الزامات طراحي لرزه اي كف ستون ها

کف ستون کلیه ستون های باربر و غیر باربر جانبی و اتصالات آنها به ستون و شالوده علاوه بر تأمین ضوابط فصل ۱۰-۲ این مبحث باید به طور مجزا 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 نظر گرفتن مفاد تبصره های ۱ و ۲ از بند ۱۰-۳-۵-۱-۱.
(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 برابرکه در آن 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 مهاربندیهای امتداد مورد نظر مقاومت خمشی مورد نیاز اتصال مهاربند.

ب-برای ستون ها کمترین دو مقدار و بیشترین لنگر خمشی بدون حضور نیروهای محوری و برشی تحت اثر ترکیبات بار زلزله تشدید یافته و با در نظر گرفتن مفاد تبصره ۲ از بند ۱۰-۳-۵-۱-۱.؛ 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.

مقاومت اتکایی (Bearing Strength)

مقاومت اتکایی طراحی بر روی بتن فونداسیون برابر است با:

تعریف A1 و A2

طراحی کف ستون بدون خروج از مرکزیت لنگر خمشی برابر با صفر وبدون سخت کننده،M و N به صورت زیر تعریف می شود:

ورق تحت بار فشاري و برشي

ضخامت نهايي ورق بر اساس خمش طره اي:

ضخامت ورق بر اساس نيروي برشي:

مثال طراحی کف ستون بدون خروج از مرکزیت

ستون IPBL140 تحت اثر بارهای محوری مرده ۱۰ تن و زنده ۱۵ تن و نیروهای برشی مرده ۲ تن و زنده ۳ تن قرار دارد. اگر فولاد مصرفی 37-St و الکترود E60 و رده بتن C20 باشد، ورق کف ستون را با و بدون سخت کننده طراحی نمائید.

در مقاطع بال پهن و قوطیها که ابعاد بال و جان برابر هستند بهتر است ورق بصورت مربع انتخاب شود. ضمنا وقتی که m=n باشد بهترین نتیجه از نظر ابعاد و ضخامت ورق بدست می آید. ورق 20cmX20cm انتخاب می شود.

جوش 5mm استفاده می شود.

ضخامت موثر گلوی جوش بدست می آید.

بنابراین حداقل طول جوش ۱۱cm = برای انتقال برش کفایت می.کند بخش عمده بار محوری فشاری نیز توسط اتکای ستون به ورق کف ستون حمل می گردد. معمولاً برای عملکرد یکپارچه ستون و ورق کف ،ستون بالهای ستون نیز جوش می شوند اتصال طراحی شده در شکل نشان داده شده است.

ملاحظه می شود که در مورد این مثال ضخامت ورق بدون سخت کننده ها نیز جوابگوی برش است. بنابراین در این حالت حداقل ابعاد سخت کننده جوابگو می باشد.

طراحي كف ستون با خروج از مركزيت ()

تعيين ابعاد اوليه با سعي و خطا :

توزيع تنش در زير ورق بر اساس ابعاد واقعي:

ضخامت مورد نياز بر اساس خمش (بدون سخت كننده):

در صورت استفاده از سخت كننده، ضخامت برابر است با:

طراحي كف ستون با خروج از مركزيت ()

تعيين ابعاد ورق:

و

جدول براي تعيين تقريبي طول گسترش تنش (X)

محاسبه ضخامت ورق در صورت استفاده از سخت كننده:

ابعاد سخت كننده بر اساس طول جوش تعيين مي شود:

طراحي ميل مهارها نيز براي تركيب نيروي برشي و كششي انجام مي شود.

مثال: ستون IPBL400 تحت اثر بارهای محوری مرده ۱۲ تن و زنده ۱۸ تن و نیروهای برشی مرده ۲ تن و زنده ۳ تن و لنگر خمشی مرده ۶ تن-متر- و زنده ۹ تن-متر قرار دارد. اگر فولاد مصرفی 37-St و الکترود E60 و رده بتن C20 ،باشد ورق کف ستون را طراحی نمائید.

ملاحظه می شود که برای قرار گرفتن کل سطح زیر ورق کف ستون در فشار طول ورق ستون باید ۳ متر باشد که عملا امکانپذیر نمی باشد بنابراین میل مهارها به کشش می افتند.

ابعاد و ضخامت پس از چند بار سعی و خطا انتخاب می شود. ورق 80cmx60cm انتخاب می شود. با فرض میل مهار ۱۶ میلی متر، فاصله میل مهار از لبه مطابق با حداقل فاصله مبحث دهم برابر با ۳ سانتی متر می باشد بنابراین:

ضخامت ورق کف ستون با استفاده از سخت کننده به دست می آید ضخامت سخت کننده ها 15mm فرض می شود.

سطح مقطع سخت كننده:

ملاحظه می شود که طول کمی برای جوش به دست آمده است و حداقل ابعاد سخت کننده جوابگو می باشد.

طراحی میله مهارها

مثال
با قرار دادن مطابق شکل که چهار عدد در کشش قرار میگیرند تنش ترکیبی بررسی می شود.

ميل مهارها جوابگو مي باشند.