۱–۵–۳–۱۰ الزامات طراحی لرزه ای ستون
۱–۱–۵–۳–۱۰ : کلیه ستون ها (باربر و غیرباربر جانبی لرزه ای) باید الزامات فصل ۲-۱۰ را تأمین نمایند. ستون های باربر جانبی لرزه ای علاوه بر تأمین الزامات فصل ۲-۱۰ باید دارای مقاومت کافی در برابر نیروی محوری (بدون در نظر گرفتن نیروهای برشی و لنگرهای خمشی) ناشی از ترکیبات بار زلزله تشدید یافته باشند.
تبصره۱ : برای ستون های باربر جانبی لرزه ای که در معرض بار جانبی در بین دو انتهای ستون قرار دارند، اثر لنگر خمشی ناشی از این بار جانبی باید با نیروی محوری ناشی از ترکیبات بار زلزله تشدیدیافته به صورت توأم در نظر گرفته شود.
تبصره۲ : در مواردی که مطابق مبحث ششم مقررات ملّی ساختمان ترکیب نیروی زلزله راستاهای متعامد ضرورت داشته باشد، الزامات عمومی طراحی لرزه ای ستون ها باید برای ترکیب نیروهای زلزله راستاهای متعامد نیز مورد کنترل قرار گیرد.
تبصره۳ : شالوده ساختمان باید برای نیروی محوری (بدون در نظر گرفتن نیروهای برشی و لنگرهای خمشی) ناشی از ترکیبات بار زلزله تشدیدیافته نیز مورد محاسبه و کنترل قرار گیرد.
۲–۱–۵–۳–۱۰: در ستون های باربر جانبی لرزه ای با مقطع مختلط محاط در بتن و با شکل پذیری متوسط علاوه بر تأمین الزامات عنوان شده در بند ۱-۱-۵-۳-۱۰ در دو انتهای ستون ها به طول lo باید آرماتورهای عرضی مطابق الزامات بند ۳-۱-۵-۳-۱۰ به کار برده شود، مگر آنکه طراحی برای برش نیاز به آرماتور بیشتری را ایجاب کند. طول lo ، ناحیه بحرانی، که از بر اتصال به اعضای جانبی اندازه گیری می شود، نباید کمتر از مقادیر (الف) تا (پ) این بند در نظر گرفته شود.
الف) یک ششم ارتفاع آزاد ستون
ب) بزرگترین بعد مقطع ستون
پ) ۴۵۰ میلیمتر
۳–۱–۵–۳–۱۰ : در ستون های باربر جانبی لرزه ای با مقطع مختلط محاط در بتن و با شکل پذیری متوسط آرماتور عرضی مورد نیاز در طول lo باید دارای قطر حداقل ۸ میلیمتر بوده و فواصل آنها از یکدیگر باید کمترین مقدار از موارد زیر باشد، مگر آنکه طراحی برای برش نیاز به فاصله کمتری را ایجاب کند.
الف) نصف کوچکترین بعد مقطع ستون
ب) ۸ برابر قطر میلگرد طولی ستون
پ) ۲۴ برابر قطر خاموت (آرماتور عرضی) ستون
ت) ۳۰۰ میلیمتر
فاصله اولین خاموت از بر اتصال ستون به تیر نباید بیشتر از نصف فاصله خاموت ها در ناحیه بحرانی در نظر گرفته شود. همچنین در قسمتهایی از طول ستون که شامل طول lo نمی شود، فاصله خاموت ها نباید از دو برابر فاصله تعیین شده در فوق بیشتر باشد. ساخت مفتول های جوش داده شده به عنوان آرماتورهای عرضی در ستون های باربر جانبی لرزه ای با مقطع مختلط محاط در بتن و با شکل پذیری متوسط مجاز نیست.
۴–۱–۵–۳–۱۰ : ستون های باربر جانبی لرزه ای با مقطع مختلط محاط در بتن و با شکل پذیری زیاد علاوه بر تأمین الزامات ذکر شده در بند ۱-۱-۵-۳-۱۰ باید دارای شرایط زیر باشند.
الف) آرماتورهای عرضی باید به صورت دورپیچ باشند و مساحت حداقل آرماتورهای دورپیچ (Ash) باید از رابطه زیر تعیین شود.
![\[A_{sh}=0.09h_{cc}S[1-\frac{F_{y}A_{s}}{P_{n}}][\frac{f_{c}}{f_{ysr}}]\]](http://benamekhoda.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-90a5e35d92ca563d4f57a6852d0fd3a4_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
(۱-۵-۳-۱۰)
که در آن:
hcc = بعد مقطع هسته محصورشده که از مرکز تا مرکز آرماتورهای تنگ اندازه گیری می شود.
S = فاصله میلگردهای عرضی در طول ستون
Fy = تنش تسلیم مشخصه حداقل هسته فولادی
As = مساحت مقطع هسته فولادی
Pn = مقاومت فشاری اسمی ستون با مقطع مختلط
fc = مقاومت فشاری مشخصه بتن
fysr = تنش تسلیم مشخصه حداقل آرماتورهای عرضی
تبصره: اگر مقاومت فشاری اسمی هسته فولادی مدفون در بتن به تنهایی بزرگتر از اثر بار حاصل از ترکیب بار D +0.5L باشد، رعایت رابطه ۱-۱-۵-۳-۱۰ الزامی نیست.
ب) فاصله میلگردهای عرضی در سرتاسر طول ستون نباید از ۶ برابر قطر آرماتوهای طولی یا ۱۵۰ میلیمتر بیشتر در نظر گرفته شود.
پ) ساخت مفتول جوش شده به عنوان میلگرد عرضی برای ستون های باربر جانبی لرزه ای با مقطع مختلط محاط در بتن و با شکل پذیری زیاد مجاز نیست.
۵–۱–۵–۳–۱۰ در ستون های باربر جانبی لرزه ای با مقطع مختلط پرشده با بتن علاوه بر تأمین الزامات عنوان شده در بند ۱-۱-۵-۳-۱۰، مقاومت برشی اسمی ستون با مقطع مختلط پرشده با بتن باید برابر مقاومت برشی اسمی مقطع فولادی به تنهایی بر اساس سطح مقطع موثر برشی آن باشد.
۲–۵–۳–۱۰ الزامات طراحی لرزه ای وصله ستون ها
۱–۲–۵–۳–۱۰ موقعیت وصله ستون ها
الف) به جزموارد ذکر شده در زیر، در کلیه ستون های باربر و غیر باربر جانبی لرزه ای محل درز وصله
در بالا و پایین وصله نباید از ۱۲۰۰ میلیمتر به بال متصل به ستون نزدیکتر باشد.
۱- در جاییکه ارتفاع آزاد ستون کمتر از ۲.۴ متر است، محل وصله باید در وسط ارتفاع آزاد ستون در نظر گرفته شود.
۲- در مواردی که درز لب به لب ورق های بال یا جان ستون در کارخانه و به صورت نفوذی کامل انجام می شود، محل درز وصله می تواند از ۱۲۰۰میلیمتر به بال متصل به ستون تیر نزدیکتر باشد. ولی در هر حال این فاصله نباید از بعد بزرگتر ستون با مقطع کوچکتر، کوچکتر در نظر گرفته شود.
۳- در مواردی که اتصال کلیه تیرهای متصل به ستون مفصلی بوده و ستون در دهانه های مهاربندی شده قرار نگرفته باشد، محل درز وصله می تواند از ۱۲۰۰ میلیمتر به بال تیر نزدیکتر باشد. ولی در هر حال این فاصله نباید از ۱.۵ برابر بعد بزرگتر ستونِ با مقطع کوچکتر، کوچکتر در نظر گرفته شود.
ب) اتصال وصله ستون به هر یک از دو قطعه ستون وصله شونده باید با یک نوع وسیله اتصال، جوش یا پیچ پر مقاومت، انجام شود و در مقطع عدم تقارن ایجاد نکند. اتصال وصله به یکی از قطعات ستون تماماً جوشی و به دیگری تماماً پیچی نیز مجاز است.
پ) در وصله لب به لب بین ورق های با پهنا یا ضخامت متفاوت که در بال یا جان ستون به کار میروند، تغییر تدریجی در پهنا یا ضخامت، از ورق بزرگتر به ورق کوچکتر، باید با شیب حداکثر ۱ به ۶ صورت گیرد.
ت) در وصله ستون های با ابعاد و مقطع متفاوت، به جای استفاده از ورق های پرکننده با ضخامت های زیاد، ارجح است ابتدا مقطع بزرگتر با شیب حداکثر ۱ به ۶ به مقطع کوچکتر تبدیل شده و سپس اتصال وصله صورت گیرد.
ث) در محل وصله ستون های متشکل از چند نیمرخ لازم است هر یک از ستون های وصله شونده در ارتفاعی حداقل به اندازه بعد بزرگتر مقطع ستون به صورت یکپارچه در آیند و سپس وصله شوند.
۲–۲–۵–۳–۱۰ مقاومت مورد نیاز وصله ستون ها
وصله کلیه ستون ها، شامل ستون های غیرباربر جانبی، علاوه بر تأمین ضوابط فصل ۲-۱۰ باید به طور مجزا قادر به تحمل نیروهای زیر باشند.
۱- بیشترین نیروهای داخلی (شامل نیروی محوری، نیروی برشی و لنگر خمشی به طور همزمان) تحت اثر ترکیبات بار متعارف.
۲- بیشترین نیروهای محوری (بدون حضور نیروهای برشی و لنگرهای خمشی) تحت اثر ترکیبات بار زلزله تشدیدیافته و با در نظرگرفتن مفاد تبصره های ۱ و ۲ از بند ۱-۱-۵-۳-۱۰
۳- نیروی برشی حداقل برابر ΣMpc/Hs که در آن ΣMpc مجموع لنگرهای خمشی پلاستیک ستون در دو سمت وصله در امتداد مورد نظر و Hs ارتفاع طبقه است. این نیروی برشی باید در هر امتداد محورهای اصلی ستون و به طور مجزا و بدون حضور نیروهای محوری و لنگرهای خمشی در نظر گرفته شود.
۴- لنگر خمشی حداقل برابر RyMpc که در آن Ry نسبت تنش تسلیم مورد انتظار به حداقل تنش تسلیم تعیین شده مصالح ستون و Mpc لنگر خمشی پلاستیک ستون با مقطع کوچکتر وصله شونده است. این لنگر خمشی باید در هر امتداد محورهای اصلی ستون و به طور مجزا و بدون حضور نیروهای محوری و برشی در نظر گرفته شود.
تبصره: جوش هایی که در کارخانه و به صورت لب به لب صورت می گیرند، باید به صورت نفوذی کامل انجام شوند در صورتیکه پس از انجام آزمایش مشخص شود که جوش مذکور با نفوذ نسبی صورت گرفته است این جوش در صورتی مورد تأیید خواهد بود که مقاومت طراحی اتصال مذکور حداقل دو برابر مقاومت مورد نیاز مطابق حالت های (۱) تا (۴) این بند باشد.
۳–۵–۳–۱۰ الزامات طراحی لرزه ای کف ستون ها
کف ستون کلیه ستون های باربر و غیرباربر جانبی و اتصالات آنها به ستون و شالوده علاوه بر تأمین ضوابط فصل ۲-۱۰ این مبحث باید به طورمجزا قادر به تحمل نیروهای زیر باشند.
۱- بیشترین نیروهای داخلی (شامل نیروی محوری، نیروهای برشی و لنگرهای خمشی به طور همزمان) تحت اثر ترکیبات بار متعارف.
۲- بیشترین نیروی محوری (بدون حضور نیروهای برشی و لنگرهای خمشی) تحت اثر ترکیبات بار زلزله تشدید یافته و با در نظرگرفتن مفاد تبصره های ۱ و ۲ از بند .۱-۱-۵-۳-۱۰
۳- در هر دو امتداد محورهای اصلی ستون و به طور مجزا نیروی برشی برابر مجموع مولفه های افقی مقاومت های مورد نیاز اتصال مهاربندی و برش ظرفیتی ستون برابر SMpc/Hs که در آنSMpc مجموع لنگرهای خمشی پلاستیک ستون در دو سمت وصله در امتداد مورد نظر و Hs ارتفاع طبقه است. در محاسبه و طراحی کف ستون این نیروی برشی باید بدون حضور نیروهای محوری و لنگرهای خمشی در نظر گرفته شود.
۴- در هر دو امتداد اصلی ستون و به طور مجزا لنگر خمشی برابر مجموع لنگرهای خمشی زیر و بدون حضور نیروهای برشی و محوری.
الف) برای مهاربندی های امتداد مورد نظر مقاومت خمشی مورد نیاز اتصال مهاربند.
ب) برای ستون ها کمترین دو مقدار 1.1RyFyZc و بیشترین لنگر خمشی (بدون حضور نیروهای محوری و برشی) تحت اثر ترکیبات بار زلزله تشدیدیافته و با در نظرگرفتن مفاد تبصره ۲ از بند ۱-۱-۵-۳-۱۰؛ که در آن Ry نسبت تنش تسلیم مورد انتظار به حداقل تنش تسلیم تعیین شده مصالح ستون، Fy تنش تسلیم مصالح ستون و Zc مدول پلاستیک مقطع ستون است.
۴–۵–۳–۱۰ الزامات طراحی لرزه ای وصله تیرها
وصله تیرهای باربر جانبی باید الزامات لرزه ای زیر را تأمین کنند.
الف) وصله تیرها باید خارج از ناحیه حفاظت شده دو انتهای تیر قرار گیرد.
ب) در صورت استفاده از وصله مستقیم، وصله باید با جوش نفوذی کامل صورت گیرد. در اینگونه موارد ارجح است محل وصله بال ها و محل وصله جان در یک مقطع صورت نگیرد.
پ) در وصله مستقیم بین ورق های با پهنا یا ضخامت متفاوت – که در بال یا جان تیرها به کار میروند، تغییر تدریجی در پهنا یا ضخامت، از ورق بزرگتر به ورق کوچکتر، باید با شیب حداکثر ۱ به ۲.۵ صورت گیرد.
ت) مقاومت خمشی مورد نیاز (Mu) وصله های غیرمستقیم باید برابر مقاومت خمشی طراحی (fbMP) عضو با مقطع کوچکتر وصله شونده در نظر گرفته شود.
ث) مقاومت برشی مورد نیاز (Vu) وصله های غیرمستقیم نباید از یکی از سه مقدار (۱)، (۲) و (۳) این بند کمتر در نظر گرفته شود.
۱- بیشترین برش حاصل از ترکیبات بار زلزله تشدیدیافته در محل وصله
۲- نیروی برشی در محل وصله که باید با در نظر گرفتن تعادل استاتیکی بارهای ثقلی ضریب داری که با نیروی زلزله ترکیب می شوند و برش لرزه ای ناشی از Mpr=CprRyMp در محل های تشکیل مفصل پلاستیک، تعیین شود.
۳- مقاومت برشی طراحی عضو با مقطع کوچکتر وصله شونده که در آن:
Mp = لنگر پلاستیک مقطع تیر در محل تشکیل مفصل پلاستیک.
Ry = نسبت تنش تسلیم مورد انتظار به حداقل تنش تسلیم تعیین شده مصالح تیر.
Cpr = ضریبی است که در برگیرنده آثار عواملی از قبیل سخت شدگی، قیدهای موضعی و ملحقات موجود در اتصال تیر به ستون است و برای محاسبه حداکثر نیروی ایجاد شده در اعضا و وسایل اتصال به کار گرفته می شود. به جز در موردیکه در بخش ۶-۱۳-۳-۱۰ برای Cpr عدد خاصی پیش بینی شده است، مقدار آن باید از رابطه زیر تعیین شود.
![\[1.1\leq C_{pr}=\frac{F_{y}+F_{u}}{2F_{y}}\]](http://benamekhoda.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-a25ae4e28c312afb2e3d13e56cb159f1_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
(۲-۵-۳-۱۰)
که در آن:
Fy = تنش تسلیم فولاد تیر
Fu = تنش کششی نهائی فولاد تیر
