ترک خوردگی پیچشی اعضای بتنی

ترک خوردگی پیچشی اعضای بتنی

در مدل طراحی سازه های بتنی، علاوه بر ترک‌خوردگی‌های خمشی لازم است ترک خوردگی پیچشی اعضای بتنی نیز اعمال گردد. در مباحث قبلی مقادیر ترک خوردگی برای خمش اعضای تیر و ستون ارائه شده است. این مقادیر بر اساس مبحث نهم و آئین نامه ACI بررسی شدند. در این مطلب به مقادیر ضریب ترک خوردگی پیچشی اعضای بتنی پرداخته می‌شود.

ترک خوردگی پیچشی اعضای بتنی بر اساس مبحث نهم

در مبحث نهم از مقررات ملی ساختمان (طرح و اجرای ساختمان‌های بتن آرمه) در هیچ کجا اشاره‌ای به مقادیر ترک خوردگی پیچشی اعضا نشده است. اما در بندهای 9-15-11-1 و 9-15-11-2 نکاتی اشاره شده است که می‌توان بر اساس آن‌ها راهکارهایی برای اعمال ضریب ترک خوردگی پیچشی اعضا بدست آورد.

در بند 9-15-11-1 آورده شده است که در مواردی که پیچش ایجاد شده (T_u)، برای برقراری تعادل عضوی لازم باشد، آن عضو باید برای لنگر پیچشی ترک خوردگی (T_cr) عضو طراحی شود. این نوع پیچش با اصطلاح پیچش تعادلی نیز شناخته می‌شود. با توجه به اینکه لنگر ایجاد شده ناشی از تعادل می‌باشد، بنابراین با تغییر ضریب ترک‌خوردگی مقدار آن تغییر نمی‌کند. بنابراین در اعضایی که شامل این بند می‌باشند، ضریب ترک خوردگی معنایی ندارد و می‌توان آن را برابر با 1 در نظر گرفت. در این اعضا، عضو تحمل کنندۀ پیچش، باید به گونه‌ای در نظر گرفته شود که مقدار پیچش ترک خوردگی آن برابر با پیچش ایجاد شده باشد. پس از انتخاب مقطع مورد نظر، آن را برای آرماتور پیچشی طراحی می‌کنیم. تیرهایی که اجزایی به صورت طره به آن‌ها متصل‌اند به گونه‌ای که اگر با آزاد شدن پیچش تیر، سازه ناپایدار گردند شامل این بند می‌شوند. در شکل زیر نمونه یک تیر که مشمول این بند است دیده می‌شود.

در بند 9-15-11-2 آورده شده است که در مواردی که بتوان پیچش ایجاد شده (T_u) را در اثر بازپخش لنگرهای داخلی کاهش داد، این پیچش می‌توان به 0.67 پیچش ترک خوردگی (T_cr) کاهش داد. برای این منظور دو راه حل در طراحی در نرم افزارهای تحلیلی وجود دارد:

• اعمال لنگر پیچشی اضافی بر عضو به صورتی که پیچش ایجاد شده به 0.67 پیچش ترک خوردگی کاهش یابد. در این روش نیازی به اعمال ضریب ترک خوردگی نیست. پیچش اضافی ایجاد شده در اعضای دیگر سازه بازتوزیع می‌شود.
• اعمال ضریب ترک خوردگی به گونه‌ای که پیچش ایجاد شده در عضو به 0.67 پیچش ترک خوردگی کاهش یابد.

در روش دوم به دلیل نامعینی سیستم، نیاز به سعی و خطا می‌باشد. تمامی پیچش‌هایی ایجاد شده که  ناشی از پیچش تعادلی نیست، مشمول این بند می‌باشند. تیر نشان داده شده در شکل زیر مشمول این بند می‌باشد. این نوع پیچش اصطلاحا به پیچش همسازی شناخته می‌شود.

پیچش همسازی (به دلیل قابلیت بازپخش پیچش، می توان پیچش طراحی را کاهش داد)

ترک خوردگی پیچشی اعضای بتنی بر اساس ACI

در متن اصلی این آئین نامه نیز، در مورد ضریب ترک خوردگی پیچشی اعضا مطلبی بیان نشده است. اما در بخش توضیحات این آئین نامه، در قسمت 1-3-6-R اشاره شده است که برای پیچش‌های همسازی (غیر تعادلی) می‌توان از سختی پیچشی اعضا صرف نظر کرد. در واقع اجازه داده شده است که در نرم‌افزارهای تحلیلی، ترک خوردگی پیچشی اعضا برابر با مقادیر بسیار کم مانند 0.01 در نظر گرفته شود.

در بقیه موارد دیدگاه آئین نامه ACI در بخث ترک خوردگی پیچشی اعضای بتنی ، مشابه مبحث نهم می‌باشد. اما تفاوت‌های کوچک زیر مشاهده می‌شود:

• در فصل 22 و در بند 1-3-7-22 اشاره شده است که اگر لنگر پچشی (T_u) بزرگتر از لنگر پیچشی ترک خوردگی با ضریب ایمنی (ΦT_cr) باشد، عضو باید برای کل T_u طراحی شود. در واقع اجازه داده شده است تا پیچشی بزرگتر از لنگر ترک خوردگی در صورت رعایت ضوابط آرماتور گذاری پیچشی به عضو وارد شود.
• در فصل 22 و در بند 2-3-7-22 اشاره شده است که در اعضایی که لنگر همسازی بر آن‌ها اعمال می‌شود، کاهش لنگر به ΦT_cr محدود می شود.