مهار جانبی تیر های قاب خمشی فولادی و ضوابط آیین نامه

در سازه های فولادی همواره یکی از بحث های مطرح در طراحی ، کمانش پیچشی جانبی است که این نوع کمانش همچون دیگر انواع کمانش ها ، باعث میشود که از تسلیم شدگی مقطع جلو گیری شود و المان نتواند یک رفتار پلاستیک ایده آل را نشان دهد. ضوابط زیادی در خصوص بحث انواع کمانش در المان های فولادی در آیین نامه ها آورده شده است.

یکی از موارد بسیار مهم در تیر های قاب خمشی که عملکرد لرزه ای دارند این است که از کمانش کلی(مثل کمانش پیچشی جانبی) و کمانش موضعی(مثل کماش موضعی بال یا جان) جلو گیری شود.

برای جلوگیری از کمانش موضعی در بال و جان ، ضوابط کنترل فشردگی مقاطع فولادی در آیین نامه آورده شده است.

در خصوص جلوگیری کمانش پیچشی جانبی که از نوع کمانش کلی مقطع میباشد ، باید هر دو بال مقطع (تحت بار سیکلی زلزله هر دوبال تحت کشش و فشار قرار میگیرند) دارای مهار جانبی باشند. اما در نقشه های اجرایی مثلا زمانی که سیستم کف عرشه فولادی یا کامپوزیت است ، تیر های فرعی فقط به بال بالای تیر های قاب خمشی متصل هستند . در نتیجه بال پایین بدون مهار جانبی است!
موضوع دیگر اینکه در مدل نرم افزاری ساختمان هر دو بال مقطع را مهارشده در نظر گرفتند و طبق آن محاسبه کرده اند ، اما در عمل فقط بال بالای مقطع مهارشده است.
در تصویر زیر نظر آیین نامه مبحث دهم در این مورد نوشته شده است:

طبق ضوابط مبحث دهم ، باید هر دو بال تیر قاب خمشی متوسط و ویژه مهار شود . دتایل مهار جانبی بال پایین تیر های قاب خمشی ترسیم شده است. این مهار جانبی و اتصالات آن باید برای نیروی Pbu مطابق آیین نامه طراحی شود.
همانطور که مشاهده میکنید Pbu (نیروی طراحی برای مهارجانبی) بر اساس Z*Fy میباشد و این موضوع به این معناست که تیر نباید دچار کمانش پیچشی جانبی شود تا مقطع تیر بتواند به حد تسلیم شدگی برسد و یک رفتار ایده آل پلاستیک از خود نشان دهد.

نکته: در سقف های عرشه فولادی یا کامپوزیت اگر ارتفاع تیر قاب خمشی خیلی زیاد تر از ارتفاع تیر های فرعی متصل به آن نباشد ، میتوان گفت تیر فرعی هر دو بال را مهار کرده است و دیگر از مهار جانبی مطابق متن بالا نیاز نیست استفاده شود. همچنین در سقف های تیرچه بلوک و تیرچه کرومیت که تیر قاب خمشی در سقف مدفون است ، اگر ارتفاع تیر تقریبا با ضخامت سقف برابر باشد ، نیازی به مهار جانبی برای بال پایین نیست و سقف در واقع هر دو بال را مهار کرده است.

نکات مدلسازی در ETABS : در مدلسازی سقف عرشه فولادی و کامپوزیت چون تیر های فرعی مدل میشوند نرم افزار به صورت خودکار طول مهار نشده ی تیر های اصلی را صحیح حساب میکند و اگر یک تیر واقعا طول مهارنشده ی بالایی داشته باشد اخطار میدهد. در این حالت حق ندارید در منوی design برای این تیر ها LTB یا KLTB را یک عدد کوچک قرار دهید ، چون نرم افزار طول مهارنشده ی اعضا را به صورت صحیح حساب میکند. اگر چه درگیری سقف و برشگیر ها  با تیر فولادی ، بال بالای تیر را مهار میکند ، اما چون بال پایین را مهار نکرده است پس در لنگر منفی ضعف پیدا میکند.(ملاک مهارشدگی هر دو بال است)

در سقف های تیرچه بلوک یا تیرچه کرومیت چون تیرچه ها به صورت المان تیر مدل نمیشوند ، نرم افزار طول مهارنشده ی تیر های اصلی را کم نمیکند و کل طول را به عنوان طول مهارنشده در نظر میگیرد. در این موارد باید در منوی design برای تیر های اصلی LTB یا KLTB (یکی از این دو) را یک عدد کوچک معرفی کنیم تا تیر مهارشده به حساب آید و در محاسبات تیر به دلیل مهارشدگی به ظرفیت خمشی کامل برسد.