9-3-10 روش تأیید مهاربندهای کمانش تاب

1-9-3-10 دامنه کاربرد

در این بخش حداقل ضوابط روش تأیید کفایت مهاربندهای کمانش تاب ارائه می‌گردد آزمایش‌هایی که در این بخش به آنها اشاره می‌شود، شامل آزمایش مهاربند کمانش تاب تنها و آزمون مهاربند کمانش تاب نصب شده در قاب است. هدف از آزمایش مهاربند کمانش تاب تنها، حصول اطمینان از تأمین مقاومت و تغییر شکل غیر الاستیک مهاربند مطابق ضوابط بخش ۱۰-۳-۴-۵ این مبحث است. این آزمایش همچنین حداکثر نیروی مهاربند را به منظور طراحی اجزای مجاور مشخص می‌کند.

هدف از آزمایش مهاربند کمانش تاب نصب شده در قاب، حصول اطمینان از طراحی مهاربند در تأمین تغییر شکل موردنیاز و چرخش‌های طراحی است. هم چنین این آزمایش‌ها به منظور نشان دادن یکسانی رفتار چرخه‌ای مهاربند نصب شده و تنها است.

2-9-3-10 نمونه مهاربند کمانش تاب نصب شده در قاب

نمونه مهاربند کمانش تاب نصب شده در قاب باید ضوابط زیر را برآورده نماید:

١- سازوکار تأمین چرخش‌های غیرخطی در نمونه آزمایش و مهاربند اصلی یکسان باشد. تغییر شکل چرخشی قابل حصول در نمونه آزمایش باید مساوی یا بزرگتر از مهاربند اصلی باشد.

۲- مقاومت جاری شدن محوری هسته فولادی مهاربند (P_ysc)، در نمونه آزمایش نباید کمتر از مهاربند اصلی باشد، که این مقاومت از حاصل ضرب سطح مقطع هسته (A_sc)، در مقاومت جاری شدن آن، حاصل از آزمایش کشش استاندارد به دست می‌آید.

3- سطح مقطع و وضعیت قرارگیری هسته فولادی در نمونه آزمایش و مهاربند اصلی یکسان باشد.

۴- از روش طراحی مدون و مکتوب یکسانی برای طراحی نمونه آزمایشی و مهاربند اصلی استفاده شود. به این ترتیب امکان مقایسه تغییر شکل‌های چرخشی این نمونه و مهاربند اصلی فراهم می‌شود. در محاسبات پایداری، تیرها، ستون‌ها و ورقهای اتصال مهاربند، هرکدام باید بخشی از این سیستم در نظر گرفته شوند.

۵- حاشیه ایمنی محاسبه شده برای طراحی اتصال، پایداری هسته فولادی، کمانش کلی و خرابی سایر جزئیات مرتبط اجرایی مهاربند غیر از ورق اتصال مهاربند در مهاربند اصلی، باید مساوی یا بیشتر از نمونه آزمایش باشد.

6- وضعیت مهار جانبی مهاربند اصلی و نمونه آزمایش یکسان باشد.

۷- نمونه آزمایش و مهاربند اصلی با رویه‌های همسان کنترل کیفیت ساخته شوند.

3-9-3-10 نمونه مهاربند تنها

نمونه مهاربند تنها باید در جزئیات، ساخت و مشخصات مصالح تا حد امکان مشابه مهاربند اصلی باشد. همچنین:

الف) طراحی نمونه مهاربند تنها

از روش طراحی مدون و مکتوب یکسانی در طراحی نمونه آزمایش و مهاربند اصلی استفاده شود.

محاسبات طراحی باید حداقل موارد زیر را نشان دهند:

۱- حاشیه ایمنی محاسبه شده برای پایداری کمانش کلی مهاربند اصلی مساوی یا بیشتر از نمونه آزمایش باشد.

۲- حاشیه‌های ایمنی مورداشاره در بند فوق باید تفاوت مشخصات مصالح شامل سختی، تنش جاری شدن، تنش نهایی و کرنش نهایی را جبران نمایند.

ب) ساخت نمونه آزمایش

نمونه آزمایش و مهاربند اصلی با رویه‌های همسان کنترل کیفیت ساخته شوند.

پ) برای همسان بودن نمونه آزمایش و مهاربند اصلی، نمونه آزمایش باید ضوابط زیر را برآورده نماید:

1- سطح مقطع و جهت قرار گیری هسته فولادی آن با مهاربند اصلی یکسان باشد.

۲- مقاومت جاری شدن محوری هسته فولادی مهاربند ( P_ysc)، کمتر از 50% یا بیشتر از 120% مهاربند اصلی نباشد که این مقاومت از ضرب سطح مقطع هسته (_scΔ) در تنش جاری شدن آن (F_y)، حاصل از آزمایش کشش استاندارد به دست می‌آید.

٣- مصالح و روش جداسازی هسته فولادی از سیستم محدود کننده کمانش در نمونه آزمایش و مهاربند اصلی یکسان باشد.

ت) جزئیات اتصال

جزئیات اتصال نمونه آزمایش باید تا حد امکان نماینده جزئیات اتصال مهاربند اصلی باشد.

ث) مصالح

١- هسته فولادی: شرایط زیر برای هسته فولادی نمونه آزمایش باید برآورده شود:

• تنش مشخصه جاری شدن هسته فولادی نمونه آزمایش و نمونه اصلی باید یکسان باشند
• تنش جاری شدن مصالح هسته فولادی حداقل 90% تنش جاری شدن هسته مهاربند اصلی و به دست آمده از آزمایش کشش استاندارد باشد.
• حداقل تنش و کرنش نهایی مشخص نمونه آزمایش از مهاربند اصلی بیشتر نباشد.

۲- سیستم محدود کننده کمانش: مصالح مصرفی در سیستم محدود کننده کمانش در نمونه آزمایش و مهاربند اصلی یکسان باشند.

ج) اتصالات

اتصالات جوشی، پیچی و پینی نمونه آزمایش حتی الامکان مانند مهاربند اصلی باشد.

4-9-3-10 تاریخچه بارگذاری

الف) ضوابط عمومی نمونه آزمایش باید تحت بارگذاری چرخهای مطابق ضوابط بندهای ۱۰-۳-۹-۴-ب و ۱۰-۳-۹-۴-پ قرار گیرد. به کارگیری پله‌های بارگذاری افزون بر بند ۱۰-۳-۹-۴-پ مجاز است. هر چرخه باید شامل کشش کامل و فشار کامل برای حصول تغییر شکل‌های تجویزی باشند.

ب) کنترل آزمایش

آزمایش باید همراه با کنترل میزان تغییر شکل محوری با تغییرشکل چرخشی (A_b) در نمونۀ آزمایشی، صورت گیرد. به عنوان یک جایگزین، تغییر شکل چرخشی حداکثر را می‌توان با رعایت پروتکل معرفی شده برای تغییر شکل‌های محوری، در طول آزمایش به کار گرفت.

پ) توالی بارگذاری

بارگذاری باید به منظور ایجاد تغییر شکل‌های زیر بر نمونه اعمال شود که در آن تغییرشکل، همان تغییر شکل محوری هسته فولادی نمونه آزمایش و تغییر شکل چرخشی موردنیاز برای آزمایش نمونه مهاربند نصب شده در قاب است:

1) 2 چرخه بارگذاری در تغییر شکل متناظر با Δ_b=Δ_by

2) 2 چرخه بارگذاری در تغییر شکل متناظر با Δ_b=0.5Δ_bm

3) 2 چرخه بارگذاری در تغییر شکل متناظر با Δ_b=Δ_bm

4) 2 چرخه بارگذاری در تغییر شکل متناظر با Δ_b=1.5Δ_by

5) 2 چرخه بارگذاری در تغییر شکل متناظر با Δ_b=2.0Δ_bm

6) چرخه‌های کامل اضافی متناظر با Δ_b=1.5Δ_bm به نحوی که تغییر شکل محوری غير الاستیک تجمعی نمونه مهاربند به حداقل 200 برابر تغییر شکل جاری شدن آن برسد. این مرحله برای نمونه نصب شده در قاب موردنیاز نیست.

که در آن:

تبصره: تغییر مکان جانبی طراحی طبقه برای محاسبه Δ_bm نباید کمتر از یک درصد ارتفاع طبقه منظور شود. وقتی که مقادیر حداکثر و مقدار تجمعی تغییرشکل های غیر ارتجاعی در آزمایش، به نحو قابل اثباتی مساوی با بیشتر از توالی فوق باشد، می‌توان برای آزمایش تائید کفایت از توالی بارگذاری متفاوت با مقادیر توصیه شده فوق استفاده کرد.

5-9-3-10 ابزار

ابزار کافی به منظور اندازه گیری یا محاسبه خروجی‌های آزمایش خواسته شده در بند ۱۰-۳-۹-۷ باید پیش بینی شود.

6-9-3-10 ضوابط آزمایش مصالح

الف) ضوابط آزمایش کشش

آزمایش کشش باید روی نمونه‌های اخذ شده از همان فولاد مورد استفاده برای ساخت هسته فولادی انجام شود. از نتایج آزمایش کشش تأییدشده، می‌توان در گزارش‌های آزمایش مصالح استفاده کرد، ولی آنها را نمی‌توان جایگزین آزمایش‌های کشش موردنیاز این بخش نمود. نتایج آزمایش کشش باید مطابق ضوابط بند ۱۰-۳-۹-۶-ب باشند.

ب) روش‌های آزمایش کشش

آزمایش کشش باید مطابق ASTM A370 ,ASTM A6 و ASTM E8 با در نظر گرفتن استثنائات زیر انجام شود:

• تنش جاری شدن، براساس تنش جاری شدن تعریف شده در ASTM A370 گزارش می‌شود که در آن از روش تصویر کردن در کرنش 0.002 استفاده می‌گردد.
• نرخ بارگذاری در آزمایش کشش تا حد امکان مانند نرخ بارگذاری نمونه آزمایش مهاربند باشد.
• برش و آماده سازی نمونه آزمایش کشش باید به نحوی انجام شود که محور طولی آن، موازی محور طولی هسته فولادی مهاربند باشد.

7-9-3-10 ضوابط ارائه گزارش آزمایش

برای هر نمونه آزمایش، یک گزارش مکتوب که شرایط این بخش را برآورده کند، باید تهیه شود. این گزارش باید تمامی مشخصات نمونه و نتایج آزمایش را در بر گیرد و شامل اطلاعات زیر باشد:

١- نقشه یا شرح کامل نمونه آزمایش، شامل ابعاد اصلی، شرایط مرزی در نقاط بارگذاری و نقاط تکیه گاهی و موقعیت مهارهای جانبی، در صورت وجود.

۲- نقشه‌ای از جزئیات اتصال که در آن اندازه اعضا، نوع فولاد، ابعاد تمامی اجزای اتصال، مشخصات جوشکاری شامل نوع الکترود مصرفی، اندازه و موقعیت سوراخ‌های پیچ یا پین، اندازه و نوع اتصال دهنده‌ها و سایر جزئیات اتصال، مشخص شده باشد.

٣- فهرستی از سایر متغیرهای ضروری معرفی شده در بخشهای ۱۰-۳-۹-۲ و ۱۰-۳-۹-۳ در صورت اطلاق.

۴- فهرست یا نموداری که تاریخچه بارگذاری یا تغییر شکل اعمالی را نشان دهد.

۵- نموداری که بارهای اعمال شده را در برابر تغییر شکل‌های حاصله (Δ_b)، نشان دهد. روش تعیین تغییرشکل باید به روشنی معرفی شود و نقاطی که بارگذاری و تغییر شکل بر روی نمونه اندازه گیری شده‌اند به روشنی معرفی شود.

۶- فهرستی از ترتیب زمانی مشاهدات حائز اهمیت حین آزمایش، شامل مشاهده جاری شدن، لغزش، ناپایداری، جابجایی جانبی نسبت به محور اثر نیرو در طول نمونه‌ها و شکست هر یک از اجزای نمونه و اتصالات آن، در صورت وقوع.

۷- نتایج آزمایش‌های نمونه‌های مصالح مطابق مورد 10-3-9-6

۸- رویه‌های کنترل کیفیت ساخت (QC) و برنامه تضمین کیفیت (QA) استفاده شده در ساخت نمونه‌های آزمایش. این موارد باید شامل مشخصات رویه‌های جوشکاری (WPS) و گزارش‌های بازرسی جوش باشد.

تبصره: نقشه‌ها و اطلاعات تکمیلی و بحث بیشتر راجع به نمونه‌های آزمایش با نتایج آزمایش می‌تواند در بخشی از گزارش آزمایش ارائه گردد.

8-9-3-10 معیار پذیرش

حداقل یک آزمایش نمونه نصب شده در قاب که ضوابط بند ۱۰-۳-۹-۲ را برآورده نماید، باید برای هر تیپ مهاربند انجام پذیرد.

حداقل یک آزمایش نمونه مهاربند تنها که ضوابط بخش ۱۰-۳-۹-۳ را برآورده نماید، برای هر تیپ مهاربند باید انجام شود.

در بازه پروتکل آزمایش، همه نمونه‌ها باید ضوابط زیر را برآورده کنند:

١- نمودار تاریخچه نیروی اعمالی نسبت به تغییر مکان باید نشان دهنده رفتار پایدار و قابل تکرار همراه با سختی افزاینده مثبت باشد.

۲- نباید شکست و ناپایداری مهاربند یا خرابی در بخش متصل شونده انتهایی در نمونه آزمایشی مهاربند رخ دهد.

۳- در آزمایش نمونه‌های مهاربند تنها، در هر چرخه با تغییرشکل بیش از Δ_by، حداکثر نیروی کششی و فشاری نباید کمتر از مقاومت اسمی هسته مهاربند باشد.

۴- در آزمایش نمونه‌های مهاربند تنها، در هر چرخه با تغییر شکل بیش از Δ_by، نسبت حداکثر نیروی فشاری به حداکثر نیروی کششی نباید از 1.3 بیشتر باشد.