قاب‌های مهاربندی‌شده و دیوار برشی — مبحث ۱۰ مقررات ملی ساختمان (فصل ۱۲)

خلاصه درسنامه، نکات کلیدی و نمونه سوال «قاب‌های مهاربندی‌شده و دیوار برشی» (بند ۱۰-۳-۴) از مبحث دهم مقررات ملی ساختمان (طرح و اجرای ساختمان‌های فولادی). این فصل در آزمون تعاملی سایت ۱۸ سوال دارد.

فهرست مطالب

• قاب‌های مهاربندی‌شده‌ی همگرای معمولی — OCBF (۱۰-۳-۴-۱)
• قاب‌های مهاربندی‌شده‌ی همگرای ویژه — SCBF (۱۰-۳-۴-۲)
• قاب‌های مهاربندی‌شده‌ی واگرا — EBF و تیر پیوند (۱۰-۳-۴-۳)
• دوران پلاستیک مجاز تیر پیوند
• سخت‌کننده‌های تیر پیوند
• قاب‌های مهاربندی کمانش‌تاب — BRBF (۱۰-۳-۴-۴)
• دیوارهای برشی فولادی ویژه — SPSW (۱۰-۳-۴-۵)

خلاصه درسنامه

قاب‌های مهاربندی‌شده‌ی همگرای معمولی — OCBF (۱۰-۳-۴-۱)

• انتظار تغییرشکل‌های فرا ارتجاعی **محدود** بدون کاهش قابل ملاحظه‌ی مقاومت اعضا و اتصالات، تحت زلزله‌ی طرح.
• ⚠️ پیکربندی‌های مجاز: مهاربندی **قطری**، **ضربدری**، **به شکل ۷ یا ۸** و **چندردیفی در یک طبقه (MT-OCBF)**.
• ⚠️ ممنوعیت مهم: تعبیه‌ی **سوراخ‌های متوالی در جان تیرهای دهانه‌های مهاربندی‌شده** با هیچ نوع مهاربندی مجاز نیست.
• ⚠️ اگر تعبیه‌ی سوراخ در جان تیر ناگزیر باشد، اطرافش باید چنان تقویت شود که **مقاومت‌های موجود مقطع سوراخ‌دار از مقاومت‌های مقطع کامل تیر کمتر نباشد**.

قاب‌های مهاربندی‌شده‌ی همگرای ویژه — SCBF (۱۰-۳-۴-۲)

• انتظار تغییرشکل‌های فرا ارتجاعی **قابل ملاحظه** بدون کاهش چندان مقاومت.
• ⚠️ نکته‌ی کلیدی رفتاری: رفتار فرا ارتجاعی موردنظر **ممکن است به مرحله‌ی بعد از کمانش مهاربند توسعه یابد** — یعنی کمانش مهاربند بخشی از مکانیزم پذیرفته‌شده است، نه خرابی.
• همان چهار پیکربندی OCBF مجاز است و همان ممنوعیت سوراخ جان تیر برقرار است.
• ⚠️ **قاعده‌ی ۳۰ تا ۷۰ درصد**: در هر طبقه و در امتداد هر محور، مهاربندها باید طوری چیده شوند که در هر راستای بارگذاری **حداقل ۳۰ و حداکثر ۷۰ درصد** نیروی جانبی سهم آن محور **در کشش** تحمل شود.
• استثنا: مگر آن‌که مهاربندهای فشاری مقاومتی بیشتر از آنچه تحلیل برای ترکیبات بار شامل **زلزله‌ی تشدیدیافته** نشان می‌دهد داشته باشند.
• ⚠️ تعریف «محور مهاربندی»: یک یا چند محور مهاربندی‌شده‌ی مستقیم موازی که به فاصله‌ای **کمتر از ۱۰ درصد بعد ساختمان در پلان** (عمود بر محور) از هم قرار گرفته‌اند.
• ⚠️ اتصال تیر به ستون در SCBF باید **ساده (مفصلی)** و دارای قابلیت دوران حداقل **۰٫۰۲۵ رادیان** باشد.

قاب‌های مهاربندی‌شده‌ی واگرا — EBF و تیر پیوند (۱۰-۳-۴-۳)

• در EBF یک انتهای مهاربندها با فاصله‌ی نسبتا کمی از یکدیگر روی محور طولی تیر — یا با فاصله‌ی کم از گره‌ی اتصال تیر به ستون — به تیر متصل می‌شود و **تیر پیوند** را می‌سازد.
• ⚠️ **تیر پیوند میانی**: ناحیه‌ی بین نقاط تلاقی محورهای دو عضو قطری مهاربندی روی تیر.
• ⚠️ **تیر پیوند کناری**: فاصله‌ی بین نقطه‌ی تلاقی محور عضو مهاربندی تا گره‌ی اتصال تیر به ستون.
• ⚠️ ظرفیت تغییرشکل غیرالاستیک سیستم عمدتا از **تسلیم برشی یا خمشی تیر پیوند** تأمین می‌شود.
• طول تیر پیوند = فاصله‌ی بین اتصال دو انتهای مهاربند روی بال تیر، یا فاصله‌ی اتصال انتهای مهاربند روی بال تیر تا بر ستون.
• بقیه‌ی قاب (ستون، مهاربند، تیر خارج از پیوند) باید الاستیک بماند — همان منطق «سلسله‌مراتب عملکردی».

دوران پلاستیک مجاز تیر پیوند

• ⚠️ **۰٫۰۸ رادیان** برای تیر پیوند **کوتاه** (که در آن تسلیم **برشی** حاکم است).
• ⚠️ **۰٫۰۲ رادیان** برای تیر پیوند **بلند** (که در آن تسلیم **خمشی** حاکم است).
• ⚠️ برای طول‌های بین این دو حد، می‌توان از **درون‌یابی خطی** استفاده کرد.
• منطق اختلاف چهار برابری: تسلیم برشی جان رفتار چرخه‌ای بسیار پایدارتری از تسلیم خمشی بال‌ها دارد، پس ظرفیت دوران خیلی بیشتری می‌دهد.
• برای تیرهای پیوندی که در محدوده‌ی برشی قرار دارند، **محدودیتی برای طول تیر پیوند وجود ندارد** — هرچند تأمین سایر الزامات ممکن است طول کوتاه‌تری را ایجاب کند.

سخت‌کننده‌های تیر پیوند

• تیرهای پیوند باید با سخت‌کننده در **محل اتصال انتهای مهاربند به تیر** و نیز تعدادی **سخت‌کننده‌ی میانی** در طولشان تقویت شوند.
• ⚠️ در تیرهای پیوند **کوتاه (برشی)**: فاصله‌ی سخت‌کننده‌های میانی برای دوران **۰٫۰۸ رادیان** کمتر (متراکم‌تر) و برای دوران **۰٫۰۲ رادیان** بیشتر است؛ بین این دو، **درون‌یابی خطی** مجاز است.
• ⚠️ در محدوده‌ی **طول‌های بلند**: تعبیه‌ی **یک سخت‌کننده‌ی میانی در هر یک از دو انتهای** تیر پیوند الزامی است.
• ⚠️ در تیرهای پیوند **خیلی بلند**، تعبیه‌ی سخت‌کننده‌ی میانی **الزامی نیست**.
• ⚠️ در محدوده‌ی میانی، تیر پیوند باید سخت‌کننده‌ی میانی داشته باشد که **هر دو شرط** حالت کوتاه و بلند را هم‌زمان برآورده کند.

قاب‌های مهاربندی کمانش‌تاب — BRBF (۱۰-۳-۴-۴)

• هسته‌ی فولادی باربر نیروی محوری را تحمل می‌کند و غلاف بیرونی بدون مشارکت در باربری محوری، جلوی کمانش هسته را می‌گیرد.
• مزیت اصلی: رفتار **متقارن کشش و فشار** — برخلاف مهاربند معمولی که در فشار کمانش می‌کند و رفتارش نامتقارن است.
• ⚠️ اگر در **آزمایش** مهاربند کمانش‌تاب در محل اتصال از **مهار جانبی عرضی** استفاده شده باشد، در طراحی و جزئیات‌بندی **ورق اتصال** باید همان **نیروی مهار عرضی حاصل از آزمایش** لحاظ شود.
• تأمین این الزام می‌تواند از طریق تعبیه‌ی **سخت‌کننده** یا **مهار عرضی** صورت گیرد.
• روش تأیید مهاربندهای کمانش‌تاب در بخش **۱۰-۳-۹** آمده است.

دیوارهای برشی فولادی ویژه — SPSW (۱۰-۳-۴-۵)

• متشکل از **ورق‌های فولادی نازک سخت‌نشده** (صفحه‌ی دیوار) که به اجزای مرزی قائم (VBE = ستون‌ها) و افقی (HBE = تیرها) متصل می‌شوند.
• ⚠️ کلیه‌ی اجزای مرزی **افقی** باید با **اتصالات گیردار** که قادر به تحمل **لنگر پلاستیک HBE** هستند، به اجزای مرزی **قائم** متصل شوند.
• ⚠️ مکانیزم تسلیم: جاری شدن صفحه‌ی دیوار با تشکیل **عمل میدان کششی در زاویه‌ی حدودا ۴۵ درجه نسبت به امتداد قائم** و کمانش خارج از صفحه‌ی ورق همراه است.
• ⚠️ ممنوعیت کلیدی: ورق دیوار برشی فولادی ویژه **نباید در باربری ثقلی مؤثر در نظر گرفته شود**.
• بارگذاری و تحلیل لرزه‌ای باید بر مبنای ضوابط **استاندارد ۲۸۰۰** انجام شود.
• ⚠️ تقسیم سهم برش: مقاومت برشی موردنیاز **ورق دیوار = ۱۰۰ درصد** برش سهم دیوار و قاب پیرامونش؛ و مقاومت موردنیاز **قاب (VBE+HBE) به‌تنهایی نباید از ۲۵ درصد** همان برش کمتر باشد.
• ⚠️ زاویه‌ی تسلیم ورق نسبت به محور قائم را می‌توان **۴۵ درجه** در نظر گرفت یا از رابطه‌ی اختصاصی بند ۱۰-۳-۴-۵-۵ محاسبه کرد.
• مقاومت موردنیاز اتصالات ورق دیوار به اجزای مرزی باید برابر **مقاومت تسلیم مورد انتظار ورق در کشش** با همان زاویه باشد.

اعداد و ضوابط کلیدی این فصل

نمونه سوال با پاسخ تشریحی

سایر فصل‌های مبحث ۱۰

مباحث مرتبط

مبحث ۱۰: طرح و اجرای ساختمان‌های فولادیهمه مباحث ۲۴گانهآزمون آنلاینابزارهای محاسباتی