کدکاو : 13-9 دیوارها

1-13-9 گستره

1-1-13-9 ضوابط این فصل باید در طراحی دیوارهای بتن آرمه رعایت شوند.

2-1-13-9 طراحی دیوارهای سازه ای با شکل پذیری زیاد باید بر اساس فصل 9-20 انجام شود.

3-1-13-9 طراحی دیوارهای حائل طره ای باید بر اساس فصل ۹-۱۵ انجام شود.

4-1-13-9 طراحی دیوارها به عنوان تیر روی زمین باید بر اساس ضوابط فصل ۹-۱۵ انجام شود. در صورتی که این دیوارها مطابق ضوابط بند ۹-۱۱-۸ از نوع تیر عمیق باشند، باید ضوابط بند 9-11-8 در مورد آنها رعایت شوند.

2-13-9 کلیات

1-2-13-9 در طراحی دیوارها باید کلیه‌ی مشخصات بتن و آرماتورها و نیز قطعات مدفون در بتن بر طبق الزامات فصول ۹-۳ و ۹-۴ این مبحث باشند.

2-2-13-9 طول افقی دیوار که به عنوان ناحیه‌ی مؤثر برای تحمل هر یک از بارهای متمرکز وارد بر دیوار در نظر گرفته می‌شود، نباید از پهنای سطح اثر بار به اضافه ی دو برابر ضخامت دیوار در هر طرف سطح اثر، و یا از فاصله ی مرکز تا مرکز بارهای متمرکز بیشتر باشد. طول افقی مؤثر باربری اتکایی نباید خارج از درزهای قائم دیوار قرار گیرد؛ مگر آن که بر اساس طراحی صورت گرفته، انتقال نیروها به روش مناسبی در درزها صورت پذیرد.

3-2-13-9 در دیوارهای پیش ساخته، اتصال قطعات به یک دیگر باید بر اساس بند ۹-۱۷-۵ صورت گیرد.

4-2-13-9 اتصال دیوارها به شالوده‌ها باید بر اساس بند ۹-۱۷-۲ صورت گیرد.

5-2-13-9 برای تأمین پایداری دیوارها باید آنها را در قطعات متقاطع مجاور مانند کفها، بام‌ها، ستون‌ها، پشت بندهای دیواری، ستون‌های دیواری، دیوارهای متقاطع و شالوده‌ها مهار کرد.

3-13-9 حداقل ضخامت دیوار

1-3-13-9 ضخامت دیوارها نباید کمتر از مقادیر زیر در نظر گرفته شود. استفاده از ضخامتهای کمتر تنها در شرایطی که تحلیل سازه بیانگر مقاومت و پایداری کافی دیوار زیر اثر بارهای وارده باشد، مجاز می‌باشد.

الف – دیوارهای باربر و دیوارهای سازه ای با شکل پذیری کم: $\frac{1}{25}$ کوچکترین از طول مهار نشده و ارتفاع مهار نشده ی دیوار، ولی حداقل ۱۰۰ میلی متر. این محدودیت فقط در مورد دیوارهای باربری صدق می‌کند که با روش ساده شده ی بند ۹-۱۳-۵-۲ طراحی شده باشند.

ب– دیوارهای غیر باربر: $\frac{1}{30}$ کوچک‌ترین از طول مهار نشده و ارتفاع مهار نشده ی دیوار، ولی حداقل ۱۰۰ میلی متر.

پ- دیوارهای بیرونی زیر زمین‌ها و دیوارهای شالوده و سایر دیوارهایی که دائماً در تماس با خاک قرار دارند: ۲۰۰ میلی متر. این محدودیت فقط در مواردی صدق می‌کند که دیوار با روش ساده شده‌ی بند ۹-۱۳-۵-۲ طراحی شده باشد.

4-13-9 تلاش های طراحی

1-4-13-9 کلیات

1-1-4-13-9 دیوارها باید برای تمامی بارهایی که به آنها وارد می‌شوند، از جمله بارهای با برون محوری و بارهای جانبی، طراحی شوند.

2-1-4-13-9 تلاش‌های طراحی در دیوارها باید برای بارهای نهایی، بر اساس ضوابط فصل ۹-۷ ، و تحلیل سازه با منظور داشتن الزامات فصل 9-6 تعیین شوند.

3-1-4-13-9 اثرات لاغری در دیوارها باید بر اساس ضوابط بندهای ۹-۶-۵-۴، ۹-۶-۶ و یا 9-6-7 تعیین شوند. در دیوارهای مشمول ضوابط بند ۹-۱۳-۸، می‌توان اثرات لاغری خارج از صفحه را بر اساس الزامات ان بند تعیین نمود.

2-4-13-9 لنگر و نیروی محوری ضریب دار

1-2-4-13-9 دیوارها باید برای حداکثر لنگر خمشی ضریب دار، M_u ، که ممکن است همراه با نیروهای محوری ضریبدار، P_u، در هر یک از ترکیب‌های بارگذاری به دیوار وارد شود، طراحی گردند. مقدار بار محوری نهایی (ضریب دار) با برون محوری، نباید بیشتر از ϕP_n,max مطابق فصل 9-8 باشد. مقدار ضریب ϕ باید برای مقاطع فشار-کنترل از جدول ۹-۷-۲ تعیین شود. لنگر خمشی طراحی M_u باید بر اساس اثرات لاغری موضوع بندهای ۹-۶-۵-۴، ۹-۶-۶ و یا 9-6-7 تشدید شده باشد.

3-4-13-9 برش ضریب دار

1-3-4-13-9 دیوارها باید برای حداکثر برش داخل صفحه ی V_u و نیز برش خارح از صفحه ی V_u طراحی شوند.

5-13-9 مقاومت طراحی

1-5-13-9 کلیات

1-1-5-13-9 طراحی دیوارها در کلیه ی مقاطع باید بر اساس تأمین روابط ۹-۸-۱- الف، 9-8-1-ب و ۹-۸-۱-ت، و اعمال اثر اندرکنش نیروی محوری و لنگر خمشی در هر ترکیب بار صورت گیرد. مقدار ضریب ϕ بر اساس ضوابط فصل ۹-۷ تعیین می‌شود.

2-5-13-9 طراحی برای بار محوری و لنگر خمشی داخل یا خارج صفحه

1-2-5-13-9 در دیوارهای باربر، مقاومت اسمی محوری P_n و مقاومت اسمی خمشی M_n داخل یا خارج از صفحه را می‌توان مطابق با ضوابط فصل ۹-۸ محاسبه نمود. به عنوان یک روش جایگزین، در دیوارهای زیر اثر بار محوری و لنگر خمشی خارج از صفحه، طراحی را می‌توان بر اساس رابطه ی ساده شده ی بندهای ۹-۱۳-۵-۲-۳ و ۹-۱۳-۵-۲-۴ انجام داد.

2-2-5-13-9 در دیوارهای غیر باربر، که در آنها بار محوری قابل ملاحظه نیست، M_n را باید بر اساس ضابطه ی بند ۹-۸-۲ محاسبه نمود.

3-2-5-13-9 در دیوارهای با مقطع مستطیل توپر که در آنها برون محوری برآیند بارهای ضریبدار، کمتر از یک ششم ضخامت دیوار است، می‌توان مقاومت محوری اسمی مقطع، P_n، را با استفاده از رابطه ی تجربی زیر تعیین نمود.

(1-13-9)

$P_{n}=0.55f_{c}^{'}A_{g}\left [ 1-\left ( \frac{kl_{c}}{32h} \right )^{^{2}} \right ]$

در این رابطه، k ضریب طول مؤثر دیوار در جهت خارج از صفحه است که باید به شرح زیر تعیین شود.الف– در دیوارهای مهار شده در مقابل حرکت جانبی در بالا و پایین که در آنها از چرخش حول یک یا هر دو انتها جلوگیری شده باشد: k=0/8

ب– در دیوارهای مهار شده در مقابل حرکت جانبی در بالا و پایین که در آنها از چرخش حول دو انتها (بالا و پایین دیوار) جلوگیری نشده باشد: k=1/0

پ– در دیوارهای مهار نشده در مقابل حرکت جانبی: k=2/0

4-2-5-13-9 ضریب ϕ که در P_n ضرب می‌شود، باید برای مقاطع فشار کنترل از جدول 9-7-2 تعیین شود.

5-2-5-13-9 آرماتور گذاری در دیوارها نباید کمتر از مقادیر تعیین شده در بند ۹-۱۳-۶ در نظر گرفته شود.

3-5-13-9 طراحی برای برش داخل صفحه

1-3-5-13-9 مقاومت برشی اسمی داخل صفحه ی دیوارها، V_n، باید بر اساس ضوابط بندهای 9-13-5-3-2 تا ۹-۱۳-۵-۳-۵ محاسبه شود. برای دیوارهای با h_w/l_w<2، طراحی برای برش داخل صفحه را می‌توان بر اساس روش خرپایی موضوع پیوست 9-پ3 نیز انجام داد. در تمام موارد، آرماتور گذاری دیوارها باید محدودیت‌های بند ۹-۱3-۶، و فاصله ی میلگردها محدودیتهای بندهای ۹-۱۳-۷-۲ و ۹-۱۳-۷-۴ را تأمین نماید.

2-3-5-13-9 در هیچ مقطع افقی از دیوار، مقدار V_n نباید بیشتر از $0.66\sqrt{f_{c}^{'}}A_{cv}$ منظور شود.

3-3-5-13-9 مقدار V_n از رابطه زیر محاسبه می‌شود:

(2-13-9)

$V_{n}=\left ( \alpha _{c} \lambda \sqrt{f_{c}^{'}}+\rho _{t}f_{yt}\right )A_{cv}$

در این رابطه α_c ضریبی است که مطابق (الف) تا (پ) این بند تعیین می‌شود:الف – در دیوارهایی که در آنها نسبت $\frac{h_{w}}{l_{w}}$ بزرگتر یا مساوی ۲ است: α_c=0.17

ب– در دیوارهایی که در آنها نسبت $\frac{h_{w}}{l_{w}}$ کوچک‌تر یا مساوی 1/5 است: α_c=0.25

پ– در دیوارهایی که در آنها نسبت $\frac{h_{w}}{l_{w}}$ بین 1/5 و ۲ است، ضریب α_c با درون یابی خطی بین اعداد فوق تعیین می‌شود.

9-13-5-3-4 در دیوارهای تحت اثر نیروی محوری خالص کششی، مقدار ضریب α_c در رابطه ی (۹-۱۳-۲) بر اساس رابطه‌ی زیر تعیین می‌شود:

(3-13-9)

$\alpha _{c}=0.17\left ( 1+0.29\frac{N_{u}}{A_{g}} \right )\geq 0$

علامت N_u برای کشش، منفی در نظر گرفته می‌شود.

5-3-5-13-9 در دیوارهایی که متشکل از تعدادی قطعه ی دیوار قائم بوده و نیروی جانبی مشترکی را تحمل می‌کنند، V_n در كل نباید بیشتر از $0.66\sqrt{f_{c}^{'}}A_{cv}$ ، و در هر یک از قطعات به تنهایی نباید بیشتر از $0.83\sqrt{f_{c}^{'}}A_{cw}$ منظور گردد. A_cv سطح مقطع كل بنن محدود به عرض ضخامت جان و مجموع طول مقاطع دیواری، و A_cw سطح مقطع هر قطعه دیوار می‌باشد.

4-5-13-9 طراحی برای برش خارج از صفحه

1-4-5-13-9 مقاومت برشی اسمی خارج از صفحه ی دیوارها، V_n، باید بر اساس ضوابط بند 9-8-4 محاسبه شود.

6-13-9 محدودیت‌های مقادیر آرماتورها

1-6-13-9 آرماتورهای طولی و عرضی در دیوارها نباید کمتر از مقادیر مندرج در بندهای 9-13-6-2 و 9-13-6-3 اختیار شوند.

2-6-13-9 در مواردی که برای برش داخل صفحه $V_{u}\leq 0.50\phi \alpha _{c}\lambda \sqrt{f_{c}^{'}}A_{cv}$ است، حداقل نسبت مساحت مقطع آرماتور طولی به مساحت کلی مقطع، ρ_l، و حداقل نسبت مساحت مقطع آرماتور عرضی به مساحت کل مقطع، ρ_t، باید بر اساس ضوابط بندهای ۹-۱۳-۶-۲-۱ و 9-13-6-2-2 تعیین شوند.

1-2-6-13-9 حداقل ρ_l برای آرماتورهای مختلف به شرح زیر است:

الف – برای آرماتورهای آجدار با قطر ۱۶ میلی متر و کمتر و با تنش تسلیم مساوی و یا بیشتر از ۴۲۰ مگاپاسکال: 0/0012

ب– برای آرماتورهای آجدار با قطر ۱۶ میلی متر و کمتر و با تنش تسلیم کمتر از ۴۲۰ مگاپاسکال: 0/0015

پ– برای آرماتورهای آجدار با قطر بیش‌تر از ۱۶ میلی متر: 0/0015

ت– برای شبکه‌های سیمی جوش شده: 0/0012

ث – در دیوارهای پیش ساخته با شبکه‌های میلگرد یا سیم جوش شده: 0/0010

2-2-6-13-9 حداقل ρ_t برای آرماتورهای مختلف به شرح زیر است:

الف– برای آرماتورهای آجدار با قطر ۱۶ میلی متر و کمتر و با تنش تسلیم مساوی و یا بیشتر از ۴۲۰ مگاپاسکال: 0/0020

ب– برای آرماتورهای آجدار با قطر ۱۶ میلی متر و کمتر و با تنش تسلیم کمتر از ۴۲۰ مگاپاسکال: 0/0025

پ– برای آرماتورهای آجدار با قطر بیشتر از ۱۶ میلی متر: 0/0025

ت– برای شبکه‌های سیمی جوش شده: 0/0020

ث- در دیوارهای پیش ساخته با شبکه‌های میلگرد یا سیم جوش شده: 0/0010

3-6-13-9 در مواردی که برای برش داخل صفحه $V_{u}> 0.50\phi \alpha _{c}\lambda \sqrt{f_{c}^{'}}A_{cv}$ است، حداقل ρ_l و ρ_t باید برابر با مقادیر (الف) و (ب) زیر منظور شود :

الف- حداقل ρ_l باید برابر با بزرگترین دو مقدار محاسبه شده از رابطه ی (۹-۱۳-۴) و 0/0025 در نظر گرفته شود؛ ولی لازم نیست از مقدار ρ_t مورد نیاز در بند ۹-۱۳-۵-۳-۳ بیش‌تر اختیار شود.

(4-13-9)

$\rho _{l}\geq 0.0025+0.5\left ( 2.5-\frac{h_{w}}{l_{w}} \right )\left ( \rho _{t}-0.0025 \right )$

ب- حداقل ρ_t باید برابر با 0/0025 درنظر گرفته شود.

7-13-9 جزئیات آرماتور گذاری

1-7-13-9 کلیات

1-1-7-13-9 پوشش بتنی روی میلگردها و نیز مهار میلگردها در بتن و چگونگی وصله ی آن‌ها به یک دیگر باید به ترتیب مطابق ضوابط فصل های ۹-۴ و ۹-۲۱ باشند.

2-7-13-9 فاصله ی آرماتورهای طولی

1-2-7-13-9 فاصله ی آرماتورهای طولی از یک دیگر در هر شبکه در دیوارهای درجا ریز، نباید بیشتر از سه برابر ضخامت دیوار و ۳۵۰ میلی متر در نظر گرفته شود. اگر آرماتور برشی برای مقاومت داخل صفحه‌ی دیوار لازم باشد، فاصله ی آرماتورهای طولی نباید از یک سوم طول دیوار، l_w/3، بیشتر باشد.

2-2-7-13-9 فاصله ی آرماتورهای طولی از یک دیگر در هر شبکه در دیوارهای پیش ساخته، نباید بیشتر از پنج برابر ضخامت دیوار و ۳۵۰ میلی متر برای دیوارهای خارجی، و ۷۵۰ میلی متر برای دیوارهای داخلی در نظر گرفته شود. اگر آرماتور برشی برای مقاومت داخل صفحه ی دیوار لازم باشد، فاصله ی آرماتورهای طولی نباید از l_w/3، 3h و 350 میلی متر، بیشتر باشد.

3-2-7-13-9 در دیوارهای با ضخامت بیشتر از ۲۵۰ میلی متر، به جز دیوارهای زیر زمین یک طبقه و دیوارهای حائل طره‌ای، هر یک از آرماتورهای طولی و عرضی باید حداقل در دو شبکه، هر یک نزدیک به یک وجه دیوار در نظر گرفته شوند.

4-2-7-13-9 آرماتور کششی – خمشی باید به صورت مناسبی توزیع شده و تا جایی که ممکن است، به وجه کششی نزدیک باشد.

3-7-13-9 فاصله ی آرماتورهای عرضی

1-3-7-13-9 فاصله ی آرماتورهای عرضی از یک دیگر در هر شبکه در دیوارهای درجا ریز نباید بیشتر از سه برابر ضخامت دیوار و ۳۵۰ میلی متر باشد. اگر آرماتور برشی برای مقاومت داخل صفحه‌ی دیوار لازم باشد، فاصله‌ی آرماتورهای عرضی نباید از یک پنجم طول دیوار، l_w/5 بیشتر باشد.

2-3-7-13-9 فاصله‌ی آرماتورهای عرضی از یک دیگر در هر شبکه در دیوارهای پیش ساخته نباید بیشتر از پنج برابر ضخامت دیوار و ۳۵۰ میلی متر برای دیوارهای خارجی، و ۷۵۰ میلی متر برای دیوارهای داخلی باشد. اگر آرماتور برشی برای مقاومت داخل صفحه ی دیوار لازم باشد، فاصله ی آرماتورهای عرضی نباید از l_w/3، 3h و 350 میلی متر بیشتر باشد.

4-7-13-9 تکیه گاه جانبی آرماتورهای طولی

1-4-7-13-9 در مواردی که به آرماتورهای طولی برای تأمین مقاومت محوری فشاری نیاز است، و سطح مقطع كل آرماتور طولی A_st از یک درصد مساحت کل مقطع، 0.01A_g ، بیشتر است، باید از تنگ های عرضی برای مهار آرماتورهای طولی استفاده شود.

5-7-13-9 آرماتور گذاری اطراف بازشو

1-5-7-13-9 علاوه بر حداقل آرماتورهای مورد نیاز بند ۹-۱۳-۶، حداقل دو آرماتور با قطر ۱۶ میلی متر یا معادل آن در دیوارهای با دو سفره آرماتور در دو جهت، و یک آرماتور با قطر ۱۶ میلی متر در دیوارهای با یک سفره آرماتور در دو جهت، باید در اطراف بازشوهای درها، پنجره‌ها و یا بازشوهای با اندازه ی مشابه تعبیه شوند. این آرماتورها باید برای توسعه‌ی تنش تسلیم میلگرد در گوشه‌های بازشو مهار شوند.

8-13-9 روش جایگزین برای تحلیل خارج از صفحه ی دیوارهای لاغر

1-8-13-9 کلیات

1-1-8-13-9 تحلیل اثرات لاغری خارج از صفحه ی دیوارهایی که ضوابط (الف) تا (ث) این بند را برآورده می‌کنند، می‌تواند مطابق ضوابط این بخش صورت گیرد.

الف– سطح مقطع در ارتفاع دیوار ثابت باشد.

ب– رفتار خمشی خارج از صفحه ی دیوار به صورت کشش-کنترل باشد.

پ- حداقل مقدار ϕM_n برابر با M_cr باشد؛ که M_cr با استفاده از مدول گسیختگی، f_r بر اساس ضوابط فصل ۹-۳ محاسبه می‌شود.

ت– مقدار P_u در مقطع وسط ارتفاع دیوار، از 0.06f‘_cA_g بیشتر نباشد.

ث– تغییر شکل خارج از صفحه ی محاسبه شده برای بارهای بهره برداری، Δ_s، با در نظر گرفتن اثرات P-Δ، از $\frac{l_{c}}{150}$ بیشتر نباشد.

2-8-13-9 مدل سازی

1-2-8-13-9 دیوار باید به عنوان یک عضو با تکیه گاه‌های ساده و تحت بار محوری که زیر اثر بار جانبی گسترده ی یکنواخت خارج از صفحه قرار دارد، تحلیل شود. در این شرایط، حداکثر لنگر خمشی و تغییر شکل در وسط ارتفاع دیوار رخ می‌دهد.

2-2-8-13-9 بارهای ثقلی متمرکز وارد شده به دیوار در بالای هر مقطع باید با فرض توزيع یکنواخت روی عرضی برابر با عرض اعمال بار به اضافه‌ی عرضی در دو سمت که با شیب ۱ به ۲ (افقي به قائم) زیاد می‌شود، در نظر گرفته شوند. مقدار عرض کل برای توزیع یکنواخت نباید از مقادير (الف) یا (ب) تجاوز کند:

الف – فاصله بین بارهای متمرکز؛

ب– لبه‌های دیوار.

3-8-13-9 لنگر ضریبدار

1-3-8-13-9 مقدار لنگر M_u در وسط ارتفاع دیوار، ناشی از ترکیب خمش و بار محوری، باید در بر گیرنده ی اثرات تغییر شکل دیوار بر اساس ضوابط بندهای (الف) یا (ب) باشد.

الف – با استفاده از روش تکرار محاسبات بر اساس رابطه‌ی زیر:

(5-13-9)

$M_{u}=M_{ua}+P_{u}\Delta _{u}$

که در آن، M_ua حداكثر لنگر ضریبدار در وسط ارتفاع دیواره ناشی از بارهای جانبی و بارهای محوری خارج از مرکز است و اثرات P-Δ را شامل نمی‌شود.

مقدار Δ_u از رابطه‌ی زیر محاسبه می‌شود:

(6-13-9)

$\Delta _{u}=\frac{5M_{u}l_{c}^{2}}{\left ( 0.75 \right )48E_{c}I_{cr}}$

در این رابطه، ممان اینرسی ترک خورده ی مقطع، I_cr، برابر است با:

(7-13-9)

$I_{cr}=\frac{E_{s}}{E_{c}} \left ( A_{s}+\frac{P_{u}}{f_{y}} \frac{d}{2d} \right )\left ( d-c \right )^{2}+\frac{l_{w}c^{3}}{3}$

که حداقل مقدار نسبت E_s/E_c باید برابر با ۶ در نظر گرفته شود.

ب– با استفاده از روش مستقیم با رابطه‌ی زیر:

(8-13-9)

$M_{u}=\frac{M_{ua}}{\left ( 1-\frac{5P_{u}l_{c}^{2}}{\left ( 0.75 \right )48E_{c}I_{cr}} \right )}$

4-8-13-9 تغییر شکل خارج از صفحه – بارهای بهره برداری

1-4-8-13-9 تغییر شکل خارج از صفحه ناشی از بارهای بهره برداری، Δ_s، باید بر اساس روابط (9-13-9) محاسبه شود؛ که در آن M_a با استفاده از رابطه ی (۹-۱۳-۱۰) تعیین می‌گردد.

الف- اگر M_a≤ $\left ( \frac{2}{3} \right )$ M_cr

(9-13-9-الف)

$\Delta _{s}=\left ( \frac{M_{a}}{M_{cr}} \right )\Delta _{cr}$

ب- اگر M_a> $\left ( \frac{2}{3} \right )$ M_cr

(9-13-9-ب)

$\Delta _{s}=\frac{2}{3}\Delta _{cr}+\left ( \frac{M_{a}-\left ( 2/3 \right )M_{cr}}{M_{n}-\left ( 2/3 \right )M_{cr}} \right )\left (\Delta _{n}-\frac{2}{3}\Delta _{cr} \right )$

2-4-8-13-9 حداکثر مقدار لنگر M_a در وسط ارتفاع دیوار، ناشی از بارهای بهره برداری جانبی و بارهای محوری دارای خروج از مرکزیت، که اثرات P_sΔ_s را نیز شامل می‌شود، باید با استفاده از رابطه ی (۹-۱۳-۱۰) و با حل تکراری روی تغییر شکل ها تعیین شود.

(10-13-9)

$M_{a}=M_{_{sa}}+P_{s}\Delta _{s}$

3-4-8-13-9 مقادير Δ_cr و Δ_n باید بر اساس روابط (۹-۱۳-۱۱) و (۹-۱۳-۱۲) محاسبه شوند:

(11-13-9)	$\Delta _{cr}=\frac{5M_{cr}l_{c}^{2}}{48E_{c}I_{g}}$
(12-13-9)	$\Delta _{n}=\frac{5M_{n}l_{c}^{2}}{48E_{c}I_{cr}}$

4-4-8-13-9 مقدار I_cr در رابطه ی (۹-۱۳-۱۲) با استفاده از رابطه ی (۹-۱۳-۷) محاسبه می‌شود.

13-9 دیوارها