10-2-10 الزامات حالتهای حدی بهره‌برداری

الزامات این بخش به موضوعاتی اختصاص دارد که از نظر اقناع شرایط بهره‌برداری در طرح و محاسبه سازه‌ها مطرح هستند. با رعایت الزامات مربوط به حالتهای حدی بهره‌برداری، مجموعه سازه، شامل اعضا و اتصالات آن ضمن دارا بودن مقاومت موجود کافی در برابر بارهای خارجی، شرایطی نظیر محدودیت تغییرشکل‌ها و تغییرمکان‌ها، کنترل ارتعاشات، حفظ شکل ظاهری، دوام، آسایش ساکنین و غیره را با توجه به کاربری موردنظر تأمین می‌کند.

برای کنترل الزامات حالتهای حدی بهره‌برداری باید از ترکیبات بارگذاری ارائه شده در مبحث ششم مقررات ملی ساختمان استفاده شود. ا الزامات این بخش تحت عناوین زیر ارائه می‌شود:

• 1-10-2-10 ملاحظات پیش‌خیز
• 2-10-2-10 تغییرشکل ها
• 3-10-2-10 تغییرمکان‌های جانبی
• 4-10-2-10 ارتعاش (لرزش)
• 5-10-2-10 ملاحظات آثار ناشی از حرکت باد
• 6-10-2-10 آثار تغییر دما و خودکرنشی
• 7-10-2-10 لغزش اتصالات پیچی
• 8-10-2-10 خوردگی

1-10-2-10 ملاحظات پیش‌خیز

پیش‌خیز معمولاً در تیرها و خرپاهای افقی با دهانه بزرگ به منظور دستیابی به یک تراز مسطح نسبی، تحت اثر بارهای دائمی در نظر گرفته می‌شود. چنانچه برای حفظ شرایط ظاهری و موقعیت هندسی بعضی از اعضای خمشی ضمن رعایت محدودیت‌های مربوط به تغییرشکل‌های قائم و جانبی، پیش‌خیز معینی لازم باشد، تا اعضا پس از بارگذاری به شکل مقرری در آیند، باید اندازه، جهت و موقعیت پیش‌خیز در مدارک فنی و در نقشه‌های اجرائی به روشنی مشخص شود.

طراح باید براساس مشخصات فنی عمومی از روش‌های اجرای پیش‌خیز و محدودیت‌های آن آگاهی داشته یا در نقشه‌های اجرائی و مشخصات فنی خصوصی، روش مناسب اجرای آن را مشخص نماید.

2-10-2-10 تغییرشکل‌های قائم

در تیرهایی که کف‌ها و سقف‌های ساختمانی را تحمل می‌کنند، باید تغییرشکل‌های قائم کنترل شوند. تغییرشکل‌های قائم اعضای سازه‌ای تحت اثر ترکیبات مختلف بارگذاری نظیر حالتهای حدی بهره‌برداری، باید به اندازه‌ای باشند که قابلیت بهره‌برداری مناسب سازه حفظ شود. این تغییرشکل‌ها عموماً از دو عامل زیر ناشی می‌شوند:

• بارهای ثقلی ( بار مرده، بار زنده و بار برف)
• اثرات خود کرنشی (تغییرات دما، خزش، افت و غیره)

کلیه تیرهای فولادی و تیرهای مختلطی که در آن‌ها هنگام بتن‌ریزی دال از پایه‌های موقت استفاده شده باشد، باید طوری محاسبه و طراحی شوند که تغییرشکل حداکثر ناشی از مجموع بار مرده و زنده از طول دهانه و تغییرشکل حداکثر ناشی از بار زنده به تنهایی از طول دهانه بیشتر نشود. طراح باید همواره حفظ انسجام اجزای غیرسازه‌ای را مدنظر داشته باشد.

در تیرهای مختلط که در هنگام بتن‌ریزی دال از پایه‌های موقت استفاده نشده باشد، کنترل تغییرشکل‌های قائم این نوع تیرها باید شامل مراحل زیر باشد:

1- تغییرشکل قائم ناشی از وزن تیر فولادی، دال بتنی و بارهای حین ساخت، براساس مقطع فولادی تنها محاسبه می‌شود.

2- تغییرشکل قائم ناشی از بارهای مرده‌ای که بعد از گرفتن دال بتنی وارد می‌شوند، نظیر وزن کف‌سازی تیغه‌ها و موارد مشابه بر اساس مقطع مختلط محاسبه می‌شود.

3- تغییرشکل قائم ناشی از بارهای زنده براساس مقطع مختلط محاسبه می‌شود.

4- تغییرشکل محاسبه شده در مرحله 1 نباید از طول دهانه بیشتر باشد.

5- مجموع تغییرشکل‌های محاسبه شده در مراحل 1، 2 و 3 نباید از طول دهانه بیشتر باشد.

6- تغییرشکل محاسبه شده در مرحله 3 نباید از طول دهانه بیشتر باشد.

تبصره 1: در محاسبه و کنترل تغییرشکل قائم، در صورت لزوم تغییرشکل‌های اضافی ناشی از خزش و جمع‌شدگی بتن نیز باید در نظر گرفته شود.

تبصره 2: در تیرهای طره‌ای، مقدار حداکثر تغییرشکل‌های قائم مجاز برحسب طول دهانه، می‌تواند به دو برابر افزایش داده شود.

3-10-2-10 تغییرمکان‌های جانبی

تغییرمکان‌های جانبی در حالت‌های حدی بهره‌برداری باید تحت اثر ترکیبات بارگذاری نظیر حالتهای حدی بهره‌برداری که در مبحث ششم مقررات ملی ساختمان مشخص شده است، محاسبه شوند.

در مورد اعضای فولادی و مختلط نگه دارنده نماهای در معرض نیروی باد، تغییرمکان‌های جانبی باید به نحوی محدود شوند که از ترک‌خوردگی نازک‌کاری‌ها با شکست شیشه‌ها (بسته به جزئیات به کار رفته در ساخت آنها)، جلوگیری به عمل آید. در هر حال تغییرمکان‌های جانبی اعضای فولادی و مختلط نگه دارنده نما تحت اثر نیروی باد نباید از طول دهانه (حدفاصل بین تکیه‌گاه‌های نما) بیشتر باشد.

هم‌چنین رعایت سایر محدودیت‌های قید شده در مبحث ششم مقررات ملی ساختمان برای کنترل تغییرمکان‌های جانبی کلی و نسبی طبقات در برابر بارهای باد و زلزله الزامی است.

4-10-2-10 ارتعاش (لرزش)

کف‌ها و تیرهایی که سطوح خالی از تیغه‌بندی‌های ممتد تا سقف (یا خالی از عناصر دیگری که خاصیت میرا کنندگی ارتعاش را دارند) را تحمل می‌کنند، باید با توجه خاص به لرزش و ارتعاش حاصل از بارهای جنبشی (نظیر بارهای ناشی از حرکت افراد، کارکرد ماشین‌آلات، حرکت و توقف آسانسورها و نظایر آنها) طراحی شوند. بدین منظور فرکانس نوسانی کف‌ها (تیرچه‌ها، دال‌ها و تیرها) باید به اندازه‌ای باشد که حداقل حساسیت افراد در برابر ارتعاش قائم را ارضا نماید.

حداقل فرکانس نوسانی (دوره‌ای) کف‌ها برای کاربری‌های مختلف نباید از مقادیر مشخص شده در جدول 10-2-10-1 کمتر باشد.

جدول 10-2-10-1: حداقل فرکانس نوسانی (دوره‌ای) کف‌ها

برای محاسبه فرکانس نوسانی (f)، می‌توان از رابطه (10-2-10-1) استفاده نمود:

که در آن:

f = فرکانس نوسانی ارتعاش برحسب هرتز

Δ_is= تغییرمکان نسبی قائم حداکثر کف برحسب میلی‌متر تحت اثر بار مرده و بخشی از بار زنده که دائمی فرض می‌شود.

g= شتاب ثقل برابر 9810mm/s²

تبصره 1: در صورتی که به مطالعات جامع‌تر برای ارتعاش کف‌ها نیاز باشد، می‌توان از مدل‌سازی دینامیکی یا مراجع معتبر دیگر به جای رابطه 10-2-10-1 و جدول 10-2-10-1 استفاده نمود.

تبصره 2: در محاسبات دقیق‌تر، شتاب لرزش کف را می‌توان به روش‌های دینامیکی تعیین و آن را با شتابهای معیار آسایش انسان بر مبنای کاربری کف که در استاندارد ISO 10137 معرفی شده‌اند، مقایسه نمود.

5-10-2-10 ملاحظات آثار ناشی از حرکت باد

به منظور آسایش ساکنین، آثار ناشی از حرکت باد باید به نحو مؤثری در محاسبه و طراحی سازه‌های بلند و پوشش‌های شما موردتوجه قرار گیرد. برای این منظور رعایت ضوابط مبحث ششم مقررات ملی ساختمان الزامی است.

6-10-2-10 آثار تغییرات دما و خود کرنشی

برای تأمین شرایط بهره‌برداری مناسب، در محاسبه و طراحی سازه باید آثار تغییرات دما به نحو مناسبی موردتوجه قرار گیرد. خرابی پوشش‌های نمای ساختمان می‌تواند عامل نفوذ آب شده و منجر به زنگ زدگی شود. در محاسبات تغییرشکل‌های دمایی، ضریب انبساط و انقباض حرارتی فولاد برابر به ازای هر درجه سلسیوس در نظر گرفته می‌شود. خزش و جمع‌شدگی در اجزای بتنی و تسلیم موضعی در اجزای فولادی، در عناصر سازه‌ای می‌تواند آثاری مشابه وقوع ترک‌خوردگی و باز شدن درزها داشته باشد. با جانمایی مناسب درزهای حرکتی و طراحی مناسب برای هر درز، می‌توان شرایط مناسب بهره‌برداری را فراهم کرد.

7-10-2-10 لغزش اتصالات پیچی

در مواردی که لغزش اتصالات پیچی باعث تغییرشکل‌هایی می‌شود که شرایط بهره‌برداری مناسب را به مخاطره می‌اندازد، طراحی اتصال باید به صورت لغزش بحرانی مطابق الزامات بند 10-2-9-3-5 صورت گیرد.

8-10-2-10 خوردگی

خوردگی به عنوان یک حالت حدی بهره‌برداری به شمار می‌آید و می‌تواند موجب ایجاد لکه‌های زنگاب و ترک خوردن نازک‌کاری‌ها در اثر افزایش حجم فولاد زنگ زده شود.

در طراحی باید به جلوگیری از خوردگی و عوامل مسبب آن خصوصاً رطوبت و تروخشک شدن متوالی توجه ویژه معطوف گردد. جزئیات اعضا و اتصالات باید به نحوی طراحی شوند که امکان جمع شدن آب در تماس با سازه فولادی وجود نداشته باشد. در محل‌های مستعد جمع شدن آب، تعبیه شیبهای مناسب و سوراخ‌های تخلیه آب ضروری است. هم‌چنین اجرای پوشش‌های مقاوم در برابر خوردگی در محل‌های مستعد خوردگی مطابق الزامات فصل 10-4 الزامی است.