نیروی برشی

C_{v 2} = ضریب برشی جان مطابق روابط ۱۰-۲-۶-۱۱ تا ۱۳ با فرض h/t_w = b/t و k_v = ۱.۲

۴-۶-۲-۱۰ مقاومت برشی اعضای با مقطع قوطی شکل (HSS)، جعبه ای و سایر مقاطع دارای یک یا دو محور تقارن

مقاومت برشی اسمی (V_n)، براساس حالتهای حدی تسلیم برشی و کمانش برشی از رابطه زیر تعیین می شود.

که در آن

F = تنش تسلیم مشخصه فولاد جان

الف) برای مقاطع قوطی شکل (HSS) و جعبه ای

A_w = ۲h t

t = ضخامت جداره مقطع قوطی شکل و ضخامت جانها در مقاطع جعبه ای

h = پهنای جان مقطع مقاوم در برابر نیروی برشی

= فاصله آزاد بین دو بال منهای گردی محل اتصال جان به بال، برای مقاطع نورد شده

= فاصله آزاد بین دو بال، برای مقاطع ساخته شده از ورق

= بعد بیرونی (کلی) منهای سه برابر ضخامت بال، در صورت مشخص نبودن شعاع گردی اتصال جان ها به بالها

C2 = ضریب برشی جان مطابق روابط ۱۰-۲-۶-۱۲ تا ۱۰-۲-۶-۱۳ با فرض h/t_w = h/t و ۵=k_v

ب) برای سایر مقاطع دارای یک یا دو محور تقارن

A_w = مساحت جان یا جان های مقاوم مقطع در برابر نیروی برشی

t= ضخامت جان مقاوم در برابر نیروی برشی

h = پهنای جان مقطع مقاوم در برابر نیروی برشی

= فاصله آزاد بین دو بال، برای مقاطع ساخته شده از ورق با اتصال جان به بال ها به وسیله جوش

= فاصله بین خطوط پیچ، برای مقاطع ساخته شده از ورق با اتصال جان به بال ها به وسیله پیچ

C_{v 2} = ضریب برشی جان مطابق روابط ۱۰-۲-۶-۱۱ تا ۱۳ با فرض h/t_w= h/t و۵ = k_v

تبصره: در مقاطع صلیبی متشکل از دو نیمرخ I شکل عمود بر هم، مقادیر، A_w، t و h باید براساس فقط جان موازی با امتداد نیروی برشی تعیین گردیده و از مقاومت برشی اسمی بالها صرف نظر شود.

۵-۶-۲-۱۰ مقاومت برشی اعضای با مقطع دایره ای شکل توخالی

مقاومت برشی اسمی (V_n)، براساس حالتهای حدی تسلیم برشی و کمانش برشی از رابطه زیر تعیین می شود.

در روابط فوق

F_y = تنش تسلیم مشخصه فولاد

E= مدول الاستیسیته فولاد

A_g = سطح مقطع کلی مقطع

D= قطر خارجی مقطع

t= ضخامت طراحی مقطع لوله ای معادل ۰٫۹۳ برابر ضخامت اسمی مقطع برای مقاطع ساخته شده با جوش قوس الکتریکی و معادل ضخامت اسمی مقطع برای مقاطع ساخته شده با جوش زیر پودری

L_v = فاصله بین محل نیروی برشی حداکثر تا محل نیروی برشی صفر در طول عضو

۶-۶-۲-۱۰ مقاومت برشی اسمی اعضای دارای یک یا دو محور تقارن تحت اثر برش در راستای عمود بر محور ضعیف مقطع

در صورتی که این نوع اعضا تحت اثر پیچش قرار نداشته باشند، مقاومت برشی اسمی (V_n) هر یک از اجزای مقاوم در برابر برش باید از رابطه زیر به دست آید:

که در آن

F_y = تنش تسلیم مشخصه فولاد مراد

t_f = ضخامت جزء مقاوم در مقابل برش

b_f = پهنای جزء مقاوم در مقابل برش

C_{v 2} = ضریب کمانش برشی جان مطابق روابط ۱۰-۲-۶-۱۱ تا ۱۳ با فرض h/t_w =b_f /۲t_f برای مقاطع I شکل و سپری و

h/t_w = b_f /t_f برای مقطع ناودانی و ۱٫۲ = k

۷-۶-۲-۱۰ ملاحظات مربوط به بازشو در جان تیرها

تأثیر تمامی بازشوهای موجود در جان در تعیین مقاومت برشی اسمی اعضای با مقطع فولادی و اعضای با مقطع مختلط باید در نظر گرفته شود. در مواردی که مقاومت برشی موردنیاز در محل بازشو از مقاومت برشی موجود بیشتر باشد، تأمین مقاومت برشی موردنیاز از طریق تقویت مقطع در محل بازشو به شرطی مجاز است که ورق یا ورقهای تقویتی به بال مقطع تیر نیز متصل شده باشد. الزامات مربوط به مقاومت برشی موجود تیرهای دارای بازشوهای متوالی در جان (تیرهای لانه زنبوری) در پیوست ۵ این مبحث ارائه شده است.

۷-۲-۱۰ الزامات طراحی اعضا برای ترکیب نیروی محوری و لنگر خمشی و ترکیب لنگر پیچشی با سایر نیروها

این بخش به الزامات طراحی اعضا تحت اثر همزمان نیروی محوری و لنگر خمشی حول یکی از محورها یا هر دو محور با یا بدون لنگر پیچشی و نیز اعضای تحت اثر پیچش خالص می پردازد. الزامات این بخش تحت عناوین زیر ارائه می گردد:

۱-۷-۲-۱۰ الزامات عمومی

۲-۷-۲-۱۰ اعضای با مقطع دارای یک یا دو محور تقارن تحت اثر همزمان نیروی محوری و لنگر خمشی

۳-۷-۲-۱۰ اعضای با مقطع نامتقارن و سایر اعضا تحت اثر همزمان نیروی محوری و لنگر خمشی

۴-۷-۲-۱۰ مقاومت پیچشی مقاطع دایره ای شکل توخالی، قوطی شکل (HSS) و جعبه ای

۵-۷-۲-۱۰ اعضای تحت اثر ترکیب پیچش، خمش، برش و نیروی محوری با مقطع دایره ای شکل توخالی، قوطی شکل (HSS) و جعبه ای

۶-۷-۲-۱۰ ترکیب تنشها در سایر مقاطع (مقاطع باز)

۷-۷-۲-۱۰ گسیختگی بال های دارای سوراخ تحت اثر همزمان نیروی محوری و لنگر خمشی

۱-۷-۲-۱۰ الزامات عمومی

طراحی این گونه اعضا بر اصولی استوار است که در بخش های قبلی این فصل ارائه شد. به عبارت دیگر، مباحث مطرح شده در بخش های قبلی برای طراحی اعضا در برابر نیروی کششی، نیروی فشاری، لنگر خمشی و نیروی برشی و نیز الزامات تحلیل و طراحی برای تأمین پایداری و الزامات کمانش موضعی، در طراحی این گونه اعضا مورد استفاده قرار خواهند گرفت.

۲-۷-۲-۱۰ اعضای با مقطع دارای یک یا دو محور تقارن تحت اثر همزمان نیروی محوری و لنگر خمشی

۱-۲-۷-۲-۱۰ اعضای با مقطع دارای یک یا دو محور تقارن تحت اثر همزمان لنگر خمشی و نیروی محوری فشاری

اثر توأم لنگر خمشی و نیروی محوری فشاری در اعضای با مقطع دارای یک یا دو محور تقارن که تحت اثر خمش حول محور X یا y یا حول هر دو محور X و y قرار دارند، به شرح زیر تعیین می گردد:

که در آن

P_r = مقاومت فشاری موردنیاز (P_u در LRFD و P_a در ASD)

P_c = مقاومت فشاری موجود (Φ_cP_n در LRFD و Ω_c/P_n در ASD)

Φ_c = ضریب کاهش مقاومت فشاری مساوی ۰٫۹ در LRFD

Ω_c= ضریب اطمینان مقاومت فشاری مساوی ۱٫۶۷ در ASD

M_rx= مقاومت خمشی موردنیاز نسبت به محور قوی M_ux) x در LRFD و M_ax در ASD My )

M_ry= مقاومت خمشی موردنیاز نسبت به محور ضعیف M_uy) y در LRFD و M_ay در ASD M_ay )

M_cx= مقاومت خمشی موجود نسبت به محور قوی Φ_b M_cx) X در LRFDو M_nx/Ω_b و در ASD)

M_cy = مقاومت خمشی موجود نسبت به محور ضعیف Φ_b M_cy) y در LRFD و M_ny/Ω_b در ASD )

Φ_b= ضریب کاهش مقاومت خمشی مساوی ۰٫۹ در LRFD 22

Ω_b= ضریب اطمینان مقاومت خمشی مساوی ۱٫۶۷ در ASD

۲-۲-۷-۲-۱۰ اعضای با مقطع دارای یک یا دو محور تقارن تحت اثر همزمان لنگر خمشی و نیروی محوری کششی

اثر توأم لنگر خمشی و نیروی محوری کششی در اعضای با مقطع دارای یک یا دو محور تقارن که تحت اثر لنگر خمشی حول محور X پا و یا هر دو محور X و y قرار دارند، به شرح زیر تعیین می شود:

الف) برای P_r/P_t>= 0.2 :

که در آن

P_r = مقاومت کششی موردنیاز (P_u در LRFD و P_a در ASD)

P_t = مقاومت کششی موجود (Φ_tP_n در LRFD و Ω_t /P_n در ASD)

Φ_t = ضریب کاهش مقاومت کششی در LRFD (مطابق الزامات بخش ۱۰-۲-۳)

Ω_t = ضریب اطمینان مقاومت کششی در ASD ( مطابق الزامات بخش ۱۰-۲-۳)

M_rx= مقاومت خمشی موردنیاز نسبت به محور قوی M_ux) Xدر LRFD و M_ax در ASD)

M_ry = مقاومت خمشی موردنیاز نسبت به محور ضعیف Φ_bM_ny) y در LRFD و M_ny/Ω_b در ASD )

M_cx = مقاومت خمشی موجود نسبت به محور قوى Φ_bM_nx) X در LRFD و M_nx/Ω_y در ASD)

M_cy = مقاومت خمشی موجود نسبت به محور ضعیف y (Φ_bM_ny در LRFD و M_ny/Ω_b در ASD)

Φ_b = ضریب کاهش مقاومت برای خمش مساوی ۰٫۹ در LRFD

Ω_b = ضریب اطمینان مقاومت برای خمش مساوی ۱٫۶۷ در ASD

تبصره: برای اعضای دارای دو محور تقارن تحت اثر همزمان لنگر خمشی و نیروی محوری کششی، در بخش ۱۰-۲-۵ ضریب اصلاح کمانش جانبی۔ پیچشی (C_b) می تواند با ضریب (۱+αP_r/P_ey)^-۲ افزایش یابد که در آن P_ey از رابطه زیر تعیین می شود:

که در آن:

E= مدول الاستیسیته فولاد

I_y = ممان اینرسی حول محور ضعیف y

L_b= فاصله بین دو مقطع از طول عضو که در آن مقاطع از تغییر مکان جانبی بال فشاری یا از پیچش کل مقطع جلوگیری شده است (فاصله دو تکیه گاه جانبی متوالی).

α = برابر ۱٫۰ در LRFD و برابر ۱٫۶ در ASD

۳-۲-۷-۲-۱۰ اعضای با مقطع نوردشده فشرده دارای دو محور تقارن تحت اثر همزمان نیروی محوری فشاری و لنگر خمشی زیاد حول محور قوی (۰٫۰۵> M_ry/M_cy)

برای اعضای با مقطع نوردشده فشرده دارای دو محور تقارن با KL)_z =<(KL)_y) که در آن (KL)y طول مؤثر برای کمانش خمشی حول محور ضعیف (y) و _z(KL) طول مؤثر برای کمائش پیچشی است، تحت اثر همزمان نیروی محوری فشاری و لنگر خمشی حول یک محور، به جای الزامات ارائه شده در بند ۱۰-۲-۷-۲-۱، می توان حالتهای حدی کمانش در صفحه خمش و کمانش خارج از صفحه (کمانش جانبی – پیچشی را به شرح زیر به طور جداگانه مورد بررسی قرار داد:

الف) برای حالت های حدی کمانش در صفحه خمش، کنترل مناسب بودن مقطع، براساس روابط ۱-۷-۲-۱۰ و ۱۰-۲-۷-۲ با فرض محاسبه P_cx (مقاومت فشاری موجود براساس حالت حدی کمانش خمشی حول محورX )، M_ux و M_cx در صفحه خمش، صورت می گیرد.

ب) برای حالت های حدی کمانش در خارج صفحه خمش:

که در آن

P_cy = مقاومت فشاری موجود براساس حالت حدی کمانش خمشی حول محور y یا کمانش پیچشی حول محور طولی عضو، هرکدام کوچکتر باشد.

C_b = ضریب اصلاح کمانش جانبی – پیچشی مطابق الزامات بخش ۱۰-۲-۵

M_cx = مقاومت خمشی موجود نظیر حالت حدی کمانش جانبی – پیچشی برای خمش حول محور قوى (x) مطابق الزامات بخش ۱۰-۲-۵ با فرض ۱= C_b

M_tx= مقاومت خمشی موردنیاز (M_ux در LRFD و M_ax در ASD)

P_r = مقاومت فشاری موردنیاز (P_u در LRFD و P_a در ASD)

۳-۷-۲-۱۰ اعضای با مقطع نامتقارن و سایر اعضا تحت اثر همزمان نیروی محوری و لنگر خمشی

الزامات این بند مربوط به اثر توأم نیروی محوری و لنگر خمشی اعضایی است که مشمول الزامات بند ۱۰-۲-۷-۲ نمی شوند. در این نوع مقاطع رعایت رابطه ۱۰-۲-۷-۷ الزامی است.

که در آن

f_ra = تنش محوری موردنیاز در نقطه موردنظر (f_ua در LRFD و f_aa در ASD)

F_ea = تنش محوری موجود (تنش محوری طراحی در LRFD و تنش محوری مجاز در ASD) مطابق الزامات بخش ۱۰-۲-۳ برای اعضای کششی و بخش ۱۰-۲-۴ برای اعضای فشاری

f_rbw= تنشهای خمشی موردنیاز در نقطه موردنظر ناشی از f_ubw) M_rw در LRFD و f_abw در ASD)

f_rbz= تنش‌های خمشی موردنیاز در نقطه موردنظر ناشی از f_ubz) M_rz در LRFD و f_abz در ASD)

f_ebw= تنش‌های خمشی موجود حول محور اصلی قوی (محور w) که براساس تحلیل کمانشی یا تسلیم، هر کدام بحرانی تر باشد، به دست می آید ( برابر Φ_b M_nw/S_w در LRFD و Μ_nw/Ω_bS_w در ASD )

= تنشهای خمشی موجود حول محور اصلی ضعیف (محور Z) که براساس تحلیل کمانشی یا تسلیم، هر کدام بحرانی تر باشد، به دست می آید ( برابر Φ_b M_nz/z در LRFD و Μ_nz/Ω_bS_z در ASD).

W= زیرنویس مربوط به خمش حول محور اصلی قوی

Z = زیرنویس مربوط به خمش حول محور اصلی ضعیف

۴-۷-۲-۱۰ مقاومت پیچشی مقاطع دایره ای شکل توخالی، قوطی شکل (HSS) و جعبه ای

مقاومت پیچشی موجود اعضای با مقطع دایره ای شکل توخالی، قوطی شکل (HSS) و جعبه ای مساوی Φ_ΤΤ_n در LRFD و T_n/Ω_T در ASD بوده که در آن Φ_Τ ضریب کاهش مقاومت پیچشی برابر ۰٫۹، Ω_T ضریب اطمینان مقاومت پیچشی برابر ۱٫۶۷ و T_n مقاومت پیچشی اسمی است که براساس حالتهای حدی تسلیم پیچشی و کمانش پیچشی با استفاده از رابطه زیر تعیین می شود:

که در آن، C ثابت پیچشی مقطع و F_cr تنش کمانشی مقطع هستند و به شرح زیر تعیین می شوند:

الف) مقاطع دایره ای شکل توخالی

برای این نوع مقاطع، F_cr باید از طریق رابطه زیر تعیین شود:

C = ثابت پیچشی مقطع است که برای مقاطع دایره ای شکل توخالی به طور محافظه کارانه از رابطه زیر محاسبه می شود:

در روابط فوق

L= طول عضو

D= قطر خارجی مقطع

t= ضخامت جدار لوله

ب) مقاطع قوطی شکل (HSS) و جعبه ای

برای مقاطع قوطی شکل (HSS) و جعبه ای، F_cr حسب مورد از روابط زیر به دست می آید:

C = ثابت پیچشی مقطع است که برای مقاطع قوطی شکل (HSS) و جعبه ای به طور محافظه کارانه از رابطه زیر محاسبه می شود:

۵-۷-۲-۱۰ اعضای تحت اثر ترکیب پیچش، خمش، برش و نیروی محوری با مقطع دایره ای شکل توخالی، قوطی شکل (HSS) و جعبه ای

هرگاه مقاومت پیچشی موردنیاز (T_r) کمتر یا مساوی ۲۰ درصد مقاومت پیچشی موجود (T_c) باشد، در این صورت پیچش در ترکیب با خمش، برش و نیروی محوری قابل صرف نظر بوده و اثر توأم خمش و نیروی محوری براساس الزامات بند ۱۰-۲-۷-۲ تعیین می شود. اما اگر مقاومت پیچشی موردنیاز (T_r) بیش از ۲۰ درصد مقاومت پیچشی موجود (T_c) باشد، در این صورت اثر توأم پیچش، خمش، برش و نیروی محوری از رابطه زیر تعیین می گردد:

که در آن

P = مقاومت محوری موردنیاز مساوی P_u در LRFD و P_a در ASD

P_c= مقاومت محوری موجود مساوی ΦP_n در LRFD و P_n/Ω در ASD

M_r = مقاومت خمشی موردنیاز مساوی M_u در LRFD و M_a در ASD

M_c = مقاومت خمشی موجود مساوی Φ_bM_n در LRFD و M_n/Ω_b در ASD

V_r = مقاومت برشی موردنیاز مساوی V_u در LRFD و V_a در ASD

V_c= مقاومت برشی موجود مساوی V_nΦ_v در LRFD و v_n/Ω_v در ASD

T_r= مقاومت پیچشی موردنیاز مساوی T_u در LRFD و T_a در ASD

T_c= مقاومت پیچشی موجود مساوی Φ_TT_n در LRFD و T_n/Ω_t در ASD

۶-۷-۲-۱۰ ترکیب تنشها در سایر مقاطع (مقاطع باز)

تنش اسمی این نوع مقاطع که براساس تحلیل کمانشی یا تسلیم به دست می آید، باید برابر کوچکترین مقدار محاسبه شده براساس حالتهای حدی تسلیم تحت اثر تنش نرمال، تسلیم تحت اثر تنش برشی و کمانش در نظر گرفته شود، که در آن:

الف) حالت حدی تسلیم تحت اثر تنش نرمال:

که در آن

F_α = تنش کمانشی که از طریق تحلیل کمانشی تعیین می گردد.

۷-۷-۲-۱۰ گسیختگی بال های دارای سوراخ تحت اثر همزمان نیروی محوری و لنگر خمشی

در محل سوراخ پیچ ها در بالهای تحت اثر تنش کششی ناشی از اثر توأم نیروی محوری (کششی یا فشاری) و لنگر خمشی حول محور قوی، گسیختگی بال کششی باید از طریق رابطه ۱۰-۲-۷-۱۹ کنترل گردد:

که در آن:

P_r = مقاومت محوری موردنیاز (P_u در LRFD و P_a در ASD)

P_c = مقاومت محوری موجود با توجه به وجود سوراخ در بال های مقطع (ΦP_n در LRFD و P_n/Ω در ASD)

M_rx = مقاومت خمشی موردنیاز (M_ux در LRFD و M_ax در ASD)

M_cx= مقاومت خمشی موجود با رعایت الزامات بند ۱۰-۲-۵-۱۳ – الف برابر Φ_bM_nx در LRFD و Ω_b/M_nx در ASD

Φ_t= ضریب کاهش مقاومت گسیختگی کششی برابر ۰٫۷۵ در LRFD

Ω_t= ضریب اطمینان مقاومت گسیختگی کششی برابر ۲٫۰ در ASD

Φ_b= ضریب کاهش مقاومت خمشی مساوی ۰٫۹ در LRFD 226

Ω_b= ضریب اطمینان مقاومت خمشی مساوی ۱٫۶۷ در ASD

۸-۲-۱۰ الزامات طراحی اعضای مختلط

این بخش به الزامات طراحی اعضای مختلط متشکل از نیمرخ فولادی نوردشده یا ساخته شده از ورق محاط در بتن یا دایره ای شکل توخالی، قوطی شکل (HSS) و جعبه ای پر شده با بتن می پردازد که به واسطه برشگیرهای متصل به فولاد و مدفون در بتن یا به واسطه چسبندگی با یکدیگر به طور توأم در تحمل بار عمل می کنند. همچنین به الزامات طراحی تیرهای خمشی فولادی با دال بتنی متکی بر آن می پردازد که توسط برشگیرهای فولادی به هم اتصال یافته اند. علاوه بر موارد فوق، این بخش به الزامات طراحی تیرهای خمشی با دهانه های ساده یا پیوسته با دال بتنی متکی بر آن همراه با برشگیرهای فولادی، تیرهای خمشی فولادی محاط در بتن یا پرشده با بتن می پردازد که با یا بدون استفاده از پایه های موقت اجرا می شوند. مقررات این بخش تحت عناوین زیر ارائه می گردد:

۹-۸-۲-۱۰ الزامات عمومی

۲-۸-۲۳-۱۰ اعضای محوری با مقطع مختلط

۳-۸-۲-۱۰ اعضای خمشی با مقطع مختلط

۴-۸-۲-۱۰ مقاومت برشی موجود اعضای با مقطع مختلط

۵-۸-۲-۱۰ ترکیب نیروی محوری و لنگر خمشی در اعضای با مقطع مختلط

۶-۸-۲-۱۰ انتقال بار در اعضای با مقطع مختلط محاط در بتن و پر شده با بتن

۷-۸-۲۳-۱۰ دیافراگم های مختلط

۸-۸-۲-۱۰ برشگیرها در تیرهای مختلط با مقطع فولادی و دال بتنی متکی بر آن

۹-۸-۲-۱۰ برشگیرها در ستون ها و سایر اعضای مختلط

۱۰-۸-۲-۱۰ کنترل فشار هیدرواستاتیک در مقاطع مستطیلی پر شده با بتن

۱-۸-۲-۱۰ الزامات عمومی

در تعیین آثار بار در اعضا و اتصالات سازه هایی که دارای اعضای با مقطع مختلط هستند، لازم است توجه کافی به میزان مؤثر بودن بخش های مختلف مقطع عضو، در هر مرحله از افزایش بارگذاری مبذول گردد. الزامات مربوط به پوشش بتن روی میلگردها، وصله میلگردها، فواصل میلگردها، خم میلگردها و مقاومت برشی اجزای بخش بتنی باید با توجه به الزامات مبحث نهم مقررات ملی ساختمان (طرح و اجرای ساختمان های بتن آرمه) تعیین گردند، مگر آنکه در این بخش الزامات خاصی برای آنها مقرر شده باشد.

۱-۱-۸-۲-۱۰ مقاومت اسمی اعضای با مقطع مختلط

مقاومت اسمی اعضای با مقطع مختلط براساس یکی از روش های زیر تعیین می گردد:

• روش توزیع تنش پلاستیک

• روش سازگاری کرنش : روش توزیع تنش الاستیک

• روش تنش-کرنش مؤثر

در محاسبه مقاومت اسمی اعضای با مقطع مختلط، از مقاومت کششی بتن صرف نظر می شود. آثار کمانش موضعی اجزای بخش فولادی در محاسبه مقاومت اسمی اعضای مختلط با مقطع فولادی پرشده با بتن باید مطابق ضوابط این بخش در نظر گرفته شود. در اعضای مختلط با مقطع مختلط محاط در بتن، لزومی به در نظر گرفتن آثار کمانش موضعی نیست.

الف) روش توزیع تنش پلاستیک

در این روش مقاومت اسمی اعضای با مقطع مختلط براساس فرضیات زیر محاسبه می شود:

١- تنش در اجزای بخش فولادی و میلگردها، هم در ناحیه فشاری و هم در ناحیه کششی به تنش یکنواخت F می رسد که در آن بر تنش تسلیم اجزای بخش فولادی و میلگردها است.

۲- تنش در اجزای بخش بتنی در ناحیه فشاری به تنش یکنواخت ۰٫۸۵f_c می رسد که در آن f_c تنش فشاری مشخصه نمونه استوانه ای بتن است. برای اعضای با مقطع مختلط دایره ای شکل توخالی که با بتن پر شده باشند، به دلیل محصور شدگی بتن توسط مقطع فولادی می توان تنش بتن در ناحیه فشاری را ۰٫۹۵f_c در نظر گرفت.

ب) روش سازگاری کرنش

در این روش مقاومت اسمی اعضای با مقطع مختلط با این فرض صورت می گیرد که تغییرات کرنش در مقطع مختلط به صورت خطی بوده به طوری که مقدار حداکثر کرنش در ناحیه فشاری اجزای بتنی برابر ۰٫۰۰۳ باشد. روابط تنش- کرنش مصالح فولادی، میلگردها و بتنی باید براساس نتایج آزمایش تعیین گردد یا برای تعیین آنها به نتایج منتشر شده برای مصالح توسط مدارک معتبر رجوع شود. روش سازگاری کرنش عموما در تعیین مقاومت اسمی اعضای با مقطع مختلط نامنظم و نیز در حالت هایی که اجزای فولادی مقطع دارای رفتار الاستو پلاستیک نیستند، مورد استفاده قرار می گیرد.

پ) روش توزیع تنش الاستیک

در این روش مقاومت اسمی اعضای با مقطع مختلط با در نظر گرفتن جمع آثار تنشهای الاستیک برای حالت حدی آستانه تسلیم اجزای فولادی یا خردشدگی اجزای بتنی محاسبه می شود.

ت) روش تنش- کرنش مؤثر

در این روش مقاومت اسمی اعضای با مقطع مختلط با در نظر گرفتن سازگاری کرنش و رابطه تنش- کرنش مؤثر برای اجزای بتنی و فولادی متأثر از آثار کمانش موضعی، تسلیم، اندرکنش و محصورشدگی محاسبه میشود.

۲-۱-۸-۲-۱۰ محدودیتهای مصالح در اعضای با مقطع مختلط

مشخصات مصالح بتنی، میلگرد و بخش فولادی اعضای با مقطع مختلط باید دارای شرایط زیر باشند؛

۱ – برای محاسبه مقاومت موجود اعضای با مقطع مختلط، تنش فشاری مشخصه نمونه استوانه ای بتن (f_c) برای بتن های با وزن مخصوص معمولی نباید از MPa20 کمتر و از MPa 70 بیشتر و برای بتن های با وزن مخصوص سبک نباید از MPa 20 کمتر و از MPa 40 بیشتر باشد. مصالح بتنی با مقاومت بیشتر را می توان برای استفاده آنها در سختی اعضا به کار برد، لیکن در محاسبه مقاومت اسمی اعضای با مقطع مختلط نمی توان به آن تکیه کرد، مگر آنکه استفاده از آنها توسط آزمایش با تحلیل توجیه داشته باشد.

۲- در محاسبه مقاومت موجود اعضای با مقطع مختلط، تنش تسلیم مشخصه بخش فولادی و میلگردها به ترتیب نباید بیشتر از ۴۶۰ و ۵۵۰ مگاپاسکال در نظر گرفته شوند.

۳-۱-۸-۲-۱۰ طبقه بندی مقاطع مختلط پرشده با بتن از منظر کمانش موضعی

برای نیروی محوری فشاری و لنگر خمشی در اعضای با مقاطع مختلط پرشده با بتن، مقاطع فولادی به سه گروه زیر طبقه بندی می شوند:

• مقاطع با اجزای فشرده

• مقاطع با اجزای غیرفشرده

• مقاطع با اجزای لاغر

برای نیروی محوری فشاری، مقاطع با اجزای فشرده به مقاطعی گفته می شوند که در آنها نسبت پهنا به ضخامت کلیه اجزای تشکیل دهنده مقطع فولادی از ۸ مشخص شده در جدول ۱۰-۲-۸-۱ بیشتر نباشد. مقاطع با اجزای غیرفشرده به مقاطعی گفته می شوند که در آنها نسبت پهنا به ضخامت یک یا چند جزء مقطع فولادی از ما مشخص شده در جدول ۱۰-۲-۸-۱ بیشتر بوده اما از سه مشخص شده در جدول ۱۰-۲-۱۸ کوچکتر باشد. مقاطع با اجزای لاغر به مقاطعی گفته می شوند که در آنها نسبت پهنا به ضخامت حداقل یکی از اجزای مقطع فولادی از ۲ مشخص شده در جدول ۱۰-۲-۸-۱ بزرگتر باشد؛ اما نسبت پهنا به ضخامت هیچ یک از آنها از حداکثر نسبت بهنا به ضخامت مجاز مشخص شده در جدول ۱۰-۲-۸-۱ بزرگتر نباشد.

برای لنگر خمشی، مقاطع با اجزای فشرده به مقاطعی گفته می شوند که در آنها نسبت پهنا به ضخامت اجزای فشاری بال و جان مقطع فولادی از ما مشخص شده در جدول ۱۰-۲-۸-۲ بیشتر نباشد. مقاطع با اجزای غیرفشرده به مقاطعی گفته می شوند که در آنها نسبت پهنا به ضخامت یک یا چند جزء فشاری بال و جان مقطع فولادی از p مشخص شده در جدول ۱۰-۲-۸-۲ بیشتر بوده اما از هم مشخص شده در جدول ۱۰-۲-۸-۲ کوچکتر باشد. مقاطع با اجزای لاغر به مقاطعی گفته می شوند که در آنها نسبت پهنا به ضخامت حداقل یکی از اجزای فشاری بال و جان مقطع فولادی از سه مشخص شده در جدول ۱۰-۲-۸-۲ بزرگتر باشد؛ اما نسبت پهنا به ضخامت هیچ یک از آنها از حداکثر نسبت پهنا به ضخامت مجاز مشخص شده در جدول ۱۰-۲-۸-۲ بزرگتر نباشد. برای تعاریف h ،d ،b و t مشخص شده در جدول های ۱۰-۲-۸-۱ و ۱۰-۲-۸-۲ به بخش ۱۰-۲-۲ مراجعه شود.

۴-۱-۸-۲-۱۰ سختی اعضای با مقطع مختلط پر شده با بتن و محاط در بتن و تعیین مقاومتهای موردنیاز

در تحلیل و طراحی برای تأمین پایداری، مقاومت های موردنیاز اعضای با مقطع مختلط پرشده با بتن یا محاط در بتن، باید با توجه به الزامات مندرج در بخش ۱۰-۲-۱ و موارد زیر محاسبه شوند

– صلبیت خمشی اسمی اعضای تحت اثر بار محوری فشاری خالص باید برابر مو _eff(EI) که در بند ۱۰-۲-۸-۲ ارائه شده است، در نظر گرفته شود.

– سختی محوری اسمی اعضای تحت اثر بار محوری فشاری خالص باید برابر مجموع سختی محوری بخش های فولادی و بتنی مقطع مختلط در نظر گرفته شود.

– سختی محوری اعضای تحت اثر بار محوری کششی خالص باید برابر سختی محوری بخش فولادی مقطع مختلط در نظر گرفته شود.

تبصره: در تحلیل و طراحی به روش تحلیل مستقیم مقدار باید برابر ۰٫۸ در نظر گرفته شود.

۲-۸-۲-۱۰ اعضای محوری با مقطع مختلط

اعضای محوری با مقطع مختلط به دو گروه زیر طبقه بندی می شوند:

الف) اعضای محوری با مقطع مختلط محاط در بتن که در آن مقطع فولادی نوردشده یا ساخته شده از ورق در بتن سازهای محاط است (شکل ۱۰-۲-۸-۱- الف).

ب) اعضای محوری با مقطع مختلط پرشده با بتن که در آن مقطع فولادی نورد شده یا ساخته شده از ورق و مقطع دایرهای شکل توخالی یا مقطع قوطی شکل (HSS) با بتن سازهای پر شده است شکل ۱۰-۲-۸-۱-ب وپ).

۱-۲-۸-۲-۱۰ اعضای محوری با مقطع مختلط محاط در بتن

الف) محدودیت‌ها

اعضای محوری با مقطع مختلط محاط در بتن باید محدودیت های زیر را برآورده نمایند :

۱- سطح مقطع هسته فولادی باید حداقل یک درصد مساحت کلی مقطع مختلط باشد.

۲- پوشش بتنی هسته فولادی باید به کمک میلگردهای طولی و تنگهای عرضی یا مارپیچ مسلح شوند. حداقل قطر تنگهای عرضی ۱۰ میلی متر است. چنانچه از تنگ عرضی با قطر ۱۰ میلی متر استفاده شود، حداکثر فاصله مرکز تا مرکز تنگها در راستای طولی عضو محوری ۳۰۰ میلی متر و چنانچه از تنگهای عرضی با قطر ۱۲ میلی متر یا بیشتر استفاده شود، حداکثر فاصله مرکز تا مرکز تنگها ۴۰۰ میلی متر است. در هر حال حداکثر فاصله تنگهای عرضی در راستای طولی نباید از نصف بعد کوچکتر مقطع مختلط بیشتر باشد.

٣- نسبت مساحت میلگردهای طولی به مساحت کل مقطع مختلط (P_s) باید حداقل ۰٫۰۰۴ باشد.

که در آن

A_g = سطح مقطع کل مقطع مختلط

A_sr = مجموع سطح مقطع آرماتورهای طولی

ب) مقاومت فشاری موجود

برای مقاطع مختلط محاط در بتن و دارای دو محور تقارن، مقاومت فشاری موجود در روش LRFD برابر Φ_c P_n و در روش ASD برابر P_n/Ω_c است. در آن P_n مقاومت فشاری اسمی مقطع بوده و باید براساس حالت حدی کمانش خمشی با توجه به لاغری عضو به شرح زیر تعیین شود:

که در آن:

A_c = سطح مقطع بخش بتنی

A_s = سطح مقطع بخش فولادی

E_c = مدول الاستیسیته بتن. در این بخش می توان از رابطه

محاسبه نمود که در آن W_c جرم مخصوص بتن بر حسب کیلوگرم بر مترمکعب، f_c مقاومت مشخصه فشاری نمونه استوانه ای بتن بر حسب مگاپاسکال و E_c بر حسب مگاپاسکال است.

EI)_eef) = صلبیت خمشی مؤثر مقطع مختلط مطابق رابطه زیر:

که در آن C_۱ ضریبی است که برای تعیین سختی مؤثر عضو فشاری با مقطع مختلط محاط در بتن از رابطه زیر تعیین می شود:

E_s= مدول الاستیسیته فولاد

F_y= تنش تسلیم مشخصه فولاد

F_ysr= تنش تسلیم مشخصه میلگردهای فولادی

I_c= ممان اینرسی بخش بتنی نسبت به محور خنثى الاستیک مقطع مختلط

I_sr = ممان اینرسی میلگردها نسبت به محور خنثى الاستیک مقطع مختلط

K= ضریب طول مؤثر عضو محوری فشاری مختلط

L= طول مهارنشده عضو محوری فشاری مختلط

KL =L_c

W_c = جرم مخصوص بتن برحسب کیلوگرم بر متر مکعب با محدودیت:

تبصره: مقاومت فشاری موجود اعضای مختلط محاط در بتن لزومی ندارد کمتر از مقاومت فشاری مقطع فولادی تنها در نظر گرفته شود.

پ) مقاومت کششی

مقاومت کششی موجود اعضای محوری کششی با مقطع مختلط محاط در بتن در روش LRFD برابر Φ_tP_n و در روش ASD برابر P_n/Ω_t است که در آن P_n مقاومت کششی اسمی بوده و باید براساس حالت حدی تسلیم کششی از رابطه زیر تعیین شود:

که در آن، A_s , A_sr ,F_y و F_ysr در بند ۱۰ -۲-۸-۱-ب تعریف شده اند.

ت) انتقال بار

الزامات انتقال بار برای اعضای محوری با مقطع مختلط محاط در بتن باید با توجه به الزامات بند ۶-۸-۲-۱۰ تعیین گردد.

ث) جزئیات بندی اعضای محوری با مقطع مختلط محاط در بتن

۱ – الزامات مربوط به پوشش بتن روی میلگردها، وصله میلگردها، فواصل میلگردها از یکدیگر و خم میلگردها باید با توجه به الزامات مبحث نهم مقررات ملی ساختمان تعیین گردد.

۲- فاصله آزاد بین میلگردها و مقطع فولادی باید از ۱٫۵ برابر قطر میلگرد طولی و ۴۰ میلی متر بزرگتر باشد.

٣- به طور کلی در اعضای فشاری با مقطع مختلط محاط در بتن لزومی به در نظر گرفتن الزامات کمانش موضعی برای اجزای فولادی نیست، لیکن در صورتی که مقطع فولادی از دو یا تعداد بیشتری مقطع فولادی تشکیل شده باشد، مقاطع فولادی باید توسط بست که می تواند از تسمه، نبشی ناودانی یا مقاطع دیگر باشد، به یکدیگر متصل شوند تا از کمانش هر یک از مقاطع فولادی به تنهایی در اثر بارهای وارد بر آنها قبل از سفت شدن بتن جلوگیری به عمل آید.

۲-۲-۸-۲-۱۰ اعضای محوری با مقطع مختلط پرشده با بتن

الف) محدودیت‌ها

اعضای محوری با مقطع مختلط پرشده با بتن باید محدودیت های زیر را برآورده نمایند

۱- مساحت بخش فولادی باید حداقل یک درصد مساحت کل مقطع مختلط باشد.

۲- نسبت پهنا به ضخامت در اجزای مقطع فولادی باید مطابق با الزامات بند ۱۰-۲-۸-۱-۳ تعیین شود. ۳- در اعضای محوری با مقطع مختلط پرشده با بتن، لزومی به تأمین حداقل میلگرد طولی نبوده و در صورت استفاده از میلگردهای طولی نیازی به تنگهای عرضی برای تأمین مقاومت نیست.

ب) مقاومت فشاری موجود

مقاومت فشاری موجود اعضای فشاری با مقطع مختلط پرشده با بتن دارای دو محور تقارن باید براساس الزامات بند ۱۰-۲-۸-۲- اسب و با اصلاحات زیر تعیین شود

۱- برای مقاطع با اجزای فشرده:

C_۲= ۰.۸۵ برای مقاطع قوطی شکل (HSS) و جعبه ای و ۰٫۹۵ برای مقاطع دایره ای شکل توخالی

۲- برای مقاطع با اجزای غیرفشرده:

که در آن

P_P = مطابق رابطه ۱۰-۲-۸-۱۰

λ= نسبت پهنا به ضخامت اجزای مقطع فولادی

λ_p= حد لاغری برای اجزای فشرده مطابق جدول ۱۰-۲-۸-۱

λ_r = حد لاغری برای اجزای غیرفشرده مطابق جدول ۱۰-۲-۸-۱

٣- برای مقاطع با اجزای لاغر:

که در آن :

که در آن، C3 ضریبی است که مقدار آن برای تعیین سختی مؤثر عضو فشاری با مقطع مختلط پرشده با بتن از رابطه زیر تعیین می شود:

تبصره: مقاومت فشاری موجود اعضای با مقطع مختلط پرشده با بتن لزومی ندارد کمتر از مقاومت فشاری مقطع فولادی تنها در نظر گرفته شود.

پ) مقاومت کششی موجود

مقاومت کششی موجود اعضای محوری کششی با مقطع مختلط پرشده با بتن، در روش LRFD مساوی Φ_tP_n و در روش ASD برابر P_n/Ω_t است که در آن P_n مقاومت کششی اسمی بوده و مقدار آن باید براساس حالت حدی تسلیم کششی از رابطه زیر تعیین شود:

که در آن: A_s A_sr F_y F_ysr در بند ۱۰-۲-۸-۲-۱-ب تعریف شده اند.

ت) انتقال بار

برای اعضای محوری با مقطع مختلط پرشده با بتن، الزامات انتقال بار باید براساس ۶-۸-۲-۱۰ تعیین شود.

۳-۸-۲-۱۰ اعضای خمشی با مقطع مختلط

اعضای خمشی با مقطع مختلط به سه گروه زیر طبقه بندی می شوند:

الف) اعضای خمشی با مقطع فولادی و دال بتنی متکی بر آن به همراه برشگیر

ب) اعضای خمشی با مقطع مختلط محاط در بتن پ) اعضای خمشی با مقطع مختلط پرشده با بتن

۱-۳-۸-۲-۱۰ پهنای مؤثر و حداقل ضخامت دال بتنی

الف) پهنای مؤثر

پهنای مؤثر دال بتنی برابر با مجموع پهناهای مؤثر در هر طرف محور مقطع فولادی بوده و با تیر فولادی به کمک برشگیرها به صورت مختلط عمل می نماید. پهنای مؤثر دال بتنی در هر طرف تیر نباید از کوچکترین مقادیر زیر بزرگتر در نظر گرفته شود:

۱- یک هشتم طول دهانه تیر (مرکز تا مرکز تکیه گاههای تیر)

۲- نصف فاصله محور تیر تا محور تیر مجاور برای تیرهای مختلط میانی

٣- فاصله محور تیر تا لبه آزاد دال بتنی برای تیرهای مختلط کناری

ب) حداقل ضخامت دال بتنی

حداقل ضخامت دال بتنی در حالت بدون استفاده از ورق های عرشه که با مقطع فولادی به صورت مختلط عمل می نماید، برابر ۸۰ میلی متر است.

۲-۳-۸-۲-۱۰ مقاومت در برابر بارهای حین اجرا

در صورتی که در اعضای خمشی با مقطع مختلط، در هنگام بتن ریزی دال بتنی در زیر تیر فولادی از پایه موقت استفاده نشود، عضو فولادی تا قبل از رسیدن بتن به ۷۵ درصد تنش فشاری مشخصه نمونه استوانه ای (f_c)، باید به تنهایی دارای مقاومت کافی برای تحمل وزن بتن تر و بارهای حین اجرا (نظیر بارهای ناشی از قالب بندی) و وزن خود باشد. مقاومت خمشی عضو فولادی تنها باید براساس الزامات بخش ۱۰-۲-۵ تعیین شود.

۳-۳-۸-۲-۱۰ مقاومت خمشی موجود اعضای مختلط با مقطع فولادی و دال بتنی متکی بر آن

الف) در نواحی لنگر خمشی مثبت

در نواحی لنگر خمشی مثبت، مقاومت خمشی موجود اعضای مختلط با مقطع فولادی و دال بتنی متکی بر آن با عملکرد مختلط کامل در روش LRFD برابر Φ_bM⁺_n و در روش ASD برابر M⁺_n/Ω_b است که باید براساس حالت حدی تسلیم به شرح زیر تعیین شود:

 الف- ۱) در صورتی که

باشد، M⁺_n مطابق شکل ۱۰-۲-۸-۲ باید براساس توزیع تنش پلاستیک بر روی مقطع مختلط تعیین شود.

که در آن

t_w = ضخامت جان تیر فولادی

h = فاصله بین شروع گردی ریشه جان به بال برای نیمرخ های نورد شده و فاصله آزاد بین دو بال برای مقاطع ساخته شده از ورق

در صورتی که مقاومت برشگیر های به صورت گل میخ یا ناودانی به کار رفته در حدفاصل حداکثر لنگر خمشی مثبت و لنگر خمشی صفر (sigam Q_n)، از کوچکترین دو مقدار A_sF_y و ۰٫۸۵f’_cA_c کمتر باشد، در این صورت تیر دارای عملکرد مختلط ناقص خواهد بود. در این حالت برای محاسبه مقاومت خمشی اسمی موجود، ابتدا باید یک بلوک فشاری فرضی به ارتفاع α و از بالاترین تار مقطع جایگزین بخش بتن شود، سپس مقدار α و از رابطه sigma Q_n/۰.۸۵f’_cb_eff محاسبه شده و پس از آن از طریق تعادل استاتیکی، مقدار لنگر خمشی اسمی تیر تعیین شود (شکل ۱۰-۲-۸-۳).

الف – ۲) در صورتی که ۲-^(E/Fy)M⁺_n h/t_w >3.76 باید براساس روی هم گذاری تنش‌های الاستیک و با فرض مقطع تبدیل یافته، براساس تنشهای حاصل از بارهای قبل از سفت شدن بتن روی دورترین تار مقطع فولادی و بارهای پس از سفت شدن بتن در دورترین تارهای مقطع مختلط تعیین شود. در این حالت مقدار M⁺_n برابر کوچک ترین دو مقدار به دست آمده از M⁺_n1 و M⁺_n2 خواهد بود که در آن، M⁺_n1 لنگر خمشی نظیر تنش F_y در دورترین تار تحتانی مقطع مختلط و M⁺_n2 لنگر خمشی نظیر تنش ۰٫۷f’_c در دورترین تار فوقانی مقطع مختلط بوده و به شرح زیر محاسبه می شوند .

در صورت استفاده از پایه های موقت (مطابق شکل ۱۰-۲-۸-۴):

M_r0 = لنگر ناشی از بارهای قبل از سفت شدن بتن است که مقدار آن در روش LRFD برابر Φ/M_us و در روش ASD برابر ΩΜ_α۰ است.

تبصره: در صورتی که مقاومت برشگیرهای به صورت گل میخ یا ناودانی به کار رفته در حدفاصل حداکثر لنگر مثبت و لنگر صفر (sigam Q_n) از کوچکترین دو مقدار ,A_sF_y و ۰٫۸۵f’_cA_c A کمتر باشد، در این حالت برای محاسبه مقاومت خمشی اسمی موجود، اساس مقطع مؤثر متناظر با تار تحتانی مقطع مختلط باید برابر

و اساس مقطع مؤثر متناظر با تار فوقانی مقطع مختلط باید برابر

در نظر گرفته شود که در آن s^pot_tr اساس مقطع الاستیک مقطع تبدیل یافته نسبت به دور ترین تار تحتانی مقطع، s^pot_tr اساس مقطع الاستیک مقطع تبدیل یافته نسبت به دور ترین تار فوقانی مقطع و S^pot_s اساس مقطع الاستیک مقطع فولادی تنها نسبت به دور ترین تار تحتانی آن است.

ب) در نواحی لنگر خمشی منفی

در نواحی لنگر خمشی منفی، مقاومت خمشی موجود اعضای مختلط و دال بتنی متکی بر آن با عملکرد مختلط کامل، در روش LRFD برابر Φ_bM^–_n و در روش ASD برابر M^–_n /Ω_b بوده که در آن Φ_b برابر Ω_b۰.۹ برابر ۱٫۶۷ و M^–_n را می توان به طور محافظه کارانه برابر مقاومت خمشی اسمی منفی مقطع فولادی تنها براساس ضوابط بخش ۱۰-۲-۵ در نظر گرفت. در صورت اقناع شرایط زیر مقاومت خمشی اسمی منفی مقطع مختلط را میتوان براساس توزیع تنش پلاستیک و با منظور کردن میلگردهای موجود در دال بتنی در محدوده پهنای مؤثر تیر محاسبه نمود:

١- اجزای مقطع فولادی فشرده و دارای اتکای جانبی کافی مطابق الزامات بخش ۱۰-۲-۵ باشد.

۲- در ناحیه لنگر خمشی منفی، دال بتنی به کمک برشگیرهای کافی به تیر فولادی وصل شده باشد.

۳- در محدوده عرض مؤثر دال بتنی، میلگردهای موازی با محور تیر به طور کامل الزامات مربوط به چسبندگی و طول مهاری را مطابق مبحث نهم مقررات ملی ساختمان برآورده نمایند.

در صورتی که sigma Q_n > A_srF_yr باشد، در ناحیه لنگر خمشی منفی عملکرد مختلط کامل بوده و مقدار M^–_n می تواند مطابق شکل ۱۰-۲-۸-۶ – الف، براساس توزیع تنش پلاستیک تعیین شود. اما اگر Sigma Q_n < A_srF_yr باشد، در ناحیه لنگر خمشی منفی عملکرد مختلط ناقص بوده و مقدار M^–_n می تواند مطابق شکل ۱۰-۲-۸-۶-ب تعیین گردد. در هر حال، در ناحیه لنگر خمشی منفی در صورتی می توان از عملکرد مختلط ناقص استفاده کرد که sigma Q_n/A_sr F_yr کمتر از ۰٫۲۵ نباشد.

پ) مقاومت خمشی موجود اعضای مختلط با مقطع فولادی و دال بتنی متکی بر آن به همراه عرشه فولادی

مقاومت خمشی موجود اعضای مختلط با مقطع فولادی و دال بتنی متکی بر آن به همراه عرشه فولادی باید براساس الزامات بند ۱۰-۲-۸-۳-۳- الف برای مقاومت خمشی موجود مثبت و براساس

الزامات بند ۱۰-۲-۸-۳-۳-ب برای مقاومت خمشی موجود منفی و با رعایت الزامات زیر تعیین گردد

پ-۱) ملاحظات و محدودیتها

۱- ارتفاع اسمی عرشه فولادی (b_r) نباید از ۷۵ میلی متر بیشتر باشد. پهنای متوسط کنگره های پر شده با بتن (w)، نباید کمتر از ۵۰ میلی متر باشد، لیکن در محاسبات نباید بزرگتر از حداقل پهنای آزاد (خالص) در نزدیکی سطح فوقانی عرشه فولادی در نظر گرفته شود.

۲- دال بتنی باید به وسیله برشگیرهای از نوع گل میخ با قطر حداکثر ۲۰ میلی متر به مقطع فولادی متصل شوند. گل میخها باید از طریق عرشه فولادی یا به طور مستقیم به مقطع فولادی جوش شوند. پس از نصب، ارتفاع گل میخ ها که از بالای عرشه فولادی اندازه گیری می شود، نباید از ۴۰ میلی متر و نصف ضخامت دال بتنی روی عرشه کوچکتر باشد.

٣- پوشش بتن روی گل میخها نباید از ۱۵ میلی متر کمتر باشد.

۴- ضخامت دال بتنی در قسمت فوقانی عرشه فولادی نباید کمتر از ۵۵ میلی متر باشد.

۵- عرشه فولادی باید در فواصل حداکثر ۴۵۰ میلی متر به مقطع فولادی و سایر اعضای تکیه گاهی مهار شوند. این مهارها می توانند برشگیرهای از نوع گل میخ، ترکیبی از گل میخ ها و جوش های نقطه ای یا هر راهکار فنی دیگر باشد.

پ- ۲) عرشه فولادی که کنگره های آنها عمود بر محور طولی تیر است

در تعیین مشخصات هندسی مقطع مختلط و نیز در محاسبه A_c باید از بتن موجود در زیر سطح فوقانی عرشه فولادی صرف نظر شود (شکل ۹۰-۲-۸-۸).

پ۳) عرشه فولادی که کنگره های آنها موازی با محور طولی تیر است

در تعیین مشخصات هندسی مقطع مختلط و نیز در محاسبه سطح مقطع بخش بتنی (A_c)، می توان از بتن موجود در داخل کنگره های عرشه فولادی استفاده نمود. همچنین عرشه فولادی را میتوان در روی تیر فولادی تکیه گاهی از هم جدا کرد به طوری که در روی بال مقطع فولادی یک ماهیچه بتنی تشکیل شود.

چنانچه ارتفاع اسمی عرشه فولادی (h_r) برابر ۴۰ میلی متر یا بزرگتر باشد، پهنای متوسط کنگره های پر شده با بتن در روی تیر تکیه گاهی نباید کمتر از ۵۰ میلی متر برای حالت یک گل میخ در پهنا باشد. این پهنای حداقل برای هر گل میخ اضافی در پهنا، باید به اندازه ۴ برابر قطر گل میخ افزایش یابد.

ت) مقاومت برشی موردنیاز بین تیر فولادی و دال بتنی

ت-۱) در نواحی لنگر خمشی مثبت

برش افقی موردنیاز کل (V_h) بین تیر فولادی و دال بتنی در فاصله نقطه حداکثر لنگر خمشی مثبت و نقطه لنگر خمشی صفر در حالت عملکرد مختلط کامل باید برابر کوچکترین دو مقدار به دست آمده از حالتهای حدی زیر در نظر گرفته شود

١- خردشدگی بتن مطابق رابطه زیر:

۲- تسلیم کششی مقطع فولادی مطابق رابطه زیر:

تبصره: در ناحیه لنگر خمشی مثبت (فاصله بین نقطه حداکثر لنگر خمشی مثبت و نقطه لنگر خمشی صفر) چنانچه مقدار SQn مساوی با بیش از Vh باشد تیر دارای عملکرد مختلط کامل، کمتر از V5 و مساوی یا بیشتر از ط ۰٫۲۵V باشد تیر دارای عملکرد مختلط ناقص و کمتر از ط ۰٫۲۵V باشد تیر بدون عملکرد مختلط در نظر گرفته می شود.

در روابط فوق

A_c = سطح مقطع دال بتنی در محدوده پهنای مؤثر

A_s = مساحت مقطع فولادی

۲Q= مقاومت اسمی برشگیرهای تعبیه شده در فاصله بین نقطه لنگر خمشی صفر ونقطه با حداکثر لنگر خمشی مثبت

ت – ۲) در نواحی لنگر خمشی منفی

در تیرهای پیوسته و خمشی که در آن میلگردهای طولی در نواحی لنگر خمشی منفی به صورت مختلط با مقطع فولادی عمل می نمایند، برش افقی موردنیاز کل (V^–_h) بین دال بتنی و تیر فولادی در فاصله نقطه حداکثر لنگر خمشی منفی و نقطه لنگر خمشی صفر باید براساس حالت حدی تسلیم میلگردهای داخل بتن در پهنای مؤثر دال بتنی از رابطه زیر تعیین شود:

که در آن

A_sr = سطح مقطع میلگردهای طولی تعبیه شده در عرض مؤثر دال

F_yr= تنش تسلیم مشخصه میلگردها

تبصره: در ناحیه لنگر خمشی منفی (فاصله بین نقطه حداکثر لنگر خمشی منفی و نقطه لنگر خمشی صفر) چنانچه مقدار ΣQ_n مساوی با بیش از V^–_h باشد تیر دارای عملکرد مختلط کامل، کمتر از V^–_h و مساوی یا بیش از ۰٫۲۵V^–_h باشد تیر دارای عملکرد مختلط ناقص و کمتر از ۰٫۲۵V^–_h باشد تیر بدون عملکرد مختلط در نظر گرفته میشود.

۴-۳-۸-۲-۱۰ تغییر شکل های قائم و تغییر مکان های جانبی اعضای خمشی مختلط

برای محاسبه تغییر شکل های قائم و تغییر مکان های جانبی در تحلیل الاستیک سیستم های شامل اعضای با مقطع مختلط، ممان اینرسی مؤثر اعضای با مقطع مختلط می تواند براساس رابطه زیر تعیین شود.

که در آن

I_pos= ممان اینرسی مؤثر عضو خمشی مختلط در ناحیه خمشی مثبت براساس مقطع تبدیل یافته در حالت عملکرد مختلط کامل

I_neg= ممان اینرسی مؤثر عضو خمشی مختلط در ناحیه خمشی منفی براساس مقطع تبدیل یافته در حالت عملکرد مختلط کامل هو

α و β= ضرایب وزنی مورد استفاده در محاسبه ممان اینرسی مؤثر مقطع مختلط عضو خمشی که باید به شرح زیر در نظر گرفته شود:

برای تیرهای دو سر ساده، مقدار α برابر ۱٫۰ و مقدار β برابر صفر

برای تیرهای پیوسته تحت بارهای ثقلی، مقداره α برابر ۰٫۶ و مقدار β برابر ۰٫۴

برای تیرهای خمشی مختلط واقع در قابهای خمشی تحت اثر بارهای ثقلی، مقدار α برابر ۰٫۶ و مقدار β برابر ۰٫۴

برای تیرهای خمشی مختلط واقع در قابهای خمشی تحت اثر بارهای جانبی، مقدار هر دو ضریب α و β برابر ۰٫۵

چنانچه عملکرد مختلط بین بخش بتنی و فولادی مطابق بند ۱۰-۲-۸-۳-۳-ت به صورت ناقص باشد، در رابطه ۱۰-۲-۸-۲۳ برای مقادیر I_pos و J_neg باید مطابق روابط زیر از مقادیر مؤثر آنها استفاده شود:

ΣQ_n = مقدار مقاومت برشی اسمی برشگیرهای به صورت گل میخ یا ناودانی تعبیه شده در حدفاصل لنگر حداکثر مثبت و لنگر صفر در رابطه ۱۰-۲-۸-۲۴ و مقدار مقاومت برشی اسمی برشگیرهای به صورت گل میخ یا ناودانی تعبیه شده در حدفاصل لنگر حداکثر منفی و لنگر صفر در رابطه ۱۰-۲-۸-۲۵ C

C_f= حداقل دو مقدار A_sF_y و ۰٫۸۵f’_cA_c ۱

I_s= ممان اینرسی مقطع تیر فولادی تنها

۵-۳-۸-۲-۱۰ مقاومت خمشی موجود مقاطع مختلط محاط در بتن

مقاومت خمشی موجود مقاطع مختلط محاط در بتن، مساوی Φ_bM_n در روش LRFD و مساوی M_n/Ω_b در روش ASD است که در آن:

مقاومت خمشی اسمی (M)، باید براساس یکی از روش های زیر تعیین شود:

۱- در صورت تعبیه برشگیرهای کافی در سرتاسر طول عضو مختلط، براساس یکی از روش های توزیع تنش پلاستیک (شکل ۱۰-۲-۸-۱۰) یا سازگاری کرنش ها بر روی مقطع مختلط

۲- براساس رویهم گذاری تنشهای الاستیک با فرض مقطع تبدیل یافته برای حالت حدی اولین نقطه تسلیم در مقطع مختلط (مطابق شکل ۱۰-۲-۸-۱۹ در حالت بدون استفاده از پایه های موقت و مطابق شکل ۱۰-۲-۸-۱۲ در حالت استفاده از پایه های موقت)

٣- براساس توزیع تنش پلاستیک بر روی مقطع فولادی تنها (M_P)

۶-۳-۸-۲-۱۰ مقاومت خمشی موجود مقاطع مختلط پرشده با بتن

مقاومت خمشی موجود مقاطع مختلط پر شده با بتن در روش LRFD برابر Φ_bM_n و در روش ASD برابر (Ω_b/M_n ) است که در آن Φ_b برابر ۰٫۹ و Ω_b برابر ۱٫۶۷ بوده و M_n مقاومت خمشی اسمی مقطع مختلط است که باید با توجه به شرایط اجزای مقطع از منظر کمانش موضعی، به شرح زیر تعیین شود:

۱- برای مقاطع فشرده

در این مقاطع مقاومت خمشی اسمی (M)، از رابطه زیر تعیین می شود:

که در آن

M_p= لنگر خمشی پلاستیک مقطع مختلط. مطابق شکل ۱۰-۲-۸-۱۳ لنگر خمشی متناظر با توزیع تنشی که در آن مقطع فولادی در کشش و فشار به تسلیم کامل رسیده و تنش در ناحیه فشاری بتن برابر با ۰٫۸۵f’_c است.

۲- برای مقاطع غیرفشرده در این مقاطع مقاومت خمشی اسمی (M_n)، از رابطه زیر تعیین می شود:

که در آن

۲ = نسبت پهنا به ضخامت اجزای مقطع فولادی (هرکدام شرایط بحرانی تری ایجاد نماید)

ه = حد لاغری برای بال و جان فشرده مطابق جدول

۱۰-۲-۸-۲ ه = حد لاغری برای بال و جان غیرفشرده مطابق جدول ۱۰-۲-۸-۲

M= لنگر پلاستیک مقطع مختلط

My = لنگر تسلیم مقطع مختلط. مطابق شکل ۱۰-۲-۸-۱۴ لنگر متناظر با تسلیم کامل بال کششی

و بخشی از جان کششی و شروع تسلیم در تار فشاری بخش فولادی و همچنین توزیع خطی تنش با حداکثر مقدار

۰٫۷ در دورترین تار فشاری، در ناحیه فشاری بخش بتنی است.

۳- برای مقاطع با اجزای لاغر

مطابق شکل ۱۰-۲-۸-۱۵ در این گونه مقاطع M_n باید براساس توزیع خطی تنش بر روی مقطع مختلط با حداکثر مقادیر تنش F_cr مطابق رابطه ۱۰-۲-۸-۱۴ در دورترین تار فشاری بخش فولادی و تنش F_y در دور ترین تار کششی بخش فولادی (با توزیع خطی تنش) و همچنین توزیع خطی تنش با حداکثر مقدار ۰٫۷f’_c در دورترین تار فشاری بخش بتنی و مقدار صفر در محل محور خنثی، تعیین گردد.

۴-۸-۲-۱۰ مقاومت برشی موجود اعضای با مقطع مختلط

مقاومت برشی موجود اعضای با مقطع مختلط به شرح زیر تعیین می گردد:

الف) اعضای مختلط با مقطع فولادی و دال بتنی متکی بر آن

در اعضای مختلط با مقطع فولادی و دال بتنی متکی بر آن، با و بدون عرشه های فولادی، مقاومت برشی موجود برابر Φ_vV_n در روش LRFD و برابر V_n/Ω_v در روش ASD است که در آن مقاومت برشی اسمی (V_n) باید براساس مقطع فولادی تنها و مطابق الزامات بخش ۱۰-۲-۶ تعیین شود.

ب) اعضای مختلط محاط در بتن

در اعضای مختلط محاط در بتن، مقاومت برشی موجود برابر Φ_vV_n در روش LRFD و برابر Ω_v/V_n در روش ASD است و می تواند براساس یکی از روش های زیر محاسبه شود:

۱- براساس مقاومت برشی موجود مقطع فولادی تنها بر مبنای الزامات بخش ۱۰-۲-۶

۲- براساس مقاومت برشی موجود بخش بتنی مقطع مختلط (بتن و میلگردهای عرضی) مطابق الزامات مبحث نهم مقررات ملی ساختمان با منظور نمودن Φ_v = ۰.۷۵ و Ω_v = ۲

۳- براساس مقاومت برشی اسمی مقطع فولادی تنها بر مبنای الزامات بخش ۱۰-۲-۶ بعلاوه مقاومت برشی اسمی میلگردهای عرضی مطابق الزامات مبحث نهم مقررات ملی ساختمان با منظور نمودن ۰٫۷۵ = Φ_v و ۲ = Ω_v برای هر دو بخش مقطع فولادی و میلگردهای عرضی

پ) اعضای مختلط پرشده با بتن

در اعضای با مقطع مختلط پرشده با بتن، مقاومت برشی موجود برابر Φ_vV_n در روش LRFD و برابر V_n/Ω_v در روش ASD است که در آن Φ_v برابر ۰٫۹ و Ω_v برابر ۱٫۶۷ بوده و V_n از رابطه زیر محاسبه می شود

که در آن

A_w = سطح مقطع مؤثر برشی بخش فولادی مقطع مختلط پرشده با بتن که مقدار آن برای مقاطع قوطی شکل (HSS) و جعبه ای ساخته شده از ورق باید برابر مجموع مساحت دو جان (مطابق بخش ۱۰-۲-۶) و برای مقاطع دایرهای شکل باید برابر ۲A_s/Π در نظر گرفته شود.

A_e = مساحت بخش بتنی مقطع مختلط

A_s = مساحت بخش فولادی مقطع مختلط

K_c= برای کلیه مقاطع چنانچه ۰٫۷ > M_r/V_rd باشد باید برابر یک، برای مقاطع مختلط قوطی شکل (HSS) و جعبه ای ساخته شده از ورق با مقطع فشرده چنانچه ۰٫۵ > M_r/V_rd باشد باید برابر ۱۰، برای مقاطع مختلط دایره ای شکل با مقطع فشرده چنانچه ۰٫۵ > M_r/V_rd باشد باید برابر ۹ و برای مقاطع غیرفشرده و لاغر باید برابر یک در نظر گرفته شود. برای مقاطع فشرده با شرایط M_r/V_rd <0.7 >=0.5 می توان از درون یابی خطی استفاده نمود.

d = عمق کلی مقطع در راستای برش

M_r = مقاومت خمشی موردنیاز ستون

V_r = مقاومت برشی موردنیاز ستون

f’_c = تنش فشاری مشخصه نمونه استوانه ای بتن بر حسب مگاپاسکال

۵-۸-۲-۱۰ ترکیب نیروی محوری و لنگر خمشی در اعضای با مقطع مختلط

اثر همزمان نیروی محوری و لنگرهای خمشی در اعضای با مقطع مختلط باید با رعایت الزامات زیر در نظر گرفته شود.

(۱) اثر همزمان نیروی محوری و لنگرهای خمشی در اعضای با مقطع مختلط باید با در نظر گرفتن الزامات تحلیل و طراحی برای تأمین پایداری مطابق الزامات بخش ۱۰-۲-۱ صورت گیرد.

(۲) مقاومت محوری و خمشی موجود باید بر مبنای الزامات بندهای ۱۰-۲-۸-۲ و ۱۰-۲-۸-۳ تعیین شوند.

(۳) برای اعضای مختلط محاط در بتن و اعضای مختلط پرشده با بتن با اجزای فولادی فشرده، اثر همزمان نیروی محوری و لنگرهای خمشی می تواند براساس الزامات بخش ۱۰-۲-۷-۲ یا براساس یکی از روش های قید شده در بند ۱۰-۲-۸-۱-۱ در نظر گرفته شود.

(۴) برای اعضای مختلط پرشده با بتن با اجزای فولادی غیر فشرده یا لاغر، اثر همزمان نیروی

محوری و لنگرهای خمشی باید براساس الزامات بخش ۱۰-۲-۷-۲ یا براساس روش تنشکرنش مؤثر معرفی شده در بند ۱۰-۲-۸-۱- است و یا از طریق روابط زیر تعیین شود:

که در آن

P_r = مقاومت محوری موردنیاز عضو با مقطع مختلط

P_c = مقاومت محوری موجود عضو با مقطع مختلط

M_r = مقاومت خمشی موردنیاز عضو با مقطع مختلط

M_c = مقاومت خمشی موجود عضو با مقطع مختلط

c_p و C_m = ضرایبی هستند که براساس جدول ۱۰-۲-۸-۳ و مقدار C_sr تعیین می شوند. در این محاسبات مقدار csr از رابطه زیر به دست می آید:

۶-۸-۲-۱۰ انتقال بار در اعضای با مقطع مختلط محاط در بتن و پرشده با بتن

۱-۶-۸-۲-۱۰ الزامات عمومی

هنگامی که اعضای با مقطع مختلط محاط در بتن یا پر شده با بتن تحت اثر نیروی محوری خارجی قرار می گیرند، در مرز بخش بتنی و فولادی، برش طولی موردنیاز (V’_r)، متناسب با نحوه انتقال بار به مقطع مختلط، براساس الزامات بند ۱۰-۲-۸-۶-۲ تعیین می گردد. مقاومت برش طولی موجود در روش LRFD برابر ΦR_n و در روش ASD برابر R_n/Ω است و براساس نوع مکانیزم انتقال نیرو، مطابق الزامات بند ۱۰-۲-۸-۶-۳ تعیین می شود. مقاومت برش طولی موجود باید بزرگتر یا مساوی مقاومت برش طول موردنیاز (V’_r) باشد.

۲-۶-۸-۲-۱۰ مقاومت برش طولی موردنیاز در مقاطع مختلط محاط در بتن و پر شده با بتن

مقاومت برشی طولی موردنیاز (V’_r) در مقاطع مختلط محاط در بتن و پر شده با بتن به شرح زیر تعیین می شود:

الف) هنگامی که نیروی خارجی مستقیما به مقطع فولادی وارد می شود

در این حالت مقاومت برش طولی موردنیاز که باید به بخش بتنی انتقال یابد (V’_r)، از رابطه زیر محاسبه می شود:

که در آن

A_s= مساحت بخش فولادی مقطع مختلط

F_y= تنش تسلیم مشخصه مصالح مقطع فولادی

P_no = مقاومت محوری فشاری اسمی مقطع مختلط بدون در نظر گرفتن آثار طول مؤثر، مطابق رابطه ۱۰-۲-۸-۴ برای مقاطع مختلط محاط در بتن و روابط ۱۰-۲-۸-۹ و ۱۰-۲-۸-۱۱ برای مقاطع مختلط پرشده با بتن دارای اجزای فولادی فشرده و غیرفشره (حسب مورد)

P’_r= نیروی خارجی وارد بر مقطع، براساس ترکیبات بارگذاری LRFD و ASD در تراز طبقات

ب) هنگامی که نیروی خارجی مستقیما به بتن وارد می شود

در این حالت مقاومت برش طولی موردنیاز که باید به بخش فولادی منتقل گردد (V)، از روابط زیر تعیین می گردد:

۱- برای مقاطع مختلط محاط در بتن و مقاطع پر شده با بتنی که اجزای فولادی مقطع، فشرده و غیرفشرده هستند

که در آن:

F_cr: تنش کمانشی بحرانی اجزای لاغر بخش فولادی در مقطع مختلط مطابق رابطه ۱۰-۲-۸-۱۴

P_no: مقاومت محوری فشاری اسمی مقطع مختلط بدون در نظر گرفتن آثار طول مؤثر، مطابق رابطه ۴-۸-۲-۱۰ برای مقاطع مختلط محاط در بتن و رابطه ۱۰-۲-۸-۹ برای مقاطع مختلط پرشده با بتن.

پ) هنگامی که نیروی خارجی به طور همزمان به بخش فولادی و بخش بتنی وارد شود

در این حالت مقاومت برش طولی موردنیاز (V’_r)، از طریق تعادل نیروها در مقطع مختلط تعیین می گردد.

۳-۶-۸-۲-۱۰ مقاومت برش طولی موجود در مقاطع مختلط محاط در بتن و پرشده با بتن

مقاومت برش طولی موجود اعضای با مقطع مختلط محاط در بتن براساس یکی از مکانیزمهای انتقال نیرو شامل برشگیرهای تعبیه شده و اتکای مستقیم و مقاومت برش طولی موجود اعضای با مقطع مختلط پرشده با بتن براساس یکی از مکانیزم های انتقال نیرو شامل چسبندگی بین بتن و فولاد، برشگیرهای تعبیه شده و اتکای مستقیم، براساس الزامات این بند تعیین می گردد. به کارگیری هم زمان مکانیزم های انتقال نیرو مجاز نیست.

الف) مقاومت برش طولی موجود بر اساس مکانیزم چسبندگی بین بتن و فولاد

هنگامی که در مقطع مختلط پرشده با بتن مقاومت برش طولی موردنیاز از طریق مکانیزم چسبندگی بین بتن و فولاد انتقال می یابد، مقاومت برش طولی موجود در روش LRFD مساوی ΦR_n و در روش ASD مساوی R_π/Ω بوده و به صورت زیر تعیین می گردد:

F_in = تنش اسمی پیوستگی بر حسب مگاپاسکال که برابر است با:

D= قطر خارجی مقاطع لوله ای برحسب میلی متر

H= حداکثر بعد عرضی مقطع توخالی جعبهای برحسب میلی متر

L_in = طول مقرر بار که انتقال برش از طریق آن صورت می گیرد، شامل عمق اتصال تیر به ستون بعلاوه ۲ برابر حداقل بعد ستون در پایین و بالای ناحیه اتصال برحسب میلی متر

R_n = مقاومت اسمی پیوستگی

P_b = محیط فصل مشترک پیوستگی بتن و فولاد مقطع مختلط برحسب میلی متر

t= ضخامت مقطع توخالی فولادی

ب) مقاومت برش طولی موجود براساس مکانیزم برشگیرهای تعبیه شده

هنگامی که در مقطع مختلط محاط در بتن یا پر شده با بتن مقاومت برش طولی موردنیاز از طریق مکانیزم برشگیرهای تعبیه شده انتقال می یابد، مقاومت برش طولی موجود مساوی مقاومت برشی موجود گل میخ های فولادی یا ناودانی شکل بوده و از رابطه زیر به دست می آید:

که در آن

EQ: جمع مقاومت برشی موجود برشگیرهای به صورت گل میخ یا ناودانی در طول مقرر بار که در روش IRFD برابر

ΣΦQ_cv و در روش ASD برابر ΣQ_cv/Ω بوده و مطابق الزامات بند ۹-۸-۲-۱۰ تعیین می گردد.

پ) مقاومت برش طولی موجود براساس مکانیزم اتکای مستقیم

هنگامی که در مقطع مختلط محاط در بتن یا پر شده با بتن مقاومت برش طولی موردنیاز از طریق مکانیزم اتکای مستقیم در محدوده عمق اتصال یا زیر آن و در داخل محدوده طول مقرر بار انتقال می یابد، مقاومت برش طولی موجود مساوی مقاومت اتکایی موجود بتن بوده و در روش LRFD مساویΦ_BR_n و در روش ASD مساوی R_n/Ω_B است که براساس حالت حدی خردشدگی بتن از رابطه زیر به دست می آید:

که در آن، A_l سطح بارگذاری شده بتن است.

۴-۶-۸-۲-۱۰ جزئیات بندی

الف) اعضای مختلط محاط در بتن

مکانیزم انتقال بار باید در طول ناحیه ای که انتقال برش از طریق آن صورت می گیرد، توزیع گردد. این طول به عنوان طول مقرر بار نام گذاری شده و نباید از ارتفاع اتصال تیر به ستون بعلاوه دو برابر حداقل بعد عرضی مقطع محاط شده در بالا و پایین این ناحیه اتصال بیشتر گردد. برشگیر هایی که برای انتقال برش طولی در طول مقرر بار به کار می روند، باید حداقل در دو وجه مقطع فولادی به صورت متقارن نسبت به محور مقطع فولادی تعبیه شوند. فواصل برشگیرها در محدوده داخل و خارج طول مقرر بار باید الزامات بند ۱۰-۲-۸-۹- ج را برآورده نماید.

ب) اعضای با مقطع مختلط پرشده با بتن

مکانیزم انتقال بار باید در طول ناحیه ای که انتقال برش از طریق آن صورت می گیرد، توزیع گردد. این طول به عنوان طول مقرر بار نام گذاری شده و نباید از ارتفاع اتصال تیر به ستون بعلاوه دو برابر حداقل بعد عرضی مقطع مستطیلی فولادی توخالی یا دو برابر قطر مقطع فولادی دایرهای شکل در بالا و پایین این ناحیه اتصال بیشتر گردد. فواصل برشگیرها در محدوده داخل و خارج طول مقرر بار باید الزامات بند ۱۰-۲-۸-۹ – ج را برآورده نماید.

۷-۸-۲-۱۰ دیافراگم های مختلط

دیافراگم های کف و اجزای مرزی در بخش خارجی آن باید براساس ترکیبات بارگذاری متعارف مطابق مبحث ششم مقررات ملی ساختمان و الزامات فصل ۱۰-۳ این مبحث طراحی شوند. همچنین کلیه دیافراگم ها باید الزامات زیر را تأمین نمایند

۱ – برای انتقال بار بین دیافراگم ها و اعضای مرزی، اجزای جمع کننده و اعضای افقی سیستم باربر جانبی، پیش بینی جزئیات مناسب الزامی است.

۲- در دال های بتنی متکی بر تیر فولادی، مقاومت برشی اسمی دیافراگم در داخل صفحه، برای حالت بدون استفاده از عرشه فولادی باید براساس کل ضخامت دال بتنی و برای حالت استفاده از عرشه فولادی براساس ضخامت دال بتنی در روی کنگره ورق عرشه (بدون در نظر گرفتن بتن داخل کنگره ها) تعیین شود.

۸-۸-۲-۱۰ برشگیرها در تیرهای مختلط با مقطع فولادی و دال بتنی متکی بر آن

الف) الزامات عمومی

۱- در تیرها، برشگیرهای موردنیاز در هر یک از طرفین نقطه لنگر حداکثر مثبت یا منفی را می توان بین آن نقطه و نقاط مجاوری که دارای لنگر صفر هستند، به طور یکنواخت توزیع نمود. لیکن مقدار برشگیر موجود بین هر بار متمرکز و نزدیک ترین نقطه دارای لنگر صفر، باید جهت حصول لنگر حداکثر موردنیاز در نقطه اعمال بار کافی باشد.

۲- در تیرهای مختلط قطر برشگیرهای از نوع گل میخ باید مساوی با کوچکتر از ۲۰ میلی متر باشد. فقط برای انتقال نیروهای برشی دیافراگم هایی از نوع دال بتنی توپر به تیر می توان از برشگیرهای از نوع گل میخ تا قطر ۲۵ میلی متر استفاده نمود. همچنین قطر گل میخ ها نباید از ۲٫۵ برابر ضخامت فلز پایهای که گل میخ به آن جوش می شود، بیشتر شود، مگر اینکه گل میخ درست در امتداد جان مقطع فولادی قرار گیرد.

۳- طول برشگیرهای از نوع گل میخ نباید از چهار برابر قطر آن کوچک تر باشد.

۴- در اعضای مختلط با مقاطع فولادی و دال بتنی متکی بر آن، پوشش بتن روی برشگیرهای از نوع گل میخ نباید از ۱۵ میلی متر و روی برشگیرهای از نوع ناودانی از ۲۰ میلی متر کوچکتر باشد.

۵- در دال های بتنی توپر متکی بر تیر فولادی ارتفاع برشگیرهای از نوع گل میخ و ناودانی نباید از نصف ضخامت دال بتنی کوچکتر در نظر گرفته شود.

ب) مقاومت برشی اسمی برشگیرهای از نوع گل میخ کلاهک دار

مقاومت برشی اسمی برشگیرهای از نوع گل میخ از رابطه زیر تعیین می شود:

که در آن

A_sa= سطح مقطع گل میخ

E_c = مدول الاستیسیته بتن

f’_c = تنش فشاری مشخصه نمونه استوانهای بتن

F_u = تنش کششی نهایی مصالح گل میخ

R_p و R_g = ضرایب اصلاحی مطابق جدول ۱۰-۲-۸-۴

در جدول فوق

h_r = ارتفاع اسمی کنگره ورق عرشه

W_r = پهنای متوسط بتن داخل کنگره فولادی

* در صورتی که فاصله بین لبه بدنه گل میخ تا نصف ارتفاع عرشه فولادی بیشتر از ۵۰ میلی متر باشد، این مقدار می تواند تا ۰٫۷۵ افزایش یابد.

** برای گل میخ تکی

پ) مقاومت برشی اسمی برشگیرهای از نوع ناودانی

مقاومت برشی اسمی برشگیرهای از نوع ناودانی که بر بال فوقانی تیر فولادی متصل شده و در داخل دال بتنی قرار می گیرند، بدون توجه به جهت قرارگیری ناودانی در طول تیر از رابطه زیر تعیین می شود:

که در آن

t_f= ضخامت متوسط بال ناودانی

t_w= ضخامت جان ناودانی

l_a = طول ناودانی

f’_c : تنش فشاری مشخصه نمونه استوانهای بتن

E_c = مدول الاستیسیته بتن

مقاومت حاصل از رابطه ۱۰-۲-۸-۳۷ از طریق جوش ناودانی به بال تیر با در نظر گرفتن برون محوری ناودانی تأمین می گردد. در صورت تأمین کلیه محدودیت های زیر، طراحی جوش اتصال ناودانی به بال تیر می تواند بدون در نظر گرفتن اثر برون محوری ناودانی انجام پذیرد:

• نسبت ضخامت بال به جان ناودانی بزرگتر از ۱ و کوچک تر از ۵٫۵ باشد.

• نسبت ارتفاع ناودانی به ضخامت جان از ۸ بزرگتر باشد.

• نسبت طول ناودانی به ضخامت بال آن از ۶ بزرگتر باشد.

• نسبت شعاع ناحیه اتصال بین بال و جان ناودانی به ضخامت جان ناودانی بزرگتر از ۰٫۵ و کوچکتر از ۱٫۶ باشد.

ت) تعداد برشگیرهای موردنیاز

تعداد برشگیر های موردنیاز در حدفاصل مقطع با لنگر خمشی حداکثر مثبت یا منفی و مقطع مجاور با لنگر صفر، از تقسیم برش افقی به دست آمده از رابطه بندهای ۱۰-۲-۸-۳-۳-ت-۱ و ۳-۳-۸-۲-۱۰ -ت-۲ بر مقاومت برشی اسمی یک برشگیر به دست آمده از روابط ۱۰-۲-۸-۳۶ یا ۳۷-۸-۲-۱۰ (حسب مورد) محاسبه می گردد. در حدفاصل یک بار متمرکز و نقطه مجاور با لنگر خمشی صفر باید به تعداد کافی برشگیر تعبیه شود تا ظرفیت خمشی لازم برای تحمل خمش حداکثر در محل بار متمرکز فراهم گردد.

ث) جزئیات بندی

۱- تعداد برشگیرهای موردنیاز در هر طرف نقطه با لنگر خمشی حداکثر مثبت یا منفی، باید به صورت یکنواخت با فواصل مساوی تا نقطه با لنگر خمشی صفر توزیع شوند، مگر اینکه توسط مهندس طراح راهکار دیگری با مستندات کافی ارائه شده باشد.

۲- در راستای عمود بر محور طولی تیر برشگیرها باید حداقل ۲۵ میلی متر پوشش جانبی از بتن داشته باشند.

۳- در امتداد محور طولی تیر، فاصله برشگیرها تا لبه بتن برای بتن های با وزن مخصوص معمولی نباید کوچکتر از ۲۰۰ میلی متر و برای بتن های سبک کوچکتر از ۲۵۰ میلی متر باشد.

۴- فاصله مرکز تا مرکز برشگیرهای از نوع گل میخ در راستای طولی تیر نباید کوچکتر از ۶ برابر قطر آنها و در برشگیرهای از نوع ناودانی کوچکتر از ۴ برابر پهنای بال ناودانی در نظر گرفته شود. همچنین فاصله مرکز تا مرکز بین برشگیرهای از نوع گل میخ در امتداد عمود بر محور طولی تیر نباید کوچکتر از ۴ برابر قطر آنها در نظر گرفته شود.

۵- حداکثر فاصله مرکز تا مرکز برشگیرها نباید از ۸ برابر ضخامت کل دال بتنی یا ۹۰۰ میلی متر بیشتر باشد.

۹-۸-۲-۱۰ برشگیرها در ستون ها و سایر اعضای مختلط

الف) الزامات عمومی

الزامات مندرج در این بند برای محاسبه مقاومت اسمی برشگیرهای به کار رفته در طول مقرر بار ستون ها و تیرستون های با مقطع مختلط، تیرهای با مقطع مختلط محاط در بتن یا پرشده با بتن،

تیرهای همبند با مقطع مختلط و دیوارهای برشی با مقطع مختلط بوده که در آنها اجزای بتنی و فولادی به واسطه عملکرد مختلط در طول عضو با یکدیگر کار می کنند. ضوابط این بند برای سازه های مرکب از اعضای بتنی و فولادی که در آن ها بتن و فولاد با یکدیگر کار نمی کنند، قابل کاربرد نیست.

محاسبات مربوط به مقاومت برشگیرهای مدفون در دال بتنی یا در دال بتنی واقع بر عرشه فولادی در بند ۱۰-۲-۸-۸ ارائه گردیده است. حالتهای حدی مرتبط با گسیختگی برشگیر و گسیختگی قالبی بتن در این بخش ارائه می گردد. علاوه بر این، ضوابط مرتبط با فاصله گذاری و محدودیتهای هندسی برشگیرها مندرج در این بخش، از قلوه کن شدن بتن در تماس با برشگیر تحت اثر بارهای برشی و همچنین گسیختگی قالبی بتن در تماس با برشگیر تحت اثر بارهای کششی جلوگیری می کنند.

در اعضای با مقطع مختلط، قطر برشگیرهای از نوع گل میخ باید مساوی با کوچکتر از ۲۰ میلی متر باشد. همچنین قطر گل میخ ها نباید از ۲٫۵ برابر ضخامت فلز پایه ای که گل میخ به آن جوش می شود، بیشتر شود، مگر اینکه گل میخ درست در امتداد جان مقطع فولادی قرار گیرد.

در بتن های با وزن مخصوص معمولی، چنانچه برشگیر از نوع گل میخ تنها تحت اثر برش قرار گیرد، ارتفاع برشگیر از نوع گل میخ پس از نصب نباید از ۵ برابر قطر گل میخ کمتر باشد. چنانچه گل میخ تحت اثر کشش یا ترکیبی از کشش و برش قرار گیرد، ارتفاع گل میخ نباید از ۸ برابر قطر آن کوچک تر باشد. در بتن های با وزن مخصوص سبک، چنانچه گل میخ تنها تحت اثر برش قرار گیرد، ارتفاع گل میخ پس از نصب نباید از ۷ برابر قطر آن و چنانچه گل میخ تحت اثر کشش قرار گیرد، رتفاع گل میخ نباید از ۱۰ برابر قطر آن کوچک تر باشد.

مقاومت اسمی برشگیرهای از نوع گل میخ مدفون در بتن با وزن مخصوص سبک که تحت اثر ترکیبی از بارهای کششی و برشی قرار می گیرند، باید براساس ضوابط مبحث نهم مقررات ملی ساختمان تعیین شوند. در این نوع اعضا مشخصات هندسی برشگیرها در جدول ۱۰-۲-۸-۵ نیز ارائه شده است. قطر کلاهک برشگیرهای از نوع گل میخ که تحت اثر کشش یا ترکیبی از کشش و برش قرار می گیرند، باید از ۱٫۶ برابر قطر بدنه گل میخ بزرگتر باشد.

ب) مقاومت برشی موجود برشگیرهای از نوع گل میخ کلاهک دار

در مواردی که گسیختگی قالبی بتن در برش به عنوان یک حالت حدی محسوب نشود، مقاومت برشی موجود گل میخ ها در روش LRFD برابر Φ_vQ_nv و در روش ASD برابر Q_nv/Ω_v بوده که در آن:

F_u = تنش کششی نهایی گل میخ

A_sa = سطح مقطع گل میخ

چنانچه گسیختگی قالبی بتن در برش به عنوان یک حالت حدی محسوب شود، مقاومت برشی طراحی یک برشگیر گل میخ باید براساس یکی از حالات زیر تعیین شود

۱) چنانچه براساس الزامات مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، میلگرد لازم در دو طرف ناحیه گسیختگی در بتن کار گذاشته شود، کوچکترین مقدار به دست آمده از معادله ۱۰-۲-۸-۳۸ و مقاومت اسمی میلگرد، باید به عنوان مقاومت برشی اسمی گل میخ (Qny)، محسوب شود.

۲) براساس الزامات مبحث نهم مقررات ملی ساختمان

پ) مقاومت کششی موجود برشگیرهای از نوع گل میخ

در مواردی که فاصله مرکز گل میخ تا لبه آزاد بتن در امتداد عمود بر ارتفاع گل میخ بزرگتر از ۱٫۵ برابر ارتفاع گل میخ و فاصله مرکز تا مرکز گل میخ ها بزرگتر یا مساوی ۳ برابر ارتفاع گل میخ باشد،

مقاومت کششی موجود گل میخ ها در روش LRFD مساوی Φ_tQ_nt و در روش ASD برابر Q_nt/Ω_t است، که در آن
:

= ۴ F و A همان تعاریف به کار رفته در بند (ب) فوق هستند.

تبصره: در مواردی که فاصله مرکز گل میخ تا لبه آزاد بتن در امتداد عمود بر ارتفاع گل میخ کوچکتر از ۱٫۵ برابر ارتفاع گل میخ یا فاصله مرکز تا مرکز گل میخ ها کوچکتر از ۳ برابر ارتفاع گل میخ باشد، مقاومت کششی طراحی گل میخ ها باید براساس یکی از حالات زیر تعیین گردد:

۱) چنانچه براساس الزامات مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، میلگرد لازم در دو طرف ناحیه گسیختگی در بتن کار گذاشته شود، کوچک ترین مقدار به دست آمده از رابطه ۳۹-۸-۲-۱۰ و مقاومت اسمی میلگرد باید به عنوان مقاومت برشی اسمی گل میخ (Q_nt)، محسوب شود.

۲) براساس الزامات مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ایران

ت) اثر هم زمان برش و کشش در گل میخ ها

در مواردی که گسیختگی قالبی بتن در برش به عنوان یک حالت حدی محسوب نشود و نیز فاصله مرکز گل میخ تا لبه آزاد بتن در امتداد عمود بر ارتفاع گل میخ بزرگتر از ۱٫۵ برابر ارتفاع گل میخ و فاصله مرکز تا مرکز گل میخ ها بزرگتر یا مساوی ۳ برابر ارتفاع گل میخ باشد، اثر توأم برش و کشش در گل میخ باید به شرح زیر در نظر گرفته شود:

در روابط فوق

Q_ut = مقاومت کششی موردنیاز گل میخ در LRFD

Q_at = مقاومت کششی موردنیاز گل میخ در ASD

Q_uv = مقاومت برشی موردنیاز گل میخ در LRFD

Q_av = مقاومت برشی موردنیاز گل میخ در ASD

Q_nt = مقاومت کششی اسمی گل میخ

Q_nv = مقاومت برشی اسمی گل میخ

Φt = ضریب کاهش مقاومت کششی گل میخ مساوی ۰٫۷۵

Φv = ضریب کاهش مقاومت برشی گل میخ مساوی ۰٫۶۵ ۲

Ω_t = ضریب اطمینان مقاومت کششی گل میخ مساوى ۲٫۰۰ ,۲

Ω_v = ضریب کاهش مقاومت برشی گل میخ مساوی ۲٫۳۱

ث) مقاومت برشی موجود برشگیرهای از نوع ناودانی

مقاومت برشی موجود برشگیرهای از نوع ناودانی در روش IRFD مساوی Qny, و در روش ASD مساوی Qnvy است، که در آن

O_nv مقاومت برشی اسمی برشگیرهای از نوع ناودانی بوده که باید براساس رابطه ۱۰-۲-۸-۳۷ تعیین شود.

ج) جزئیات بندی

۱- برشگیرها باید حداقل ۲۵ میلی متر پوشش جانبی از بتن داشته باشند.

۲- حداقل فاصله مرکز تا مرکز گل میخ ها در هر امتداد ۴ برابر قطر گل میخ است.

٣- حداکثر فاصله مرکز تا مرکز گل میخ ها ۳۲ برابر قطر گل میخ است.

۴- حداکثر فاصله مرکز تا مرکز برشگیر های از نوع ناودانی ۶۰۰ میلی متر است.

چ) حالت های خاص

هنگامی که عضو با مقطع مختلط منطبق بر مقررات این بند نباشد، مقاومت اسمی برشگیرها و جزئیات اجرایی آنها، باید براساس یک برنامه آزمایشی مناسب تعیین شود.

۱۰-۸-۲-۱۰ کنترل فشار هیدرواستاتیک در مقاطع مستطیلی پرشده با بتن

در صورتی که در هنگام ریختن بتن به داخل مقاطع مستطیلی شکل فشار هیدرواستاتیکی بزرگی به دیواره مقطع فولادی (به جدارهای مقطع مستطیلی شکل) وارد شود، ممکن است دیواره مقطع دچار تغییرشکل بزرگی شود. این مسئله علاوه بر ایجاد ظاهر نامناسب در مقطع، ممکن است موجب فراهم شدن شرایطی برای شروع کمانش موضعی جدارهای مقطع مستطیلی شکل شود. برای کنترل این گونه تغییر شکل ها می توان از روابط زیر استفاده کرد:

در روابط فوق

σ_max = تنش عمودی حداکثر در جدار مقطع مستطیلی شکل ناشی از فشار هیدرواستاتیک

δ_max = تغییر شکل حداکثر در جدار مقطع مستطیلی شکل ناشی از فشار هیدرواستاتیک

h = بعد بزرگ مقطع مستطیلی شکل و h_c = h -2t

b = بعد کوچک مقطع مستطیلی شکل و b_c = b -2t

t = ضخامت دیواره مقطع مستطیلی شکل

p= فشار هیدرواستاتیک

L = طول فشار هیدرواستاتیک

E_s = مدول الاستیسیته فولاد

۹-۲-۱۰ الزامات طراحی اتصالات

این بخش به الزامات طراحی اتصالات، شامل اجزای اتصال دهنده (ورقها، قطعات تقویتی، ورق های سخت کننده در محل اتصالات اعضا به یکدیگر، نبشی ها و لچکی های اتصال) و وسایل اتصال (جوش، پیچ و میله های دندانه شده) می پردازد که تحت آثار ناشی از خستگی قرار ندارند شکل ۱۰-۲-۹-۱). به الزامات طراحی عضو در بخش های قبلی این فصل پرداخته شده است.

مقررات این بخش تحت عناوین زیر ارائه می گردد:

۱-۹-۲-۱۰ الزامات عمومی

۲-۹-۲-۱۰ جوش‌ها

۳-۹-۲-۱۰ پیچ ها و میله های دندانه شده

۴-۹-۲-۱۰ مقاومت موجود اجزای اتصال دهنده و نواحی تأثیرپذیر اعضا

۵-۹-۲-۱۰ ورق های پرکننده

۶-۹-۲-۱۰ وصله ها

۷-۹-۲-۱۰ مقاومت اتکایی موجود سطوح متکی به هم

۸-۹-۲-۱۰ کف ستونها، ورق های نشیمن و فشار مستقیم بر بتن و مصالح بنایی

۹-۹-۲-۱۰۰ میل مهارهای کف ستون و اقلام مدفون

۱۰-۹-۲-۱۰ الزامات ویژه بال ها و جان مقاطع اعضای تحت اثر بارهای متمرکز

۱-۹-۲-۱۰ الزامات عمومی

۱-۱-۹-۲-۱۰ مبانی طراحی

مقاومت موجود یک اتصال در روش LRFD برابر ΦR_n و در روش ASD برابر R_n/Ω بوده و مطابق الزامات این بخش، براساس کوچکترین مقدار از بین مقاومت اجزای اتصال و وسایل اتصال، تعیین میشود.

مقاومت موردنیاز یک اتصال (R_r)، باید بر مبنای تحلیل سازه برای ترکیبات بارگذاری متناظر با روش طراحی یا متناسب با ظرفیت باربری (مقاومت موجود اجزای متصل شده، چنانچه در این مبحث مشخص شده باشد، تعیین گردد.

تبصره: در اتصال اعضای با نیروی محوری باید سعی شود که محورهای مار بر مرکز ثقل اعضا در یک نقطه در داخل صفحه اتصال با همدیگر تلاقی کنند. در اتصالات پیچی از برون محوری های ناچیز می توان صرف نظر کرد. در اتصالات جوشی نیز، چنانچه بار استاتیکی باشد، می توان از اثر برون محوری های کوچک صرف نظر کرد. در غیر این صورت، به ویژه در بارگذاری های سیکلی و خستگی آور، آثار ناشی از برون محوری در داخل صفحه اتصال باید در تحلیل و طراحی لحاظ گردد. شکل ۱۰-۲-۹-۲ اتصال یک نبشی به ورق اتصال (ورق گاست) را نشان میدهد که از جوش متوازن جهت حذف برون محوری داخل صفحه استفاده شده است.

۲-۱-۹-۲-۱۰ انواع اتصالات سازه‌ای

به طور کلی اتصالات تیر به ستون در قاب های ساختمانی به سه دسته ساده (S)، گیردار ” (FR) و نیمه گیردار (PR) تقسیم بندی می شوند. در اتصالات سازهای، این تقسیم بندی بر اساس جزئیات استاندارد شده و آزمایشات فیزیکی بر روی آنها و با توجه به منحنی لنگر- دوران اتصال (مطابق شکل ۱۰-۲-۹-۳) انجام می پذیرد.

الف) اتصالات ساده: اتصالات ساده استاندارد به اتصالی گفته میشوند که از نظر دوران انعطاف پذیر بوده و لنگری به تکیه گاه انتقال نمی دهند و در نتیجه می توان آنها را فقط در برابر برش عکس العمل تکیه گاه) و آثار ناشی از آن طراحی نمود. در صورت وجود نیروی محوری، آثار آن نیز باید در طراحی اتصال لحاظ شود. اتصالات ساده باید شرایط آزادی دوران در انتهای اعضا را با جزئیات مناسب تأمین نمایند. معمولا اتصالات ساده تحت اثر بارهای بهره برداری دارای سختی (K_s در شکل ۱۰-۲-۹-۳) کمتر از دو برابر سختی خمشی سکانتی تیر (۲EI/L) هستند. در یک اتصال مقدار K_s برابر لنگر خمشی تقسیم بر دوران متناظرش تحت اثر بارهای بهره برداری است. اتصالات ساده را می توان به صورت ایده آل مدل کرد.

ب) اتصالات گیردار: اتصالات گیردار به اتصالاتی گفته می شوند که در آن چرخش نسبی بین اعضای متصل شده به یکدیگر ناچیز بوده و معمولا تحت اثر بارهای بهره برداری دارای سختی بیش از بیست برابر سختی خمشی سکانتی تیر (۲۰EI/L) هستند. اتصالات گیردار را می توان به صورت ایده آل مدل کرد.

پ) اتصالات نیمه گیردار: اتصالات نیمه گیردار به اتصالاتی گفته می شوند که مقدار سختی آنها بین دو حالت قبلی است. در تحلیل سازه، برای مدل سازی این نوع اتصالات باید از سختی به دست آمده از منحنی لنگر- دوران اتصال استفاده شود. منحنی لنگر – دوران اتصال نیمه گیردار باید به شیوه تحلیلی یا براساس نتایج آزمایشگاهی معتبر تعیین شود. اتصالات نیمه گیردار باید از مقاومت، سختی و ظرفیت تغییرشکل کافی برخوردار باشند.

تبصره: هرگونه مغایرت جزئیات اتصالات با جزئیات استاندارد باعث تغییر در منحنی لنگر- دوران شده و به عنوان نمونه، با یک جوشکاری اضافی ممکن است اتصالی را از حالت ساده به حالت نیمه گیردار یا گیردار تبدیل کند. از این رو استفاده از جزئیات استاندارد برای هر نوع اتصال اکیدا توصیه میشود. شکل های ۱۰-۲-۹-۴ و ۱۰-۲-۹-۵ جزئیات دو نمونه از اتصالات ساده متعارف و شکل ۶-۹-۲-۱۰ جزئیات یک نوع اتصال گیردار را نشان میدهند.

۳-۱-۹-۲-۱۰ سطوح فشاری در تماس با یکدیگر

ستون هایی که انتقال بار آنها از طریق اتکاء و تماس سطوح فولادی صورت می پذیرد و در آنها تمهیدات لازم از طریق آماده سازی سطوح در تماس به عمل آمده باشد، باید دارای وسایل اتصال کافی برای نگه داشتن کل قسمتها در جای خود باشند.

در سایر اعضای فشاری که در آنها انتقال نیرو از طریق اتکاء مجاز باشد، مقاومت موردنیاز وصله و وسایل اتصال آنها نباید از هر یک از مقاومت های موردنیاز زیر به طور مجزا کوچکتر باشد:

۱) مقاومت کششی محوری موردنیاز برابر ۵۰ درصد مقاومت فشاری موردنیاز عضو ۲

) مقاومت خمشی و برشی موردنیاز که بر اثر اعمال یک بار عرضی برابر ۲ درصد مقاومت فشاری موردنیاز عضو به دست آید. بار عرضی باید در محل وصله بدون در نظر گرفتن بارهای دیگری که بر عضو عمل می کنند، در نظر گرفته شود. برای تعیین مقدار برش و لنگر در محل وصله، انتهای عضو، مفصلی در نظر گرفته می شود.

۴-۱-۹-۲-۱۰ سوراخ های دسترسی برای جوشکاری و برش بالهای تیر در محل اتصال

کلیه سوراخهایی که به منظور دسترسی و تسهیل جوشکاری تعبیه آنها الزامی است، برای قرار دادن مصالح جوش در موضع موردنظر، باید فضای کافی برای دسترسی داشته باشند. این سوراخها و نیز قسمتهای برش داده بال در انتهای تیرها باید به صورتی کاملا یکنواخت، با انحنای ملایم و بدون گوشه های تیز، تعبیه شوند.

طول سوراخ های دسترسی (فاصله l_۱ نشان داده شده در شکل های ۱۰-۲-۹-۷-الف و ب) نباید کمتر از ۴۰ میلی متر و کمتر از ۱٫۵ برابر ضخامت ورقی گردد که سوراخ دسترسی در آن ایجاد می شود.

ارتفاع سوراخ دسترسی ( h_۱) نباید از ۲۰ میلی متر و از ضخامت ورقی که سوراخ دسترسی در آن ایجاد می شود کوچکتر و از ۵۰ میلی متر بزرگتر در نظر گرفته شود. مطابق شکل ۱۰-۲-۹-۷، شعاع قوسهای سوراخ دسترسی جوش نباید کوچکتر از ۱۰ میلی متر انتخاب شود.

در مقاطع نورد شده و ساخته شده از ورق که در آنها ایجاد سوراخ دسترسی پس از اتمام جوشکاری بال ها به جان صورت می گیرد، لبه جان باید از سطح بال تا سطح تو رفتگی سوراخ دسترسی به صورت شیب دار، کاملا یکنواخت و بدون گوشه های تیز باشد. در مقاطع ساخته شده از ورق که در آنها ایجاد سوراخ دسترسی قبل از تکمیل جوشکاری بالها به جان صورت می گیرد، انتهای سوراخ دسترسی می تواند عمود بر بال باشد؛ مشروط بر آنکه انتهای جوش به اندازه بعد جوش از سوراخ دسترسی فاصله داشته باشد.

در نیمرخ‌های سنگین و مقاطع ساخته شده از ورق که از ورق هایی به ضخامت بیش از ۴۰ میلی متر ساخته می شوند، لبه های برش داده تیر یا سوراخ های دسترسی که توسط شعله بریده شده باشند را باید با سنگ زدن به صورت فلز صاف و براق در آورد. اگر قسمت های منحنی بریده شده در محل سوراخ دسترسی توسط عمل مته کردن یا برقوزدن صورت گرفته باشد، نیازی به سنگ زدن و صاف کردن نخواهد بود.

۵-۱-۹-۲-۱۰ اتصال ستون به ورق کف ستون

اتصال ستون به ورق کف ستون متناسب با نوع اتصال (ساده یا گیردار باید برای انتقال نیروهای موجود در پای ستون طراحی گردد. شایان ذکر است که در نوع گیردار اتصال کفستون، هرگونه خطا در ساخت یا محاسبات می تواند موجب افزایش چشمگیر گریز افقی ساختمان در طبقات شود. در بارگذاری های شدید لرزه ای، ممکن است کفستون از نوع مدفون در بتن برای جلوگیری از دوران لازم باشد.

در هنگام ساخت، باید انتهای ستون ها تراز شده و سطح تماس کف ستون نیز برای انتقال نیروی فشاری صاف و آماده شده باشد. بر این اساس در صورتی که نیروی پای ستون فشاری تنها و پای

ستون کاملا صاف، صیقلی و گونیا باشد، طراحی پای ستون می تواند با رعایت الزامات بند ۳-۱-۹-۲-۱۰ از طریق اتکا صورت پذیرد. در غیر این صورت محاسبات انتقال نیرو نباید از طریق فشار مستقیم تماسی بین ستون و کف ستون انجام شود، بلکه تمامی نیروها باید از طریق اجزاء و وسایل اتصال به کف ستون انتقال یابد.

برای تراز نمودن کف ستون معمولا در زیر آن از گروت استفاده می شود. در این صورت مقاومت فشاری گروت باید حداقل دو برابر مقاومت فشاری بتن پی باشد و ضخامت آن از ۴۰ میلی متر کمتر و از ۸۰ میلی متر بیشتر نشود. برای کف ستون های با ابعاد بزرگتر از ۵۰۰ میلی متر استفاده از سوراخی به قطر حداقل ۵۰ میلی متر در نواحی وسط ورق برای تخلیه هوای گروت توصیه می گردد. استفاده از حداقل چهار میل مهار مناسب برای اتصال ورق کف ستون به پی توصیه می شود. این میل مهارها باید به نحو مناسب در بتن پی مهار شوند. مقاومت موجود میل مهار در بتن براساس الزامات مبحث نهم مقررات ملی ساختمان تعیین می گردد.

۶-۱-۹-۲-۱۰ ترکیب پیچ و جوش

به طور کلی وقتی در یک اتصال از ترکیب جوش و پیچ استفاده می شود پیچ را نمی توان در تحمل بار با جوش سهیم دانست. اما در صورت رعایت شرایط زیر، در تعیین مقاومت موجود اتصال متشکل از پیچهای پرمقاومت و جوش های گوشۂ طولی، مقاومت اسمی آن را می توان برابر مجموع مقاومت الغزشی اسمی پیچها و مقاومت اسمی جوشهای گوشۂ طولی در نظر گرفت

الف) پیچ‌ها از نوع پرمقاومت بوده و به صورت لغزش بحرانی طراحی شده باشند.

ب) در طراحی به روش LRFD ضریب کاهش مقاومت برابر ۰٫۷۵ =Φ و در طراحی به روش ASD ضریب اطمینان برابر ۲٫۰۰ = Ω در نظر گرفته شود.

پ) اگر پیچهای پرمقاومت با استفاده از روش چرخاندن اضافی مهره ها مطابق الزامات فصل ۱۰-۴ پیش تنیده شوند، مقاومت موجود جوشهای گوشه طولی از ۵۰ درصد مقاومت موردنیاز اتصال کمتر نباشد.

ت) اگر پیچهای پرمقاومت با استفاده از هر روشی به جز روش چرخاندن اضافی مهره ها مطابق الزامات فصل ۱۰-۴ پیش تنیده شوند، مقاومت موجود جوشهای گوشه طولی از ۷۰ درصد مقاومت موردنیاز اتصال کمتر نباشد.

ث) مقاومت موجود پیچ های پرمقاومت از ۳۳ درصد مقاومت موردنیاز اتصال کمتر نباشد.

تبصره ۱: در اتصالات ترکیبی (ترکیب پیچ و جوش های طولی) مقاومت موجود اتصال لزومی ندارد کمتر از مقاومت پیچ ها به تنهایی و مقاومت جوش ها به تنهایی در نظر گرفته شود.

تبصره ۲: در خصوص ساختمان های موجودی که اتصالات آنها از نوع پیچی است، تقویت اتصال از طریق جوش، به شرطی مجاز است که پیچهای موجود از نوع پرمقاومت و با عملکرد لغزش بحرانی طراحی و اجرا شده باشند. در این گونه موارد جوش باید نیروهای مازاد بر آنچه پیچ تحمل می کند را انتقال دهد و در هر حال مقاومت موجود جوش نباید کمتر از ۲۵ درصد مقاومت موردنیاز اتصال باشد.

۲-۹-۲-۱۰ جوش ها

۱-۲-۹-۲-۱۰ جوشهای شیاری

الف) سطح مقطع مؤثر: سطح مقطع مؤثر در جوش های شیاری عبارت است از حاصل ضرب طول مؤثر در ضخامت مؤثر جوش. طول مؤثر جوش برابر با طول جوش شده و ضخامت مؤثر جوش شیاری با نفوذ کامل برابر با ضخامت قطعه نازک تر در اتصال لب به لب و ضخامت قطعه جوش شده در اتصال کنج و سپری در نظر گرفته میشود. ضخامت مؤثر در جوش شیاری با نفوذ نسبی برابر با عمق شیار جوش منهای ۳ میلی متر در نظر گرفته می شود. استفاده از جوش شیاری با نفوذ نسبی (ناقص) در وضعیتی که بارگذاری متناوب (اثر خستگی) وجود داشته باشد، مجاز نیست. ضخامت مؤثر جوش شیاری که بین دو لبه گرد (مثل شیار بین دو میلگرد) یا بین یک لبه گرد و لبه تخت مثل میلگرد در مجاورت ورق) داده می شود، باید مطابق شکل ۱۰-۲-۹-۸ در نظر گرفته شود.

ب) محدودیت: ضخامت مؤثر در جوشهای شیاری با نفوذ نسبی نباید از مقدار موردنیاز محاسباتی و همچنین از مقادیر مندرج در جدول ۱۰-۲-۹-۱ کوچکتر باشد. حداقل ضخامت مؤثر با توجه به ضخامت قطعه نازکتر تعیین می شود. در اتصال لب به لب قطعات، ضخامت جوش نباید از ضخامت نازکترین قطعه متصل شونده بزرگتر باشد.

۲-۲-۹-۲-۱۰ جوش های گوشه

الف) سطح مقطع مؤثر: سطح مقطع مؤثر در جوش های گوشه برابر با حاصل ضرب طول مؤثر در ضخامت گلوگاه مؤثر در نظر گرفته می شود. طول مؤثر جوش گوشه (به جز جوش های گوشه ای که در سوراخ و شکاف قرار می گیرد) برابر با طول کلی نوار جوش شامل قسمتهای برگشت خورده (در صورتی که طول برگشت کوچکتر از چهار برابر بعد جوش نباشد) است. بعد جوش گوشه برابر اندازه ساق مقطع جوش است. مطابق شکل ۱۰-۲-۹-۹ ضخامت گلوگاه مؤثر (t_e) در جوش گوشه برابر کوتاه ترین فاصله بین ریشه مقطع جوش تا سطح خارجی آن و به عبارت دیگر برابر ارتفاع وارد بر وتر مثلث مقطع جوش به حساب می آید.

برای جوش های گوشه در سوراخ و شکف، طول مؤثر برابر با طول محوری (میان تاری) که از مقطع گلوگاه جوش می گذرد، در نظر گرفته میشود.

ب) محدودیت‌ها:

۱- حداقل بعد جوش های گوشه نباید از بعد موردنیاز برای انتقال بارهای محاسبه شده و اندازه های نشان داده شده در جدول ۱۰-۲-۹-۲ کوچکتر انتخاب شود. حداقل بعد جوش با یک بار عبور تابع ضخامت قطعه نازک تر بوده و در هر حال نباید از ضخامت قطعه نازکتر بیشتر باشد.

۲- حداکثر بعد جوش های گوشه در لبه قطعات متصل شونده برای قطعات با ضخامت کوچکتر از ۶ میلی متر برابر ضخامت قطعه و برای قطعات با ضخامت بیش از ۶ میلی متر برابر ضخامت قطعه منهای ۲ میلی متر است.

 ۳- طول مؤثر جوش های گوشه محاسباتی نباید از ۴ برابر بعد جوش کوچکتر باشد. به عبارت دیگر، بعد جوش نباید از یک چهارم طول آن بزرگتر باشد.

۴ – در اتصال انتهایی اعضای محوری، طول مؤثر هر خط جوشی که به صورت طولی بارگذاری شده است، نباید از ۱۰۰ برابر بعد جوش تجاوز نماید. در صورت نیاز به طول جوش بیش از ۱۰۰ برابر بعد جوش، طول مؤثر آن باید به شرح زیر با ضریب تر کاهش داده شود:

در رابطه ۱۰-۲-۹-۱:

Le= طول مؤثر هر خط جوش

: طول واقعی هر خط جوشی که در قسمت انتهایی اتصال به صورت طولی بارگذاری شده است.

a= بعد جوش گوشه

B= ضریب کاهش طول واقعی هر خط جوش

۵- استفاده از جوش های گوشۂ منقطع برای انتقال نیروها در اتصال جان به بال تیرهای ساخته شده از ورق (تیرورق ها)، اتصال ورق های تقویتی بال، اتصال قطعات سخت کننده به جان تیرورق و برای اتصال اجزای اعضای ساخته شده از ورق مجاز است. طول مؤثر قطعات جوش منقطع نباید از ۴ برابر بعد جوش و از ۴۰ میلی متر کمتر باشد. فاصله آزاد بین نوارهای جوش منقطع نباید از مقادیر زیر بیشتر شود:

• در قطعات رنگ شده و قطعاتی که رنگ نمی شوند ولی احتمال زنگ زدگی و خوردگی ندارند، ۲۴ برابر ضخامت نازک ترین ورق یا ۳۰۰ میلی متر

• در قطعات رنگ نشده که تحت اثر زنگ زدگی و خوردگی (حاصل از عوامل جوی) قرار گیرند، ۱۴ برابر ضخامت نازکترین ورق یا ۱۸۰ میلی متر

۶- در اتصالات پوششی (رویهم) دو قطعه که تحت اثر تنش های محوری قرار دارند، اگر فقط از جوش گوشه عرضی استفاده شده باشد، باید انتهای هر دو قطعه به یکدیگر جوش شود و مطابق شکل ۱۰-۲-۹-۱۰ – الف طول هم پوشانی دو قطعه نباید از ۵ برابر ضخامت قطعه نازکتر و ۲۵ میلی متر کوچکتر باشد.

در وضعیتی که اتصال به اندازه کافی مقید شده باشد یا از طریق حداقل دو ردیف طولی جوش انگشتانه یا کام و یا دو یا چند خط جوش گوشه طولی از تغییر شکل ناحیه هم پوشانی و در نتیجه از باز شدن اتصال تحت اثر بار محوری جلوگیری شود، می توان مطابق شکل ۱۰-۲-۹-۱۰- پ از جوش گوشه عرضی فقط از یک طرف اتصال استفاده کرد و در این حالت نیازی به تأمین حداقل طول هم پوشانی نیست.

٧- استفاده از جوش گوشه در لبه سوراخ و شکاف در اتصالات روی هم، به منظور انتقال برش یا جلوگیری از کمانش یا جدایی قسمت های متصل شونده مجاز است. جوشهای گوشه در سوراخ ها و شکاف ها به عنوان جوش کام یا انگشتانه تلقی نمی شوند.

۸- جوشهای گوشه می توانند به انتهای ناحیه اتصال منتهی شده یا قبل از رسیدن به انتهای ناحیه اتصال قطع شوند و یا حتی می توان آنها را طوری جوش داد تا به شکل قوطی یا ناودانی در بیاید. مگر در مواردی به شرح زیر که محدودیتی برای آنها وضع شده است:

• در اتصالات پوششی (رویهم) که یکی از قطعه های اتصالی تا پشت لبه قطعه اتصالی دیگر که تحت اثر تنش کششی قرار دارد امتداد یافته باشد، جوش گوشه باید در فاصله ای بیشتر یا مساوی با بعد جوش تمام شود (شکل ۱۰-۲-۹-۱۱).

• در اتصالات مفصلی با نبشی نشیمن طول برگشت جوش گوشه در قسمت فوقانی اتصال نبشی نباید از دو برابر بعد جوش گوشه کوچکتر باشد.

• در اتصالات مفصلی با نبشی های جان که انعطاف پذیری اتصال به مقدار زیادی تابع انعطاف پذیری بال نبشی ها است، طول برگشت جوش گوشه در قسمت فوقانی اتصال نبشی به تکیه گاه نباید از دو برابر بعد جوش گوشه کوچکتر و از چهار برابر بعد جوش و نیز نصف

پهنای بال نبشی بزرگتر باشد. در این نوع اتصالات برگشت جوش گوشه باید در نقشه ها و جزئیات اجرایی قید شود (شکل ۱۰-۲-۹-۱۲).

• ورق های سخت کننده عرضی باید به بال های تیر جوش شود. در مواردی که در اتصال، کنترل خستگی مدنظر باشد انتهای جوش گوشه ورق های سخت کننده عرضی به جان تیرهای با ضخامت جان کوچکتر از ۲۰ میلی متر، باید حداقل چهار برابر و حداکثر شش برابر ضخامت جان از پنجه جوش گوشه جان به بال کششی بارگذاری نشده، فاصله داشته باشد.

• جوش های گوشه ای که در دو وجه مخالف یک صفحه مشترک ایجاد می شوند، در صورتی که مطابق شکل ۱۰-۲-۹-۱۳ فاصله انتهای جوش گوشه عرضی تا لبه قطعه، کوچکتر از بعد جوش باشد، باید در گوشه مشترک بین دو نوار جوش قطع شوند.

• در اتصالات پوششی (اتصالات رویهم) وقتی عضو زیری در کشش است، برای جلوگیری از زخم در لبه و ترد شکنی در جوش، انتخاب محل شروع و پایان مسیر جوشکاری باید مورد توجه قرار گیرد (شکل ۱۰-۲-۹-۱۴). همچنین لازم است شروع خط جوش به اندازه حداقل بعد جوش از لبه عضو، فاصله داشته باشد.

۳-۲-۹-۲-۱۰ جوشهای انگشتانه و کام

الف) سطح مقطع مؤثر: برای جوش انگشتانه و کام، سطح مقطع مؤثر در برش مساوی سطح مقطع اسمی سوراخ و شکاف در صفحه برش در نظر گرفته میشود.

ب) محدودیت‌ها

۱ – استفاده از جوش انگشتانه و کام برای انتقال برش در اتصال های پوششی یا جلوگیری از کمانش در عناصر روی هم آمده در اعضای ساخته شده، مجاز است.

۲- قطر سوراخ در جوش انگشتانه نباید از ضخامت قطعه سوراخ شده به اضافه ۸ میلی متر کمتر باشد. همچنین قطر مورداشاره نباید از قطر حداقل به اضافه ۳ میلی متر یا ۲٫۲۵ برابر ضخامت جوش بزرگتر شود.

۳- حداقل فاصله مرکز تا مرکز سوراخهای جوش های انگشتانه ۴ برابر قطر سوراخ است

۴- در جوش کام، طول شکاف نباید از ۱۰ برابر ضخامت جوش بزرگتر باشد.

۵- در جوش کام، پهنای شکاف نباید از ضخامت قطعه بریده شده به اضافه ۸ میلی متر کوچکتر و از ۲٫۲۵ برابر ضخامت جوش بزرگتر باشد.

۶- انتهای شکاف یا باید نیم دایره ای یا خطی مستقیم باشد که گوشه های آن تبدیل به ربعی از دایره (با شعاعی بزرگتر از ضخامت قطعه حاوی شکاف) می شود؛ مگر اینکه انتهای شکاف به لبه قطعه منتهی شده باشد.

۷- حداقل فاصله مرکز تا مرکز شکاف ها در امتداد عمود بر طول، چهار برابر پهنای شکاف و حداقل فاصله مرکز تا مرکز شکاف ها در امتداد طول، دو برابر طول شکاف است.

۸- ضخامت جوش انگشتانه و کام در قطعاتی که ضخامت آنها کوچکتر یا مساوی ۱۶ میلی متر است، باید برابر با ضخامت قطعه و در قطعاتی که ضخامت آنها بیش از ۱۶ میلی متر است باید برابر با بزرگ ترین دو مقدار نصف ضخامت قطعه و ۱۶ میلی متر در نظر گرفته شود.

۴-۲-۹-۲-۱۰ مقاومت موجود جوش‌ها

مقاومت موجود جوش در طراحی به روش LRFD مساوی ΦR_n و در طراحی به روش ASD مساوی R_n/Ω بوده که در آن مقادیر Φ و Ω مطابق جدول ۱۰-۲-۹-۳ تعیین می شوند و R_n مقاومت اسمی جوش است و باید به شرح زیر برابر کوچکترین مقدار محاسبه شده براساس

حالتهای حدی مربوط به مصالح فلز پایه و حالت های حدی مربوط به فلز جوش در نظر گرفته شود:

الف) براساس مصالح فلز پایه

که در آن

F_nbm = تنش اسمی فلز پایه مطابق جدول ۱۰-۲-۹-۳

F_nw = تنش اسمی فلز جوش مطابق جدول ۱۰-۲-۹-۳

A_BM = سطح مقطع فلز پایه

A_we = سطح مقطع مؤثر جوش

در جوش های گوشه به غیراز جوش هایی که تحت اثر نیروهای محوری کششی یا فشاری موازی با محور جوش قرار دارند، کلیه تنش ها می تواند به صورت برشی بر روی سطح مقطع مؤثر جوش در نظر گرفته شود. در صورتی که جوش تحت اثر ترکیبی از لنگر خمشی، پیچشی، نیروی برشی و نیروی محوری قرار داشته باشد، تنش های مورداشاره برآیند (به صورت برداری) تنشهای ناشی از این نیروها خواهد بود که باید کمتر از مقاومت موجود جوش مطابق جدول ۱۰-۲-۹-۳ باشد.

یادداشتهای جدول ۱۰-۲-۹-۳:

* F_y = تنش تسلیم فلز پایه، Fu= تنش کششی نهایی فلز پایه، Fue= تنش کششی نهایی فلز جوش ** فلز جوش باید مطابق بند ۱۰-۲-۹-۲-۶ سازگار با مصالح فلز پایه باشد

تبصره ۱: برای جوش های گوشه ای که در آنها تمامی خطوط جوش موازی یکدیگر بوده و نیروی وارد بر مرکز ثقل آنها نسبت به خطوط طولی جوش دارای زاویه ی باشد، به عنوان یک گزینه دیگر طراحی، مقاومت اسمی فلز جوش گوشه را می توان از طریق رابطه زیر نیز تعیین نمود:

θ = زاویه بین امتداد نیروی وارد بر مرکز ثقل جوش ها نسبت به خطوط طولی جوش ها

تبصره ۲: برای گروه جوش گوشه که متشکل از جوش های گوشه طولی و عرضی (عمود بر محور جوش های گوشه طولی) بوده و نیروی وارد بر مرکز ثقل گروه جوشها در امتداد جوشهای گوشه طولی باشد، به عنوان یک گزینه دیگر طراحی، مقاومت اسمی گروه جوش گوشه را می توان مطابق روابط زیر، بزرگترین دو مقدار R_n1 و R_n2 در نظر گرفت:

که در آن

R_nwl= مقاومت اسمی کل برای جوش گوشه، بارگذاری شده به صورت طولی که با توجه به جدول ۳-۹-۲-۱۰تعیین می شود.

R_nwt = مقاومت اسمی کل برای جوش گوشه، بارگذاری شده به صورت عرضی که با توجه به جدول ۳-۹-۲-۱۰ و بدون در نظر گرفتن افزایش تبصره (۱) بالا تعیین می شود.

تبصره ۳: روش مرکز آنی دوران برای گروه جوش هایی که تحت اثر همزمان برش و پیچش قرار دارند، در صورت رعایت سازگاری کرنش ها می تواند به عنوان یک روش قابل قبول برای تعیین مقاومت موردنیاز گروه جوشها مورد استفاده قرار گیرد.

۵-۲-۹-۲-۱۰ ترکیب انواع جوش ها

اگر در یک اتصال از ترکیب دو یا چند نوع جوش به صورت مجموعه (جوش شیاری، جوش گوشه، جوش انگشتانه و جوش کام) استفاده شود، برای تعیین مقاومت موجود اتصال باید مقاومت موجود هریک از جوشها را جداگانه نسبت به محور مجموعه جوش محاسبه و سپس مقاومت موجود مجموعه را از مجموع مقاومت های موجود تک تک جوش ها تعیین نمود.

۶-۲-۹-۲-۱۰ الکترود (فلز پر کننده) سازگار با فلز پایه

الکترود (فلز پرکننده جوش) سازگار با فلز پایه مطابق جدول زیر تعریف می شود:

فلز پرکننده جوش (نوع الکترود مصرفی برای انواع مختلف جوشها باید الزامات زیر را تأمین نماید – برای جوش های شیاری با نفوذ کامل تحت اثر کشش در راستای عمود بر محور جوش یا تحت اثر برش در راستای محور طولی جوش (به غیراز جوش های اتصال بال به جان مقاطع اعضای خمشی) باید مطابق جدول ۱۰-۲-۹-۴ از فلز پرکننده سازگار با حداکثر یک رده بالاتر از فلز پرکننده سازگار استفاده شود.

۲- برای جوشهای شیاری با نفوذ کامل در سایر وضعیت های بارگذاری و نیز برای جوش های شیاری با نفوذ نسبی استفاده از فلز پرکننده دارای مقاومتی حداکثر یک رده پایین تر از مقاومت فلز پرکننده سازگار مجاز است.

٣- برای جوش های گوشه، انگشتانه و کام رعایت فلز پرکننده سازگار الزامی نبوده، لیکن درهرحال استفاده از فلز پرکننده دارای مقاومتی بیش از یک رده بالاتر از مقاومت فلز پرکننده ساز گار مجاز نیست.

۷-۲-۹-۲-۱۰ فلز جوش مختلط

هر گاه طاقت نمونه زخم دار (آزمایش شاریی) به عنوان شرطی برای مصالح جوش تعیین شده باشد، مصالح و روش جوشکاری برای فلز تمام جوش ها اعم از خال جوش، عبور جوش در عمق و ریشه اتصال یا عبورهای بعدی که جوش تکمیلی را در اتصال ایجاد می کند، باید سازگاری لازم را داشته باشد تا طاقت نمونه زخم دار برای فلز جوش مختلط محرز شود.

۳-۹-۲-۱۰

پیچ ها و میله های دندانه شده

۱-۳-۹-۲-۱۰ انواع پیچ ها

رده مکانیکی و مشخصات انواع متداول پیچهای مورد استفاده در سازه های فولادی برای پیچ های معمولی و پرمقاومت در جدول ۱۰-۱ -۵ ارائه شده است. برای میله های دندانه شده استفاده از کلیه فولادهای مجاز ساختمانی معرفی شده در بخش ۱۰-۱ بلامانع است. برای هر پیچ باید واشر و مهره سازگار مورد استفاده قرار گیرد.

اتصالات پیچی از لحاظ نحوه اجرای پیچها (سفت کردن آنها و مقاومت موجود آنها به شرح زیر به سه دسته “اتکایی”، “پیش تنیده” و “لغزش بحرانی” تقسیم بندی می شوند:

الف) اتصالات پیچی اتکایی: اتصالات پیچی اتکایی اتصالاتی هستند که سفت کردن آنها در حد “سفتی کامل بوده و به لحاظ مقاومت برشی، پیچها نیروی برشی را از طریق اتکای تنه پیچ (قلم پیچ) به جداره سوراخ انتقال می دهند و از مقاومت لغزشی موجود بین سطوح تماس اتصال صرف۔ نظر می شود.

سفتی کامل نحوه سفت کردنی است که با یک آچار ساده و حداکثر توان یک کارگر معمولی یا چند دور آچارهای بادی و الکتریکی قابل حصول فرض می شود. در این حالت سطوح اتصال باید در تماس با یکدیگر قرار گیرند و تمامی پیچها باید به حدی سفت باشند که باز شدن آنها بدون آچار ممکن نباشد. ممکن است در یک اتصال با تعداد پیچ زیاد، عمل سفت کردن هر پیچ چند بار انجام شود تا حصول این امر احراز گردد. در بستن پیچهای یک اتصال باید از قسمت سخت تر شروع به سفت کردن کرد تا این عمل موجب جدایش قطعات در قسمتهای دیگر نشود.

به جز مواردی که در بخش (ب) و (پ) همین بند و نیز در اتصالات اعضای فشاری ساخته شده مطابق بند ۱۰-۲-۴-۶-۲ قید شده است، استفاده از اتصالات اتکایی با پیچ های معمولی یا پر مقاومت مجاز است. مقاومت موجود پیچها در اتصالات اتکایی براساس بندهای ۱۰-۲-۹-۳-۳ و ۴-۳-۹-۲-۱۰ و جدول ۱۰-۲-۹-۹ به دست می آید. همچنین، مقاومت اتکایی و پارگی موجود باید مطابق بندهای ۱۰-۲-۹-۳-۷ و ۱۰-۲-۹-۳-۸ کنترل گردد.

ب) اتصالات پیش تنیده: اتصالات پیش تنیده اتصالاتی هستند که اولا پیچهای آن از جنس فولاد پر مقاومت باشد و ثانیا به لحاظ مشخصات هندسی قابلیت پیش تنیدگی داشته باشند و ثالثا پیچھا در هنگام سفت کردن پس از حصول حالت سفتی کامل، به روش مناسبی پیش تنیده شوند. روش های مناسب پیش تنیده کردن یک پیچ شامل روش «سفت کردن اضافی مهره»، استفاده از

واشر نیروسنج»، «آچار مدرج کالیبره شده»، «پیچهای کشش کنترل» و استفاده از دیگر ابزارهای ویژه هستند. در فصل ۱۰-۴ در مورد این روشها توضیحات بیشتری ارائه شده است. حداقل نیروی پیش تنیدگی در این پیچ ها باید مطابق مقادیر جدول ۱۰-۲-۹-۵ باشد. مقاومت برشی و اتکایی موجود این نوع اتصالات مطابق اتصالات اتکایی تعیین می گردد و در آنها از مقاومت لغزشی موجود سطوح تماس اتصال صرف نظر می شود. در اتصالات پیش تنیده به غیر از اتصالاتی که ملاک طراحی آنها نیروهای ناشی از زلزله بوده و باید الزامات فصل ۱۰-۳ این مبحث برای سطوح تماس آنها تأمین شود، رعایت شرایط اضافی الزامی نیست. استفاده از این نوع اتصالات علاوه بر مواردی که در این مبحث ذکر شده، در شرایط زیر الزامی است

– در اتصالات اعضای فشاری ساخته شده مطابق الزامات بخش ۱۰-۲-۴

– در اتصالاتی که تحت اثر ارتعاش احتمال شل شدگی پیچها وجود داشته باشد.

– در مواقعی که اتصال تحت اثر نیروهای رفت و برگشتی قابل ملاحظه قرار دارد.

– در مواقعی که اتصال تحت اثر بارهای خستگی آور بدون برگشت جهت بار قرار دارد.

– کلیه پیچها در رده مقاومتی A490 مطابق استاندارد ASTM و ۱۰٫۹ مطابق استانداردهای EN و ISIRI و بالاتر که تحت اثر نیروی کششی همراه با نیروی برشی یا بدون آن و با یا بدون اثر خستگی قرار دارند.

پ) اتصالات لغزش بحرانی: اتصالات لغزش بحرانی اتصالاتی هستند که در آنها پیچ ها مانند پیچهای پیش تنیده به یکی از روش های مجاز سفت می شوند؛ لیکن انتقال نیروی برشی در اتصال، توسط مقاومت در برابر لغزش بین سطوح در تماس اتصال انجام می پذیرد. در اتصالات لغزش بحرانی، سطوح تماس باید دارای وضعیت سطحی کلاس A یا B مطابق بند ۱۰-۲-۹-۳-۵ باشند. در سطوح در تماس این نوع اتصالات نباید لغزش رخ دهد و پیچ به جداره سوراخ اتکاء نمی یابد. با این وجود، مقاومت اتکایی و پارگی موجود باید مطابق بندهای ۱۰-۲-۹-۳-۷ و ۱۰-۲-۹-۳-۸ کنترل شود. مقاومت موجود این پیچها مطابق بند ۱۰-۲-۹-۳-۵ و ۱۰-۲-۹-۳-۶ انجام می پذیرد. استفاده از اتصالات لغزش بحرانی علاوه بر مواردی که در سایر بخش های این مبحث ذکر شده در شرایط زیر الزامی است

– در کلیه مواردی که لغزش در اتصال موجب ناپایداری یا کاهش مقاومت موجود سازه می شود.

– در مواقعی که اتصال تحت اثر نیروهای دینامیکی با تکرار زیاد توأم با اثر خستگی قرار دارد.

مطابق این مبحث، بارهای باد و زلزله در ردیف بارهای دینامیکی با تکرار زیاد قرار نمی گیرند. – در مواردی که در اتصال از سوراخ بزرگ شده یا لوبیایی در امتداد نیرو استفاده شده باشد و استفاده از آنها در این مبحث مجاز شمرده شده باشد.

– در اتصال انتهای ورقهای پوششی بالهای تیر مطابق بند ۱۰-۲-۵-۱۳.

تبصره: در مواردی که قطر اسمی پیچ غیر از اعداد ذکر شده در جدول ۱۰-۲-۹-۵ باشد، حداقل نیروی پیش تنیدگی را می توان برابر

۰٫۵۵AabF (که معادل ۰٫۷A etFu است)، در نظر گرفت، که در آن Anb سطح مقطع اسمی پیچ، Ae سطح مقطع پیچ در محل دندانه ها و Fu تنش کششی نهایی مصالح پیچ است.

۲-۳-۹-۲-۱۰ مشخصات و فواصل سوراخ ها در اتصالات پیچی

در اتصالات پیچی لازم است قطعات فولادی به نحو صحیح و متناسب با قطر پیچ سوراخ شوند. دقت در سوراخ کاری و سالم بودن جداره سوراخ و رعایت فواصل سوراخها از لبه قطعه و نیز از یکدیگر نقش مهمی در میزان مقاومت و باربری اتصالات پیچی ایفا می کند از این رو، باید به شرح زیر الزامات بندهای (الف) تا (ج) در طراحی و محاسبه رعایت گردند.

الف) انواع سوراخ ها در اتصالات پیچی

مطابق شکل ۱۰-۲-۹-۱۵ در اتصالات پیچی سوراخها باید یکی از انواع زیر باشند:

١- سوراخ استاندارد

۲- سوراخ بزرگ شده

۳- سوراخ لوبیایی کوتاه

۴- سوراخ لوبیایی بلند

ب) محدودیت ابعاد اسمی سوراخ ها و دامنه کاربرد آن‌ها

۱- ابعاد حداکثر سوراخ پیچ ها باید مطابق جدول ۱۰-۲-۹-۶ باشند.

٢- سوراخ های بزرگ شده فقط در اتصالات لغزش بحرانی مجاز است.

۳- سوراخ لوبیایی کوتاه در تمام امتدادها در اتصالات لغزش بحرانی مجاز است اما در اتصالات اتکایی و پیش تنیده استفاده از آنها زمانی مجاز است که امتداد طولی سوراخ عمود بر امتداد نیرو باشد.

۴- سوراخ لوبیایی بلند در تمام امتدادها در اتصالات لغزش بحرانی مجاز است اما در اتصالات اتکایی و پیش تنیده استفاده از آنها زمانی مجاز است که امتداد طولی سوراخ عمود بر امتداد نیرو باشد. لیکن در هر سه نوع اتصال، سوراخ لوبیایی بلند باید فقط در یکی از ورق های اتصال تعبیه شود.

۵- در ورق کف ستونها برای عبور میل مهارها، استفاده از سوراخ استاندارد بدون استفاده از واشر تنظیم کننده اضافی در روی ورق کف ستون در محل سوراخ، مجاز است. در صورتی که برای نصب سازه نیاز به تعبیه سوراخهای با قطر بزرگتر از سوراخ های استاندارد باشد، در این صورت لازم است بر روی ورق کف ستون در محل سوراخ، از واشر تنظیم کننده اضافی با ابعاد بزرگتر از ابعاد سوراخ کفستون و دارای سوراخ استاندارد که به نحو مناسبی به ورق کف ستون جوش می شود، استفاده شود. این واشر باید دارای مقاومت موجود کافی در برابر اتکا و اتصال آن به ورق کف ستون دارای مقاومت برشی موجود کافی در برابر برش میل مهار باشد. در هر حال قطر سوراخ های تعبیه شده در ورق کف ستون نباید از قطر سوراخهای بزرگ شده به اضافه دو میلی متر بزرگتر باشد.

۶- در صورت استفاده از پیچ هایی با قطر اسمی به غیر از آنچه در جدول ۱۰-۲-۹-۶ آمده است، ابعاد اسمی سوراخ های متناظر با آنها از طریق درون یابی مقادیر مندرج در این جدول به دست می آید.

پ) حداقل فاصله سوراخ‌ها تا لبه

فاصله مرکز سوراخ های استاندارد تا لبه قطعه متصل شونده نباید از مقادیر داده شده در جدول ۷-۹-۲-۱۰ کوچکتر باشد. برای سوراخ های بزرگ شده و لوبیایی فاصله مرکز سوراخ تا لبه نباید از آنچه برای سوراخ استاندارد تعیین شده به اضافه مقدار C مطابق جدول ۱۰-۲-۹-۸، کوچکتر باشد.

ث) حداکثر فاصله مرکز سوراخ تا لبه

حداکثر فاصله مرکز سوراخ تا نزدیک ترین لبه قطعه در هر راستا به شرح زیر است:

۱- برای قطعات رنگ شده و قطعاتی که رنگ نمی شوند ولی احتمال زنگ زدگی و خوردگی ندارند، فاصله از مرکز هر سوراخ تا نزدیک ترین لبه قطعه در هر راستا نباید از ۱۲ برابر ضخامت نازکترین قطعه و ۱۵۰ میلی متر بیشتر شود.

۲- برای قطعات رنگ نشده ای که تحت اثر خوردگی ناشی از عوامل جوی قرار داشته باشند، فاصله از مرکز هر سوراخ تا نزدیک ترین لبه قطعه در هر راستا نباید از هشت برابر ضخامت نازکترین قطعه و ۱۲۵ میلی متر بیشتر شود.

ج) حداکثر فاصله مرکز تا مرکز سوراخ ها در اتصالات پیچی

حداکثر فاصله مرکز تا مرکز سوراخها در اتصالات پیچی در هر راستا به شرح زیر است:

۱- در قطعات رنگ شده و قطعاتی که رنگ نمی شوند ولی احتمال زنگ زدگی و خوردگی ندارند، فاصله بین مرکز سوراخها نباید از ۲۴ برابر ضخامت نازک ترین قطعه متصل شونده و ۳۰۰ میلی متر بیشتر شود.

۲- در قطعات رنگ نشده ای که تحت اثر خوردگی ناشی از عوامل جوی قرار داشته باشند، فاصله بین مرکز سوراخها نباید از ۱۴ برابر ضخامت نازک ترین قطعه متصل شونده و ۱۸۰ میلی متر بیشتر شود

۳-۳-۹-۲-۱۰ مقاومت کششی و برشی موجود پیچها و میله های دندانه شده در اتصالات اتکایی و پیش تنیده

در تعیین مقاومت های موجود پیچها و میله های دندانه شده، سطح مقطع اسمی پیچها (خارج از ناحیه دندانه شده و میله های دندانه شده (خارج از ناحیه دندانه شده) ملاک است. همچنین در مواردی که میله های دندانه شده از میلگرد آجدار ساخته می شوند، در تعیین مقاومتهای موجود آنها، سطح مقطع ناحیه تراشکاری شده (خارج از ناحیه دندانه شده)، که عموما کوچکتر از قطر زمینه میلگرد است، ملاک محاسبه خواهد بود.

در اتصالات اتکایی و پیش تنیده، در طراحی به روش LRFD مقاومت کششی و برشی طراحی مساوی ΦR_n و در طراحی به روش ASD مقاومت کششی و برشی مجاز مساوی R_n/Ω بوده که در آن مقدار R_n برای پیچ های معمولی، پیچهای پرمقاومت و میله های دندانه شده باید براساس حالت های حدی گسیختگی کششی و برشی از رابطه زیر تعیین شود:

در روابط فوق

Ab = سطح مقطع اسمی پیچ یا میله دندانه شده

Fa = تنش کششی اسمی (F_nt) یا تنش برشی اسمی (F_nv)، مطابق مقادیر جدول ۱۰-۲-۹-۹

یادداشت ها:

[۱] برای تنش کششی اسمی پیچهای پرمقاومت تحت اثر تنش کششی ناشی از خستگی به آئین نامه های

معتبر بین المللی رجوع شود.

[۲] در صورتی که در محل اتصال از ورق پرکننده استفاده شود، رعایت ضوابط بند ۱۰-۲-۹-۵ست الزامی استند

[۳] در پیچ های معمولی که طول گیره آنها از پنج برابر قطرشان بیشتر است، مقادیر فوق باید به ازای هر ۲

میلی متر طول اضافی گیره، یک درصد کاهش داده شود.

[۴] در اتصالات انتهایی اعضای با بار محوری، وقتی که فاصله اولین و آخرین پیچ در امتداد نیرو از ۹۵۰ میلی متر تجاوز کند، این مقادیر را باید

۱۶٫۷

درصد کاهش داد.

[۵] در جدول فوق Fu تنش کششی نهایی پیچ است. تبصره: در اتصالات پیچی تحت اثر کشش خالص یا کشش ناشی از خمش، هنگامی که لبه قطعه پیچ شده به لبه قطعه دیگر انکا می کند، در تعیین مقاومت موردنیاز پیچ ها باید آثار ناشی از عمل اهرمی نیز در نظر گرفته شود.

۴-۳-۹-۲-۱۰ اثر مشترک کشش و برش در اتصالات اتکایی و پیش تنیده

در اتصالات اتکایی و پیش تنیده، در مواردی که تنش کششی یا برشی موردنیاز کمتر از ۳۰ درصد تنش موجود متناظر باشد، لزومی به در نظر گرفتن اثر مشترک کشش و برش نیست. در غیر این صورت مقاومت کششی و برشی اسمی پیچها ناشی از اثر توأم کشش و برش باید براساس حالتهای حدی گسیختگی کششی و برشی و نیز مقادیر ضرایب و به شرح زیر تعیین شوند:

 F’_nt= مقاومت کششی اصلاح شده شامل آثار تنش برشی

F’_nv= مقاومت برشی اصلاح شده شامل آثار تنش کششی

F_nt = مقاومت کششی اسمی مطابق جدول ۱۰-۲-۹-۹

F_nv = مقاومت برشی اسمی مطابق جدول ۱۰-۲-۹-۹

f_ut = تنش کششی موردنیاز در طراحی به روش LRFD

f_uv = تنش برشی موردنیاز در طراحی به روش LRFD

f_at = تنش کششی موردنیاز در طراحی به روش ASD

f_av = تنش برشی موردنیاز در طراحی به روش ASD

A_b = سطح مقطع اسمی پیچ

۵-۳-۹-۲-۱۰ مقاومت کششی و برشی موجود در اتصالات لغزش بحرانی

مقاومت کششی موجود پیچهای پرمقاومت در اتصالات لغزش بحرانی عین مشابه مقاومت کششی موجود آنها در اتصالات اتکایی و پیش تنیده بوده و براساس الزامات بند ۱۰-۲-۹-۳-۳ تعیین می شود.

مقاومت برشی موجود پیچ های پرمقاومت در اتصالات لغزش بحرانی براساس حالت حدی لغزش مساوی ΦR_nvدر طراحی به روش LRFD و مساوی R_nv/Ω در طراحی به روش ASD بوده که در آن، Φ (ضریب کاهش مقاومت)، Ω (ضریب اطمینان) و R_nv (مقاومت برشی اسمی) به شرح زیر تعیین می شوند:

μ= ضریب اصطکاک به شرح زیر:

• برای وضعیت سطحی کلاس μ=۰٫۳ A

این وضعیت سطحی باید دارای یکی از شرایط زیر باشد:

۱- سطح تمیز شده فلس دار حداقل با درج st 2 مطابق فصل ۴ـ۱۰ و رنگ نشده کاملا محافظت شده

۲- سطح تمیز شده و ماسه پاشی شده فلس دار حداقل با درجه Sa 1 مطابق فصل ۱۰-۴ با پوشش تایید شده این کلاس مطابق استانداردهای معتبر

۳- سطح گالوانیزه شده به روش حوضچه داغ و زبر شده

• برای وضعیت سطحی کلاسμ=۰٫۵ B

این وضعیت سطحی باید دارای یکی از شرایط زیر باشد:

۱- سطح تمیز شده و ماسه پاشی شده حداقل با درجه ۲٫۵ Sa مطابق فصل ۱۰-۴ و رنگ نشده کاملا محافظت شده

۲- سطح تمیز شده و ماسه پاشی شده حداقل با درجه ۲٫۵ Sa با پوشش تایید شده این کلاس مطابق استانداردهای معتبر

D_u= ۱.۱۳ که معرف نسبت پیش تنیدگی متوسط پیچها به پیش تنیدگی حداقل اسمی پیچها است ht = ضریب کاهش به خاطر وجود ورق های پرکننده در بین قطعات متصل به یکدیگر به شرح زیر:

در صورت عدم نیاز به ورق های پرکننده در بین قطعات متصل به یکدیگر مساوی ۱

در صورت استفاده فقط از یک ورق پرکننده در بین قطعات متصل به یکدیگر مساوی ۱

در صورت استفاده از دو یا تعداد بیشتری از ورقهای پرکننده در بین قطعات متصل به یکدیگر مساوی ۰٫۸۵

T_b = حداقل نیروی پیش تنیدگی پیچ مطابق مقادیر جدول ۱۰-۲-۹-۵

n_s = تعداد صفحات لغزش

۶-۳-۹-۲-۱۰ اثر مشترک کشش و برش در اتصالات لغزش بحرانی

در اتصالات لغزش بحرانی، در صورت حضور همزمان نیروی کششی و برشی، مقاومت برشی اسمی براساس کنترل لغزش (در حالتی که نیروی کششی واردشده باعث کاهش پیش فشردگی اتصال می شود) مطابق رابطه ۱۰-۲-۹-۱۱ باید به شرح زیر در ضریب کاهش k_sc ضرب گردد:

که در آن

T_u = نیروی کششی موردنیاز کل اتصال با استفاده از ترکیبات بارگذاری LRFD

T_a= نیروی کششی موردنیاز کل اتصال با استفاده از ترکیبات بارگذاری ASD

D_u = نسبت پیش تنیدگی متوسط پیچ ها به پیش تنیدگی حداقل پیچها و مساوی ۱٫۱۳

T_b = حداقل نیروی پیش تنیدگی پیچ مطابق مقادیر جدول ۱۰-۲-۹-۵

n_b = تعداد پیچ هایی که نیروی کششی واردشده را تحمل می کنند.

۷-۳-۹-۲-۱۰ مقاومت اتکایی موجود در جدار سوراخ‌ها

مقاومت اتکایی موجود در جدار سوراخ پیچ در اتصالات اتکایی، پیش تنیده و لغزش بحرانی در روش LRFD مساوی ΦR_n و در روش ASD مساوی R_n/Ω بوده که در آن Φ (ضریب کاهش مقاومت)، Ω (ضریب اطمینان) و R_n (مقاومت اتکایی اسمی) براساس حالت های حدی اتکایی، در حالتهای مختلف به شرح زیر تعیین می شوند:

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) :

۲- برای سوراخ لوبیایی بلند در حالتی که نیرو در امتداد عرضی باشد (محور شکاف عمود بر امتداد نیرو باشد) :

٣- برای اتصالاتی که با عبور کامل پیچها در بدنه مقاطع قوطی شکل ساخته شده اند، مقدار Rn از رابطه ۱۰-۲-۹-۲۳ تعیین می شود.

در روابط فوق

d_b = قطر اسمی پیچ

F_u = تنش کششی نهایی مصالح ورق اتصال

t= ضخامت قطعه اتصال

۸-۳-۹-۲-۱۰ مقاومت پارگی موجود در حدفاصل بین سوراخ ها و نیز در فاصله بین سوراخ ها تا لبه قطعات

مقاومت پارگی موجود در حدفاصل بین سوراخ‌ها و نیز در فاصله بین سوراخ ها تا لبه قطعات در اتصالات اتکایی، پیش تنیده و لغزش بحرانی در روش LRFD مساوی ΦR_n و در روش ASD مساوی R_n/Ω بوده که در آن Φ (ضریب کاهش مقاومت)، Ω (ضریب اطمینان) و R_n (مقاومت پارگی اسمی) براساس حالت های حدی پارگی، در حالت های مختلف به شرح زیر تعیین می شوند:

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):

۲- برای سوراخ لوبیایی بلند در حالتی که نیرو در امتداد عرضی باشد (محور شکاف عمود بر امتداد نیرو باشد):

در روابط فوق

F_u = تنش کششی نهایی مصالح ورق اتصال

t= ضخامت قطعه اتصال

l_c = فاصله خالص در راستای نیرو، بین لبه سوراخها برای سوراخ های میانی و برابر فاصله خالص در راستای نیرو، بین لبه سوراخ انتهایی تا لبه آزاد ورق اتصال برای سوراخهای انتهایی در تعیین مقدار را می توان از قطر اسمی سوراخها مطابق جدول ۱۰-۲-۹-۶ استفاده کرد.

۴-۹-۲-۱۰ مقاومت های موجود اجزای اتصال دهنده و نواحی تأثیرپذیر اعضا

الزامات این بند به کنترل اجزای اتصال دهنده (نظیر ورق ها، سخت کننده ها، گاستها و براکتها) و نواحی تأثیرپذیر اعضا در ناحیه اتصال (نظیر جان زبانه شده در تیرها، اثر سوراخ پیچها و جوشها در اعضا) مربوط می شود.

۱-۴-۹-۲-۱۰ مقاومت کششی موجود اجزای اتصال دهنده و نواحی تأثیر پذیر اعضا

مقاومت کششی موجود اجزای اتصال دهنده و نواحی تأثیرپذیر اعضا در روش LRFD مساوی ΦR_n و در روش ASD مساوی R_n/Ω بوده که در آن Φ (ضریب کاهش مقاومت)، Ω (ضریب اطمینان) و R_n (مقاومت کششی اسمی اجزای اتصال دهنده و نواحی تأثیرپذیر اعضا) براساس کوچکترین 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

ب) حالت حدی گسیختگی کششی در مقطع خالص مؤثر

A_g و A_e = به ترتیب سطح مقطع کل 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 تأثیرپذیر اعضا در روش LRFD مساوی ΦR_n و در روش ASD مساوی Rn/Ω بوده که در آن Φ (ضریب کاهش مقاومت)، Ω (ضریب اطمینان) و R_n (مقاومت برشی اسمی اجزای اتصال دهنده و نواحی تأثیرپذیر اعضا) براساس کوچکترین 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

در روابط فوق:

A_gv = سطح مقطع کلی تحت اثر برش

A_nv = 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 جوشی

F_y و F_u = 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 حالت های که ممکن است به علت برش در سطحی که از اجزای اتصال یا ناحیه تأثیرپذیر اعضا می گذرد 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 ΦR_n و در روش ASD مساوی R_n/Ω بوده که در آن Φ (ضریب کاهش مقاومت)، Ω (ضریب اطمینان) و R_n (مقاومت برش قالبی اسمی) به شرح زیر تعیین می شوند:

که در آن

A_gv = سطح مقطع کلی تحت اثر برش در راستای نیروی وارده

A_nt = سطح مقطع خالص تحت اثر کشش در راستای عمود بر نیروی وارده

A_nv = سطح مقطع خالص تحت اثر برش در راستای نیروی وارده

F_y = تنش تسلیم مشخصه فولاد

F_u = تنش کششی نهایی مشخصه فولاد

U_bs = ضریب توزیع تنش که برای توزیع یکنواخت تنش کششی در انتهای عضو مقدار آن مساوی یک و برای توزیع غیریکنواخت تنش کششی در انتهای عضو مقدار آن مساوی ۰٫۵ در نظر گرفته می شود (شکل ۲۰ -۲-۹-۱۸).

۴-۴-۹-۲-۱۰ مقاومت فشاری موجود اجزای اتصال دهنده

مقاومت فشاری موجود اجزای اتصال دهنده در روش IRFD مساوی ΦR_n و در روش ASD مساوی R_n/Ω بوده که در آن Φ (ضریب کاهش مقاومت)، Ω (ضریب اطمینان) و R_n (مقاومت فشاری اسمی اجزای اتصال دهنده) براساس 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:

که در آن

A_g = سطح مقطع کلی اجزای اتصال دهنده

F_y = تنش تسلیم مشخصه فولاد

K= ضریب طول مؤثر اجزای اتصال دهنده که عموما مقدار آن برابر واحد در نظر گرفته میشود.

L= طول مهار نشده 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 اندازه گیری می شود.

ب) برای حالتی که ۲۵<KL/r است، مقاومت فشاری اجزای اتصال دهنده باید براساس الزامات بخش ۱۰-۲-۴ تعیین شود.

تبصره: سطح مقطع کلی اجزای اتصال دهنده، باید مطابق شکل ۱۰-۲-۹-۱۶ براساس 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 تأثیرپذیر اعضا باید براساس کوچکترین مقدار به دست آمده از حالتهای حدی تسلیم خمشی، گسیختگی خمشی، کمانش موضعی و کمانش جانبی – پیچشی، مطابق الزامات بخش ۱۰-۲-۵ تعیین شود.

۵-۹-۲-۱۰ ورق های پرکننده

در محل وصله اعضا، ورق های پرکننده باید الزامات عمومی زیر را تأمین نماینده

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 ورق های 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 ورق های پرکننده ای با ضخامت مساوی یا بزرگ تر 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 ورق های پرکننده به قطعه ای که روی آن قرار می گیرند، باید برای انتقال نیروهای ورق وصله کافی باشد. همچنین، بعد جوش هایی که ورق های وصله را به ورق های پرکننده متصل می کنند، باید متناسب با ضخامت ورق پرکننده بوده و برای انتقال نیروهای ورق وصله کافی باشند. در ضمن ورق های 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 ورق های پرکننده مساوی یا کوچکتر از ۶ میلی متر باشد، هیچ گونه کاهشی بر روی مقاومت برشی موجود پیچها در نظر گرفته نمی شود. در غیر این صورت، باید یکی از الزامات زیر به کار گرفته شود:

١- مقاومت برشی موجود پیچ ها با ضریب ۰٫۸۵ < [(6-t) 1-0.0154] کاهش داده شود، که در أن t ضخامت کل ورق های 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 می گیرند، پیچ شود. در این حالت، اندازه محل اتصال باید به منظور سازگاری با تعداد کل پیچها افزایش یابد.

٣- لبه های ورقهای پرکننده از طریق جوش گوشه به قطعه با ابعاد کوچکتر وصله شونده متصل شود. در هر حال برای این جوشها رعایت محدودیت های مربوط به بعد حداقل و حداکثر جوش گوشه الزامی است.

ث) در اتصالات پیچی لغزش بحرانی در صورت وجود ورق های 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 ورق های پرکننده ای با ضخامت بزرگ باشند، در این صورت همانند شکل ۱۰-۲-۹-۲۰ توصیه می شود 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 ورق های 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 موردنیاز وصله نباید کمتر از مقاومت موجود مقطع کوچک تر وصله شونده در نظر گرفته شود.

۲- برای انواع دیگر وصلهها، مقاومت موردنیاز 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 R و در روش ASD مساوی ΦR_n بوده که در آن Φ (ضریب کاهش مقاومت)، Ω (ضریب اطمینان) و R_n (مقاومت اتکایی اسمی سطوح متکی به هم براساس حالت حدی اتکایی (تسلیم فشاری موضعی) به شرح زیر تعیین می شوند:

الف) برای سطوح صاف و آماده شده، جدار سوراخ های ایجادشده برای پین‌ها و انتهای سخت کننده های کاملا جفت شده در تماس با جزء فولادی:

که در آن:

F_y = تنش تسلیم مشخصه فولاد

A_pb = تصویر سطح اتکاء

ب) برای کفشکهای تکیه گاهی

۱- در صورتی که d< 630 mm باشد

در روابط فوق

F_y = تنش تسلیم مشخصه فولاد برحسب مگاپاسکال

d= قطر کفشک برحسب میلی متر

l_b = طول اتکاء برحسب میلی متر

R_n = مقاومت اتکایی اسمی برحسب نیوتن

۸-۹-۲-۱۰ کف ستونها، ورق های نشیمن و فشار مستقیم بر بتن و مصالح بنایی

مقاومت اتکایی موجود برای مصالح مختلف تکیه گاهی در روش LRFD مساوی Φ_cP_p و در روش ASD مساوی P_p/Ω_c بوده که در آن Φ_c (ضریب کاهش مقاومت)، Ω_c (ضریب اطمینان) و P_p (مقاومت اتکایی اسمی) براساس حالت حدی خردشدگی مصالح تکیه گاهی به شرح زیر تعیین می شوند:

الف) فشار مستقیم بر روی تکیه گاه مصالح بنایی با سنگ آهکی یا ماسه سنگ متراکم و ماسه سیمان:

که در آن:

A_p = سطح اتکاء در تماس با تکیه گاه بر حسب میلی متر مربع

F_p = تنش اتکایی اسمی و مساوی ۶ مگاپاسکال

ب) فشار مستقیم بر روی تکیه گاه مصالح بنایی با آجر فشاری و ملات ماسه سیمان:

که در آن

A_p = سطح اتکاء در تماس با تکیه گاه برحسب 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

A1= سطح ورق کف ستون یا ورق نشیمن در تماس با تکیه گاه بتنی

A2= 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 می شود. این سطح قاعده تحتانی یک هرم ناقص را تشکیل می دهد 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 توأم 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 میله های دندانه شده (الزامات بند ۱۰-۲-۹-۳-۳) تعیین می شود. طراحی میل مهارها برای برش می تواند 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 مقاومتهای 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 براساس الزامات مبحث نهم مقررات ملی ساختمان و مقاومت های موجود اجزای فولادی باید براساس الزامات این مبحث تعیین شود.

۱۰-۹-۲-۱۰ الزامات ویژه بالها 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 می کند. 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.

مقاومتهای موجود بال (یا بال ها) و جان اعضایی که تحت اثر بارهای متمرکز وارد بر بال قرار می گیرند، باید براساس حالت های حدی زیر تعیین شوند:

١- 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- کمائش 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 می کند (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 ورق های 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 (b_۱)، کوچکتر از ۰٫۱۵b_f 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 ΦR_n و در روش ASD مساوی R_n/Ω بوده که در آن Φ (ضریب کاهش مقاومت)، Ω (ضریب اطمینان) و R_n (مقاومت اسمی بال در برابر خمش موضعی ناشی از نیروی متمرکز کششی) به شرح زیر تعیین می شوند:

که در آن:

t_f= ضخامت بال تحت نیروی کششی

F_yf= تنش تسلیم مشخصه بال

تبصره: در صورتی که نیروی متمرکز کششی در فاصله ای کمتر از ۱۰t_f از انتهای عضو اثر نماید ( e<10t_f)، مقدار R_n 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 یا فشاری در روش LRFD مساوی ΦR_n و در روش ASD مساوی R_n/Ω بوده که در آن Φ (ضریب کاهش مقاومت)، Ω (ضریب اطمینان) و R_n (مقاومت اسمی تسلیم موضعی جان در مقابل نیروی متمرکز کششی یا فشاری به شرح زیر تعیین می شوند:

۱ – در حالتی که بار متمرکز، در فاصله ای بزرگتر از d از انتهای عضو وارد میشود:

۲- در حالتی که بار متمرکز، در فاصله ای مساوی با کوچکتر از d از انتهای عضو وارد می شود:

در روابط فوق

F_yw = تنش تسلیم مشخصه فولاد جان

t_w= 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.

l_b= طول اتکای بار متمرکز (برای عکس العمل های تکیه گاهی مقدار l_b نباید کمتر از k 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 ΦR_n و در روش ASD مساوی R_n/Ω بوده که در آن Φ (ضریب کاهش مقاومت)، Ω (ضریب اطمینان) و R_n مقاومت اسمی چروکیدگی موضعی جان در مقابل نیروی متمرکز فشاری) به شرح زیر تعیین می شوند:

۱- در حالتی که بار متمرکز، در فاصله ای مساوی با بزرگتر از ۲/d از انتهای عضو وارد میشود:

۲- در حالتی که بار متمرکز، در فاصله ای کوچکتر از ۲/d از انتهای عضو وارد می شود: – در صورتی که ۰٫۲ > l_b/d باشد:

در روابط فوق

d= ارتفاع کلی مقطع

t_w = ضخامت جان

t_f = ضخامت بال تحت بار

l_b = طول اتکایی بار متمرکز (برای عکس العمل های تکیه گاهی مقدار l_b نباید کمتر از k 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.

F_yw= 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 می شود 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 ΦR_n و در روش ASD مساوی R_n/Ω بوده که در آن Φ (ضریب کاهش مقاومت)، Ω (ضریب اطمینان) و R_n (مقاومت اسمی جان در برابر کمانش جانبی ناشی از نیروی متمرکز فشاری) به شرح زیر تعیین می شوند:

الف) اگر مطابق شکل ۱۰-۲-۹-۲۶ – الف بال فشاری (بال بارگذاری شده در مقابل دوران زاویهای نگهداری شده 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 ۹-۱۰-۹-۲-۱۰ استفاده نمود.

ب) اگر مطابق شکل ۱۰-۲-۹-۲۶-ب بال فشاری (بال بارگذاری شده در مقابل دوران زاویهای نگهداری نشده باشد:

در صورتی 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

b_f= پهنای بال کششی

t_f= ضخامت بال

t_w= ضخامت جان

L_b= بزرگترین 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 نوردشده و فاصله بین دو بال در مقاطع ساخته شده از ورق)

C_r= ضریبی است که به شرح زیر در نظر گرفته می شود

– اگر در محل اعمال بار متمرکز M_u < M_y در روش LRFD و ۱٫۵M_a<M_y در روش ASD باشد:

– اگر در محل اعمال بار متمرکز M_u < M_y در روش LRFD و ۱٫۵M_a<M_y در روش ASD باشد:

که در آن

M_u= مقاومت خمشی موردنیاز تحت اثر ترکیبات مختلف بارگذاری در روش LRFD

M_a= مقاومت خمشی موردنیاز تحت اثر ترکیبات مختلف بارگذاری در روش Al_bSD

M_y= 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 با یک جفت مؤلفه فشاری زوج نیروی ناشی از لنگر خمشی در یک مقطع در جهت مخالف به بالهای عضو وارد می شوند.

مقاومت موجود جان در برابر کمانش فشاری ناشی از یک جفت نیروی متمرکز فشاری در روش LRFD مساوی ΦR_n و در روش ASD مساوی R_n/Ω بوده که در آن Φ (ضریب کاهش مقاومت)، Ω (ضریب اطمینان) و R_n (مقاومت اسمی جان در برابر کمائش فشاری ناشی از یک جفت نیروی متمرکز فشاری) براساس حالت حدی کمانش موضعی جان به شرح زیر تعیین می شوند:

که در آن

t_w = ضخامت جان

h= ارتفاع آزاد جان (فاصله بین انتهای دو ماهیچه جان و بال در روی جان در مقاطع نوردشده و فاصله بین دو بال در مقاطع ساخته شده از ورق)

F_yw= تنش تسلیم مشخصه فولاد جان

E= مدول الاستیسیته فولاد

تبصره: در صورتی که جفت نیروی متمرکز فشاری در فاصله ای کمتر از ۲/d از انتهای عضو اثر نماید، مقدار R_n حاصل از رابطه ۱۰ -۲-۹-۳۹ باید ۵۰ درصد کاهش یابد.

در صورتی که هریک 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 می کند.

مقاومت برشی موجود چشمه اتصال در روش LRFD مساوی ΦR_n و در روش ASD مساوی R_n/Ω بوده که در آن Φ (ضریب کاهش مقاومت)، Ω (ضریب اطمینان) و R_n مقاومت برشی اسمی چشمه اتصال) براساس حالت حدی تسلیم برشی به شرح زیر تعیین می شوند:

الف) در حالتی که آثار تغییر شکل غیر الاستیک چشمه اتصال در تحلیل سازه منظور نشود:

ب) در حالتی که آثار تغییرشکل غیر الاستیک چشمه اتصال در تحلیل سازه منظور شود:

– برای حالتی که αP_r<0.75P_y باشد:

در روابط فوق

b_cf = پهنای بال مقطع ستون

t_cf = ضخامت بال مقطع ستون

d_c = ارتفاع کلی مقطع ستون

d_b = ارتفاع کلی مقطع تیر

t_w = ضخامت جان مقطع ستون

Fy = تنش تسلیم مشخصه فولاد

P_r = مقاومت محوری موردنیاز ستون ناشی از ترکیبات مختلف بارگذاری متناظر با روش طراحی که در روش LRFD با P و در روش ASD با P نشان داده میشود.

P_y= مقاومت تسلیم محوری ستون (Py= AFy ) Ag

A_g= 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 موردنیاز (V_tp) از رابطه زیر محاسبه میشود:

که در آن

db1 و db2 = به ترتیب ارتفاع های کل مقاطع تیرهای سمت چپ و راست چشمه اتصال

M1 و M2 = 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 M_u1 و M_u2 و در روش ASD با M_a1 و M_a2 نشان داده می شوند.

V_t = نیروی برشی ستون در بالای چشمه اتصال ناشی از ترکیبات مختلف بارگذاری متناظر با روش طراحی که در روش LRFD با V_u و در روش ASD با V_s نشان داده میشود.

در صورتی که مقاومت برشی موردنیاز 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 موردنیاز و مقاومت موجود چشمه اتصال الزامی است. ورق های 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 ستون های با مقطع صلیبی، مقاومت برشی موجود چشمه اتصال باید براساس 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 در آید، در این صورت می توان از مساحت بال های 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 می شود که در آن h 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 ۲۵tv و برای سخت کننده های انتهایی برابر ۱۲t_w در نظر گرفته می شود (t_w 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 یا 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 می کند) کمتر باشد. همچنین نسبت عرض به ضخامت سخت کننده ها نباید از ۰٫۵۶(E/F_y)^-۲ بزرگتر باشد.

ث) ورق های 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 ورق های تقویتی جان ورق های مضاعف) یا سخت کننده های قطری باشد، رعایت الزامات زیر ضروری است

الف) در صورت استفاده از ورق های تقویتی جان (ورق های مضاعف در چشمه اتصال، این ورقها و اتصالات آنها باید دارای مقاومت موجود کافی حداقل برابر با اختلاف مقاومت برشی موردنیاز چشمه اتصال و مقاومت برشی موجود آن مطابق الزامات بند ۱۰-۲-۹-۱۰-۶ باشد. جوش ورق های مضاعف به بال و جان عضو و نیز به ورق های 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 موردنیاز 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 ورق های 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، ورق های مضاعف می توانند در محل ورق های 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 وپ).

ت) در صورت عدم تعبیه ورق های پیوستگی در جان مقطع عضو، ورق های 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.

۱۰-۲-۱۰ الزامات حالتهای حدی بهره برداری

الزامات این بخش به موضوعاتی اختصاص دارد که از نظر اقناع شرایط بهره برداری در طرح و محاسبه سازهها مطرح هستند. با رعایت الزامات مربوط به حالتهای حدی بهره برداری، مجموعه سازه، شامل اعضا و اتصالات آن ضمن دارا بودن مقاومت موجود کافی در برابر بارهای خارجی، شرایطی نظیر محدودیت تغییر شکل ها و تغییر مکان ها، کنترل ارتعاشات، حفظ شکل ظاهری، دوام، آسایش ساکنین و غیره را با توجه به کاربری موردنظر تأمین می کند.

برای کنترل الزامات حالتهای حدی بهره برداری باید از ترکیبات بارگذاری ارائه شده در مبحث ششم مقررات ملی ساختمان استفاده شود. الزامات این بخش تحت عناوین زیر ارائه می شود:

۱-۱۰-۲-۱۰ ملاحظات پیش خیز

۲-۱۰-۲-۱۰ تغییر شکل های قائم

۳-۱۰-۲-۱۰ تغییر مکان های جانبی

۴-۱۰-۲-۱۰ ارتعاش (لرزش)

۵-۱۰-۲-۱۰ ملاحظات آثار ناشی از حرکت باد

۶-۱۰-۲-۱۰ آثار تغییر دما و خودکرنشی

۷-۱۰-۲-۱۰ لغزش اتصالات پیچی

۸-۱۰-۲-۱۰ خوردگی

۱-۱۰-۲-۱۰ ملاحظات پیش خیز

پیش خیز معمولا در تیرها و خرپاهای افقی با دهانه بزرگ به منظور دستیابی به یک تراز مسطح نسبی، تحت اثر بارهای دائمی در نظر گرفته می شود. چنانچه برای حفظ شرایط ظاهری و موقعیت هندسی بعضی از اعضای خمشی ضمن رعایت محدودیت های مربوط به تغییر شکل های قائم و جانبی، پیش خیز معینی لازم باشد، تا اعضا پس از بارگذاری به شکل مقرری در آیند، باید اندازه، جهت و موقعیت پیش خیز در مدارک فنی و در نقشه های اجرائی به روشنی مشخص شود.

طراح باید براساس مشخصات فنی عمومی از روش های اجرای پیش خیز و محدودیت های آن آگاهی داشته یا در نقشه های اجرائی و مشخصات فنی خصوصی، روش مناسب اجرای آن را مشخص نماید.

۲-۱۰-۲-۱۰ تغییر شکل های قائم

در تیرهایی که کفها و سقفهای ساختمانی را تحمل می کنند، باید تغییر شکل های قائم کنترل شوند. تغییر شکل های قائم اعضای سازهای تحت اثر ترکیبات مختلف بارگذاری نظیر حالتهای حدی بهره برداری، باید به اندازهای باشند که قابلیت بهره برداری مناسب سازه حفظ شود. این تغییر شکل ها عموما از دو عامل زیر ناشی می شوند:

• بارهای ثقلی ( بار مرده، بار زنده و بار برف)

• اثرات خود کرنشی (تغییرات دما، خزش، افت و غیره)

کلیه تیرهای فولادی و تیرهای مختلطی که در آنها هنگام بتن ریزی دال از پایه های موقت استفاده شده باشد، باید طوری محاسبه و طراحی شوند که تغییر شکل حداکثر ناشی از مجموع بار مرده و زنده از ۱/۲۴۰ طول دهانه و تغییر شکل حداکثر ناشی از بار زنده به تنهایی از ۱/۳۶۰ طول دهانه بیشتر نشود. طراح باید همواره حفظ انسجام اجزای غیر سازه ای را مدنظر داشته باشد. در تیرهای مختلط که در هنگام بتن ریزی دال از پایه های موقت استفاده نشده باشد، کنترل تغییر شکل های قائم این نوع تیرها باید شامل مراحل زیر باشد

١- تغییر شکل قائم ناشی از وزن تیر فولادی، دال بتنی و بارهای حین ساخت، براساس مقطع فولادی تنها محاسبه می شود.

۲- تغییرشکل قائم ناشی از بارهای مرده ای که بعد از گرفتن دال بتنی وارد می شوند، نظیر وزن کفسازی تیغه ها و موارد مشابه براساس مقطع مختلط محاسبه می شود.

٣- تغییرشکل قائم ناشی از بارهای زنده براساس مقطع مختلط محاسبه می شود.

۴- تغییرشکل محاسبه شده در مرحله ا نباید از ۱/۳۶۰ طول دهانه بیشتر باشد.

۵- مجموع تغییر شکلهای محاسبه شده در مراحل ۱، ۲ و ۳ نباید از و ۱/۲۴۰ طول دهانه بیشتر باشد.

۶- تغییر شکل محاسبه شده در مرحله ۳ نباید از ۱/۳۶۰ طول دهانه بیشتر باشد.

تبصره ۱: در محاسبه و کنترل تغییرشکل قائم، در صورت لزوم تغییر شکل های اضافی ناشی از خزش و جمع شدگی بتن نیز باید در نظر گرفته شود.

تبصره ۲: در تیرهای طره ای، مقدار حداکثر تغییر شکل های قائم مجاز برحسب طول دهانه، می تواند به دو برابر افزایش داده شود.

۳-۱۰-۲-۱۰ تغییر مکان های جانبی

تغییر مکان های جانبی در حالت های حدی بهره برداری باید تحت اثر ترکیبات بارگذاری نظیر حالت های حدی بهره برداری که در مبحث ششم مقررات ملی ساختمان مشخص شده است، محاسبه شوند.

در مورد اعضای فولادی و مختلط نگه دارنده نماهای در معرض نیروی باد، تغییر مکان های جانبی باید به نحوی محدود شوند که از ترک خوردگی نازک کاری ها با شکست شیشه ها (بسته به جزئیات به کار رفته در ساخت آنها)، جلوگیری به عمل آید. در هر حال تغییر مکان های جانبی اعضای فولادی و مختلط نگهدارنده نما تحت اثر نیروی باد نباید از در طول دهانه (حدفاصل بین تکیه گاه های نما) بیشتر باشد.

همچنین رعایت سایر محدودیت های قید شده در مبحث ششم مقررات ملی ساختمان برای کنترل تغییر مکان های جانبی کلی و نسبی طبقات در برابر بارهای باد و زلزله الزامی است.

۴-۱۰-۲-۱۰ ارتعاش (لرزش)

کفها و تیرهایی که سطوح خالی از تیغه بندی های ممتد تا سقف (یا خالی از عناصر دیگری که خاصیت میرا کنندگی ارتعاش را دارند) را تحمل می کنند، باید با توجه خاص به لرزش و ارتعاش حاصل از بارهای جنبشی (نظیر بارهای ناشی از حرکت افراد، کارکرد ماشین آلات، حرکت و توقف آسانسورها و نظایر آنها) طراحی شوند. بدین منظور فرکانس نوسانی کفها (تیرچه ها، دال ها و تیرها) باید به اندازه ای باشد که حداقل حساسیت افراد در برابر ارتعاش قائم را ارضا نماید. حداقل فرکانس نوسانی (دوره ای) کفها برای کاربری های مختلف نباید از مقادیر مشخص شده در جدول ۱۰-۲-۱۰-۱ کمتر باشد.

برای محاسبه فرکانس نوسانی (f)، می توان از رابطه ۱۰-۲-۱۰-۱ استفاده نمود:

که در آن :

f= فرکانس نوسانی ارتعاش برحسب هرتز

Δ_ts = تغییر مکان نسبی قائم حداکثر کف برحسب میلی متر تحت اثر بار مرده و بخشی از بار زنده که دائمی فرض می شود.

g= شتاب ثقل برابر mm/s^۲ ۹۸۱۰

تبصره ۱: در صورتی که به مطالعات جامع تر برای ارتعاش کف ها نیاز باشد، می توان از مدل سازی دینامیکی یا مراجع معتبر دیگر به جای رابطه ۱۰-۲-۱۰-۱ و جدول ۱۰-۲-۱۰-۱ استفاده نمود.

تبصره ۲: در محاسبات دقیق تر، شتاب لرزش کف را می توان به روش های دینامیکی تعیین و آن را با شتابهای معیار آسایش انسان بر مبنای کاربری کف که در استاندارد ۱۰۱۳۷ ISO معرفی شده اند، مقایسه نمود.

۵-۱۰-۲-۱۰ ملاحظات آثار ناشی از حرکت باد

به منظور آسایش ساکنین، آثار ناشی از حرکت باد باید به نحو مؤثری در محاسبه و طراحی سازه های بلند و پوشش های نما مورد توجه قرار گیرد. برای این منظور رعایت ضوابط مبحث ششم مقررات ملی ساختمان الزامی است.

۶-۱۰-۲-۱۰ آثار تغییرات دما و خود کرنشی

برای تأمین شرایط بهره برداری مناسب، در محاسبه و طراحی سازه باید آثار تغییرات دما به نحو مناسبی مورد توجه قرار گیرد. خرابی پوشش های نمای ساختمان می تواند عامل نفوذ آب شده و منجر به زنگ زدگی شود. در محاسبات تغییر شکل های دمائی، ضریب انبساط و انقباض حرارتی فولاد برابر ۲x10^-۶ به ازای هر درجه سلسیوس در نظر گرفته میشود. خزش و جمع شدگی در اجزای بتنی و تسلیم موضعی در اجزای فولادی، در عناصر سازهای می تواند آثاری مشابه وقوع ترک خوردگی و باز شدن درزها داشته باشد. با جانمایی مناسب درزهای حرکتی و طراحی مناسب برای هر درز، می توان شرایط مناسب بهره برداری را فراهم کرد.

۷-۱۰-۲-۱۰ لغزش اتصالات پیچی

در مواردی که لغزش اتصالات پیچی باعث تغییر شکل هایی می شود که شرایط بهره برداری مناسب را به مخاطره می اندازد، طراحی اتصال باید به صورت لغزش بحرانی مطابق الزامات بند ۱۰-۲-۹-۳-۵ صورت گیرد.

۸-۱۰-۲-۱۰ خوردگی

خوردگی به عنوان یک حالت حدی بهره برداری به شمار می آید و می تواند موجب ایجاد لکه های زنگاب و ترک خوردن نازک کاری ها در اثر افزایش حجم فولاد زنگ زده شود.

در طراحی باید به جلوگیری از خوردگی و عوامل مسبب آن خصوصأ رطوبت و تروخشک شدن متوالی توجه ویژه معطوف گردد. جزئیات اعضا و اتصالات باید به نحوی طراحی شوند که امکان جمع شدن آب در تماس با سازه فولادی وجود نداشته باشد. در محل های مستعد جمع شدن آب، تعبیه شیبهای مناسب و سوراخهای تخلیه آب ضروری است. همچنین اجرای پوشش های مقاوم در برابر خوردگی در محل های مستعد خوردگی مطابق الزامات فصل ۱۰-۴ الزامی است.