بخش 10.3.3.3

اجزا مقاطع تیرها و ستون‌ها باید از نوع فشرده لرزه‌ای با محدودیت حداکثر نسبت پهنا به ضخامت برابر λ _hd مطابق مقادیر جدول ۱۰-۳-۲-۴ باشند.

در ستون‌ها استفاده از مقطع متشکل از چند نیمرخ بست دار مجاز نیست. اجزای مقطع ستون باید در تمامی طول آن به صورت پیوسته به یکدیگر متصل شوند.

استفاده از تیرهای با جان سوراخ دار و با سوراخ‌های متوالی (لانه زنبوری) به عنوان اعضای باربر جانبی مجاز نیست. در صورت لزوم ایجاد سوراخ دسترسی در جان تیر، این سوراخ باید خارج از ناحیه حفاظت شده در انتهای تیر و در یک سوم میانی طول دهانه تیر قرار گیرد. اطراف سوراخ باید به نحوی تقویت شود که مقاومت‌های موجود برشی و خمشی تیر، با احتساب آثار ناشی از خمش ثانویه، به طور کامل فراهم گردد.

طول ناحیه حفاظت شده دو انتهای تیر، که باید در آن‌ها ضوابط بند ۱۰-۳-۲-۱۷ رعایت گردد، باید براساس آزمایش‌های تأیید شده به دست آید. در خصوص اتصالات پیش تأییدشده مندرج در بخش ۱۰-۳-۷ ، طول این ناحیه باید مطابق مقادیر ارائه شده در آن بخش تعیین شود.

در نواحی غیر از ناحیه حفاظت شده در انتهای تیر، تغییر تدریجی در پهنا یا ضخامت تیر از ورق بزرگتر به ورق کوچکتر، باید با شیب حداکثر 1 به 2.5 صورت گیرد. در ناحیه حفاظت شده دو انتهای تیر، هرگونه تغییر در پهنا یا ضخامت بال و سوراخ کاری باید براساس آزمایش‌های تأیید شده و در خصوص اتصالات پیش تأییدشده مندرج در بخش ۱۰-۳-۷ ، براساس ضوابط آن بخش باشد.

جوش‌های شیاری در محل وصل ستونها؛

جوش بال و جان تیر به ستون؛

جوش‌های اتصال ستون به کف ستون

استثناء : درصورتی که آزمایشها یا تحلیل‌ها نشان دهند که امکان تشکیل مفاصل پلاستیک در پای ستون یا در نزدیکی آن وجود ندارد و ضمناً تحت اثر ترکیبات بارگذاری شامل زلزله تشدید یافته در پای ستون بر کنش محتمل نیست، جوش‌های این اتصال می‌توانند بحرانی لرزه‌ای محسوب نشوند.

کلیه تیرهای باربر لرزه‌ای باید دارای مهار جانبی کافی باشند، به طوری که در تعیین مقاومت خمشی اسمی تیر (M _n )، حالت حدی کمانش جانبی - پیچشی تعیین کننده نباشد. مهار جانبی تیرها باید به گونه‌ای تعبیه شوند که در محل اتصال آن‌ها به تیر از تغییر مکان جانبی هر دو بال تیر یا از پیچش کل مقطع به نحو مؤثری جلوگیری به عمل آید.

تعبیه مهار جانبی اضافی در محل اعمال بارهای متمرکز خارجی در طول تیر، در محل تغییر مقطع تیر، در محل‌هایی که نتایج تحلیل نشانگر احتمال تشکیل مفصل پلاستیک است یا در محل‌هایی که در بخش ۱۰-۳-۷ برای اتصالات پیش تأییدشده پیش بینی شده است، الزامی است.

در محل تشکیل مفاصل پلاستیک، مهارهای جانبی تیرهای باربر لرزه‌ای باید دارای مقاومت کافی مطابق ضوابط بند ۱۰-۳-۲-۸-۳ باشند.

اتصالات مهارشده

در قابهای خمشی چنانچه در محل اتصال تیر به ستون، تیر دیگری در امتداد عمود بر محور تیر موردنظر به ستون متصل شود و ضوابط این بند نیز اقناع شود، اتصال مهارشده نامیده می‌شود. در این نوع اتصال در حالت‌هایی که جان تیرها و ستون در یک صفحه قرار گرفته و تحلیل‌ها نشان دهند که ستون در خارج از ناحیه چشمۀ اتصال ارتجاعی باقی می‌ماند، مهار بال‌های ستون در محل اتصال تیر به ستون فقط در تراز بال بالایی تیر الزامی است. برای نشان دادن ارتجاعی باقی ماندن ستون کافی است نسبت محاسبه شده توسط رابطه ۱۰-۳-۳-۳-۱ بزرگ‌تر از 2.0 باشد.

چنانچه ارتجاعی باقی ماندن ستون در خارج از ناحیه چشمه اتصال را نتوان نشان داد، الزامات زیر باید رعایت شوند:

۱- بال‌های ستون در تراز بال‌های بالا و پایین تیر باید دارای مهار جانبی باشند.

۲- هر مهار جانبی باید برای مقاومت موردنیاز برابر 2% مقاومت موجود بال تیر طراحی شود. مقاومت موجود بال تیر برابر با F _y b _f t _bf / α _s است، که در آن:

تبصره : مهار جانبی بال‌های ستون می‌تواند به طور مستقیم یا غیرمستقیم تأمین گردد. مهار مستقیم شامل استفاده از یک عضو یا دال عرشه و اتصال آن‌ها به بال ستون است. مهار غیر مستقیم عبارت است از مهاری که از طریق اتصال عضو به بال ستون تأمین نمی‌شود، بلکه از طریق ورق‌های پیوستگی و اتصال ورق برش جان تیر متعامد به جان ستون در حدفاصل ورق‌های پیوستگی، تأمین می‌گردد.

اتصالات مهارنشده

در قابهای خمشی چنانچه در محل اتصال تیر به ستون، تیر دیگری در امتداد عمود بر محور تیر موردنظر به ستون متصل نشود یا ضوابط بند (الف) اقناع نشود، اتصال مهارنشده نامیده می‌شود. در این نوع اتصال، ستون باید برای کمانش جانبی در امتداد عمود بر راستای اثر زلزله با طولی برابر فاصله بین نقاط مهار ستون طراحی شود. ضمناً الزامات زیر نیز باید رعایت شوند:

۱- مقاومت موردنیاز ستون باید براساس ترکیبات بارگذاری شامل زلزله تشدید یافته محاسبه شود.

۲- نسبت لاغری ستون نباید از 60 بیشتر باشد.

۳- مقاومت خمشی موردنیاز ستون حول محور عمود بر امتداد اثر زلزله باید با در نظر گرفتن اثر نیرویی که در بند ۱۰-۳-۳-۳-۵-الف-۲ معین شده است، علاوه بر آثار مرتبه دوم نیروهایی که باعث تغییر مکان جانبی بال‌های تیر می‌شود، محاسبه شود.

ستون‌هایی که در کلیه ترکیبات بارگذاری متعارف دارای P _rc <0.3P _c (که در آن P _rc مقاومت فشاری موردنیاز، P _c =F _yc A _g /a _s ،

F _yc تنش تسلیم مشخصه فولاد ستون و A _g سطح مقطع ستون است) بوده و دارای شرایط زیر باشند:

1- ستون‌های ساختمان‌های یک طبقه و ستون‌های طبقه آخر ساختمان‌های چندطبقه

۲- تعدادی از ستون‌های هر طبقه که مجموع مقاومت برشی موجود آن‌ها کمتر از 20 درصد کل مقاومت برشی موجود ستون‌های آن طبقه و مجموع مقاومت برشی موجود آن‌هایی که بر روی یک محور قرار دارند کمتر از 33 درصد کل مقاومت برشی موجود آن محور باشد. در این بند محور ستون به محور یا محورهای موازی اطلاق می‌شود که در فاصله کمتر از 10 درصد بعد پلان طبقه، در جهت عمود بر محور، از یکدیگر قرار گرفته باشند.

ستون‌های طبقه‌ای که در آن نسبت مجموع مقاومت برشی موجود ستون‌ها به مجموع مقاومت برشی موردنیاز ستونها در آن طبقه، 50 درصد بیشتر از این نسبت در طبقه فوقانی آن باشد.

مقاومت برشی موردنیاز تیر (V _r ) باید با استفاده از تعادل استاتیکی بارهای ثقلی (با ضرایب بار مربوطه) که با اثر برش ناشی از نیروی زلزله محدود به ظرفیت مؤلفه خمش در محل تشکیل مفاصل پلاستیک در طول تیر (V _Ecl ) ترکیب می‌شوند، تعیین شود. با توجه به شکل ۱۰-۳-۳-۳-۱ مقدار V _Ecl از رابطه زیر تعیین می‌شود:

$V_{Ecl}=2M_{pr}/(\alpha _{s}L_{h})$

تبصره : در کنترل کفایت مقطع تیرهای نوردشده برای تأمین مقاومت برشی موردنیاز، مقاومت برشی موجود آن را که براساس ضوابط بخش ۱۰-۲-۶ محاسبه می‌شود، می‌توان در R _y ضرب کرد.

در صورتی که مقطع تیر در فاصله بین دو ستون ثابت باشد، مقاومت خمشی موردنیاز تیر صرفاً براساس ترکیبات بارگذاری متعارف تعیین می‌شود و نیازی به کنترل اضافی نیست. در غیر این صورت، علاوه بر آن محاسبات، مقاومت خمشی موردنیاز تیر در فاصله بین دو مفصل پلاستیک با استفاده از تعادل استاتیکی بارهای ثقلی (با ضرایب بار مربوطه) که با اثر برش ناشی از نیروی زلزله محدود به ظرفیت (E _cl ) به ترتیبی که در بند (الف) ذکر شد، ترکیب می‌شوند، تعیین می‌گردد. در این حالت در کنترل کفایت مقطع تیر برای تأمین مقاومت خمشی موردنیاز، مقاومت خمشی موجود تیر را که براساس ضوابط بخش ۱۰-2-5 محاسبه می‌شود، می‌توان در R _y ضرب کرد.

در تیرهای با اتصالات تیر با مقطع کاهش یافته، در دو انتهای تیر مقاومت خمشی موردنیاز باید مطابق شکل ۱۰-۳-۳-۳-۱ با در نظر گرفتن تعادل استاتیکی بارهای ثقلی (با ضرایب بار مربوطه) که با آثار نیروی زلزله محدود به ظرفیت (E _c1 ) ترکیب می‌شوند، تعیین شود. در این حالت در دو انتهای تیر، مقاومت خمشی موجود تیر را می‌توان برابر R _y M _po /a _s در نظر گرفت که در آن M _po لنگر پلاستیک مقطع، در انتهای تیر است.

مقاومت محوری موردنیاز تیر (در صورت وجود) باید براساس ترکیبات بارگذاری متعارف تعیین شود.

مقاومت خمشی موردنیاز (M _r ) و مقاومت برشی موردنیاز (V _r ) اتصال باید با در نظر گرفتن تعادل استاتیکی بارهای ثقلی (با ضرایب بار مربوطه) که با آثار نیروی زلزله محدود به ظرفیت آل مؤلفه خمش در محل تشکیل مفاصل پلاستیک در طول تیر (E _cl ) ترکیب می‌شوند، تعیین شود. برای این منظور می‌توان از ضوابط بند ۱۰-۳-۳-۳-۷ استفاده نمود. کلیه الزامات مندرج در بند ۱۰-۲-۹-۱۰ در خصوص بال و جان ستون در محل اتصال باید بر مبنای مقاومتی که از محاسبات مذکور به دست می‌آید، رعایت شود.

مقاومت محوری موردنیاز اتصال تیر به ستون (در صورت وجود) باید براساس ترکیبات بارگذاری متعارف تعیین شود.

چشمه اتصال در برابر برش باید الزامات بخش ۱۰-۲-۹-۱۰ را اقناع نماید که در آن مقاومت برشی موردنیاز این چشمه باید با توجه به لنگرهای خمشی انتهای تیرهای طرفین اتصال که براساس ضوابط بند ۱۰-۳-۳-۳-۸ الف به دست می‌آید، تعیین شود. در صورتی که مقاومت برشی موردنیاز چشمۀ اتصال بیش از مقاومت برشی موجود آن باشد، در چشمه اتصال تعبیه ورق یا ورق‌های مضاعف الزامی بوده و ضخامت آن یا آن‌ها براساس اختلاف مقاومت برشی موردنیاز و مقاومت برشی موجود به دست می‌آید.

تبصره ۱: در ستون‌های قوطی شکل (HSS) و جعبه‌ای ساخته شده از ورق، استفاده از ورق‌های مضاعف مجاز نبوده و جانهای مقطع ستون باید بتوانند مقاومت برشی موردنیاز چشمه اتصال را تأمین نمایند.

تبصره ۲: در ستون‌های قوطی شکل (HSS) و جعبه‌ای ساخته شده از ورق، در صورتی که در گره موردنظر ستون در محل تقاطع دو قاب خمشی قرار گرفته باشد، در محاسبات مقاومت برشی موجود چشمه اتصال مطابق الزامات بخش ۱۰-۲-۹-۱۰-۶ باید آثار لنگر خمشی وارد بر ستون از امتداد دیگر نیز در نظر گرفته شود. برای این منظور می‌توان برای محاسبه مقاومت چشم اتصال برای تیر امتداد x وارد به ستون به جای روابط ۱۰-۲-۹-۴۰ الى 10-2-9-43 از روابط زیر استفاده نمود:

۱) در حالتی که آثار تغییر شکل غیر الاستیک چشمه اتصال در تحلیل سازه منظور نشود:

$R_{n}=0.6F_{y}d_{c}t_{w}$

$R_{n}=0.6F_{y}d_{c}t_{w}[1.4-\alpha (\frac{P_{rc}}{P_{yc}}+\frac{M_{rby}}{M_{pcx}})]$

۲) در حالتی که آثار تغییر شکل غیر الاستیک چشمه اتصال در تحلیل سازه منظور شود:

$R_{n}=0.6F_{y}d_{c}t_{w}(1+\frac{3b_{cf}t_{cf}^{2}}{d_{b}d_{c}t_{w}})$

$R_{n}=0.6F_{y}d_{c}t_{w}(1+\frac{3b_{cf}t_{cf}^{2}}{d_{b}d_{c}t_{w}})[1.9-1.2\alpha (\frac{P_{rc}}{P_{yc}}+\frac{M_{rby}}{M_{pcx}})]$

در این نوع ستونها برای محاسبات امتداد دیگر نیز مقاومت چشمه اتصال برای تیر امتداد y وارد به ستون باید به صورت مشابه برای اثر نیروی محوری ستون و لنگر خمشی تیر امتداد x وارد به ستون، اصلاح شود.

ضخامت هر یک از ورق‌های واقع در چشمه اتصال، شامل جان (یا جانهای) ستون و ورق‌های مضاعف (در صورت وجود) باید رابطه زیر را برآورده نمایند :

$t_{z}\geq \frac{(d_{z}+w_{z})}{90}$

تبصره : در صورتی که ورق‌های مضاعف با جوش انگشتان کافی به جان ستون متصل شده باشند، مجموع ضخامت جان ستون و ورق‌های تقویت چشمه اتصال به عنوان t _z منظور می‌گردد. در این گونه موارد کنترل رابطه ۱۰-۳-۳-۳-۱۱ در فاصله بین جوش‌های انگشتانه به طور مجزا برای ورق‌های مضاعف و جان ستون الزامی است.

در ستون‌های H شکل و صلیبی، در صورت نیاز به تعبیه ورق‌های مضاعف در محل اتصال تیر به ستون، ورق‌های مضاعف باید حداقل 6 میلیمتر ضخامت داشته و علاوه بر تأمین الزامات بخش ۱۰-۲-۹-۱۰ ، دارای شرایط زیر نیز باشند:

۱- ورق‌های مضاعف می‌توانند در تماس با جان یا با فاصله از آن اجرا شوند. در صورتی که فاصله بین ورق مضاعف و جان ستون کوچکتر یا مساوی 2 میلی متر باشد، ورق مضاعف در تماس با جان قلمداد می‌شود و ورق یا ورق‌های مضاعف می‌توانند در یک یا هر دو طرف جان ستون تعبیه شود. در غیر این صورت ورق‌های مضاعف باید به صورت متقارن و در هر دو طرف جان ستون به کار روند.

۲- در ستون‌های H شکل، در مواردی که ورق‌های مضاعف در هر دو طرف جان ستون به کار می‌روند، این ورق‌ها باید به صورت متقارن و در محدوده یک سوم میانی فاصله بین مرکز صفحه جان ستون و نوک بال تیر یا ورق‌های اتصال بال فوقانی و تحتانی تیر تعبیه شود.

۳- اتصال ورق‌های مضاعف به بال ستون می‌تواند از نوع جوش شیاری با نفوذ کامل یا ناقص یا جوش گوشه باشد. مقاومت موردنیاز جوش شیاری با نفوذ ناقص یا جوش گوشه باید برابر مقاومت برشی موجود ورق مضاعف در نظر گرفته شود.

۴- در مواردی که نیاز به تعبیه ورق‌های پیوستگی نباشد، ورق‌های مضاعف باید حداقل 150 میلی متر از بالا و پایین بال‌های فوقانی و تحتانی تیر ادامه یافته و از طریق جوش گوشه به جان ستون جوش شوند.

۵- در صورت وجود ورق‌های پیوستگی، ورق‌های مضاعف باید در محل ورق‌های پیوستگی قطع شده و از طریق جوش شیاری با نفوذ کامل یا ناقص یا جوش گوشه به ورق‌های پیوستگی جوش شوند. مقاومت موردنیاز جوش شیاری با نفوذ ناقص یا جوش گوشه باید حداقل برابر 0.75 مقاومت برشی موجود ورق مضاعف در نظر گرفته شود.

در اتصالاتی که تیر به وجه یک ستون قوطی شکل متصل شده باشد. در این گونه مقاطع ابعاد ورق‌های پیوستگی باید براساس کل مقاومت موردنیاز در وجه ستون (مطابق بند ت) و بدون توجه به مقاومت‌های موجود ستون در برابر آن و با رعایت بند (ث) تعیین شود.

در اتصالاتی که تیر به بال یک ستون H شکل متصل شده و ضخامت بال ستون کمتر از یک ششم عرض بال یا ورق اتصال باشد. در این گونه موارد ورق‌های پیوستگی باید الزامات بند (ث) را تأمین نمایند.

در اتصالاتی که تیر به بال یک ستون جعبه‌ای ساخته شده از مقطع I یا IPB متصل شده باشد، و ضخامت بال ستون کمتر از یک دوازدهم عرض بال یا ورق اتصال باشد. در این گونه موارد ورق‌های پیوستگی باید الزامات بند (ث) را تأمین نمایند.

در صورتی که در محل اتصال بال تیر یا ورق‌های روسری یا زیرسری به بال ستون، مقدار مقاومت موردنیاز از مقادیر مقاومت موجود که بر اساس ضوابط بند ۱۰-۲-۹-۱۰ محاسبه می‌شود، تجاوز نماید. برای محاسبه این مقاومت موردنیاز لازم است مقدار مقاومت خمشی موردنیاز در محل اتصال تیر به ستون که براساس ضوابط بند ۱۰-۳-۳-۳-۸ الف محاسبه می‌شود، ملاک عمل قرار گیرد. در این گونه موارد ورق‌های پیوستگی باید الزامات بند (ث) را تأمین نمایند.

یادداشت : در اتصالاتی که تیر از طریق جوش بال یا ورق‌های اتصال به ستون متصل می‌شود، در محل اتصال بال تیر یا ورق‌های روسری یا زیرسری به ستون، مقدار مقاومت موردنیاز (P _f ) می‌تواند از رابطه زیر تعیین شود:

$P_{f}=\frac{M_{f}}{\alpha _{s}d^{*}}$

در حالت‌هایی که با توجه به ضوابط فوق تعبیه ورق‌های پیوستگی در مقابل بال‌های تیر یا ورق‌های پوششی اتصال بال بالایی و پایینی تیرهای متصل شونده به ستون الزامی باشد، این ورقها علاوه بر تأمین الزامات بخش ۱۰-۲-۹-۱۰ ، باید دارای شرایط زیر نیز باشند:

1- طول ورق‌های پیوستگی باید برابر با فاصله خالص دو بال ستون باشد.

۲- پهنای ورق‌های پیوستگی در ستون‌های با مقطع قوطی شکل باید برابر فاصله خالص دو جان مقطع ستون بوده و در ستون‌های با مقطع H شکل مجموع پهنای ورق‌های پیوستگی در هر طرف جان مقطع ستون نباید از پهنای بال تیر با پهنای ورق پوششی اتصال کمتر باشد.

۳- ضخامت ورق‌های پیوستگی نباید از 50% ضخامت بال تیر با ضخامت ورق‌های پوششی اتصال (ورق‌های روسری و زیرسری) در اتصالات گیرداری که در امتداد موردنظر فقط به یک وجه ستون متصل هستند و از 75% ضخامت بال ضخیم‌تر تیرها یا ضخامت ورق ضخیم‌تر پوششی اتصال (ورق‌های روسری و زیرسری) در اتصالات گیرداری که در امتداد موردنظر به هر دو وجه ستون متصل هستند، کمتر در نظر گرفته شود.

۴- جوش ورق‌های پیوستگی به بال ستون باید از نوع جوش شیاری با نفوذ کامل باشد. در صورتی که ضخامت ورق پیوستگی کوچکتر یا مساوی 20 میلی متر باشد، استفاده از جوش گوشه دوطرفه نیز مجاز است. در صورت استفاده از جوش گوشه دوطرفه، در هر طرف بعد آن نباید از 0.75 ضخامت ورق پیوستگی کوچک‌تر در نظر گرفته شود.

۵- جوش ورق‌های پیوستگی به جان ستون یا ورق‌های تقویتی جان (ورق مضاعف) باید از نوع جوش شیاری یا جوش گوشۀ دوطرفه باشد. در صورت استفاده از جوش گوشۀ دوطرفه، مقاومت موردنیاز این جوش‌ها می‌تواند برابر مقاومت برشی موجود ورق پیوستگی در تماس با جان ستون یا ورق مضاعف در نظر گرفته شود.

۶- نسبت پهنا به ضخامت در ورق‌های پیوستگی با یک لبه متکی، نظیر ورق‌های پیوستگی ستون‌های H شکل، نباید از $0.56\sqrt{E/(R_{y}F_{y})}$ و در ورق‌های پیوستگی با دو لبه متکی، نظیر ورق‌های پیوستگی ستون‌های با مقطع قوطی شکل، نباید از $1.49\sqrt{E/(R_{y}F_{y})}$ بزرگ‌تر باشد.

مقاومت خمشی موردنیاز

مقاومت خمشی موردنیاز وصله تیرها باید براساس لنگر خمشی به دست آمده از پیکره آزاد شکل 10-3-3-3-1 در محل وصله و با رعایت الزام بند 10-3-2-4-5-ب تعیین شود. در هر حال مقاومت خمشی موردنیاز نباید از M _P /α _s کمتر در نظر گرفته شود، که در آن:

مقاومت برشی موردنیاز

مقاومت برشی موردنیاز وصله تیرها باید براساس نیروی برشی به دست آمده از نمودار پیکره آزاد شکل ۱۰-۳-۳-۳-۱ در محل وصله و با رعایت الزام بند 10-3-2-4-5-ب تعیین شود.. در هر حال این مقاومت برشی موردنیاز نباید از $0.75\times 0.6F_{y}A_{w}/\alpha _{s}$ کمتر در نظر گرفته شود.

مقاومت محوری موردنیاز

مقاومت محوری موردنیاز وصله تیرها (در صورت وجود) باید براساس تحلیل سازه در برابر ترکیبات بارگذاری متعارف تعیین شود.