مطالعه و خودآزمونِ مباحث‹مبحث ۱۰ — طرح و اجرایِ ساختمان‌هایِ فولادی‹قاب‌هایِ مهاربندی‌شده و دیوارِ برشی‹درسنامه
مبحث ۱۰ — طرح و اجرایِ ساختمان‌هایِ فولادی
درسنامه — قاب‌هایِ مهاربندی‌شده و دیوارِ برشی
خلاصه‌یِ بندهایِ ۱۰-۳-۴، مستقیماً از متنِ رسمیِ مبحث.
قاب‌هایِ مهاربندی‌شده‌یِ همگرایِ معمولی — OCBF (۱۰-۳-۴-۱)
•انتظارِ تغییرشکل‌هایِ فرا ارتجاعیِ محدود بدونِ کاهشِ قابلِ ملاحظه‌یِ مقاومتِ اعضا و اتصالات، تحتِ زلزله‌یِ طرح.
پیکربندی‌هایِ مجاز: مهاربندیِ قطری، ضربدری، به شکلِ ۷ یا ۸ و چندردیفی در یک طبقه (MT-OCBF).
ممنوعیتِ مهم: تعبیه‌یِ سوراخ‌هایِ متوالی در جانِ تیرهایِ دهانه‌هایِ مهاربندی‌شده با هیچ نوع مهاربندی مجاز نیست.
اگر تعبیه‌یِ سوراخ در جانِ تیر ناگزیر باشد، اطرافش باید چنان تقویت شود که مقاومت‌هایِ موجودِ مقطعِ سوراخ‌دار از مقاومت‌هایِ مقطعِ کاملِ تیر کمتر نباشد.
قاب‌هایِ مهاربندی‌شده‌یِ همگرایِ ویژه — SCBF (۱۰-۳-۴-۲)
•انتظارِ تغییرشکل‌هایِ فرا ارتجاعیِ قابلِ ملاحظه بدونِ کاهشِ چندانِ مقاومت.
نکته‌یِ کلیدیِ رفتاری: رفتارِ فرا ارتجاعیِ موردِنظر ممکن است به مرحله‌یِ بعد از کمانشِ مهاربند توسعه یابد — یعنی کمانشِ مهاربند بخشی از مکانیزمِ پذیرفته‌شده است، نه خرابی.
•همان چهار پیکربندیِ OCBF مجاز است و همان ممنوعیتِ سوراخِ جانِ تیر برقرار است.
قاعده‌یِ ۳۰ تا ۷۰ درصد: در هر طبقه و در امتدادِ هر محور، مهاربندها باید طوری چیده شوند که در هر راستایِ بارگذاری حداقل ۳۰ و حداکثر ۷۰ درصدِ نیرویِ جانبیِ سهمِ آن محور در کشش تحمل شود.
•استثنا: مگر آن‌که مهاربندهایِ فشاری مقاومتی بیشتر از آنچه تحلیل برایِ ترکیباتِ بارِ شاملِ زلزله‌یِ تشدیدیافته نشان می‌دهد داشته باشند.
تعریفِ «محورِ مهاربندی»: یک یا چند محورِ مهاربندی‌شده‌یِ مستقیمِ موازی که به فاصله‌ای کمتر از ۱۰ درصدِ بعدِ ساختمان در پلان (عمود بر محور) از هم قرار گرفته‌اند.
اتصالِ تیر به ستون در SCBF باید ساده (مفصلی) و دارایِ قابلیتِ دورانِ حداقل ۰٫۰۲۵ رادیان باشد.
قاب‌هایِ مهاربندی‌شده‌یِ واگرا — EBF و تیرِ پیوند (۱۰-۳-۴-۳)
•در EBF یک انتهایِ مهاربندها با فاصله‌یِ نسبتاً کمی از یکدیگر رویِ محورِ طولیِ تیر — یا با فاصله‌یِ کم از گره‌یِ اتصالِ تیر به ستون — به تیر متصل می‌شود و تیرِ پیوند را می‌سازد.
تیرِ پیوندِ میانی: ناحیه‌یِ بینِ نقاطِ تلاقیِ محورهایِ دو عضوِ قطریِ مهاربندی رویِ تیر.
تیرِ پیوندِ کناری: فاصله‌یِ بینِ نقطه‌یِ تلاقیِ محورِ عضوِ مهاربندی تا گره‌یِ اتصالِ تیر به ستون.
ظرفیتِ تغییرشکلِ غیرالاستیکِ سیستم عمدتاً از تسلیمِ برشی یا خمشیِ تیرِ پیوند تأمین می‌شود.
•طولِ تیرِ پیوند = فاصله‌یِ بینِ اتصالِ دو انتهایِ مهاربند رویِ بالِ تیر، یا فاصله‌یِ اتصالِ انتهایِ مهاربند رویِ بالِ تیر تا برِ ستون.
•بقیه‌یِ قاب (ستون، مهاربند، تیرِ خارج از پیوند) باید الاستیک بماند — همان منطقِ «سلسله‌مراتبِ عملکردی».
دورانِ پلاستیکِ مجازِ تیرِ پیوند
۰٫۰۸ رادیان برایِ تیرِ پیوندِ کوتاه (که در آن تسلیمِ برشی حاکم است).
۰٫۰۲ رادیان برایِ تیرِ پیوندِ بلند (که در آن تسلیمِ خمشی حاکم است).
برایِ طول‌هایِ بینِ این دو حد، می‌توان از درون‌یابیِ خطی استفاده کرد.
•منطقِ اختلافِ چهار برابری: تسلیمِ برشیِ جان رفتارِ چرخه‌ایِ بسیار پایدارتری از تسلیمِ خمشیِ بال‌ها دارد، پس ظرفیتِ دورانِ خیلی بیشتری می‌دهد.
•برایِ تیرهایِ پیوندی که در محدوده‌یِ برشی قرار دارند، محدودیتی برایِ طولِ تیرِ پیوند وجود ندارد — هرچند تأمینِ سایرِ الزامات ممکن است طولِ کوتاه‌تری را ایجاب کند.
سخت‌کننده‌هایِ تیرِ پیوند
•تیرهایِ پیوند باید با سخت‌کننده در محلِ اتصالِ انتهایِ مهاربند به تیر و نیز تعدادی سخت‌کننده‌یِ میانی در طولشان تقویت شوند.
در تیرهایِ پیوندِ کوتاه (برشی): فاصله‌یِ سخت‌کننده‌هایِ میانی برایِ دورانِ ۰٫۰۸ رادیان کمتر (متراکم‌تر) و برایِ دورانِ ۰٫۰۲ رادیان بیشتر است؛ بینِ این دو، درون‌یابیِ خطی مجاز است.
در محدوده‌یِ طول‌هایِ بلند: تعبیه‌یِ یک سخت‌کننده‌یِ میانی در هر یک از دو انتهایِ تیرِ پیوند الزامی است.
در تیرهایِ پیوندِ خیلی بلند، تعبیه‌یِ سخت‌کننده‌یِ میانی الزامی نیست.
در محدوده‌یِ میانی، تیرِ پیوند باید سخت‌کننده‌یِ میانی داشته باشد که هر دو شرطِ حالتِ کوتاه و بلند را هم‌زمان برآورده کند.
قاب‌هایِ مهاربندیِ کمانش‌تاب — BRBF (۱۰-۳-۴-۴)
•هسته‌یِ فولادیِ باربر نیرویِ محوری را تحمل می‌کند و غلافِ بیرونی بدونِ مشارکت در باربریِ محوری، جلویِ کمانشِ هسته را می‌گیرد.
•مزیتِ اصلی: رفتارِ متقارنِ کشش و فشار — برخلافِ مهاربندِ معمولی که در فشار کمانش می‌کند و رفتارش نامتقارن است.
اگر در آزمایشِ مهاربندِ کمانش‌تاب در محلِ اتصال از مهارِ جانبیِ عرضی استفاده شده باشد، در طراحی و جزئیات‌بندیِ ورقِ اتصال باید همان نیرویِ مهارِ عرضیِ حاصل از آزمایش لحاظ شود.
•تأمینِ این الزام می‌تواند از طریقِ تعبیه‌یِ سخت‌کننده یا مهارِ عرضی صورت گیرد.
•روشِ تأییدِ مهاربندهایِ کمانش‌تاب در بخشِ ۱۰-۳-۹ آمده است.
دیوارهایِ برشیِ فولادیِ ویژه — SPSW (۱۰-۳-۴-۵)
•متشکل از ورق‌هایِ فولادیِ نازکِ سخت‌نشده (صفحه‌یِ دیوار) که به اجزایِ مرزیِ قائم (VBE = ستون‌ها) و افقی (HBE = تیرها) متصل می‌شوند.
کلیه‌یِ اجزایِ مرزیِ افقی باید با اتصالاتِ گیردار که قادر به تحملِ لنگرِ پلاستیکِ HBE هستند، به اجزایِ مرزیِ قائم متصل شوند.
مکانیزمِ تسلیم: جاری شدنِ صفحه‌یِ دیوار با تشکیلِ عملِ میدانِ کششی در زاویه‌یِ حدوداً ۴۵ درجه نسبت به امتدادِ قائم و کمانشِ خارج از صفحه‌یِ ورق همراه است.
ممنوعیتِ کلیدی: ورقِ دیوارِ برشیِ فولادیِ ویژه نباید در باربریِ ثقلی مؤثر در نظر گرفته شود.
•بارگذاری و تحلیلِ لرزه‌ای باید بر مبنایِ ضوابطِ استانداردِ ۲۸۰۰ انجام شود.
تقسیمِ سهمِ برش: مقاومتِ برشیِ موردنیازِ ورقِ دیوار = ۱۰۰ درصدِ برشِ سهمِ دیوار و قابِ پیرامونش؛ و مقاومتِ موردنیازِ قاب (VBE+HBE) به‌تنهایی نباید از ۲۵ درصدِ همان برش کمتر باشد.
زاویه‌یِ تسلیمِ ورق نسبت به محورِ قائم را می‌توان ۴۵ درجه در نظر گرفت یا از رابطه‌یِ اختصاصیِ بندِ ۱۰-۳-۴-۵-۵ محاسبه کرد.
•مقاومتِ موردنیازِ اتصالاتِ ورقِ دیوار به اجزایِ مرزی باید برابرِ مقاومتِ تسلیمِ موردِ انتظارِ ورق در کشش با همان زاویه باشد.
جدولِ مرورِ سریع
پنج سیستمِ بخشِ ۱۰-۳-۴OCBF، SCBF، EBF، BRBF، SPSW
پیکربندی‌هایِ مجازِ مهاربندیقطری، ضربدری، ۷ یا ۸، چندردیفی
سوراخِ متوالی در جانِ تیرِ دهانه‌یِ مهاربندیمجاز نیست
قاعده‌یِ سهمِ کشش در SCBFحداقل ۳۰٪ و حداکثر ۷۰٪
تعریفِ محورِ مهاربندیفاصله‌یِ کمتر از ۱۰٪ بعدِ پلانِ ساختمان
دورانِ لازمِ اتصالِ سادهٔ SCBF۰٫۰۲۵ رادیان
رفتارِ پذیرفته‌شده در SCBFتوسعه تا بعد از کمانشِ مهاربند
تیرِ پیوندِ میانی / کناریبینِ دو مهاربند / بینِ مهاربند تا ستون
دورانِ مجازِ تیرِ پیوندِ کوتاه (برشی)۰٫۰۸ رادیان
دورانِ مجازِ تیرِ پیوندِ بلند (خمشی)۰٫۰۲ رادیان
طول‌هایِ میانیِ تیرِ پیونددرون‌یابیِ خطی
سخت‌کننده‌یِ میانی در تیرِ پیوندِ خیلی بلندالزامی نیست
مزیتِ BRBFرفتارِ متقارنِ کشش و فشار
مرجعِ تأییدِ BRBبخشِ ۱۰-۳-۹
زاویه‌یِ میدانِ کششیِ SPSWحدوداً ۴۵ درجه از امتدادِ قائم
سهمِ ورقِ دیوار از برش۱۰۰٪
حداقل سهمِ قابِ مرزی از برش۲۵٪
نقشِ ورقِ SPSW در باربریِ ثقلینباید مؤثر در نظر گرفته شود
اتصالِ HBE به VBEگیردار، قادر به تحملِ لنگرِ پلاستیکِ HBE
برو به آزمونِ همین فصل