قاب خمشی متوسط به قابی اطلاق می شود که در برابر نیروی جانبی زلزله بتواند تغییرشکل های فرا ارتجاعی محدودی را تحمل کند. در طراحی اعضا و اتصالات این نوع قاب ها باید سعی شود که در نزدیکی دو انتهای تیر مفصل های پلاستیک تشکیل شوند و ظرفیت دورانی آنها به حدی باشد که دوران نظیر تغییرمکان جانبی نسبی طبقه حداقل به ۰.۰۲ رادیان برسد که حدود ۰.۰۱ رادیان آن در ناحیه فرا ارتجاعی باشد.
در طراحی اعضا و اتصالات این نوع قاب ها باید الزامات تکمیلی سختگیرانه تری نسبت به قاب های خمشی معمولی منظور شود. به همین منظور در طراحی اعضا و اتصالات این نوع قاب ها علاوه بر الزامات متعارف فصل های ۱-۱۰ و ۲-۱۰ و نیز الزامات لرزه ای بخش های ۲-۳-۱۰ الی ۶-۳-۱۰ باید الزامات تکمیلی این بخش نیز رعایت شود.
۱–۸–۳–۱۰ محدودیت تیرها و ستون ها
تیرها و ستون ها در قاب های خمشی متوسط باید دارای شرایط زیر باشند.
الف) مقاطع تیرها و ستون ها باید از نوع فشرده لرزه ای با محدودیت حداکثر نسبت پهنا به ضخامت برابر λmd مطابق مقادیر جدول ۱-۴-۳-۱۰ باشند.
ب) استفاده از ستون های با مقطع متشکل از چند نیمرخ بستدار مجاز است، مشروط بر آنکه خمش در ستون حول محور با مصالح باشد.
پ) استفاده از تیرهای با جان سوراخ دار 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 دو انتهای تیر و در نیمه میانی طولی دهانه تیر قرار گیرد. اطراف سوراخ باید به نحوی تقویت شود که مقاومت برشی و خمشی تیر به طورکامل فراهم گردد.
ت) در ناحیه حفاظت شده دو انتهای تیر، ایجاد هر گونه تغییر ناگهانی در پهنای بال یا ضخامت بال مجاز نمی باشد. تغییر تدریجی در پهنا یا ضخامت از ورق بزرگتر به ورق کوچکتر، باید با شیب حداکثر ۱ به ۲.۵ صورت گیرد.
۲–۸–۳–۱۰ مقاومت های مورد نیاز و طراحی مقطع تیر
۱- به جز در طراحی تیرهای با اتصالات تیر با مقطع کاهش یافته، در طراحی مقطع تیرها برای خمش، رعایت ضابطه تکمیلی خاصی الزامی نیست. در تیرهای با اتصالات تیر با مقطع کاهش یافته، در دو انتهای تیر، مقاومت خمشی مورد نیاز تیر باید با در نظر گرفتن تعادل استاتیکی بارهای ثقلی ضریب داری که با نیروی زلزله ترکیب می شوند و اثرات لرزه ای ناشی از لنگر خمشیMpr= CprR yMp در محل های تشکیل مفصل پلاستیک، تعیین شود. در این حالت در دو انتهای تیر، مقاومت خمشی طراحی تیر را می توان برابر RyMpo در نظر گرفت.
۲- در دو انتهای تیر، مقاومت برشی مورد نیاز تیرها باید با در نظر گرفتن تعادل استاتیکی بارهای ثقلی ضریب داری که با نیروی زلزله ترکیب می شوند و اثرات لرزه ای ناشی از لنگر خمشی Mpr= CprRyMp در محل های تشکیل مفصل پلاستیک، تعیین شود. مقاومت برشی طراحی تیرها باید براساس الزامات فصل ۲-۱۰ تعیین شود.
در روابط فوق:
Ry= نسبت تنش تسلیم مورد انتظار به حداقل تنش تسلیم تعیین شده مصالح تیر
Mp= لنگر پلاستیک مقطع تیر در محل تشکیل مفصل پلاستیک
Mpo= لنگر پلاستیک مقطع تیرهای با مقطع کاهش یافته در ابتدا و انتهای تیر
Cpr= ضریبی است که دربرگیرنده 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. بهجز در موردیکه در بخش ۶-۱۳-۳-۱۰ برای Cpr عدد خاصی پیش بینی شده است، مقدار آن باید از رابطه زیر تعیین شود.
![\[1.1\leq C_{pr}=\frac{(F_{y}+F_{u})}{2F_{y}}\leq 1.2\]](http://benamekhoda.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-3e64d5f58ec514ed9c7e6a7419f48b11_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
(۱-۸-۳-۱۰)
که در آن:
Fy= تنش تسلیم فولاد تیر
Fu=تنش کششی نهائی فولاد تیر
۳–۸–۳–۱۰ اتصال تیر به ستون
کلیه اتصالات تیر به ستون در قاب های خمشی متوسط که نیروهای جانبی لرزه ای را تحمل می کنند، باید دارای شرایط زیر باشند.
الف) اتصالات خمشی تیر به ستون باید توانایی تحمل تغییرشکل های دورانی حداقل به میزان ۰.۰۲ رادیان را بدون کاهش قابل توجه در مقاومت خود دارا باشند. برای احراز این شرط لازم است اتصالات خمشی به کار رفته در قاب های خمشی متوسط از طریق آزمایشات توصیه شده توسط مراجع معتبر تایید شوند. در صورت عدم دسترسی به آزمایشات فوق استفاده از اتصالات از پیش تأیید شده ارائه شده در بخش ۱۳-۳- ۱۰ بلامانع می باشد.
ب) اتصال تیر به ستون باید به گونه ای طراحی شود که شرایط ایجاد مفصل پلاستیک را در داخل تیر فراهم نماید. انجام این امر می تواند از طریق ضعیف کردن مقطع تیر در فاصله ای محدود از بر ستون صورت گیرد. روش های دیگر برای دستیابی به منظور فوق در اتصالات از پیش تأیید شده بخش ۱۳-۳-۱۰ ارائه شده است.
پ) مقاومت خمشی مورد نیاز (Mu) و مقاومت برشی مورد نیاز (Vu) اتصال باید با در نظر گرفتن تعادل استاتیکی بارهای ثقلی ضریب داری که با نیروی زلزله ترکیب می شوند و اثرات لرزه ای ناشی از لنگر خمشی Mpr= CprRyMp در محل های تشکیل مفصل پلاستیک، تعیین شوند (شکل ۱-۸-۳-۱۰) که در آن، Mp، Ry و Cpr مطابق تعاریف بند ۲-۸-۳-۱۰ می باشد.
شکل ۱–۸–۳–۱۰ نمودار پیکره آزاد تیرهای باربر جانبی
۴–۸–۳–۱۰ ورق های تقویتی چشمه اتصال (ورق های مضاعف)
در صورت نیاز به تعبیه ورق های تقویتی چشمه اتصال (ورق های مضاعف) در محل اتصال تیر به ستون، ورق های مضاعف علاوه بر تامین الزامات بخش ۱۰-۹-۲- ۱۰ باید دارای شرایط زیر نیز باشند.
الف) اتصال ورق های مضاعف به بال ستون می تواند از نوع جوش شیاری با نفوذ کامل یا جوش گوشه باشد
ب) ورق های مضاعف باید به صورت متقارن و در ستون های H شکل باید در دو طرف جان و در ستون های قوطی شکل در دو وجه ستون به کار برده شوند.
پ) در مواردی که نیاز به تعبیه سخت کننده های عرضی (ورق های پیوستگی) نباشد، بالا و پایین ورق های مضاعف باید حداقل ۱۵۰ میلیمتر از بال فوقانی و تحتانی تیر فاصله داشته باشند.
ت) در صورت وجود ورق های پیوستگی، ورق های مضاعف می توانند در محل ورق های پیوستگی قطع شده و از طریق جوش شیاری با نفوذ کامل یا جوش گوشه به ورق های پیوستگی جوش شوند.
ث) در مواردی که ورق های مضاعف از جان ستون فاصله داشته باشند، این ورق ها باید به صورت متقارن و در یک سوم میانی فاصله بین مرکز صفحه جان ستون و نوک بال تیر تعبیه شود.
۵–۸–۳–۱۰ ورق های پیوستگی
ورق های پیوستگی (سخت کننده های عرضی) در مقابل بال های تیر یا ورق های پوششی اتصال بال بالایی و پایینی تیرهای متصل شونده به ستون علاوه بر تامین الزامات بخش ۱۰-۹-۲-۱۰ باید دارای شرایط زیر نیز باشند.
الف) در ستون های H شکل که در آنها اتصال گیردار از طریق بال مقطع H شکل صورت می گیرد، در صورتیکه ضخامت بال ستون بزرگتر از مقادیر تعیین شده توسط روابط ۲-۸-۳-۱۰ و ۳-۸-۳-۱۰ باشد، تعبیه ورق های پیوستگی در چشمه اتصال الزامی نیست. در غیر اینصورت تعبیه یک جفت سخت کننده (ورق های پیوستگی) در داخل ستون و با رعایت شرایط (پ) تا (ح) همین بند الزامی است.
![\[t_{cf}\geq 0.4\sqrt{1.8b_{bf}t_{bf}\frac{R_{yb}F_{yb}}{R_{yc}F_{yc}}}\]](http://benamekhoda.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-bbdf5ce8331b9f90524d94e0f3c37602_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
(۲-۸-۳-۱۰)
![\[t_{cf}\geq \frac{b_{bf}}{6}\]](http://benamekhoda.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-4b17757aacbf4ecdb333436bd8e5cd5b_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
(۳-۸-۳-۱۰)
ب) در ستون های قوطی شکل ساخته شده از مقاطع I شکل که در آنها اتصال گیردار از طریق بال مقطع I شکل صورت می گیرد، در صورتیکه ضخامت بال ستون بزرگتر از مقادیر تعیین شده توسط روابط ۴-۸-۳-۱۰ و ۵-۸-۳-۱۰ باشد، تعبیه ورق های پیوستگی در چشمه اتصال الزامی نیست. در غیر اینصورت تعبیه یک جفت سخت کننده (ورق های پیوستگی) در داخل ستون و با رعایت شرایط (پ) تا (ح) همین بند الزامی است.
![\[t_{cf}\geq 0.4\sqrt{[1-\frac{b_{bf}}{b^{2_{cf}}}(b_{cf}-\frac{b_{bf}}{4}]1.8b_{bf}t_{bf}\frac{F_{yb}R_{yb}}{F_{yc}R_{yc}}}\]](http://benamekhoda.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-8645b204007ae898b2002e159c93d825_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
(۴-۸-۳-۱۰)
![\[t_{cf}\geq \frac{b_{bf}}{12}\]](http://benamekhoda.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-9e8bef130b3c6fb35e016be87f56bc26_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
(۵-۸-۳-۱۰)
در روابط فوق:
Fyb = حداقل تنش تسلیم مصالح بال تیر
Fyc = حداقل تنش تسلیم مصالح بال ستون
Ryb =نسبت تنش تسلیم مورد انتظار به حداقل تنش تسلیم تعیین شده مصالح تیر مطابق مقادیر جدول ۱-۲-۳-۱۰
Ryc =نسبت تنش تسلیم مورد انتظار به حداقل تنش تسلیم تعیین شده مصالح ستون مطابق مقادیر جدول ۱-۲-۳-۱۰
bbf = پهنای بال تیر
tbf = ضخامت بال تیر
tcf = ضخامت بال ستون
پ) طول ورق های پیوستگی باید برابر با فاصله خالص دو بال ستون باشد.
ت) پهنای ورق های پیوستگی در ستون های با مقطع قوطی شکل باید برابر فاصله خالص دو جان مقطع ستون بوده و در ستون های با مقطع H شکل مجموع پهنای ورق های پیوستگی در هر طرف جان مقطع ستون نباید از پهنای بال تیر یا پهنای ورق پوششی اتصال کمتر باشد.
ث) ضخامت ورق های پیوستگی نباید از نصف ضخامت بال تیر یا ضخامت ورق های پوششی اتصال (ورق های روسری و زیرسری) در اتصالات گیرداری که در امتداد موردنظر فقط به یک وجه ستون متصل هستند و از ضخامت بال تیر یا ضخامت ورق های پوششی اتصال (ورق های روسری و زیرسری) در اتصالات گیرداری که در امتداد موردنظر به هر دو وجه ستون متصل هستند، کمتر در نظر گرفته شود.
ج) جوش ورق های پیوستگی به بال ستون باید از نوع جوش شیاری با نفوذ کامل باشد. در صورتیکه ضخامت ورق پیوستگی کوچکتر یا مساوی ۱۰ میلیمتر باشد، استفاده از جوش گوشه دو طرفه نیز مجاز است.
چ) جوش ورق های پیوستگی به جان ستون باید از نوع جوش شیاری با نفوذ کامل یا جوش گوشه دو طرفه باشد.
ح) نسبت پهنا به ضخامت در ورق های پیوستگی با یک لبه متکی، نظیر ورق های پیوستگی ستون های H شکل، نباید از
![\[0.55\sqrt{\frac{E}{F_{y}}}\]](http://benamekhoda.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-149f5bc62a5c880335f03a27aea35a9f_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
و در ورق های پیوستگی با دو لبه متکی، نظیر ورق های پیوستگی ستون های با مقطع قوطی شکل، نباید از
![\[1.4\sqrt{\frac{E}{F_{y}}}\]](http://benamekhoda.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-0503db5964df30ec742a4e960aa77f04_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
کوچکتر باشد. در این روابط E مدول الاستیسیته فولاد و Fy تنش تسلیم فولاد ورق پیوستگی می باشد.
