آیین‌نامه ACI 318 به‌عنوان مرجع اصلی طراحی سازه‌های بتنی در جهان شناخته می‌شود که در بیش از ۷۵ کشور مورد استفاده قرار می‌گیرد. نسخه جدید این آیین‌نامه، یعنی ACI CODE-318-25، با هدف رفع ابهامات نسخه پیشین، هماهنگی با سایر استانداردهای ACI و ASCE/SEI 7-22، و ارائه چارچوب‌های جدید برای طراحی پایدار و مقاوم منتشر شده است. این مقاله به بررسی جامع و فصل‌به‌فصل تغییرات کلیدی ACI 318-25 نسبت به ACI 318-19 می‌پردازد.

۱. نمای کلی تغییرات

ACI 318-25 شامل تغییرات گسترده‌ای در حوزه‌های مختلف طراحی سازه‌های بتنی است. مهم‌ترین محورهای تغییرات عبارتند از:

• افزودن پیوست جدید پایداری و تاب‌آوری (Sustainability and Resilience)
• افزودن پیوست جدید طراحی مبتنی بر عملکرد برای باد (Performance-Based Wind Design)
• مقررات جدید برای میلگردهای نصب‌شده پس از بتن‌ریزی (Post-Installed Reinforcing Bars)
• بازنگری در معادلات برش یک‌طرفه (One-Way Shear)
• اصلاح معادلات طول توسعه میلگردهای خم‌شده و کلاهک‌دار
• بهبود مقررات شمع‌ها و فونداسیون‌های عمیق در تمامی سطوح طراحی لرزه‌ای
• بهبود مقررات اصطکاک برشی (Shear Friction)
• اصلاحات گسترده در مقررات لرزه‌ای فصل ۱۸

۲. فصل ۱۷: اتصال به بتن (Anchoring to Concrete)

فصل ۱۷ ACI 318 به الزامات طراحی اتصالات بین فولاد و بتن اختصاص دارد و شامل لنگرهای سرقالبی، مکانیکی نصب‌شده، چسبی و برش‌گیرها می‌شود. در ACI 318-25، پنج تغییر عمده در این فصل اعمال شده است:

۲.۱. تغییر در ضرایب ایمنی و انتقال ضرایب ϕ

در ACI 318-19، ضرایب کاهش مقاومت (ϕ) برای اتصالات در خود فصل ۱۷ تعریف می‌شدند، برخلاف سایر فصول که این ضرایب در فصل ۲۱ قرار داشتند. در ACI 318-25، ضرایب ϕ به فصل ۲۱ منتقل شده‌اند تا هماهنگی با ساختار کلی سند برقرار شود. تنظیمات مربوط به دسته‌بندی لنگر و شرایط میلگرد تقویتی از ϕ جدا شده و به یک ضریب اصلاحی جدید به نام ψa تبدیل شده‌اند.

۲.۲. معرفی ضریب لنگرهای افزونه (Redundant Fastenings)

ACI 318-25 تمایز جدیدی بین اتصالات افزونه و غیرافزونه قائل شده است و برای اتصالات افزونه مزیت ظرفیتی در نظر گرفته است. در تفسیر R17.5.3 آمده است که «افزونگی می‌تواند در جایی فرض شود که نشان داده شود خرابی یک لنگر واحد یا نقطه اتصال واحد منجر به از دست رفتن پایداری موقعیت یا خرابی پیش‌رونده نمی‌شود».

۲.۳. جداسازی حالت‌های خرابی بتن و فولاد

ACI 318-25 حالت‌های خرابی بتن و فولاد را در معادلات اندرکنش از یکدیگر جدا کرده است که این امر دقت طراحی را افزایش می‌دهد.

۲.۴. استفاده از ضرایب فصل ۲۵ برای میلگردهای موجود

امکان استفاده از ضرایب فصل ۲۵ برای میلگردهای موجود فراهم شده است که این تغییر پیوندی بین فصل ۱۷ و ۲۵ ایجاد می‌کند.

۲.۵. شفاف‌سازی استفاده از میلگرد به‌عنوان تقویت لنگر

مقررات مربوط به استفاده از میلگرد به‌عنوان تقویت‌کننده لنگر شفاف‌سازی شده است.

۳. فصل ۱۸: طراحی لرزه‌ای سازه‌ها

فصل ۱۸ ACI 318-25 تغییرات قابل‌توجهی در زمینه طراحی لرزه‌ای داشته است که مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از:

۳.۱. تشدید برش دیوارهای برشی ویژه

ACI 318-25 روش تشدید برش طراحی برای دیوارهای برشی ویژه را بر اساس بخش‌های 18.10.3.3.2 و 18.10.3.3.3 به‌روزرسانی کرده است. نیروی برش طراحی به‌صورت زیر محاسبه می‌شود:

VuEh = Ωv × ωv × Vu

که در آن Ωv ضریب مقاومت افزون تعریف‌شده در بخش 18.10.3.3.3 و ωv ضریب تشدید برش دینامیکی است.

۳.۲. محدودیت مقاومت فشاری بتن در طراحی برش دیوار

ACI 318-25 محدودیت جدیدی برای مقاومت فشاری بتن مورد استفاده در تعیین مقاومت برش اسمی دیوار معرفی کرده است. طبق این محدودیت، مقدار f’c در معادلات برش دیوار نباید از ۱۲۰۰۰ psi (معادل حدود ۸۳ مگاپاسکال) تجاوز کند. این محدودیت در نسخه‌های قبلی وجود نداشت.

۳.۳. الزامات جزئیات المان‌های مرزی

ACI 318-25 الزامات جزئیات تکمیلی برای دیوارهایی که المان‌های مرزی ویژه در آن‌ها الزامی نیست معرفی کرده است. طبق بخش 18.10.6.5، زمانی که برش دیوار تشدیدشده از محدودیت‌های مشخص‌شده تجاوز کند، بررسی‌های جزئیات تکمیلی الزامی می‌شود.

۳.۴. ممنوعیت وصله‌های جوشی

طبق بند 18.2.8.1 ACI 318-25، وصله‌های جوشی دیگر در قاب‌های خمشی ویژه و دیوارهای برشی ویژه مجاز نیستند.

۳.۵. ممنوعیت استفاده از میلگرد ASTM A615 در سیستم‌های لرزه‌ای ویژه

در ACI 318-25، میلگرد ASTM A615 دیگر به‌عنوان تقویت طولی در سیستم‌های لرزه‌ای ویژه (سطوح طراحی لرزه‌ای C، D و E) مجاز نیست.

۳.۶. تقویت فونداسیون‌های عمیق

ACI 318-25 مقررات مربوط به فونداسیون‌های عمیق را در تمامی سطوح طراحی لرزه‌ای بهبود بخشیده است. فصل 18.13 الزامات اضافی برای اطمینان از رفتار شکل‌پذیر و داکتیلیته مورد نیاز در مناطق لرزه‌ای اضافه کرده است.

۴. فصل ۲۲: مقاومت برشی

۴.۱. بازنگری معادلات برش یک‌طرفه

یکی از مهم‌ترین تغییرات ACI 318-25 مربوط به معادلات برش یک‌طرفه است که در ACI 318-19 معرفی شده بودند. ACI 318-25 یک حد پایین (Lower Bound) برای مقدار سهم بتن در مقاومت برشی اضافه کرده است که این اصلاح، معادلات طراحی را با داده‌های تحقیقاتی گسترده‌تر هم‌راستاتر می‌کند.

۴.۲. بازگشت به معادلات ACI 318-14 برای اعضای خاص

تغییر مرتبط دیگر، بازگشت به معادلات آشنای برش یک‌طرفه ACI 318-14 برای کلاس‌های خاصی از اعضای بتنی است، از جمله: دیوارهای حائل طره‌ای، دیوارهای زیرزمین، کلاهک‌های شمع مستقر بر شمع‌های با فاصله نزدیک، و فونداسیون‌های سطحی که به‌طور معقول می‌توان آن‌ها را صلب فرض کرد.

۴.۳. طراحی برش دیوارهای طره‌ای و زیرزمین

ACI 318-25 دستورالعمل‌های شفاف‌تری برای طراحی برش دیوارهای طره‌ای و زیرزمین ارائه کرده است که این تغییرات در راستای بهبود کارایی طراحی و کاهش ابهامات عملی انجام شده است.

۵. فصل ۲۵: جزئیات میلگردگذاری

فصل ۲۵ ACI 318-25 یکی از فصل‌هایی است که بیشترین تغییرات را تجربه کرده است:

۵.۱. اصلاح معادله طول توسعه میلگرد خم‌شده (Hooked Bars)

کمیته ACI دو اقدام اصلی انجام داد: نخست، بازنگری جامع داده‌های آزمایشی میلگردهای خم‌شده و بررسی عملکرد در سرویس میلگردهایی که با نسخه‌های قبلی ACI 318 طراحی شده بودند. دوم، بررسی داده‌های آزمایشی جدید برای میلگردهای شماره ۱۴ و ۱۸ خم‌شده. نتیجه‌گیری کمیته این بود که معادلات طول توسعه میلگرد خم‌شده ACI 318-14 و نسخه‌های قبلی مناسب هستند، با این تفاوت که معادلات قدیمی داده‌های میلگردهای شماره ۱۰ و بزرگ‌تر را به‌درستی نمایش نمی‌دادند. بنابراین ACI 318-25 معادله ACI 318-14 را با یک ضریب اصلاحی جدید برای اندازه میلگرد ارائه کرده است.

به‌عنوان مثال، برای یک میلگرد خاص، طول توسعه در ACI 318-19 حدود ۱۰۲۴ میلی‌متر بوده که در ACI 318-25 به ۵۸۶ میلی‌متر کاهش یافته است. این تغییر قابلیت اجرا و کارایی جزئیات‌پردازی در اتصالات تیر-ستون، فونداسیون‌ها و میلگردهای انتظار ستون را بهبود می‌بخشد.

۵.۲. اصلاح معادله طول توسعه میلگرد کلاهک‌دار (Headed Bars)

معادله طول توسعه میلگرد کلاهک‌دار که در ACI 318-19 معرفی شده بود، در ACI 318-25 اصلاح شده و طول توسعه میلگرد کلاهک‌دار را کمی کاهش داده است.

۵.۳. مقررات جدید برای میلگردهای نصب‌شده پس از بتن‌ریزی

ACI 318-25 مقررات جدیدی برای میلگردهای نصب‌شده پس از بتن‌ریزی (Post-Installed Reinforcing Bars) معرفی کرده است که این مقررات در نسخه قبلی وجود نداشت.

۵.۴. الزامات جدید برای وصله‌های مکانیکی

الزامات وصله‌های مکانیکی بازنگری شده و سیستم قبلی Type 1/Type 2 با کلاس‌های جدید L، G و S جایگزین شده است.

۵.۵. ممنوعیت کاهش طول توسعه برای میلگرد اضافی

ACI 318-25 مقررات سختگیرانه‌تری برای کاهش طول توسعه بر اساس نسبت میلگرد مورد نیاز به میلگرد موجود وضع کرده است. طبق بخش 25.5.1.4، کاهش طول توسعه برای میلگرد اضافی هنگام محاسبه طول وصله ممنوع است. همچنین بخش 25.4.10.2(d) کاهش طول توسعه برای میلگردهای خم‌شده، کلاهک‌دار و مکانیکی را ممنوع کرده است.

۵.۶. مقررات پل‌زنی (Bridging) بین فصل ۲۵ و ۱۷

فصل ۲۵ شامل مقررات پل‌زننده جدید به فصل ۱۷ در زمینه رفتار خرابی شکست بتن است که ارتباط بین طراحی اتصالات و جزئیات میلگردگذاری را تقویت می‌کند.

۶. پیوست‌های جدید

۶.۱. پیوست پایداری و تاب‌آوری

ACI 318-25 پیوست جدیدی برای طراحی پایدار و تاب‌آور معرفی کرده است. این پیوست به‌عنوان یک چارچوب اختیاری طراحی شده که در پروژه‌هایی که مالک یا مرجع ساختمانی مایل به اجرای شیوه‌های پایدارتر طراحی و ساخت است، قابل استفاده می‌باشد. این پیوست شامل محدودیت‌های کمی برای انتشار کربن اتمسفر معادل نیست، زیرا این محدودیت‌ها بهتر است در سطح منطقه‌ای یا محلی تعیین شوند. با این حال، تفسیر پیوست مراجع مفیدی در زمینه شیوه‌های طراحی و ساخت پایدار سازه‌های بتنی ارائه می‌دهد. پیوست پایداری به موضوعاتی مانند انتخاب مصالح، دوام، و کاهش اثرات زیست‌محیطی در پروژه‌های بتنی می‌پردازد.

۶.۲. پیوست طراحی مبتنی بر عملکرد برای باد (PBWD)

پیوست اختیاری جدیدی برای طراحی مبتنی بر عملکرد باد در ACI 318-25 گنجانده شده است. این پیوست دستورالعمل‌ها و الزامات طراحی سازه‌های بتنی مسلح را با استفاده از «پیش‌استاندارد ASCE برای طراحی مبتنی بر عملکرد باد» ارائه می‌دهد.

۷. تغییرات در تحلیل سازه

ACI 318-25 تغییراتی در بخش تحلیل سازه ایجاد کرده است:

• شفاف‌سازی خواص مقطع بتن ترک‌خورده مورد استفاده در تحلیل
• ساده‌سازی تعیین عمق طراحی از الیاف فشاری نهایی تا مرکز میلگرد برای مقاطع ستون غیرمربعی
• الزامات جدید برای اعمال بارهای زنده الگودار (Patterned Live Loads) روی دال‌های مرتفع که دارای فضاهای خالی داخلی بزرگ هستند (مانند کانال‌های مدفون)

۸. تغییرات در مدل‌سازی خرپا-بند (Strut-and-Tie)

الزامات جزئیات‌پردازی برای اعضایی که با استفاده از مدل‌سازی خرپا-بند طراحی می‌شوند، بازنگری شده است تا طراح بتواند الزامات تقویت‌کننده در مناطقی خارج از مدل خرپا-بند فرضی را تعیین کند (یعنی زمانی که عضو بزرگ‌تر از اندازه مدل استفاده‌شده برای طراحی مقطع باشد).

۹. تغییرات در سازه‌های پیش‌تنیده

ACI 318-25 تغییراتی در مقررات مربوط به بتن پیش‌تنیده ایجاد کرده است که شامل حذف روش تقریبی Vc برای اعضای پیش‌تنیده می‌شود. همچنین هماهنگی با ACI/PTI CODE-320-25 در این نسخه انجام شده است.

۱۰. تأثیر بر مهندسان سازه در ایران

با توجه به اینکه ACI 318 یکی از مراجع اصلی طراحی سازه‌های بتنی در ایران است، تغییرات ACI 318-25 تأثیر مستقیمی بر رویه‌های طراحی در کشور خواهد داشت. به‌ویژه موارد زیر برای مهندسان ایرانی حائز اهمیت است:

• تغییرات طول توسعه میلگرد خم‌شده که می‌تواند به کاهش قابل‌توجه میلگرد در اتصالات منجر شود
• الزامات جدید تشدید برش دیوارهای برشی ویژه که بر طراحی ساختمان‌های بلند اثرگذار است
• محدودیت مقاومت فشاری بتن در طراحی برش دیوار که ممکن است برای بتن‌های پرمقاومت مورد استفاده در پروژه‌های خاص محدودیت ایجاد کند
• ممنوعیت میلگرد ASTM A615 در سیستم‌های لرزه‌ای ویژه که نیازمند بازنگری در مشخصات میلگرد مصرفی است

۱۱. جمع‌بندی

ACI 318-25 به‌عنوان نسخه جدید آیین‌نامه طراحی سازه‌های بتنی، تغییرات گسترده‌ای را در حوزه‌های مختلف طراحی معرفی کرده است. این تغییرات از یک سو به سمت ساده‌سازی و کارایی بیشتر در طراحی حرکت کرده‌اند (مانند اصلاح معادلات برش و طول توسعه) و از سوی دیگر، چارچوب‌های جدیدی برای طراحی پایدار و مقاوم ارائه داده‌اند. مهندسان سازه باید با دقت تغییرات فصل‌های ۱۷، ۱۸، ۲۲ و ۲۵ را مطالعه کرده و در طراحی‌های خود اعمال کنند. همچنین، پیوست‌های جدید پایداری و طراحی مبتنی بر عملکرد باد نشان‌دهنده جهت‌گیری آیین‌نامه به سمت ملاحظات زیست‌محیطی و عملکردی فراتر از الزامات حداقلی ایمنی است.

تغییرات فنی از ACI 318-19 به ACI 318-25 با نوارهای تغییر در حاشیه نسخه‌های چاپی و PDF مشخص شده‌اند و در نسخه PLUS نیز با هایلایت قرمز قابل مشاهده هستند.