مبحث نهم مقررات ملی ساختمان : طرح و اجرای ساختمان های بتن آرمه (1399) | ٩-١٨-4 الزامات طراحى براى بارهاى كششى

٩-١٨-4-١ مقاومت فولاد مهار در كشش

٩-١٨-4-١-١ مقاومت اسمى مهار در كشش كنترل شده توسط فولاد، Nsa ، بايد بادر نظر گرفتن خصوصيات مصالح و ابعاد فيزيكى مهار تعيين شود.

٩-١٨-4-١-٢ مقاومت اسمى مهار در كشش، Nsa ، نبايد از مقدار زير بيش‌تر باشد:

كه در آن Ase,N سطح مقطع موثر مهار بوده و  futa  نبايد بيش‌تراز  1.9fy و 860 مگاپاسکال در نظر گرفته شود.  Ase,N  برای مهار‌های كاشتنى كه در آن سطح مقطع مهار در امتداد طول آن متغير است، باید بر اساس كاتالوگ هاى سازنده تعيین شود. براى پيچ‌هاى رزوه شده و پيچ‌هاى سَر دار، مقدار  Ase,N بايد از رابطەى زير محاسبه شود.

دراين رابطه  nt تعداد شيار رزوه در هر ميلى متر طول مهار است.

٩-١٨-4-٢ مقاومت كسيختگى مخروطى بتن مهار در كشش

٩-١٨-4-٢-١ مقاومت اسمى گسيختگی مخروطى بتن مهار در كشش،  Ncb براى مهارهاى تکی، یا  Ncbg برای مهار‌های گروهی، نباید از مقادير زير بيش‌تر در نظر گرفته شود.

ضرايب اصلاح Ψc,N ،Ψed,N ،Ψec,N و Ψcp,N در بند ٩-١٨-4-٢-4 تعريف شده‌اند.  ANC مساحت تصویر شده‌ی سطح گسیختگی بتن است؛ که برای مهار‌های تکی برابر با قاعدهى هرم گسیختگی است که اضلاع آن به فاصله‌ى 1.5hef از محور مهار قرار دارند. براى مهارهاى گروهى، فاصله‌ى فوق ازخط كذرنده بر رديف مهارهاى مجاور تعيين مى شود (شكل ٩-١٨-4).

 مساحت  ANC نبايد از  nANCo بيش‌تر باشد؛ كه در آن n تعداد مهارها در مهار گروهى است كه بار كششى را تحمل مى كنند.  ANCo مساحت سطح گسیختگی تصوير شده براى مهار تكى با فاصله‌ى از لبه بيش از  1.5hef، به صورت زير تعيين مى شود

٩-١٨-۴-٢-٢ مقاومت پایەی گسیختگی بتن در کشش، برای مهار تكى در بتن ترک خورده،  Nb ، نبايد از مقدار زير بيش‌تر باشد.

که در آن  kc برای مهار‌های تعبيه شده و براى مهارهاى كاشتنى به ترتيب ١٠ و ٧ ميباشد. مقدار kc براى مهار‌های كاشتنى را ميتوان بر اساس نتايج آزمايش هاى مورد استناد مراجع مورد تاييد، بيشتر از ٧ درنظر گرفت؛ ولى در هر صورت اين مقدار نبايد از ١٠ بيشتر باشد.

مقدار  Nb براى پيچ‌هاى سر دار و گل ميخ‌ هاى سر دار با  hef بين ٢٨٠ تا 650 ميلى متر، نبايد از مقدار به دست آمده از رابطەى زير بيش‌تر منظور شود.

٩-١٨-4-٢-٣ براى مهارهايى كه با فاصله‌ى كم تر از  1.5hef از سه وجه، يا بيش از سه وجه عضو قرار دارند، مقدار  hef براى محاسبه ى  ANC در بند ٩-١٨-4-٢-١ و ٩-١٨-4-٢-٢، و همچنين در روابط (٩-١٨-٧) و (٩-١٨-٨)، بايد به بيش‌ترين مقدار 1.5/(Ca,max) و S/3  محدود شود؛ كه در آن s فاصله‌ى حداكثر بين مهارها در مهار گروهى است.

٩-١٨-4-٢-4 ضرايب اصلاح Ψ به صورت زير تعيين مى‌شوند:

الف - ضريب اصلاح Ψec,N براى مهار‌های گروهى تحت بار كششى با خروج از مركزيت:

اگر بار گذاری روی مهار گروهی به گونه ای باشد كه تنها برخى از مهارها تحت كشش باشند، در محاسبهى خروج از مركزيت  e'N براى استفاده در رابطه‌ى (٩-١٨-٧)، وبراى محاسبهى  Ncbg در رابطه‌ى (٩-١٨-٣-ب)، فقط مهار‌های تحت كشش بايد در نظر گرفته شوند. در صورت وجود خروج از مركزيت حول دو محور، ضريب اصلاح خروج از مركزيت،  Ψec,N ، بايد براى هر يك از محورها به صورت جداگانه محاسبه شده، و حاصل ضرب ضرايب محاسبه شده براى دو محور به عنوان ضريب خروج از مركزيت Ψec,N در محاسبهى  Ncbg در رابطه‌ى (٩-١٨-٣-ب) منظور گردد.

ب - ضريب اصلاح  Ψed,N اثر فاصله‌ی مهار از لبه برای مهار‌های تکی یا گروهی تحت بار كششى:

- در صورتى كه Ca,min≥1.5hef باشده  Ψec,N بايد برابر با 1/0 در نظر گرفته شود.

- در صورتى كه Ca,min<1.5hef باشد:

پ - ضريب اصلاح ترک خوردكى بتن، ΨC,N، براى مهارهايى كه در ناحيهاى از عضو بتنى قرار گرفته اند کە نتایج تحلیل نشانگر ترک نخوردن بتن در شرايط بارهاى بهره بردارى هستند:

- برای مهارهاى تعبيه شده،  ΨC,N باید برابر با 1/25در نظر گرفته شود.

- براى مهارهاى كاشتنى كه در آنها مقدار  kc برابر با ٧ فرض شده،  ΨC,N بايد برابر 1/4 در نظر گرفته شود.

در مهار‌های کاشتنی مناسب برای کاربرد در بتن ترک خوردە و ترک نخورده، در صورتی كه مقدار  kc براى محاسبه ى Ncb از نتايج آزمايش‌هاى مورد استناد مراجع مورد تاييد به دست آمده باشد، مقدار  ΨC,N نيز بايد مبتنى بر نتايج همان آزمايشها باشد. براى مهارهاى كاشتنى، در صورتى كه مقدار  kc از نتايج آزمايش‌هاى انجام شده براى مهار در بتن ترك نخورده تعيين شده باشد، مقدار ΨC,N بايد برابر با ١/٠ در نظر گرفته شود.

در مواردی که نتایج تحلیل نشانگر ترک خوردگی در شرايط بارهاى بهره بردارى میباشند، براى مهارهاى تعبيه شده و مهارهاى كاشتنى،  ΨC,N بايد برابر با 1/0 در نظر گرفته شود. در اين صورت مهارهاى كاشتنى بايد بر اساس نتايج آزمايش‌هاى مورد استناد مراجع مورد تاييد مناسب براى استفاده در بتن ترک خورده باشند. ترک خورگى در بتن بايد با توزيع مناسب آرماتورهاى خمشى مطابق ضوابط ٩-١٩-٣، يا با استفاده از آرماتور محصور كننده محدود گردد.

ت- ضريب اصلاح Ψcp,N براى مهارهاى كاشتنى طراحى شده براى بتن ترک نخورده مطابق بند پ و بدون آرماتور اضافی برای كنترل ترک دو نيم شدكى:

- در مواردى كه   Ca,min≥Cac باشد، Ψcp,N بايد برابر با 1/0 در نظر گرفته شود.

- در مواردى كه  Ca,min<Cacباشد،  Ψcp,N بايد از رابطه‌ى زير محاسبه شود:

براى ساير حالات، از جمله مهارهاى تعبيه شده، ضريب  Ψcp,N برابر با 1/0 در نظر گرفته ميشود. در روابط فوق،  Cac ، فاصله‌ى بحرانى، بر طبق بند ٩-١٨-٧-٢ تعيين ميگردد.

٩-١٨-٣-4-٥ در مواردى كه از ورق اضافى يا واشر در انتهاى مهار استفاده ميشود، ميتوان اضلاع قاعدەی هرم سطح گسیختگی تصوير شده را از محيط موثر ورق يا واشر در فاصله اى برابر با  1.5hef در نظر گرفت. محيط موثر نباید بیش از ضخامت ورق یا واشر با لبەی بیرونی كڵّەگی مهار سر دار، فاصله داشته باشد.

٩-١٨-4-٢-۶ در مواردى كه آرماتورهاى مهار (به شكل ٩-١٨-٣ مراجعه كنيد)، در هر دو طرف سطح گسيختگی مخروطى بتن داراى طول مهارى كافى مطابق فصل ٩-٢١ باشند، مى توان از مقاومت آرماتورهاى مهار به جاى مقاومت گسيختگى مخروطى بتن در محاسبه ى  ΦNn استفاده نمود. ضريب  Φ در اين حالت بايد 0/75 منظور شود.

٩-١٨-4-٣ مقاومت بيرون كشيدگى مهارهاى تعبيه شده و كاشتنى انبساطى و زیر چاکی در کشش

٩-١٨-۴-٣-١ مقاومت اسمی بیرون کشیدگی مهار‌های تکی تعبيه شده و كاشتنى انبساطى و يا زير چاكى در كشش،  Npn، به صورت زير محاسبه مى شود:

ضریب ΨC,P یا برای مهار‌های واقع در ناحی‌های از عضو بتنی کە نتایج تحلیل نشانگر ترک نخوردگی بتن تحت بار‌های بهره برداری می‌باشد، برابر با 1/4 ؛ و در ناحی‌های که نتایج تحلیل نشان گر ترک خوردگى مى باشد ، برابر با 1/0 خواهد بود.

٩-١٨-4-٣-٢ روش محاسبه ى  Np براى انواع مهارها در جدول ٩-١٨-٣ ارائه شده است.

٩-١٨-4-4 مقاومت بيرون زدگى جانبى بتن براى مهارهاى سَر دار در كشش

٩-١٨-4-4-١ مقاومت اسمى بيرون زدكى جانبى بتن،  Nsb ، براى مهارهاى سر دار تكى با طول مدفون زياد ونزديك به يك لبه، (hef>2.5ca1)، از رابطه‌ى زير محاسبه مى شود:

٩-١٨-۴-۴-٢ برای چند مهار سر دار با طول مدفون زياد و نزديک به يک لبه، hef>2.5Ca1 ، در صورتى كه فواصل مهارها از يك ديگر كمتر از  6Ca1 باشند، مقاومت اسمى بيرون زدكى جانبى Nsbg برای مهار‌های در معرض گسیختگی سطح جانبی از رابطه‌ى زير تعيين مى شود:

در این رابطه s فاصلەی بین مهارهاى بيرونى در امتداد لبه، و  Nsb مقدار محاسبه شده از رابطه‌ى (٩-١٨-١١) بدون اصلاح براى اثر فاصله از لبه در جهت عمود بر  Ca2 مى باشد.

٩-١٨-۵-۴ مقاومت پیوستگی مهار‌های چسبى در كشش

٩-١٨-5-4-١ مقاومت اسمى پيوستكى  Na براى مهارهاى چسبى تكى و  Nag براى مهارهاى گروهى، به صورت زير محاسبه مى شود:

الف- براى مهارهاى تكى

ب- برای مهار‌های گروهی

ضريب‌هاى  Ψed,Na، Ψec,Naو Ψcp,Na در بند ٩-١٨-4-٥-٣ تعريف شده‌اند.  ANa سطح تحت تاثیر تصویر شده برای مھار‌های تکی یا مهار‌های گروهی چسبى است كه با يك چند ضلعى كه به فاصله ی  CNa از مر کز مهار چسبی برای مهار تكی، یا از محور رديف مهارهاى مجاور هم براى گروه مهار تقريب زده مى شود (شكل ٩-١٨-٥).  ANa نبايد از  NANao بيش‌تر باشد، كه در آن n تعداد مهارهاى چسبى تحت كشش در گروه مهار مى باشد.  ANao سطح تحت تاثير تصوير شده براى يک مهار تكى با فاصله اى بيش‌تر از  CNa از يك لبه، از رابطه‌ى زير قابل محاسبه است:

مساحت  ANao مطابق شكل ٩-١٨-٥ محاسبه مى شود. فاصله ى  CNa نيز از رابطه‌ى زير محاسبه مى گردد:

٩-١٨-۵-۴-٢ مقاومت پایەی پیوستگی در کشش برای یک مهار تكى در بتن ترك خورده، Nba ، نبايد بيشتر از مقدار رابطه زير در نظر گرفته شود:

در اين رابطه تنش پیوستگی مشخصه،  τcr ، تنش متناظر احتمال شكست ٥ درصد است كه بر اساس آزمايش‌هاى مورد استناد مراجع مورد تاييد تعيين مى شود.

در مواردی که نتایج تحلیل نشانگر ترک خوردگی در شرایط بارهای بهره برداری باشند، مهار چسبی باید دارای گواهی قابلیت استفاده در بتن ترک خورده بر اساس آزمايش هاى مورد استناد مراجع مورد تاييد باشد.

براى مهارهاى چسبى واقع در قسمت‌هايى از عضو كه براساس تحليل، در شرايط بارهاى بهره بردارى ترك خوردگى در آنها ايجاد نميشود، استفاده ازτuncr بجاى  τcr در رابطه‌ى (٩-١٨-١٧) مجاز است. اين تنش بايد مبتنى بر مقاومت متناظر با احتمال شكست ٥ درصد باشد، که بر اساس آزمایش‌‌های مورد استناد مراجع مورد تاييد تعيين مى گردد.

در صورت رعايت شرايط زير، استفاده از حداقل تنش پيوستگى مشخصه مطابق جدول ٩-١٨-٢ مجاز است

الف - مهارها بايد الزامات مراجع مورد تاييد را رعايت نمايند.

ب - مهارها باید در سوراخ‌هایی که با مته‌‌‌های چرخشی ضرب‌‌های یا مته سنگ ايجاد شده، نصب شوند.

پ - بتن در زمان نصب مهارها بايد داراى مقاومت فشارى حداقل ١٧ مگاپاسكال باشد.

ت - سن بتن در زمان نصب بايد حداقل ٢١ روز باشد.

ث - دمای بتن در زمان نصب مهارها باید حداقل ١٠ درجه‌ی سانتی گراد باشد. 

یادداشت: در استفاده از مقادير تنش پيوستگى اين جدول، موارد زير بايد در نظر گرفته شوند:

- اگر مهار براى بارهاى لرزه‌اى طراحى مى شود، مقدار  τcr  بايد در 0/8 ، و τuncr در  0/4 ضرب شود.

- اگر مهار براى بارهاى كششى دائمى طراحى مى شود، مقادير  τcr و  τuncr بايد در 0/4 ضرب شوند.

٩-١٨-4-٥-٣ ضرايب اصلاح   Ψed,Na، Ψec,Naو Ψcp,Na به صورت زير تعيين مى شوند:

الف - ضريب اصلاح  Ψec,Na برای مهار‌‌های گروهى چسبى تحت بار كششى با خروج از مركزيت، به صورت زیر محاسبه می شود:

اگر بار گذاری روی مهار‌‌های چسبی گروهى منجر به تنش كششى تنها در برخى از مهارها گردد، فقط آن مهارها برای محاسبهی خروج از مركزیت  e'N، در رابطەی فوق و در محاسبەى Nag در بند 9-18-4-5-1 بايد در نظر گرفته شوند. در حالت وجود خروج از مركزيت نسبت به دو محور متعامد، ضريب اصلاح خروج از مركزيت بايد براى هر محور به صورت جداگانه محاسبه شده و حاصل ضرب اين ضرايب به عنوان ضريب خروج از مركزيت در ٩-١٨-4-٥-١ به كار رود.

ب - ضريب اصلاح، Ψed,Na ، اثرات فاصله‌ی مهار‌‌های چسبی از لبه برای مهار‌‌های تکی یا گروهى در كشش، به صورت زير تعيين مى شود:

- اگر Ca,min≥cNa باشد،  Ψed,Na برابر با 1/0 در نظر گرفته مى شود.

- اگر Ca,min<cNa باشد:

پ - ضريب اصلاح  Ψcp,Na  براى مهارهاى چسبى طراحى شده بر اساس ٩-١٨-4-٥-٢ با فرض بتن ترک نخورده و بدون آرماتور اضافى براى كنترل ترک دو نيم شدگى، به صورت زير تعيين مى شود:

- اگر Ca,min≥Cac باشد،  Ψcp,Na برابر با 1/0 در نظر گرفته مى شود.

- اگر Ca,min<Cac  باشد:

در اين روابط  cca، فاصله‌ی بحرانى بوده كه در بند ٩-١٨-٧-٢ تعريف شده است. در هر صورت ضريب Ψcp,Na بايد كمتراز 1/0 در نظر گرفته شود.

٩-١٨-4-۶ مقاومت كششى براى بارهاى كششى دائمى

٩-١٨-4-۶-١ مقاومت کششی مهار‌‌های چسبی برای بارهاى كششى دائمى از رابطه‌ى زير محاسبه مى شود:

که در آن Nba بر اساس بند ٩-١٨-4-٥-٢ محاسبه مى گردد.