۴-۴-۳-۱۰ الزامات لرزه‌ای مهاربندهای کمانش تاب (BRBF)

۱-۴-۴-۳-۱۰ الزامات عمومی

قاب‌های مهاربندی شده با مهاربندهای کمانش تاب (BRBF) به قاب‌هایی گفته می‌شوند که از آن‌ها انتظار تغییر شکل‌های فرا ارتجاعی قابل ملاحظه‌ای از طریق تسلیم هسته فولادی در کشش و فشار تحت اثر نیروی جانبی ناشی از زلزله طرح می‌رود. این نوع قابها متشکل از اعضای مهاربندی کمانش تاب هستند که به صورت همگرا مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این نوع قابها، فقط پیکربندی‌های قطری و به شکل ۷ یا ۸ مجاز هستند.

در شکل ۱۰-۳-۴-۴-۱ اجزای تشکیل دهنده یک مهاربند کمانش تاب نشان داده شده است. مطابق این شکل، هسته فولادی مهاربند کمانش تاب از سه بخش جاری شونده، انتقالی و متصل شونده تشکیل می‌شود. مهاربندهایی می‌توانند به عنوان مهاربند کمانش تاب در نظر گرفته شوند که مطابق الزامات بخش ۱۰-۳-۹ مورد آزمایش قرار گرفته و صحت عملکرد آن‌ها تأیید شده باشد.

تصویر
شکل ۱۰-۳-۴-۴-۱: نمونه‌ای از اجزای یک مهاربند کمانش تاب

شکل ۱۰-۳-۴-۴-۱: نمونه‌ای از اجزای یک مهاربند کمانش تاب

۲-۴-۴-۳-۱۰ مبانی طراحی

در طراحی اعضا و اتصالات قاب‌های مهاربندی شده کمانش تاب، علاوه بر الزامات متعارف فصل‌های 10-1 و ۱۰-۲ و نیز الزامات لرزه‌ای عمومی بخش ۱۰-۳-۲ ، باید الزامات لرزه‌ای این بخش نیز رعایت شود. در این گونه مهاربندها خروج از مرکزیت کمتر از عمق تیر مجاز است مشروط بر اینکه برآیند نیروهای اعضا و اتصالات در طراحی لحاظ شوند و منبع مورد انتظار ظرفیت تغییر شکل غیر الاستیک تغییر نکند.

طراحی، آزمایش و جزئیات بندی عضو مهاربندی باید به نحوی انجام پذیرد که تغییر شکل‌های مورد انتظار را تأمین نماید. تغییر شکل‌های مورد انتظار، بیشترین مقدار به دست آمده از بین تغییر مکان جانبی نسبی طبقه معادل 2 درصد ارتفاع طبقه و دو برابر تغییر مکان جانبی نسبی غیرخطی محاسیه شده برای طبقه (2Δ m ) است که تغییر شکل مهاربند تحت اثر بارهای ثقلی (در صورت وجود) باید به مقدار فوق اضافه گردد. این تغییرشکل باید از طریق مجموع تغییر شکل‌های الاستیک و غیر الاستیک عضو مهاربند تأمین گردد.

۱-۲-۴-۴-۳-۱۰ مقاومت اصلاح شده مهاربند

مقاومت اصلاح شده مهاربند کمانش تاب باید بر مبنای الزامات این بخش تعیین شود. مطابق این ضوابط، بخش‌های انتقالی و متصل شونده عضو مهاربندی باید قادر به تحمل نیروهای متناظر با مقاومت اصلاح شده مهاربند باشند. مقاومت اصلاح شده مهاربند در فشار برابر βωR y P ysc و مقاومت اصلاح شده مهاربند در کشش برابر ωR y P ysc است که در آن:

تبصره: در صورتی که P ysc براساس تنش تسلیم آزمایش کشش استاندارد بر روی فولاد هسته مهاربند تعیین شده باشد، نیازی به اعمال ضریب R y نیست.

۲-۲-۴-۴-۳-۱۰ ضرایب اصلاحی β و ω

ضریب اصلاح مقاومت فشاری (β) باید براساس نسبت حداکثر نیروی فشاری به حداکثر نیروی کششی نمونه آزمایش شده، مطابق نتایج آزمون تأیید مهاربندهای کمانش تاب معرفی شده در بخش ۱۰-۳-۹ در تغییر شکل‌های مورد انتظار مهاربند محاسبه شود. تغییر شکل مورد انتظار مهاربند باید براساس تغییر شکل نسبی طبقه که در بند ۱۰-۳-۴-۴-۲ مشخص شده، در نظر گرفته شود. برای تعیین مقدار β باید حداقل دو آزمون انجام شود و بزرگترین مقدار به دست آمده از این دو آزمون به عنوان مقدار ضریب اصلاحی در نظر گرفته شود. مقدار β درهرحال نباید کوچکتر از 1.0 در نظر گرفته شود.

ضریب اصلاح سخت شوندگی کرنش (ω) باید براساس نسبت مقاومت کششی حداکثر نمونه آزمایش شده مطابق آزمون تأیید مهاربندهای کمانش تاب معرفی شده در بخش ۱۰-۳-۹ در تغییر شکل‌های مورد انتظار، به مقاومت تسلیم اندازه گیری شده نمونه آزمایشی (P ysc ) محاسبه شود. برای تعیین مقدار ω باید حداقل دو آزمون انجام شود و بزرگترین مقدار به دست آمده از این دو آزمون به عنوان مقدار ضریب اصلاحی در نظر گرفته شود. در صورتی که فولاد هسته مرکزی نمونه آزمایش شده با مهاربند اصلی سازگار نباشد، ضریب اصلاحی ω باید براساس آزمایش کششی استاندارد بر روی مصالح هسته مهاربند در نظر گرفته شود.

۳-۴-۴-۳-۱۰ الزامات تحلیل

مقاومت موردنیاز ستونها، تیرها و اتصالات مهاربندهای کمانش تاب، باید براساس نیروی زلزله محدود به ظرفیت هسته مهاربند (E cl ) تعیین شود.

تبصره : برای انجام این تحلیل می‌توان ابتدا حرکت جانبی قاب را مقید نمود؛ سپس اعضای مهاربندی را از مدل تحلیلی حذف نموده و در اتصال دو انتهای آن‌ها مقاومت‌های اصلاح شده این اعضا که بر ضریب α s تقسیم شده‌اند، را به مدل تحلیلی اعمال کرد و پس از آن در حضور بارهای ثقلی (با ضرایب بار مربوطه)، سازه را مورد تحلیل و طراحی قرار داد. مقدار α s برابر 1.0 در LRFD و برابر 1.5 در ASD است.

۴-۴-۴-۳-۱۰ الزامات سیستم

۱-۴-۴-۴-۳-۱۰ مهاربندهای ۷ یا ۸

قاب‌های مهاربندی شده با مهاربندهای کمانش تاب و از نوع ۷ یا ۸ باید دارای شرایط زیر باشند:

  1. تیرهای واقع در دهانه‌های مهاربندی شده باید در حدفاصل ستون‌ها پیوسته باشند.

  2. مقاطع تیرهای واقع در دهانه‌های مهاربندی شده باید از نوع فشرده لرزه‌ای با محدودیت نسبت پهنا به ضخامت برابر l md مطابق مقادیر جدول ۱۰-۳-۴ باشند.

  3. مقاومت موردنیاز تیرهای دهانه‌های مهاربندی شده و اتصالات و اعضای نگهدارنده آن‌ها باید براساس الزامات بند ۱۰-۳-۴-۴-۳ تعیین شود.

  4. تیرهای دهانه‌های مهاربندی شده باید دارای مهار جانبی کافی برای جلوگیری از کمانش جانبی - پیچشی باشند. برای این منظور در محل اتصال مهاربندها به تیر تعبیه مهار جانبی الزامی است، مگر آنکه تیر بدون مهار جانبی دارای مقاومت خارج از صفحه و سختی کافی برای تأمین پایداری در بین دو انتهای مهارشده، باشد.

۲-۴-۴-۴-۳-۱۰ مهاربندهای به شکل K

در قاب‌های مهاربندی شده کمانش تاب، استفاده از مهاربندهای به شکل K مجاز نیست.

۳-۴-۴-۴-۳-۱۰ توزیع نیروی جانبی

در صورتی که در طبقه‌ای از ساختمان، در هر خط مهاربندی مقدار ضریب اصلاح مقاومت فشاری (β)، معرفی شده در بند ۱۰-۳-۴-۴-۲-۱ ، از 1.3 بیشتر باشد، مهاربندهای آن طبقه باید به شکلی پیکربندی شوند که در هر راستای بارگذاری حداقل 30 درصد و حداکثر 70 درصد نیروی جانبی سهم آن محور، توسط مهاربندهای کششی تحمل شود، مگر آن که در آن طبقه مهاربندهای فشاری دارای مقاومت موجودی بیش از آنچه تحلیل سازه برای ترکیبات بارگذاری شامل زلزله تشدیدیافته نشان می‌دهد، باشند. در این بند منظور از خط مهاربندی، یک یا چند محور مهاربندی شده مستقیم موازی است که کمتر از 10 درصد بعد ساختمان در پلان، در جهت عمود بر محورها، از یکدیگر فاصله داشته باشند.

۵-۴-۴-۳-۱۰ اعضا

۱-۵-۴-۴-۳-۱۰ الزامات تیرها و ستونها

تیرها و ستون‌های واقع در دهانه‌های مهاربندی شده باید از نوع فشرده لرزه‌ای با محدودیت نسبت پهنا به ضخامت برابر l md مطابق مقادیر جدول ۱۰-۳-۴ باشند.

۲-۵-۴-۴-۳-۱۰ الزامات عمومی اعضای مهاربندی

مهاربندهای کمانش تاب باید از هسته فولادی و سیستم محدود کننده کمانش تشکیل شوند. سیستم محدود کننده کمانش بخشی از عضو مهاربندی است که به صورت غلاف در پیرامون هسته فولادی تعبیه می‌شود. همچنین این نوع مهاربندها باید الزامات زیر را تأمین نمایند:

۱- ورق‌های مورد استفاده در هسته فولادی در صورتی که دارای ضخامت 50 میلی متر یا بیشتر باشند، باید ضوابط حداقل طاقت شیاری مطابق بند ۱۰-۳-۲-۱-۵ را تأمین کنند.

۲- در هسته فولادی، استفاده از وصله ممنوع است.

۳- سیستم محدود کننده کمانش نباید مشارکت مؤثری در انتقال نیروی محوری داشته باشد. برآورده شدن این الزام از طریق آزمونهای تأیید مطابق بخش ۱۰-۳-۹ مشخص می‌شود.

۴- سیستم محدود کننده کمانش باید از کمانش کلی و موضعی هسته فولادی در تغییر شکل‌های مورد انتظار جلوگیری نماید. برآورده شدن این الزام نیز از طریق آزمونهای تأیید مطابق بخش ۱۰-۳-۹ مشخص می‌شود.

۳-۵-۴-۴-۳-۱۰ مقاومت محوری اعضای مهاربندی

  1. مقاومت محوری موردنیاز اعضای مهاربندی

    مقاومت محوری موردنیاز اعضای مهاربندی باید براساس ترکیبات بارگذاری متعارف تعیین شود. هسته فولادی باید دارای مقاومت موجود کافی حداقل برابر مقاومت محوری موردنیاز عضو مهاربندی باشد.

  2. مقاومت محوری موجود اعضای مهاربندی مقاومت محوری موجود اعضای مهاربندی در طراحی به روش LRFD در کشش و فشار برابر P ysc ∅ و در طراحی به روش ASD برابر P sc /Ω بوده و به شرح زیر تعیین می‌شود:

    Pysc=AscFyscP_{ysc}=A_{sc}F_{ysc}

    ϕ=0.90(LRFD),Ω=1.67(ASD)\phi =0.90 (LRFD) , \Omega =1.67(ASD)

۴-۵-۴-۴-۳-۱۰ آزمایش انطباق اعضای مهاربندی

طراحی مهاربندها باید براساس آزمایش‌های چرخهای ارزیابی کفایت مطابق روش و ضوابط پذیرش بخش ۱۰-۳-۹ انجام پذیرد. ارزیابی، حداقل بر مبنای دو آزمایش چرخه‌ای موفق انجام می‌شود که یک آزمایش بر روی قاب مهاربندی شده، با رعایت دوران موردنیاز اتصال مهاربند مطابق ضوابط بخش ۱۰-۳-۹ و آزمایش دیگر بر روی مهاربند تنها یا باز به صورت قاب مهاربندی شده مطابق بخش ۱۰-۳-۹ صورت می‌گیرد. نتایج مورد ارزیابی می‌تواند براساس یکی از دو روش زیر به دست آید:

  1. آزمایش‌هایی که در پژوهش‌های معتبر انجام و گزارش شده، یا به صورت مدوّن بر روی مهاربندهای پروژه‌های دیگری انجام و گزارش شده‌اند.

  2. آزمایش‌هایی که به طور خاص برای پروژه حاضر انجام می‌شوند.

    تبصره : درون یابی نتایج آزمایش برای اندازه‌های مختلف اعضا، باید براساس قضاوت‌های منطقی انجام شود. در این قضاوت‌ها باید توزیع تنش و مقادیر کرنش‌های داخلی با نتایج آزمایش سازگار بوده و آثار نامطلوب تغییر خصوصیات مصالح ملاحظه شده باشند.

۵-۵-۴-۴-۳-۱۰ نواحی حفاظت شده

نواحی حفاظت شده مهاربند کمانش تاب شامل هسته فولادی مهاربند و اجزای اتصال دهنده و وسایل اتصال آن به تیرها و ستون‌ها است که باید الزامات بخش ۱۰-۳-۲-۱۷ را برآورده نماید.

۶-۴-۴-۳-۱۰ اتصالات اعضای واقع در دهانه‌های مهاربندی شده

۱-۶-۴-۴-۳-۱۰ جوش‌های بحرانی لرزه‌ای

در این نوع قابهای مهاربندی شده، جوش‌های زیر، بحرانی لرزه‌ای تلقی می‌شوند و باید ضوابط بخش ۱۰-۳-۲-۱-۶-ب را برآورده نمایند:

  1. جوش شیاری وصله ستونها

  2. جوش اتصال ستون‌ها به کف ستونها. در صورتی که بتوان نشان داد از تشکیل مفصل پلاستیک در پای ستون یا نزدیک آن با توجه به شرایط ستون (مثلاً درگیر شدن آن با دیوارهای بتنی حائل خاک در زیر زمین) ممانعت شده یا در پای ستون در حضور بار لرزه‌ای تشدید یافته کشش خالص ایجاد نمی‌شود، می‌توان این جوش را بحرانی لرزه‌ای در نظر نگرفت.

  3. جوش‌های اتصالات تیر به ستون که ضوابط بند ۱۰-۳-۴-۴-۶-۲-پ را برآورده می‌کنند.

۲-۶-۴-۴-۳-۱۰ اتصالات تیر به ستون در دهانه‌های مهاربندی شده

در قاب‌های مهاربندی شده با مهاربندهای کمانش تاب، اگر ورق گاست (ورق اتصال مهاربند) هم به تیر و هم به ستون متصل گردد، در این صورت اتصال تیر به ستون باید مطابق یکی از حالت‌های زیر باشد:

  1. پیکربندی اتصال مطابق ضوابط بند ۱۰-۲-۹-۱-۲ به صورت یک اتصال ساده (مفصلی) باشد به نحوی که حداقل 0.025 رادیان قابلیت دوران داشته باشد.

  2. پیکربندی اتصال به صورت یک اتصال گیردار باشد و مقاومت خمشی موردنیاز اتصال که باید همراه با مقاومت‌های موردنیاز اتصال مهاربندها در نظر گرفته شود، حداقل برابر کوچکترین دو مقدار زیر باشد:

    ۱- حداکثر مقاومت خمشی مورد انتظار تیر برابر 1.1P y M P s که در آن M P لنگر پلاستیک مقطع تیر، R y برابر نسبت تنش تسلیم مورد انتظار به تنش تسلیم مشخصه فولاد تیر و مقدار α s برابر 1.0 در LRFD و برابر 1.5 در ASD است.

    ۲- مجموع حداکثر مقاومت خمشی مورد انتظار ستون‌های بالا و پایین اتصال تیر به ستون برابر که در آن Z برابر اساس مقطع پلاستیک مقطع ستون، R y برابر نسبت تنش تسلیم مورد انتظار به تنش تسلیم مشخصه فولاد ستون، و برابر تنش تسلیم مشخصه فولاد ستون و مقدار α s برابر 1.0 در LRFD و برابر 1.5 در ASD است.

  3. اتصال تیر به ستون به صورت یک اتصال صلب خمشی مطابق الزامات اتصالات گیردار در قابهای خمشی معمولی طراحی شود.

۳-۶-۴-۴-۳-۱۰ اتصالات اعضای مهاربندی

  1. مقاومت موردنیاز

    به دنبان مقاومت موردنیاز اتصالات مهاربند در کشش و فشار باید برابر مقاومت اصلاح شده مهاربند تقسیم بر α s در نظر گرفته شود که مقاومت اصلاح شده مهاربند مطابق بخش ۱۰-۳-۴-۴-۳-۱ محاسبه می‌شود. در صورتی که برای پیچ‌های اتصال از سوراخ‌های بزرگ شده استفاده شده باشد، مقاومت موردنیاز نظیر حالت حدى لغزش پیچ‌ها می‌تواند برابر P ysc s در نظر گرفته شود.

  2. الزامات ورق اتصال

    در صورتی که در آزمایش مهاربندهای کمانش تاب در محل اتصال عضو مهاربندی از مهار جانبی عرضی استفاده شده باشد، در طراحی و جزئیات بندی ورق اتصال باید نیروی مهار عرضی که از آزمایش به دست می‌آید، در نظر گرفته شود. تأمین این الزام می‌تواند از طریق تعبیه سخت کننده یا مهار عرضی صورت گیرد.

۴-۶-۴-۴-۳-۱۰ وصله ستونها

وصله ستونها باید الزامات بند ۱۰-۳-2-۱۲ را تأمین نمایند. وصله مستقیم ستون‌ها باید با استفاده از جوش شیاری با نفوذ کامل انجام شود. وصله غیر مستقیم ستون‌ها می‌تواند از نوع جوشی یا پیچی باشد. در هر حال مقاومت خمشی موردنیاز وصله‌های غیرمستقیم نباید از از M P min s و مقاومت برشی موردنیاز آن‌ها نباید از کمتر در نظر گرفته شود که در آن:

تبصره : درهرحال مقاومت محوری موجود وصله هر جزء مقطع ستون (بدون در نظر گرفتن آثار لنگر خمشی)، نباید از R y F y b i t i s کمتر در نظر گرفته شود که در آن:


نظرات (0)

برای ثبت نظر، لطفا وارد شوید یا ثبت‌نام کنید.

در حال بارگذاری نظرات...