ضوابط ویژه برای طراحی در برابر زلزله — مبحث ۹ مقررات ملی ساختمان (فصل ۲۰)
خلاصه درسنامه، نکات کلیدی و نمونه سوال «ضوابط ویژه برای طراحی در برابر زلزله» (بند ۹-۲۰) از مبحث نهم مقررات ملی ساختمان (طرح و اجرای ساختمان‌های بتن‌آرمه). این فصل در آزمون تعاملی سایت ۳۰ سوال دارد.
فهرست مطالب
- گستره، کلیات و مصالح (۹-۲۰-۱ و ۹-۲۰-۲)
- سطوح شکل‌پذیری و قاب/دیوار معمولی (۹-۲۰-۲-۷ تا ۹-۲۰-۴)
- قاب متوسط — تیرها (۹-۲۰-۵-۲)
- قاب متوسط — ستون‌ها، گره و دال تخت (۹-۲۰-۵-۳ تا ۵)
- قاب ویژه — تیرها (۹-۲۰-۶-۲)
- قاب ویژه — برش ظرفیتی (۹-۲۰-۶-۲-۴ و ۹-۲۰-۶-۳-۴)
- قاب ویژه — ستون‌ها (۹-۲۰-۶-۳)
- ستون قوی – تیر ضعیف (۹-۲۰-۶-۴)
- قاب ویژه — اتصال تیر به ستون (۹-۲۰-۶-۵)
- دیوار سازه‌ای ویژه — هندسه و آرماتور (۹-۲۰-۷-۲ و ۳)
- دیوار ویژه — اجزای مرزی (۹-۲۰-۷-۴)
- تیر هم‌بند، دیوارپایه و برش دیوار (۹-۲۰-۷-۵ تا ۹)
- دیافراگم‌ها، جمع‌کننده‌ها و خرپاها (۹-۲۰-۸)
- شالوده‌ها و کلاف‌های لرزه‌ای (۹-۲۰-۹)
- اعضای غیر جزء سیستم لرزه‌ای (۹-۲۰-۱۰)
خلاصه درسنامه
گستره، کلیات و مصالح (۹-۲۰-۱ و ۹-۲۰-۲)
- این فصل (الف) **سیستم‌های مقاوم لرزه‌ای** — دیافراگم، قاب خمشی، دیوار سازه‌ای، شالوده — و (ب) **اعضای غیر جزء سیستم لرزه‌ای** را که باید بارها را هم‌زمان با تغییرمکان‌های زلزله تحمل کنند، پوشش می‌دهد.
- فلسفه: سازه با **پاسخ شکل‌پذیر غیرالاستیک برخی اعضای منتخب** در برابر زلزله مقاومت می‌کند.
- ⚠️ در صورت **مغایرت** بین این فصل و سایر فصل‌ها، **ضوابط فصل ۹-۲۰ حاکم** است.
- ⚠️ جدول ۹-۲۰-۱: قاب خمشی **کم** → ۹-۲۰-۳، **متوسط** → ۹-۲۰-۵، **زیاد (ویژه)** → ۹-۲۰-۶؛ دیوار **کم** → ۹-۲۰-۴، **زیاد** → ۹-۲۰-۷؛ دیافراگم و خرپا (متوسط و زیاد) → ۹-۲۰-۸؛ شالوده (متوسط) → ۹-۲۰-۹.
- سیستم غیرمنطبق با این فصل فقط با **شواهد آزمایشگاهی و تحلیلی** که نشان دهد ظرفیت لرزه‌ای (مقاومت و شکل‌پذیری) کمتر نیست، مجاز است.
- اعضایی که **زیر تراز پایه** ادامه می‌یابند و نیروی زلزله را به شالوده می‌رسانند، باید طبق همین فصل و هماهنگ با سیستم بالای تراز پایه طراحی شوند.
- ⚠️ **رده بتن**: سازه‌های با **شکل‌پذیری زیاد ≥ C25**؛ **متوسط و کم ≥ C20**.
- مهارهای تحت نیروی زلزله در سازه‌های متوسط و زیاد باید بند **۹-۱۸-۸** را هم رعایت کنند؛ کنترل زلزله‌ی سطح بهره‌برداری طبق **مبحث ششم**.
سطوح شکل‌پذیری و قاب/دیوار معمولی (۹-۲۰-۲-۷ تا ۹-۲۰-۴)
- **شکل‌پذیری کم (معمولی)**: برای سازه‌هایی که انتظار تغییرشکل زیاد در آن‌ها نمی‌رود.
- **شکل‌پذیری متوسط**: برخی اعضا وارد ناحیه‌ی غیرالاستیک می‌شوند و باید ظرفیت کافی برای تغییرشکل‌های لازم داشته باشند.
- **شکل‌پذیری زیاد (ویژه)**: غالب اعضا به‌طور قابل‌ملاحظه غیرالاستیک می‌شوند و باید **جذب و استهلاک انرژی** و تغییرشکل زیاد را تحمل کنند.
- ⚠️ **تیر قاب معمولی**: حداقل **دو میلگرد سراسری** در بالا و پایین؛ میلگرد پایین در هر مقطع **≥ یک‌چهارم** بیشترین آرماتور پایین دهانه؛ مهار برای تنش تسلیم در بر تکیه‌گاه.
- **ستون کوتاه قاب معمولی**: برش طراحی = کمتر (الف) برش متناظر با **لنگرهای اسمی دو انتها** با انحنای دوگانه و (ب) برش ترکیب‌بارهای **زلزله‌ی تشدیدیافته با Ω₀**.
- گره‌ی قاب معمولی طبق فصل ۹-۱۶؛ برش گره در صفحه‌ی میانی ارتفاع با نیروهای ناشی از **لنگرهای اسمی تیر**.
- ⚠️ **دیوار سازه‌ای معمولی**: ضابطه‌ی خاصی **اضافه بر فصل ۹-۱۳** لازم نیست.
قاب متوسط — تیرها (۹-۲۰-۵-۲)
- ⚠️ هندسه: **d ≤ یک‌چهارم دهانه‌ی آزاد**؛ **عرض ≥ یک‌چهارم ارتفاع و ≥ ۲۵۰ میلی‌متر**؛ عرض ≤ عرض تکیه‌گاه + سه‌چهارم ارتفاع تیر در هر طرف و ≤ عرض تکیه‌گاه + یک‌چهارم بعد دیگر در هر طرف.
- ⚠️ **برون‌محوری تیر نسبت به ستون** ≤ **یک‌چهارم عرض ستون**.
- حداقل **دو میلگرد سراسری** بالا و پایین؛ میلگرد پایین ≥ ۱/۴ بیشترین آرماتور پایین.
- ⚠️ در بر تکیه‌گاه **مقاومت خمشی مثبت ≥ یک‌سوم منفی**؛ در هر مقطع تیر، مقاومت مثبت یا منفی ≥ **یک‌پنجم** حداکثر مقاومت دو بر تکیه‌گاه.
- ⚠️ **دورگیر** در طول **دو برابر ارتفاع مقطع** از دو انتها: **قطر ≥ ۸ میلی‌متر**؛ فاصله ≤ **d/4، ۸ برابر قطر کوچک‌ترین میلگرد طولی، ۲۴ برابر قطر دورگیر و ۳۰۰ میلی‌متر**؛ **اولین دورگیر ≤ ۵۰ میلی‌متر** از بر.
- ⚠️ در **سراسر طول تیر** فاصله‌ی آرماتور عرضی ≤ **d/2**.
- برش طراحی = کمتر (الف) ثقلی ضریب‌دار + مؤلفه‌ی قائم زلزله + برش متناظر با **ظرفیت خمشی اسمی دو انتها**، و (ب) ترکیب‌بار **Ω₀**.
قاب متوسط — ستون‌ها، گره و دال تخت (۹-۲۰-۵-۳ تا ۵)
- ⚠️ هندسه: **عرض ≥ سه‌دهم بعد دیگر و ≥ ۲۵۰ میلی‌متر**.
- ⚠️ **نسبت آرماتور طولی: ۱٪ تا ۸٪** (در محل وصله هم)؛ **وصله خارج از ناحیه‌ی اتصال**.
- ⚠️ ناحیه‌ی بحرانی lo در دو انتها ≥ بزرگ‌ترین **(یک‌ششم ارتفاع آزاد، بزرگ‌ترین بعد مقطع یا قطر، ۴۵۰ میلی‌متر)**.
- ⚠️ دورگیر lo: **قطر ≥ ۱۰ میلی‌متر**؛ فاصله‌ی so = کمترین: برای fy ≤ ۴۲۰ → **۸db ولی ≤ ۲۰۰ mm**؛ برای fy ≥ ۵۲۰ → **۶db ولی ≤ ۱۵۰ mm**؛ و **نصف کوچک‌ترین بعد**. **اولین دورگیر ≤ so/2** از بر.
- ستون زیر **عضو سخت ناپیوسته** (مثلا دیوار منقطع): اگر بار محوری زلزله از حد معینی بیشتر شود، دورگیر so در **تمام ارتفاع** و ادامه در عضو منقطع به اندازه‌ی طول گیرایی.
- ⚠️ آرماتور طولی ستون که به داخل شالوده می‌رود باید در طول **حداقل ۳۰۰ میلی‌متر** محصور شود.
- ⚠️ گره‌ی قاب متوسط: اگر **عمق تیر > ۲ برابر عمق ستون** → **روش خرپایی (پیوست ۹-پ۳)**؛ فاصله‌ی آرماتور عرضی گره در ارتفاع **عمیق‌ترین تیر ≤ so**؛ اگر میلگرد فوقانی **سردار** در گره قطع شود، ستون باید حداقل به اندازه‌ی **عمق گره** بالاتر ادامه یابد.
- در اتصال دال-ستون نیازمند آرماتور عرضی، **حداقل یک لایه** بین آرماتورهای بالا و پایین دال لازم است.
- دال تخت قاب متوسط: **≥ نصف آرماتور نوار ستونی** در عرض مؤثر؛ **≥ یک‌چهارم آرماتور فوقانی نوار ستونی** سراسری؛ آرماتور پایین پیوسته ≥ **یک‌سوم** آرماتور بالای نوار ستونی.
- ⚠️ در **سازه‌های با اهمیت بسیار زیاد** یا **مناطق با خطر نسبی بسیار زیاد**، سیستم **دال-ستون** به‌عنوان قاب متوسط یا سیستم دوگانه **مجاز نیست**.
قاب ویژه — تیرها (۹-۲۰-۶-۲)
- ⚠️ هندسه: **d ≤ یک‌چهارم دهانه‌ی آزاد**؛ **عرض ≥ سه‌دهم ارتفاع و ≥ ۲۵۰ میلی‌متر**.
- ⚠️ **حداکثر نسبت آرماتور کششی: ۰٫۰۲۵ برای fy ≤ ۴۲۰** و **۰٫۰۲۰ برای fy = ۵۲۰ مگاپاسکال**؛ حداقل **دو میلگرد ۱۲ میلی‌متری** بالا و پایین در سراسر طول.
- ⚠️ در بر تکیه‌گاه **Mn مثبت ≥ نصف Mn منفی**؛ در هر مقطع، مثبت و منفی ≥ **یک‌چهارم** حداکثر مقاومت دو بر.
- ⚠️ **وصله‌ی پوششی** فقط با دورگیر/دورپیچ در تمام طول وصله با فاصله ≤ **کمتر d/4 و ۱۰۰ میلی‌متر**؛ و **ممنوع** در: (الف) داخل گره، (ب) طول **۲h از بر تکیه‌گاه**، (پ) طول **۲h از مقاطع بحرانی** محتمل تسلیم.
- ⚠️ وصله‌ی مکانیکی **گروه ۱** نه در فاصله‌ی کمتر از **۲h** از بر یا مقطع بحرانی؛ **گروه ۲** (تحمل مقاومت گسیختگی کششی میلگرد) با **S400/S420** و **تیر غیرپیش‌ساخته** در **هر نقطه** مجاز است.
- ⚠️ **جوشکاری خاموت، تنگ یا قطعات جاگذاری‌شده به میلگرد طولی محاسباتی مجاز نیست**؛ وصله‌ی جوشی نه در فاصله‌ی کمتر از ۲h از بر.
- ⚠️ **دورگیر** در طول **۲h** از بر تکیه‌گاه و **۲h** در دو طرف هر مفصل پلاستیک محتمل؛ فاصله ≤ **d/4، ۶db (fy ≤ ۴۲۰) یا ۵db (fy = ۵۲۰)، و ۱۵۰ میلی‌متر**؛ **اولین دورگیر ≤ ۵۰ میلی‌متر**.
- فاصله‌ی میلگردهای طولی دارای تکیه‌گاه جانبی ≤ **۳۵۰ میلی‌متر**؛ خارج از ناحیه‌ی دورگیر: **خاموت با قلاب لرزه‌ای** در دو انتها با فاصله ≤ **d/2**.
- دورگیر تیر را می‌توان از **U با قلاب لرزه‌ای + سنجاقی** ساخت؛ خم ۹۰ درجه‌ی سنجاقی‌های متوالی **یک‌درمیان** در دو سمت.
قاب ویژه — برش ظرفیتی (۹-۲۰-۶-۲-۴ و ۹-۲۰-۶-۳-۴)
- ⚠️ **برش طراحی تیر** از تعادل بار ثقلی ضریب‌دار و **لنگر محتمل Mpr** در دو انتها (با فرض تشکیل مفصل پلاستیک) و در جهتی که **بیشترین برش** را بدهد.
- ⚠️ در ناحیه‌ی بحرانی **Vc = ۰** اگر **هر دو** شرط برقرار باشد: (الف) **سهم لرزه‌ای برش ≥ نصف حداکثر برش لازم**، (ب) نیروی محوری فشاری از حد کوچکی کمتر باشد.
- ⚠️ **برش طراحی ستون** از **Mpr دو انتهای ستون** با نیروی محوری‌ای که بیشترین Mpr را بدهد؛ **نه کمتر از برش تحلیل**، و لازم نیست بیشتر از برش متناظر با **Mpr تیرهای منتهی به گره** باشد.
- همین قاعده‌ی Vc = ۰ در طول lo ستون با همان دو شرط اعمال می‌شود.
- منطق: **طراحی ظرفیتی** — شکست برشی ترد نباید پیش از تسلیم خمشی شکل‌پذیر رخ دهد.
قاب ویژه — ستون‌ها (۹-۲۰-۶-۳)
- ⚠️ هندسه: **کوچک‌ترین بعد ≥ ۳۰۰ میلی‌متر** و **نسبت بعد کوچک به بعد عمود ≥ ۰٫۴**.
- ⚠️ **نسبت آرماتور طولی: ۱٪ تا ۶٪** (در محل وصله هم)؛ با **دورگیر دایره‌ای حداقل ۶ میلگرد طولی**.
- ⚠️ **وصله‌ی پوششی فقط در نیمه‌ی میانی ستون**، با طول **وصله‌ی کششی** و آرماتور عرضی ویژه.
- ⚠️ lo ≥ بزرگ‌ترین **(یک‌ششم طول آزاد، عمق ستون یا قطر، ۴۵۰ میلی‌متر)**.
- ⚠️ فاصله‌ی آرماتور عرضی ویژه ≤ **یک‌چهارم ضلع کوچک**، **۶db (fy ≤ ۴۲۰) یا ۵db (fy = ۵۲۰)**، و **so** که **≤ ۱۵۰ میلی‌متر** است ولی لازم نیست **کمتر از ۱۰۰ میلی‌متر** باشد.
- ⚠️ فاصله‌ی میلگردهای طولی متکی به گوشه‌ی دورگیر یا قلاب دوخت (hx) ≤ **۳۵۰ میلی‌متر**؛ در ستون‌های با **بار محوری زیاد یا بتن پرمقاومت**، **همه‌ی** میلگردها باید متکی باشند و hx ≤ **۲۰۰ میلی‌متر**.
- قلاب‌های دوخت متوالی **یک‌درمیان** جابه‌جا شوند؛ قطر قلاب دوخت می‌تواند ≤ قطر دورگیر باشد.
- ⚠️ خارج از lo: فاصله ≤ **۶db یا ۱۵۰ میلی‌متر** (fy ≤ ۴۲۰) و **۵db** برای fy = ۵۲۰.
- ⚠️ اگر **پوشش بتن روی آرماتور محصورکننده > ۱۰۰ میلی‌متر** باشد، آرماتور عرضی اضافی با پوشش **≤ ۱۰۰ میلی‌متر** و فاصله‌ی **≤ ۳۰۰ میلی‌متر** لازم است.
- ⚠️ اتصال به شالوده: محصورشدگی میلگردهای طولی در **حداقل ۳۰۰ میلی‌متر**؛ ستونی که **بخشی از ارتفاعش به دیوار متصل** است: آرماتور ویژه در **کل قسمت آزاد**.
ستون قوی – تیر ضعیف (۹-۲۰-۶-۴)
- ⚠️ در هر گره، **مجموع لنگرهای مقاوم اسمی ستون‌ها** باید به‌اندازه‌ی کافی از **مجموع لنگرهای اسمی تیرها** بیشتر باشد (رابطه‌ی ۹-۲۰-۱۰؛ در ACI 318: ΣMnc ≥ ۱٫۲ ΣMnb).
- لنگر ستون برای **نامساعدترین بار محوری** (کمترین لنگر) محاسبه می‌شود؛ در تیر T با دال کششی، **آرماتور دال در عرض مؤثر** هم در Mnb منظور می‌شود.
- ⚠️ ستونی که این رابطه را برآورده نکند: **سهم آن در سختی و مقاومت جانبی نادیده** گرفته می‌شود و باید ضوابط **۹-۲۰-۱۰** را تأمین کند.
- ⚠️ اگر در یک طبقه از یک قاب **بیش از چهار ستون** باشد، **از هر چهار ستون یکی** می‌تواند رابطه را برآورده نکند ولی در سیستم لرزه‌ای سهیم بماند.
- در قاب‌های **یک و دو طبقه** و ستون‌هایی که **بالای گره ادامه ندارند**، با تنش محوری کم، می‌توان از رابطه صرف‌نظر کرد؛ ولی این ستون‌ها باید **در تمام طول** آرماتور عرضی ویژه داشته باشند.
قاب ویژه — اتصال تیر به ستون (۹-۲۰-۶-۵)
- نیروی میلگردهای تیر در بر گره با **تنش کششی افزایش‌یافته** (بیشتر از fy؛ در ACI 318: ۱٫۲۵fy) محاسبه می‌شود.
- میلگردهای تیر ختم‌شده در گره باید تا **وجه مقابل هسته‌ی محصور** ادامه یابند؛ بعد گره موازی میلگرد عبوری ≥ مضربی از قطر بزرگ‌ترین میلگرد و ≥ **نصف ارتفاع تیر** لرزه‌ای.
- ⚠️ گره‌ی **محصور از چهار طرف** با تیرهایی به عرض **≥ سه‌چهارم بعد ستون**: در ارتفاع **کم‌عمق‌ترین تیر**، **نصف** آرماتور عرضی لازم کافی است و فاصله تا **۱۵۰ میلی‌متر** قابل افزایش است.
- برش گره در **صفحه‌ی افقی وسط ارتفاع**؛ جدول ۹-۲۰-۲ همان هشت حالت فصل ۹-۱۶ (پیوستگی ستون × پیوستگی تیر × محصورشدگی)؛ **λ = ۰٫۷۵ سبک و ۱٫۰ معمولی**.
- ⚠️ **عمق گره = ارتفاع کل ستون**؛ عرض مؤثر = عرض ستون ولی ≤ کمتر **(عرض تیر + عمق گره)** و **(۲ × کمترین فاصله‌ی محور تیر تا وجه ستون)**.
- ⚠️ طول گیرایی میلگرد **قلاب‌دار** ≥ **۸db و ۱۵۰ میلی‌متر**؛ قلاب در **هسته‌ی محصور ستون** و خم آن **به داخل گره**.
- ⚠️ میلگرد **مستقیم** (قطر < ۳۶ میلی‌متر): **۲٫۵ برابر ldh** اگر بتن زیر میلگرد **≤ ۳۰۰ میلی‌متر** باشد، و **۳٫۲۵ برابر** اگر **> ۳۰۰ میلی‌متر**؛ بخش خارج از هسته‌ی محصور **× ۱٫۶**.
دیوار سازه‌ای ویژه — هندسه و آرماتور (۹-۲۰-۷-۲ و ۳)
- ⚠️ **ضخامت دیوار ≥ ۱۵۰ میلی‌متر**.
- از **بازشوهای بزرگ** تا حد امکان پرهیز شود؛ در غیر این‌صورت چنان قرار گیرند که دیوار به‌صورت **دیوارهای هم‌بسته** عمل کند (یا با تحلیل دقیق/آزمایش بررسی شود).
- ⚠️ عرض مؤثر بال در دیوار T/L/C ≤ کمتر **نصف فاصله تا جان مجاور** و **یک‌چهارم ارتفاع کل دیوار بالای مقطع**.
- ⚠️ **حداقل نسبت آرماتور در هر دو امتداد: ۰٫۰۰۲۵** — مگر برش طرح کوچک باشد که آن‌گاه حداقل‌های ۹-۱۳-۶ کافی است.
- ⚠️ **فاصله‌ی میلگردها در هر دو امتداد ≤ ۳۵۰ میلی‌متر**؛ برش زیاد یا دیوار بلند → **دو شبکه‌ی میلگرد** الزامی.
- ⚠️ میلگرد طولی **حداقل ۳۷۰۰ میلی‌متر** بعد از محل عدم نیاز خمشی ادامه یابد (جز بالای دیوار)؛ در نواحی محتمل تسلیم طول مهاری **× ۱٫۲۵**.
- ⚠️ **وصله‌ی پوششی** در نواحی مرزی مقطع بحرانی در طول **کمتر ۶۱۰۰ میلی‌متر و ارتفاع طبقه** بالای مقطع (و ld زیر آن) **ممنوع** است.
- در دیوارهای لاغر پیوسته با یک مقطع بحرانی: آرماتور طولی متمرکز در دو انتها و **حداکثر ۵۰٪** آن در یک مقطع قطع شود.
- طول گیرایی آرماتور **تیر هم‌بند** = **۱٫۲۵ برابر** طول لازم برای fy.
دیوار ویژه — اجزای مرزی (۹-۲۰-۷-۴)
- نیاز به **جزء مرزی ویژه** با یکی از دو روش: **روش تغییرمکان‌مبنا** (دیوار پیوسته با یک مقطع بحرانی؛ بر پایه‌ی عمق تار خنثی c و تغییرمکان طرح) یا **روش تنش‌مبنا** (تنش فشاری تار انتهایی با فرض توزیع خطی).
- ⚠️ عرض ناحیه‌ی فشاری در دیوارهای لاغر با c بزرگ: **≥ ۳۰۰ میلی‌متر**؛ در مقاطع T/L/C، جزء مرزی باید **بال مؤثر فشاری** را شامل شود و **≥ ۳۰۰ میلی‌متر درون جان** ادامه یابد.
- ⚠️ فاصله‌ی آرماتور عرضی جزء مرزی: **یک‌سوم کمترین بعد عضو مرزی**؛ فاصله‌ی میلگردهای طولی دارای تکیه‌گاه جانبی ≤ کمتر **۳۵۰ میلی‌متر** و **دوسوم ضخامت جزء مرزی**؛ طول هر ساق دورگیر ≤ **۲ برابر ضخامت**.
- ⚠️ **مقاومت بتن جزء مرزی در محدوده‌ی ضخامت دال ≥ ۷۰٪ f'c دیوار**.
- میلگردهای طولی جان در ناحیه‌ی بحرانی تکیه‌گاه جانبی داشته باشند؛ فاصله‌ی قائم آرماتور عرضی ≤ **۳۰۰ میلی‌متر**.
- ⚠️ **آرماتور افقی جان** تا **۱۵۰ میلی‌متری انتهای دیوار** ادامه یابد و در هسته‌ی محصور جزء مرزی برای **fy** مهار شود.
- ⚠️ اگر جزء مرزی ویژه لازم **نباشد** ولی آرماتور طولی لبه زیاد باشد، جدول ۹-۲۰-۳: نزدیک مقطع بحرانی فاصله ≤ **۱۵۰ میلی‌متر**؛ در سایر نقاط ≤ **۲۰۰ میلی‌متر** (fy = ۴۲۰) یا **۱۵۰ میلی‌متر** (fy = ۵۲۰) — همراه با حدود مضرب قطر.
- آرماتور افقی منتهی به لبه‌ی دیوار **بدون جزء مرزی** باید **قلاب استاندارد** دور میلگرد لبه یا **U-شکل وصله‌شده** داشته باشد (مگر برش کم باشد).
تیر هم‌بند، دیوارپایه و برش دیوار (۹-۲۰-۷-۵ تا ۹)
- ⚠️ تیر هم‌بند با **ℓn/h ≥ ۴**: مثل **تیر قاب ویژه** (لبه‌های دیوار = ستون)؛ اگر پایداری جانبی کافی نشان داده شود، برخی الزامات هندسی لازم نیست.
- ⚠️ تیر هم‌بند با **ℓn/h < ۲** و برش زیاد: **دو گروه آرماتور قطری متقاطع متقارن** — مگر حذف سختی و مقاومت تیرهای هم‌بند، **باربری قائم، خروج اضطراری و انسجام اجزای غیرسازه‌ای** را مختل نکند.
- ⚠️ هر گروه قطری: **حداقل ۴ میلگرد در دو یا چند لایه**؛ آرماتور عرضی با فاصله ≤ **۶ برابر قطر کوچک‌ترین میلگرد قطری** (و در گزینه‌ی محصورسازی کل مقطع ≤ **۱۵۰ میلی‌متر**)؛ فاصله‌ی ساق‌ها/سنجاقی‌ها ≤ **۲۰۰ میلی‌متر**.
- ⚠️ **دیوار هم‌بند شکل‌پذیر**: شرط ℓn/h در تیرهای هم‌بند **همه‌ی طبقات** و شرط دیگری برای **حداقل ۹۰٪ طبقات**.
- ⚠️ **دیوارپایه** (جرز دیوار): مثل **ستون قاب ویژه**؛ در حالت جایگزین: فاصله‌ی قائم آرماتور عرضی **≤ ۱۵۰ میلی‌متر** و ادامه **≥ ۳۰۰ میلی‌متر** فراتر از ارتفاع آزاد در بالا و پایین؛ آرماتور تک‌ساق با **خم ۱۸۰ درجه** دور میلگردهای لبه.
- ⚠️ برش طرح دیوار ویژه = برش تحلیل × **ضریب اضافه‌مقاومت Ωv** × ضریب بزرگ‌نمایی دینامیکی؛ مرز جدول Ωv: نسبت ارتفاع بالای مقطع بحرانی به طول دیوار **۱٫۵**.
- ضریب αc مقاومت برشی: یک مقدار برای **hw/ℓw ≥ ۲**، مقدار دیگر برای **≤ ۱٫۵** و **درون‌یابی خطی** بین آن‌ها.
- ⚠️ در دیوارهای **کوتاه (نسبت ارتفاع به طول کمتر از ۲)**: نسبت آرماتور **قائم ≥ نسبت آرماتور افقی** برشی.
- درز اجرایی دیوار و دیافراگم طبق ۹-۲۲-۵-۶ با زبری **حالت (ب) جدول ۹-۸-۱**؛ ستون زیر دیوار ناپیوسته طبق ۹-۲۰-۶-۳-۳-۷.
دیافراگم‌ها، جمع‌کننده‌ها و خرپاها (۹-۲۰-۸)
- علاوه بر فصل ۹-۱۴؛ نیروهای طراحی طبق **مبحث ششم**؛ دیافراگم باید نیرو را به **جمع‌کننده‌ها** و **اجزای قائم** سیستم لرزه‌ای برساند.
- دال رویه‌ی **مرکب** روی قطعات پیش‌ساخته: مسلح، سطح تماس **تمیز، بدون شیرابه و مضرس**؛ رویه‌ی **غیرمرکب** باید **به‌تنهایی** برای زلزله طراحی شود.
- ⚠️ **حداقل ضخامت دیافراگم**: یکپارچه **۵۰ میلی‌متر**؛ رویه‌ی غیرمرکب روی پیش‌ساخته **۶۵ میلی‌متر**.
- ⚠️ آرماتور دیافراگم ≥ حداقل **۹-۱۹-۴** با فاصله‌ی **≤ ۳۵۰ میلی‌متر** در هر جهت؛ وصله و مهار آرماتور جمع‌کننده/برش/کشش برای **fy**.
- ⚠️ وصله‌ی مکانیکی برای انتقال نیرو بین دیافراگم و اجزای قائم باید **گروه ۲** باشد؛ با رده‌های **بالاتر از S400/S420** این کار با وصله‌ی مکانیکی **مجاز نیست**.
- ⚠️ در میلگرد طولی **جمع‌کننده**، fy محاسباتی **حداکثر ۴۲۰ مگاپاسکال**.
- جمع‌کننده با تنش فشاری زیاد: آرماتور عرضی ویژه‌ی ستون، با حد فاصله‌ی **یک‌سوم بعد کوچک‌تر جمع‌کننده**.
- ⚠️ جزئیات وصله/مهار جمع‌کننده: (الف) فاصله‌ی مرکز به مرکز **≥ ۳db و ≥ ۴۰ میلی‌متر** و پوشش خالص **≥ ۲٫۵db و ≥ ۵۰ میلی‌متر**، یا (ب) آرماتور عرضی کافی.
- برش بالای درزهای قطعات پیش‌ساخته با **برش-اصطکاک** (ضریب μ = ۱٫۰λ)؛ **حداقل نصف** آرماتور آن یکنواخت در طول صفحه‌ی برش.
- خرپاهای سازه‌ای با تنش فشاری زیاد: آرماتور عرضی ویژه **در تمام طول عضو**؛ همه‌ی مهارها و وصله‌ها برای **fy**.
شالوده‌ها و کلاف‌های لرزه‌ای (۹-۲۰-۹)
- همراه با ضوابط **مبحث هفتم**؛ در سازه‌های متوسط و زیاد، میلگرد طولی ستون/دیوار لرزه‌ای باید در شالوده برای **fy در فصل مشترک** مهار شود.
- ⚠️ ستون با **اتصال گیردار** به شالوده: اگر قلاب لازم باشد، **قلاب ۹۰ درجه به طرف مرکز ستون** نزدیک **پایین شالوده**.
- ستون/جزء لبه‌ای که فاصله‌اش تا لبه‌ی شالوده **کمتر از نصف ضخامت شالوده** است: آرماتور عرضی ویژه زیر رویه‌ی شالوده.
- ⚠️ **برکنش** در ستون/جزء لبه → آرماتور خمشی **رویه‌ی فوقانی** شالوده یا سرشمع (≥ حداقل ۹-۹-۶-۱ یا ۹-۱۱-۵-۱).
- ⚠️ شالوده‌ی سازه‌های با شکل‌پذیری **متوسط و زیاد** باید **بتن‌آرمه** باشد؛ **بتن غیرمسلح** فقط برای شکل‌پذیری **کم** و با طراحی طبق آیین‌نامه‌های معتبر بین‌المللی.
- تیرهای تراز پی که خمش ستون‌های لرزه‌ای را می‌گیرند → ضوابط **تیر قاب ویژه**؛ دال روی زمین منتقل‌کننده‌ی نیروی لرزه‌ای → **دیافراگم** و باید در نقشه‌ها ذکر شود.
- ⚠️ سرشمع‌ها، ستون‌پایه‌ها و پی‌های صندوقه‌ای در متوسط/زیاد با **کلاف لرزه‌ای در دو جهت متعامد**؛ در **زمین نوع IV**، **شالوده‌های منفرد** باید با کلاف به هم متصل شوند.
- ⚠️ کلاف لازم نیست اگر حرکت جانبی با **تیرهای داخل دال روی زمین**، **دال روی زمین**، **محصورشدگی در سنگ/خاک چسبنده‌ی سخت/دانه‌ای بسیار متراکم** یا روش تأییدشده مهار شود.
- ⚠️ تیر تراز پی به‌عنوان کلاف: کوچک‌ترین بعد ≥ کسری از فاصله‌ی آزاد ستون‌ها ولی **لازم نیست > ۴۵۰ میلی‌متر**؛ دورگیر با فاصله ≤ کمتر **نصف کوچک‌ترین بعد** و **۳۰۰ میلی‌متر**.
- ⚠️ شمع‌ها: همه‌ی آرماتورهای عرضی با **قلاب لرزه‌ای**؛ آرماتور عرضی ویژه در محدوده‌ی **۷ برابر قطر شمع** بالا و پایین مرز لایه‌ی **سخت و نرم/روان‌گرا**؛ ضخامت غلاف فولادی شمع درجا **≥ ۲ میلی‌متر**.
اعضای غیر جزء سیستم لرزه‌ای (۹-۲۰-۱۰)
- در سازه‌های متوسط/زیاد می‌توان برخی تیرها، ستون‌ها، دال‌ها و دیوارپایه‌ها را **خارج از سیستم باربر جانبی** فرض کرد؛ سختی و مقاومت جانبی آن‌ها **نادیده** گرفته می‌شود.
- ⚠️ این اعضا باید **بارهای قائم (شامل مؤلفه‌ی قائم زلزله) را هم‌زمان با تغییرمکان جانبی طرح δu** تحمل کنند؛ **اثرات P-Δ** هم منظور شود.
- اگر لنگر و برش ناشی از δu **کمتر از ظرفیت** باشد: تیر با آرماتور طولی قاب ویژه و آرماتور عرضی با فاصله‌ی ≤ d/2؛ ستون با ρ و ستون قوی-تیر ضعیف قاب ویژه و آرماتور عرضی در تمام طول (≤ ۱۵۰ میلی‌متر)؛ گره طبق ۹-۱۶.
- اگر **بیشتر از ظرفیت** باشد یا محاسبه نشده باشد: **ضوابط قاب ویژه** (مصالح، وصله، ستون، گره) لازم است.
- ⚠️ اتصال **دال تخت به ستون**: اگر تغییرمکان نسبی از حد معین بیشتر باشد، **آرماتور برشی** لازم است که باید **حداقل تا ۴ برابر ضخامت دال** از بر تکیه‌گاه ادامه یابد.
اعداد و ضوابط کلیدی این فصل
| موضوع | مقدار / ضابطه |
|---|---|
| حاکمیت در مغایرت | فصل ۹-۲۰ بر سایر فصل‌ها |
| رده بتن زیاد / متوسط و کم | ≥ C25 / ≥ C20 |
| دیوار معمولی | فقط فصل ۹-۱۳ |
| تیر متوسط: عرض | ≥ h/4 و ≥ ۲۵۰ mm |
| برون‌محوری تیر-ستون (متوسط) | ≤ ۱/۴ عرض ستون |
| Mn مثبت در بر تکیه‌گاه: متوسط / ویژه | ≥ ۱/۳ / ≥ ۱/۲ منفی |
| Mn هر مقطع: متوسط / ویژه | ≥ ۱/۵ / ≥ ۱/۴ حداکثر |
| دورگیر تیر متوسط | قطر ≥ ۸؛ ≤ d/4، ۸db، ۲۴dh، ۳۰۰ mm |
| دورگیر تیر ویژه | ≤ d/4، ۶db (۵db برای ۵۲۰)، ۱۵۰ mm |
| اولین دورگیر تیر | ≤ ۵۰ mm از بر |
| طول ناحیه‌ی دورگیر تیر | ۲h از بر |
| ستون متوسط: بعد / ρ | ≥ ۰٫۳ بعد دیگر و ۲۵۰ mm / ۱٪ تا ۸٪ |
| ستون ویژه: بعد / ρ | ≥ ۳۰۰ mm و نسبت ≥ ۰٫۴ / ۱٪ تا ۶٪ |
| lo ستون | max(ℓu/6 ، بعد مقطع ، ۴۵۰ mm) |
| so ستون متوسط | ۸db ≤ ۲۰۰ mm (۴۲۰) ؛ ۶db ≤ ۱۵۰ mm (۵۲۰) ؛ نصف بعد کوچک |
| so ستون ویژه | ۱۰۰ تا ۱۵۰ mm (همراه ۱/۴ بعد و ۶db/۵db) |
| hx ستون ویژه | ≤ ۳۵۰ mm (بار زیاد: ≤ ۲۰۰ mm) |
| پوشش بیش از ۱۰۰ mm | آرماتور اضافی با فاصله ≤ ۳۰۰ mm |
| وصله‌ی پوششی ستون ویژه | فقط نیمه‌ی میانی، کششی |
| وصله‌ی پوششی تیر ویژه | نه در گره و نه در ۲h؛ دورگیر ≤ min(d/4 ، ۱۰۰ mm) |
| ستون‌های معاف از ستون قوی | یکی از هر چهار (اگر > ۴ ستون) |
| گره‌ی محصور چهارطرفه | نصف آرماتور؛ فاصله تا ۱۵۰ mm |
| ldh میلگرد قلاب‌دار در گره | ≥ ۸db و ۱۵۰ mm |
| ld میلگرد مستقیم در گره | ۲٫۵ ldh (≤ ۳۰۰ mm بتن زیر) / ۳٫۲۵ ldh |
| دیوار ویژه: ضخامت / ρ / فاصله | ≥ ۱۵۰ mm / ۰٫۰۰۲۵ / ≤ ۳۵۰ mm |
| ادامه‌ی آرماتور طولی دیوار | ≥ ۳۷۰۰ mm |
| ممنوعیت وصله در ناحیه‌ی مرزی بحرانی | min(۶۱۰۰ mm ، ارتفاع طبقه) |
| بتن جزء مرزی در ضخامت دال | ≥ ۷۰٪ f'c دیوار |
| آرماتور افقی جان تا انتهای دیوار | تا ۱۵۰ mm مانده به انتها |
| تیر هم‌بند: ℓn/h ≥ ۴ / < ۲ | مثل تیر ویژه / قطری |
| هر گروه قطری | ≥ ۴ میلگرد در ≥ ۲ لایه |
| دیافراگم: ضخامت حداقل | ۵۰ mm (رویه‌ی غیرمرکب ۶۵ mm) |
| fy جمع‌کننده | ≤ ۴۲۰ مگاپاسکال |
| کلاف الزامی بین شالوده‌های منفرد | زمین نوع IV |
| شالوده‌ی متوسط و زیاد | فقط بتن‌آرمه |
| محدوده‌ی دورگیر ویژه‌ی شمع | ۷ برابر قطر شمع |
| آرماتور برشی اتصال دال-ستون (غیرلرزه‌ای) | تا ۴ برابر ضخامت دال |
نمونه سوال با پاسخ تشریحی
سوال ۱: حداقل رده بتن در اعضای مقاوم در برابر زلزله برای سازه‌های با **شکل‌پذیری زیاد** چیست؟
الف) C20
ب) C25
ج) C30
د) C35
پاسخ صحیح: گزینه ب — C25
طبق ۹-۲۰-۲-۵-۱، رده بتن در اعضای مقاوم در برابر زلزله برای سازه‌های با شکل‌پذیری زیاد نباید کمتر از C25 و برای شکل‌پذیری متوسط و کم نباید کمتر از C20 باشد.
طبق ۹-۲۰-۲-۵-۱، رده بتن در اعضای مقاوم در برابر زلزله برای سازه‌های با شکل‌پذیری زیاد نباید کمتر از C25 و برای شکل‌پذیری متوسط و کم نباید کمتر از C20 باشد.
سوال ۲: در بر تکیه‌گاه تیر قاب **متوسط**، مقاومت خمشی مثبت حداقل چه کسری از مقاومت خمشی منفی همان مقطع باید باشد؟
الف) یک‌پنجم
ب) یک‌چهارم
ج) یک‌دوم
د) یک‌سوم
پاسخ صحیح: گزینه د — یک‌سوم
طبق ۹-۲۰-۵-۲-۲-۲، در قاب متوسط مقاومت خمشی مثبت در بر تکیه‌گاه نباید از یک‌سوم مقاومت منفی کمتر باشد و در هر مقطع از یک‌پنجم حداکثر مقاومت دو بر. (در قاب ویژه: نصف و یک‌چهارم.)
طبق ۹-۲۰-۵-۲-۲-۲، در قاب متوسط مقاومت خمشی مثبت در بر تکیه‌گاه نباید از یک‌سوم مقاومت منفی کمتر باشد و در هر مقطع از یک‌پنجم حداکثر مقاومت دو بر. (در قاب ویژه: نصف و یک‌چهارم.)
سوال ۳: در کدام حالت استفاده از سیستم **دال-ستون** به‌عنوان قاب متوسط یا سیستم دوگانه مجاز **نیست**؟
الف) ساختمان‌های مسکونی کم‌ارتفاع
ب) ساختمان‌های اداری در مناطق کم‌خطر
ج) سازه‌های با اهمیت بسیار زیاد یا مناطق با خطر نسبی زلزله‌ی بسیار زیاد
د) در هیچ حالتی ممنوع نیست
پاسخ صحیح: گزینه ج — سازه‌های با اهمیت بسیار زیاد یا مناطق با خطر نسبی زلزله‌ی بسیار زیاد
طبق ۹-۲۰-۵-۵-۹، در سازه‌های با اهمیت بسیار زیاد یا در مناطق با خطر نسبی زلزله‌ی بسیار زیاد، استفاده از سیستم دال و ستون به‌صورت قاب متوسط یا سیستم دوگانه مجاز نیست.
طبق ۹-۲۰-۵-۵-۹، در سازه‌های با اهمیت بسیار زیاد یا در مناطق با خطر نسبی زلزله‌ی بسیار زیاد، استفاده از سیستم دال و ستون به‌صورت قاب متوسط یا سیستم دوگانه مجاز نیست.
سوال ۴: حداکثر فاصله‌ی دورگیرها در ناحیه‌ی بحرانی تیر قاب **ویژه** (fy ≤ ۴۲۰) کدام است؟
الف) کمترین d/4، ۶ برابر قطر کوچک‌ترین میلگرد طولی و ۱۵۰ میلی‌متر
ب) کمترین d/4، ۸ برابر قطر طولی، ۲۴ برابر قطر دورگیر و ۳۰۰ میلی‌متر
ج) d/2
د) ۱۰۰ میلی‌متر
پاسخ صحیح: گزینه الف — کمترین d/4، ۶ برابر قطر کوچک‌ترین میلگرد طولی و ۱۵۰ میلی‌متر
طبق بند ب از ۹-۲۰-۶-۲-۳-۲، فاصله‌ی دورگیرها نباید بیشتر از یک‌چهارم ارتفاع مؤثر، ۶ برابر قطر کوچک‌ترین میلگرد طولی (برای fy ≤ ۴۲۰؛ ۵ برابر برای ۵۲۰) و ۱۵۰ میلی‌متر باشد؛ اولین دورگیر ≤ ۵۰ میلی‌متر از بر.
طبق بند ب از ۹-۲۰-۶-۲-۳-۲، فاصله‌ی دورگیرها نباید بیشتر از یک‌چهارم ارتفاع مؤثر، ۶ برابر قطر کوچک‌ترین میلگرد طولی (برای fy ≤ ۴۲۰؛ ۵ برابر برای ۵۲۰) و ۱۵۰ میلی‌متر باشد؛ اولین دورگیر ≤ ۵۰ میلی‌متر از بر.
سوال ۵: مقدار so (فاصله‌ی آرماتور عرضی ویژه‌ی ستون قاب ویژه) در چه محدوده‌ای است؟
الف) حداکثر ۱۵۰ میلی‌متر، ولی لازم نیست کمتر از ۱۰۰ میلی‌متر گرفته شود
ب) بین ۵۰ و ۱۰۰ میلی‌متر
ج) حداکثر ۲۰۰ میلی‌متر
د) دقیقا ۱۲۵ میلی‌متر
پاسخ صحیح: گزینه الف — حداکثر ۱۵۰ میلی‌متر، ولی لازم نیست کمتر از ۱۰۰ میلی‌متر گرفته شود
طبق بند پ از ۹-۲۰-۶-۳-۳-۳، so که از رابطه‌ی مربوط محاسبه می‌شود باید کمتر از ۱۵۰ میلی‌متر باشد ولی نیازی نیست کمتر از ۱۰۰ میلی‌متر در نظر گرفته شود.
طبق بند پ از ۹-۲۰-۶-۳-۳-۳، so که از رابطه‌ی مربوط محاسبه می‌شود باید کمتر از ۱۵۰ میلی‌متر باشد ولی نیازی نیست کمتر از ۱۰۰ میلی‌متر در نظر گرفته شود.
سوال ۶: در دیوار سازه‌ای **ویژه**، حداقل ضخامت و حداکثر فاصله‌ی میلگردها کدام است؟
الف) ۱۰۰ میلی‌متر؛ ۴۵۰ میلی‌متر
ب) ۱۵۰ میلی‌متر؛ ۳۵۰ میلی‌متر
ج) ۲۰۰ میلی‌متر؛ ۳۰۰ میلی‌متر
د) ۲۵۰ میلی‌متر؛ ۲۰۰ میلی‌متر
پاسخ صحیح: گزینه ب — ۱۵۰ میلی‌متر؛ ۳۵۰ میلی‌متر
طبق ۹-۲۰-۷-۲-۱ و ۹-۲۰-۷-۳-۲، ضخامت دیوار نباید کمتر از ۱۵۰ میلی‌متر باشد و فاصله‌ی مرکز به مرکز میلگردها در هر دو امتداد نباید بیشتر از ۳۵۰ میلی‌متر اختیار شود؛ حداقل نسبت آرماتور در هر امتداد ۰٫۰۰۲۵ است.
طبق ۹-۲۰-۷-۲-۱ و ۹-۲۰-۷-۳-۲، ضخامت دیوار نباید کمتر از ۱۵۰ میلی‌متر باشد و فاصله‌ی مرکز به مرکز میلگردها در هر دو امتداد نباید بیشتر از ۳۵۰ میلی‌متر اختیار شود؛ حداقل نسبت آرماتور در هر امتداد ۰٫۰۰۲۵ است.
سایر فصل‌های مبحث ۹
فصل ۱: کلیاتفصل ۲: علائم و تعاریففصل ۳: مشخصات مکانیکی بتنفصل ۴: مشخصات آرماتورهافصل ۵: الزامات سیستم‌های سازه‌ایفصل ۶: تحلیل سیستم‌هافصل ۷: ضریب‌های بار و کاهش مقاومتفصل ۸: ارزیابی مقاومت مقطعفصل ۹: دال‌های یک‌طرفهفصل ۱۰: دال‌های دوطرفهفصل ۱۱: تیرهافصل ۱۲: ستون‌هافصل ۱۳: دیوارهافصل ۱۴: دیافراگم‌هافصل ۱۵: شالوده‌های بتن‌آرمهفصل ۱۶: ناحیه‌ی اتصال تیر به ستون و دال به ستونفصل ۱۷: اتصالات اعضای سازه‌ای به یکدیگرفصل ۱۸: مهار به بتنفصل ۱۹: الزامات بهره‌برداریفصل ۲۱: جزئیات آرماتورگذاریفصل ۲۲: مدارک طرح، الزامات ساخت و نظارتفصل ۲۳: ارزیابی مقاومت سازه‌های موجودفصل ۲۴: دوام بتن و آرماتور؛ طراحی در برابر آتش (پیوست‌های ۹-پ۱ و ۹-پ۲)فصل ۲۵: روش خرپایی (بست و بند)؛ جمع‌شدگی و خزش بتن (پیوست‌های ۹-پ۳ و ۹-پ۴)فصل ۲۶: روش ضرایب لنگر در دال‌ها؛ روش طراحی ساده (پیوست‌های ۹-پ۵ و ۹-پ۶)
مباحث مرتبط
مبحث ۹: طرح و اجرای ساختمان‌های بتن‌آرمههمه مباحث ۲۴گانهآزمون آنلاینابزارهای محاسباتی