صفحه اصلیکتابخانههمکارانتعرفه
کتابخانه
میز کار
دستیار
ابزارک‌ها
همکاران
پشتیبانی
ورود

بخش 10.2

مشاهده در کتابخانه

۲-۱۰ الزامات طراحی

این فصل به الزامات طراحی مجموعه سازه شامل اعضا و اتصالات آن بر اساس حالت های حدی (حالتهای حدی مقاومت و حالت های حدی بهره برداری) می‌پردازد. در به کارگیری الزامات این فصل، برای دستیابی به یک طرح ایمن، رعایت مقررات این فصل همراه با مقررات فصل‌های ۱۰-۱، ۱۰-۳ و  ۱۰-۴ الزامی است.

تبصره: الزامات این فصل عمدتاً براساس تأمین الزامات حالت های حدی مقاومت تنظیم گردیده است. در تحلیل و طراحی، برای تأمین الزامات حالتهای حدی بهره برداری، الزامات بخش ۱۰-۲-۱۰ باید توأم با قضاوت مهندسی جهت تأمین ضروریات شرایط بهره برداری مناسب به کار گرفته شود.

مقررات این فصل تحت عناوین زیر ارائه می‌گردد:

  • ۱-۲-۱۰ الزامات تحلیل و طراحی برای تأمین پایداری

  • ۲-۲-۱۰ الزامات مقاطع اعضای فولادی

  • ۳-۲-۱۰ الزامات طراحی اعضا برای نیروی کششی

  • ۴-۲-۱۰ الزامات طراحی اعضا برای نیروی فشاری

  • ۵-۲-۱۰ الزامات طراحی اعضا برای لنگر خمشی

  • ۶-۲-۶ الزامات طراحی اعضا برای نیروی برشی

  • ۷-۲-۱۰ الزامات طراحی اعضا برای ترکیب نیروی محوری و لنگر خمشی و ترکیب لنگر پیچشی با سایر نیروها

  • ۸-۲-۱۰ الزامات طراحی اعضای با مقطع مختلط

  • ۹-۲-۱۰ الزامات طراحی اتصالات

  • ۱۰-۲-۱۰ الزامات حالت های بهره برداری

۱-۲-۱۰ الزامات تحلیل و طراحی برای تأمین پایداری

این بخش به الزامات عمومی تحلیل و طراحی برای تأمین پایداری کل سازه و تمامی اجزای آن می‌پردازد. مقررات این بخش تحت عناوین زیر ارائه می‌گردد:

  • ۱-۱-۲-۱۰ الزامات عمومی

  • ۲-۱-۲-۱۰ آثار مرتبه دوم (شامل آثار P- δ و P-Δ)

  • ۳-۱-۲-۱۰ روش‌های تحلیل و طراحی برای تأمین پایداری

  • ۴-۱-۲-۱۰ روش‌های تحلیل مرتبه دوم

  • ۵-۱-۲-۱۰ الزامات تحلیل و طراحی

  • ۶-۱-۲-۱۰ جدول خلاصه شده از روش‌های تحلیل و طراحی

۱-۱-۲-۱۰ الزامات عمومی

تأمین پایداری کل سازه و تمامی اجزای آن از الزامات تحلیل و طراحی است. مطابق الزامات این بخش، پایداری کل سازه و تمامی اجزای آن در صورتی تأمین می‌شود که آثار ذکر شده در زیر به نحو مؤثری در تحلیل و طراحی آنها لحاظ شده باشند.

  1. تغییر شکل‌های محوری، خمشی و برشی اعضای سازه و تغییر شکل‌های سایر اجزاء (نظير اتصالات) که در جابجایی سازه مؤثرند.

  2. آثار مرتبه دوم (شامل آثار P- δ و P-Δ)

  3. نواقص هندسی (شامل کجی و ناشاقولی)

  4. کاهش سختی اعضا ناشی از رفتار غیر الاستیک و اثر تنش‌های پسماند

  5. عدم قطعیت در برآورد سختی و مقاومت

روش تحلیل مورد استفاده باید تمامی آثار فوق را لحاظ نماید. به منظور حصول اطمینان از این اهداف، استفاده از دو روش "تحلیل مستقیم" و "طول مؤثر" در طراحی برای تأمین پایداری سازه‌های فولادی و مختلط مجاز است.

۲-۱-۲-۱۰ آثار مرتبه دوم P-δ و P-Δ

مطابق بند ۱۰-۲-۱-۱، در اعضای فولادی مقاومت‌های موردنیاز که از تحلیل سازه به دست می‌آیند، باید شامل آثار مرتبه دوم باشند. این آثار شامل موارد زیر است:

  1. آثار مرتبه دوم P- δ :  آثار P- δ به آثار اضافی ناشی از بارها گفته می‌شود که به علت وجود تغییر شکل در فاصله دو انتهای هر یک از اعضا به وجود می‌آید.

  2. آثار مرتبه دوم P-Δ:  آثار P-Δ به آثار اضافی بارها به علت تغییر مکان جانبی نسبی کل سیستم سازه‌ای مربوط می‌شود و سبب ایجاد نیروهای اضافی داخلی در اعضا می‌شوند که به علت برون محوری ناشی از تغییر مکان جانبی یک انتهای عضو نسبت به انتهای دیگر آن به وجود می‌آیند. تغییر مکان جانبی نسبی دو انتهای عضو ممکن است به علت بارهای قائم یا بارهای جانبی یا ترکیبی از آنها باشد.

۳-۱-۲-۱۰ روش‌های تحلیل و طراحی برای تأمین پایداری

  1. روش تحلیل مستقیم
    در روش تحلیل مستقیم تمامی آثار ذکر شده در بخش ۱۰-۲-۱-۱ به صورت مستقیم در تحليل سازه لحاظ می‌گردند. در این روش، مقاومت‌های موردنیاز براساس الزامات و محدودیت‌های بخش ۱۰-۲-۱-۵-۱ و مقاومت‌های موجود اعضا مطابق با بخش‌های ۱۰-۲-۲ تا ۱۰-۲-۹ تعیین می‌شوند. استفاده از این روش برای تمامی سازه‌های فولادی و مختلط مجاز است.

  2. روش طول مؤثر
    استفاده از روش سنتی طول مؤثر به عنوان روش دیگر طراحی مطابق با الزامات و محدودیت‌های بند ۱۰-۲-۱-۵-۲ مجاز است. در این روش نیز مقاومتهای موجود اعضا مطابق با بخش‌های ۱۰-۲-۲ تا ۱۰-۲-۹ تعیین می‌شوند.

۴-۱-۲-۱۰ روش‌های تحلیل مرتبه دوم

در این مبحث استفاده از روش‌های تحلیلی زیر به عنوان روش‌های تحلیل مرتبه دوم مجاز دانسته شده است:

  1. تحليل الاستیک مرتبه دوم: تحليل الاستیک مرتبه دوم به تحلیل‌هایی گفته می‌شود که در آنها روش تحلیل سیستم سازه‌ای الاستیک بوده، لیکن در حین انجام تحلیل، آثار مرتبه دوم (شامل آثار P- δ و P-Δ) در آن لحاظ می‌گردد.

  2. تحلیل مرتبه دوم از طریق تحليل الاستیک مرتبه اول تشدید یافته: در این مبحث استفاده از روش تحليل الاستیک مرتبه اول تشدیدیافته به عنوان یک روش تحلیل مرتبه دوم مجاز دانسته شده است. الزامات این نوع روش تحلیل مرتبه دوم در پیوست ۳ این مبحث ارائه شده است.

تبصره ۱: در طراحی به روش LRFD تحلیل مرتبه دوم باید تحت اثر ترکیبات بارگذاری متناظر با این روش طراحی (شامل بار جانبی فرضی مطابق بند ۱۰-۲-۱-۵-۱-۱) صورت گیرد. در طراحی به روش ASD، تحلیل مرتبه دوم باید ابتدا تحت اثر ۱.۶ برابر ترکیبات بارگذاری متناظر با این روش (شامل بار جانبی فرضی مطابق بند ۱۰-۲-۱-۵-۱-۱) صورت گرفته و سپس کلیه نتایج حاصله بر عدد ۱.۶ تقسیم شوند، تا مقاومت های موردنیاز به دست آیند.

تبصره ۲: در روش تحلیل الاستیک مرتبۀ دوم (ذکر شده در بند ۱۰-۲-۱-۴-الف)، با ارضاء محدودیت‌های زیر می‌توان از آثار P-δ صرفنظر نمود، مشروط بر اینکه لنگرهای خمشی به دست آمده از روش‌های تحلیلی مذکور در اعضای تحت اثر توأم نیروی محوری فشاری و لنگر خمشی با ضریب B ۱ (مطابق پیوست ۳) تشدید شده باشند:

  1. بارهای ثقلی عمدتاً توسط ستونها، دیوارها یا قابهای قائم تحمل شوند.

  2. نسبت تغییر مکان جانبی نسبی حداکثر تحليل مرتبه دوم به تغییر مکان جانبی نسبی حداکثر تحلیل مرتبه اول یا به طور تقریبی مقدار ضریب B ۲ در تحليل الاستیک مرتبه اول تشدید یافته، در تمام طبقات و در راستای موردنظر کوچکتر یا مساوی ۱.۷ باشد.

  3. حداکثر یک سوم بارهای ثقلی کل سازه توسط ستون‌های قابهای خمشی تحمل گردد.

۵-۱-۲-۱۰ الزامات تحلیل و طراحی

برای طراحی به منظور تأمین پایداری سازه باید آثار ذکر شده در بند ۱۰-۲-۱-۱ لحاظ شده باشند. روش‌های تحلیل مستقیم و طول مؤثر با رعایت محدودیت ها و الزامات ذکر شده در بندهای ۱۰-۲-۱-۵-۱ و ۱۰-۲-۱-۵-۲ به عنوان روش‌های تحلیل و طراحی قابل قبول هستند.

۱-۵-۱-۲-۱۰ محدودیت‌ها و الزامات روش تحلیل مستقیم

برای تعیین مقاومتهای موردنیاز اعضا و طراحی آنها و تحلیل و طراحی به روش تحلیل مستقيم، باید محدودیتها و الزامات زیر تأمین شوند:

  1. محدودیت‌ها
    در تحلیل و طراحی به روش تحلیل مستقیم هیچ گونه محدودیتی وجود ندارد.

  2. الزامات
    (۱) تحلیل سازه مطابق بند ۱۰-۲-۱-۴ براساس یکی از روش‌های تحلیلی مرتبه دوم باشد.
    (۲) مطابق الزامات بند ۱۰-۲-۱-۵-۱-۱ آثار نواقص هندسی اولیه (شامل کجی و ناشاقولی) در تحلیل مرتبه دوم منظور شود.
    (۳) مطابق الزامات بند ۱۰-۲-۱-۵-۱-۲ تحلیل مرتبه دوم براساس سختی کاهش یافته اعضا صورت گیرد.
    (۴) مقاومت موجود کلیه اعضای دارای بار محوری فشاری با ضریب طول مؤثر یک (K=۱) تعیین شود.

۱-۱-۵-۱-۲-۱۰ ملاحظات نواقص هندسی اولیه

در روش تحلیل مستقیم، آثار نواقص هندسی اولیه (شامل کجی و ناشاقولی اعضا) باید از طریق مدل کردن این نواقص در تحلیل مرتبه دوم سازه انجام پذیرد. در سازه‌هایی که بارهای ثقلی عمدتاً توسط ستونها، دیوارها یا قاب‌های قائم تحمل می‌شوند، به جای در نظر گرفتن نواقص هندسی اولیه در مدل سازی، می‌توان به شرح زیر یک بار جانبی فرضی در طبقات ساختمان اعمال نمود:

فرمول
Ni=۰.۰۰۲YiN_i=۰.۰۰۲Y_i

(۱-۱-۲-۱۰)

که در آن:

  • N i = بار جانبی فرضی در طبقه i ام

  • Y i = بار ثقلی در طبقه i ام متناسب با ضرایب بار به کار رفته در ترکیبات مختلف بارگذاری در هنگام اعمال بار جانبی فرضی (N i ) به طبقات ساختمان، توجه به نکات زیر ضروری است :
    (۱) توزیع بار جانبی فرضی در کف هر طبقه باید مشابه توزیع بارهای ثقلی در کف همان طبقه در نظر گرفته شود.
     (۲) بار جانبی فرضی (N i ) باید به کلیه ترکیبات بارگذاری اضافه شود. در مواردی که نسبت تغییر مکان جانبی نسبی حداکثر تحلیل مرتبه دوم به تغییر مکان جانبی نسبی حداکثر تحلیل مرتبه اول تحت اثر ترکیبات بارگذاری LRFD یا ۱.۶ برابر ترکیبات بارگذاری ASD (یا به طور تقریبی مقدار ضریب تشدید B ۲ در تحليل الاستیک مرتبه اول تشدید یافته) با احتساب سختی کاهش یافته اعضا (مطابق تنظیمات بند ۱۰-۲-۱-۵-۱-۲)، در کلیه طبقات کوچکتر یا مساوی ۱.۷ باشد، می‌توان بارهای جانبی فرضی (N i ) را فقط در ترکیبات بارگذاری ثقلی منظور نمود و از اثر آنها در ترکیبات بارگذاری شامل بارهای جانبی صرفنظر نمود.
    (۳) بارهای جانبی فرضی باید در راستایی به سازه اعمال شود که بیشترین اثر ناپایداری را داشته باشد. در ترکیبات بارگذاری ثقلی، بارهای جانبی فرضی باید به طور مجزا در دو راستای متعامد و به صورت رفت و برگشت در نظر گرفته شود.

تبصره: کاربرد ملاحظات نواقص هندسی اولیه فقط برای تعیین مقاومت های موردنیاز اعضا محدود می‌گردد و برای سایر مقاصد طراحی (نظیر کنترل تغییر مکان جانبی نسبی طبقات، کنترل خیز تیرها، کنترل ارتعاش اعضا و كف ها و محاسبه زمان تناوب اصلی ساختمان) در نظر گرفتن آثار نواقص هندسی اولیه ضروری نیست.

۲-۱-۵-۱-۲-۱۰ کاهش سختی اعضا

در تحلیل و طراحی به روش تحلیل مستقیم برای تعیین مقاومت‌های موردنیاز در تحلیل مرتبه دوم، باید به شرح زیر از ضرایب کاهش سختی استفاده شود:

  1. ضریب کاهش ۰.۸ برای کلیه سختی‌هایی که در پایداری سازه مؤثرند. اعمال این ضریب کاهش برای کلیه سختی‌های تمامی اعضا، حتی اگر در پایداری سازه نقشی نداشته باشند، نیز مجاز است

  2. علاوه بر ضریب کاهش ۰.۸  یک ضریب کاهش اضافی τb\tau_b نیز به شرح زیر در سختی خمشی اعضایی که در پایداری سازه مؤثر هستند:

    فرمول
    (EI)∗=۰.۸τbEI(EI)^*=۰.۸τ_b EI

    (۲-۱-۲-۱۰)

    که در آن:
    * (EI) = صلبیت خمشی کاهش یافته عضو
    E = مدول الاستیسیته فولاد
    I = ممان اینرسی مقطع عضو حول محور خمش
    τbτ_b = ضریب کاهش اضافی سختی خمشی مطابق رابطه زیر:

    فرمول
    τb={۱.۰αPrPy≤۰.۵۴αPrPy(۱−αPrPy)αPrPy>۰.۵α=۱.۰(LRFD) و α=۱.۶(ASD)\tau_b = \begin{cases} ۱.۰ & α\frac{ P_r}{P_y} ≤۰.۵ \\ ۴\alpha\frac{ P_r}{P_y}(۱-\frac{α P_r}{P_y}) & α\frac{ P_r}{P_y}>۰.۵ \end{cases}\\α=۱.۰ (LRFD) \space \text{و} \space α=۱.۶ (ASD)

    (۳-۱-۲-۱۰)

    در رابطه ۱۰-۲-۱-۳، P r مقاومت محوری فشاری موردنیاز و P y مقاومت تسلیم محوری عضو ( Py=AgFyP_y=A_gF_y) است. در صورتی که عضو فشاری لاغر باشد، در تعیین مقاومت تسلیم محوری باید از مساحت مؤثر مقطع (A e ) استفاده شود.
    استثناء: در اعضای با مقطع مختلط پرشده با بتن یا محاط در بتن، مقدار τb\tau_b باید برابر ۰.۸  در نظر گرفته شود.

  3. وقتی از روش بار جانبی فرضی برای مدل سازی نواقص هندسی اولیه استفاده شده است، به جای استفاده از τb\tau_b متغیر در رابطه ۱۰-۲-۱-۳ به منظور کاهش اضافی سختی خمشی اعضا، می‌توان مقدار τb\tau_b را برای کلیه نسبت‌های PrPy\frac{P_r}{P_y} برابر یک فرض کرد، مشروط بر اینکه یک بار جانبی فرضی اضافی برابر ۰.۰۰۱Y i به كليه طبقات ساختمان اعمال شود. این بار جانبی فرضی اضافی باید در کلیه ترکیبات بارگذاری به همراه بارهای جانبی و بارهای جانبی فرضی در اثر نواقص هندسی اولیه در نظر گرفته شود. مورد ۲ از بند ۱۰-۲-۱-۵-۱-۱ شامل این بار جانبی اضافی نمی شود.

  4. چنانچه در یک سیستم سازه‌ای برای تأمین پایداری آن از اعضایی با مصالح دیگری به جزء فولاد استفاده شده باشد و مقررات سازه‌ای مربوط به نوع مصالح ضریب کاهش سختی کوچکتری (کاهش سختی بیشتری) را الزام کرده باشد، برای آن نوع اعضا باید ضریب کاهش سختی کوچکتر مورد استفاده قرار گیرد.

تبصره: در روش تحلیل مستقیم کاربرد سختی کاهش یافته فقط در تحلیل مرتبه دوم و برای تعیین مقاومت های موردنیاز اعضا محدود می‌گردد و برای سایر مقاصد طراحی (نظیر کنترل تغییر مکان جانبی نسبی طبقات، کنترل خیز تیرها، کنترل ارتعاش اعضا و كف ها و محاسبه زمان تناوب اصلی ساختمان) نباید از ضرایب کاهش سختی استفاده شود.

۲-۵-۱-۲-۱۰ محدودیت‌ها و الزامات روش طول مؤثر

برای تعیین مقاومتهای موردنیاز اعضا و طراحی آنها در تحلیل و طراحی به روش طول مؤثر محدودیتها و الزامات زیر باید تأمین شوند:

  1. محدودیت‌ها
    (۱) بارهای ثقلی عمدتاً توسط ستونها، دیوارها یا قابهای قائم تحمل شوند.
    (۲) نسبت تغییر مکان جانبی نسبی حداکثر مرتبه دوم به تغییر مکان جانبی نسبی حداکثر مرتبه اول یا به طور تقریبی مقدار ضریب تشدید B ۲ در تحليل الاستیک مرتبه اول تشدیدیافته، در كلية طبقات کوچکتر یا مساوی ۱.۵ باشد.

  2. الزامات
    (۱) تحلیل سازه مطابق بند ۱۰-۲-۱-۴ براساس یکی از روش‌های تحلیلی مرتبه دوم و بدون در نظر گرفتن هر گونه کاهش سختی باشد.
    (۲) آثار نواقص هندسی اولیه (شامل کجی و ناشاقولی اعضا) مطابق ملاحظات بند ۱۰-۲-۱-۵-۱-۱ در تحلیل مرتبه دوم منظور گردد.
    (۳) مقاومت موجود کلیه اعضای دارای بار محوری فشاری براساس ضریب طول مؤثر ( K ) تعيين شود. ضریب طول مؤثر اعضا ( K ) متناسب با نوع سیستم باربر باید براساس پیوست ۲ تعیین شود.

۶-۱-۲-۱۰ جدول خلاصه شده از روش‌های تحلیل و طراحی

خلاصه روش‌های تحلیل و طراحی مورد بحث فوق در جدول ۱۰-۲-۱-۱ برای سهولت استفاده کاربران ارائه شده است.

جدول

نوع تحلیل

کاهش سختی

محدودیت

الزامات

تحلیل الاستیک مرتبه دوم

کاهش سختی با ضریب τ\tau متغیر

بدون محدودیت

انجام تحلیل مرتبه دوم

اعمال کاهش سختی EI∗=۰.۸τbEIEI^*=۰.۸τ_b EI

EA∗=۰.۸EAEA^*=۰.۸EA

τb={۱.۰αPrPy≤۰.۵۴αPrPy(۱−αPrPy)αPrPy>۰.۵α=۱.۰(LRFD) و α=۱.۶(ASD)\tau_b = \begin{cases} ۱.۰ & α\frac{ P_r}{P_y} ≤۰.۵ \\ ۴\alpha\frac{ P_r}{P_y}(۱-\frac{α P_r}{P_y}) & α\frac{ P_r}{P_y}>۰.۵ \end{cases}\\α=۱.۰ (LRFD) \space \text{و} \space α=۱.۶ (ASD)

ضرایب B ۱ و B ۲ استفاده نمی‌شود.

K=۱ (برای تعیین P n )

اعمال بارهای جانبی فرضی در کلیۀ ترکیبات بارگذاری. اگر Δ۲nd/Δ۱st≤۱.۷\Delta_{۲nd}/\Delta_{۱st}\leq۱.۷ باشد، بارهای جانبی فرضی فقط در ترکیبات بارهای ثقلی وارد می گردند.

کاهش سختی با ضریب τ\tau ثابت

بدون محدودیت

انجام تحلیل مرتبه دوم

اعمال کاهش سختی

EI∗=۰.۸τbEIEI^*=۰.۸τ_b EI

EA∗=۰.۸EAEA^*=۰.۸EA

τb=۱τ_b=۱

ضرایب B ۱ و B ۲ استفاده نمی‌شود.

K=۱ (برای تعیین P n )

اعمال بارهای جانبی فرضی در کلیه ترکیبات بارگذاری. اگر Δ۲nd/Δ۱st≤۱.۷\Delta_{۲nd}/\Delta_{۱st}\leq۱.۷  باشد، بخش ۰.۰۰۲ بارهای جانبی فرضی، فقط در ترکیبات بارهای ثقلی وارد می‌شود، ولی بخش ۰.۰۰۱ ناشی از τbτ_b ثابت، در کلیه ترکیبات بارگذاری وارد می‌شود.

جدول ۱۰-۲-۱-۱: الزامات و محدودیت‌های روش‌های طراحی
الف - روش تحلیل مستقیم

جدول

نوع تحلیل

کاهش سختی

محدودیت

الزامات

تحلیل الاستیک مرتبه اول تشدید یافته

کاهش سختی با ضریب τ\tau متغیر

بدون محدودیت

انجام تحلیل مرتبه اول

اعمال کاهش سختی

(EI)∗=۰.۸τbEI(EI)^*=۰.۸τ_b EI

EA∗=۰.۸EAEA^*=۰.۸EA

τb={۱.۰αPrPy≤۰.۵۴αPrPy(۱−αPrPy)αPrPy>۰.۵α=۱.۰(LRFD) و α=۱.۶(ASD)\tau_b = \begin{cases} ۱.۰ & α\frac{ P_r}{P_y} ≤۰.۵ \\ ۴\alpha\frac{ P_r}{P_y}(۱-\frac{α P_r}{P_y}) & α\frac{ P_r}{P_y}>۰.۵ \end{cases}\\α=۱.۰ (LRFD) \space \text{و} \space α=۱.۶ (ASD)

K ۱ =۱ (برای تعیین B ۱ )

K ۲ =۱ (برای تعیین P n و B ۲ )

اعمال بارهای جانبی فرضی در تمامی ترکیبات بارگذاری. اگر B۲≤۱.۷B_۲\leq۱.۷ باشد، بارهای جانبی فرضی فقط در ترکیبات بارهای ثقلی وارد می شوند.

کاهش سختی با ضریب ττ ثابت

بدون محدودیت

انجام تحلیل مرتبه اول

اعمال کاهش سختی

(EI)∗=۰.۸τbEI(EI)^*=۰.۸τ_b EI

EA∗=۰.۸EAEA^*=۰.۸EA

τb=۱\tau_b=۱

K ۲ =۱ (برای تعیین P n )

اعمال بارهای جانبی فرضی در کلیۀ ترکیبات بارگذاری. اگر B۲≤۱.۷B_۲\leq۱.۷ باشد، بخش ۰.۰۰۲ بارهای جانبی فرضی، فقط در ترکیبات بارهای ثقلی وارد می‌شود، ولی بخش ۰.۰۰۱ ناشی از τbτ_b ثابت، در کلیۀ ترکیبات بارگذاری وارد می گردد.

ادامه جدول ۱۰-۲-۱-۱: الزامات و محدودیت‌های روش‌های طراحی
ب - روش تحلیل مستقیم

جدول

نوع تحلیل

محدودیت

الزامات

تحلیل الاستیک مرتبه دوم

Δ۲nd/Δ۱st≤۱.۵\Delta_{۲nd}/\Delta_{۱st}\leq۱.۵

(برای تمامی طبقات)

انجام تحلیل مرتبه دوم

عدم اعمال کاهش سختی

K=K۲≥۱K=K_۲\geq۱ (برای تعیین P n )

اعمال بارهای جانبی فرضی در تمامی ترکیبات بارگذاری.

اگر Δ۲nd/Δ۱st≤۱.۷\Delta_{۲nd}/\Delta_{۱st}\leq۱.۷ باشد، بارهای جانبی فرضی فقط در ترکیبات بارهای ثقلی وارد می شوند.

تحلیل الاستیک مرتبه اول

Δ۲nd/Δ۱st≤۱.۵\Delta_{۲nd}/\Delta_{۱st}\leq۱.۵

(برای تمامی طبقات)

انجام تحلیل مرتبه اول

عدم اعمال کاهش سختی

محاسبۀ K۱=۱K_۱=۱  برای B ۱

محاسبۀ K۲≥۱K_۲\geq۱  برای B ۲

  K=K۲≥۱K=K_۲\geq۱ (برای تعیین P n )

اعمال بارهای جانبی فرضی در تمامی ترکیبات بارگذاری. اگر B۲≤۱.۷B_۲\leq۱.۷ باشد،  بارهای جانبی فرضی، فقط در ترکیبات بارگذاری ثقلی وارد می‌شوند.

ادامه جدول ۱۰-۲-۱-۱: الزامات و محدودیت‌های روش‌های طراحی
پ - روش طول مؤثر

۲-۲-۱۰ الزامات مقاطع اعضای فولادی

این بخش به الزامات کمانش موضعی اجزای فشاری اعضای سازه و طبقه بندی آنها و نیز به تعاریف برخی دیگر از مشخصات مقاطع اعضا می‌پردازد. مقررات این بخش تحت عناوین زیر ارائه می‌گردد:

  • ۱-۲-۲-۱۰ الزامات عمومی

  • ۲-۲-۲-۱۰ طبقه بندی مقاطع فولادی از منظر کمانش موضعی  

  • ۳-۲-۲-۱۰ پهنای آزاد اجزای با یک لبه مقید

  • ۴-۲-۲-۱۰ پهنای آزاد اجزای با دو لبه مقید

  • ۵-۲-۲-۱۰ تعیین سطح مقطع كل و خالص در اعضای سازه

۱-۲-۲-۱۰ الزامات عمومی

تأمین پایداری کل سازه و تمامی اعضا و نیز تمامی اجزای تشکیل دهندۀ مقاطع اعضا، از الزامات تحلیل و طراحی است. پایداری اجزای تشکیل دهنده مقاطع اعضا در صورتی تأمین می‌شود که الزامات این بخش به نحو مؤثری در تحلیل و طراحی آنها لحاظ شده باشد.

۲-۲-۲-۱۰ طبقه بندی مقاطع فولادی از منظر کمانش موضعی

۱-۲-۲-۲-۱۰ طبقه بندی مقاطع فولادی از منظر کمانش موضعی برای فشار محوری

برای فشار محوری، مقاطع فولادی به دو گروه زیر طبقه بندی می‌شوند:

  • مقاطع با اجزای غیر لاغر

  • مقاطع با اجزای لاغر

مقاطع با اجزای غیر لاغر به مقاطعی گفته می‌شوند که در آنها نسبت پهنا به ضخامت اجزای فشاری تشکیل دهنده مقطع عضو از λ r مشخص شده در جدول‌های ۱۰-۲-۲-۱ و ۱۰-۲-۲-۲ بیشتر نباشد. چنانچه نسبت پهنا به ضخامت هر یک از اجزای فشاری تشکیل دهنده مقطع عضو از λ r مشخص شده در جدول‌های ۱۰-۲-۲-۱ و ۱۰-۲-۲-۲ بیشتر باشد، در این صورت مقطع با اجزای لاغر محسوب می‌شود.

۲-۲-۲-۲-۱۰ طبقه بندی مقاطع فولادی از منظر کمانش موضعی برای لنگر خمشی

برای لنگر خمشی، مقاطع فولادی به سه گروه زیر طبقه بندی می‌شوند:

  • مقاطع فشرده

  • مقاطع غیرفشرده

  • مقاطع با اجزای لاغر

  1. مقاطع فشرده به مقاطعی گفته می‌شوند که در آنها اولاً بال‌ها به طور سراسری و پیوسته به جان یا جانها متصل باشند، ثانياً نسبت پهنا به ضخامت اجزای فشاری تشکیل دهنده مقطع عضو از λ p مشخص شده در جدول‌های ۱۰-۲-۲-۳ و ۱۰-۲-۲-۴ بیشتر نباشد.

  2. مقاطع غیرفشرده به مقاطعی گفته می‌شوند که در آنها نسبت پهنا به ضخامت یک یا چند جزء فشاری از مقطع عضو از λ p مشخص شده در جدول‌های ۱۰-۲-۲-۳ و ۱۰-۲-۲-۴ بیشتر بوده، اما از λ r مشخص شده در جدول‌های ۱۰-۲-۲-۳ و ۱۰-۲-۲-۴ کمتر باشد.

  3. مقاطع با اجزای لاغر به مقاطعی گفته می‌شوند که در آنها نسبت پهنا به ضخامت حداقل یکی از اجزای فشاری تشکیل دهنده مقطع عضو از λ r مشخص شده در جدول‌های ۱۰-۲-۲-۳ و ۱۰-۲-۲-۴ بیشتر باشد.

۳-۲-۲-۱۰ پهنای آزاد اجزای با یک لبه مقید

مطابق الزامات این بخش، اجزای با یک لبه مقید به اجزایی گفته می‌شود که فقط در یک لبه در امتدادی به موازات نیروی فشاری به جزء یا اجزاء دیگر متصل شده‌اند. پهنای آزاد چنین اجزایی باید به شرح زیر تعیین شود:

  1. برای بال‌های نیمرخ‌های I و نیمرخ‌های سپری ( T )، پهنای آزاد ( b ) برابر نصف پهنای کل بال ( b f ) است.

  2. برای ساق‌های نیمرخ‌های نبشی ( L )، بال‌های نیمرخ‌های ناودانی ( U ) و نیمرخ‌های Z شکل، پهنای آزاد ( b ) معادل کل بعد اسمی بال است.

  3. برای مقطع ساخته شده از ورق، پهنای آزاد (b) برابر فاصله بین لبه آزاد تا اولین ردیف پیچ یا خط جوش است.

  4. برای تیغه (جان) نیمرخ‌های سپری ( T )، پهنای آزاد ( d ) برابر ارتفاع كل مقطع سپری است.

۴-۲-۲-۱۰ پهنای آزاد اجزای با دو لبه مقید

مطابق الزامات این بخش، اجزای با دو لبه مقید به اجزایی گفته می‌شود که در هر دو لبه در امتدادی موازی با نیروی فشاری به جزء یا اجزاء دیگر متصل شده‌اند. پهنای آزاد چنین اجزایی باید به شرح زیر تعیین شود:

  1. برای جان مقاطع نوردشده، h عبارت است از فاصله بین نقاط شروع گردی ریشه اتصال جان به بال.

  2. برای جان مقاطع ساخته شده از ورق، h عبارت است از فاصله بین نزدیک‌ترین دو ردیف پیچ و چنانچه از جوش استفاده شده باشد، h برابر فاصله خالص بین دو بال است. برای مقاطع با بالهای نامساوی، h c عبارت است از دو برابر فاصله محور خنثی در حالت الاستیک تا نزدیک‌ترین ردیف وسایل اتصال در سمت بال فشاری و چنانچه از جوش استفاده شده باشد، عبارت است از دو برابر فاصله محور خنثی در حالت الاستیک تا رویه داخلی بال فشاری. همچنین برای مقاطعی با بالهای نامساوی h p عبارت است از دو برابر فاصله محور خنثی در حالت پلاستیک تا نزدیکترین ردیف وسایل اتصال در سمت بال فشاری و چنانچه از جوش استفاده شده باشد، عبارت است از دو برابر فاصله محور خنثی در حالت پلاستیک تا رویه داخلی بال فشاری.

  3. برای مقاطع جعبه‌ای ساخته شده از ورق، پهنای b و h عبارت از فاصله بین دو خط جوش است.

  4. برای ورق های پوششی (تقویتی) در بال تیرها و ورق‌های دیافراگم در مقاطع ساخته شده از ورق، پهنای b عبارت است از فاصله بین دو ردیف پیچ یا دو خط جوش است.

  5. برای بال های مقاطع توخالی مستطیلی شکل ( HSS )، پهنای b عبارت است از فاصله آزاد بین جان ها منهای شعاع گوش داخلی در هر طرف. برای جانهای مقاطع توخالی مستطیل شکل ( HSS )، h عبارت است از فاصله آزاد بین بالها منهای شعاع گوشه داخلی در هر طرف. چنانچه شعاع گوشه‌ها معلوم نباشد، مقادیر b و h را می‌توان معادل بعد متناظر خارجی منهای سه برابر ضخامت در نظر گرفت.

  6. برای مقاطع توخالی دایره‌ای شکل، D عبارت است از قطر خارجی مقطع دایره‌ای.

جدول

حالت

شرح اجزاء

نسبت پهنا به ضخامت

حداکثر نسبت پهنا به ضخامت

مثال‌های نمونه

(مرز لاغر و غیرلاغر) λ r

۱

بال‌های مقاطع I شکل نوردشده، ورق‌های بیرون زده از مقاطع I شکل نوردشده، ساق‌های بیرون زده جفت نبشی با اتصال پیوسته، بالهای مقاطع ناودانی و بال‌های مقاطع سپری

b/t

[۱]

۰.۵۶EFy۰.۵۶\sqrt{\frac{E}{F_y}}

تصویر

۲

بال‌های مقاطع I شکل ساخته شده از ورق، ورق‌ها یا ساق‌های نبشی بیرون زده از مقاطع I شکل ساخته شده از ورق

b/t

[۲]

۰.۶۴kcEFy۰.۶۴\sqrt{\frac{k_cE}{F_y}}

تصویر

۳

ساق‌های نبشی تک، ساق‌های نبشی‌های جفت دارای جداکننده (لقمه) و سایر اجزای تقویت نشده

b/t

[۲]

۰.۴۵EFy۰.۴۵\sqrt{\frac{E}{F_y}}

تصویر

۴

تیغه جان مقاطع سپری

d/t

۰.۷۵EFy۰.۷۵\sqrt{\frac{E}{F_y}}

تصویر

جدول ۱۰-۲-۲-۱: نسبت‌های پهنا به ضخامت اجزای فشاری با یک لبه مقید در اعضای تحت اثر فشار محوری

جدول

حالت

شرح اجزاء

نسبت پهنا به ضخامت

حداکثر نسبت پهنا به ضخامت

مثال‌های نمونه

(مرز لاغر و غیرلاغر) λ r

۵

جان مقاطع I شکل با دو محور تقارن و جان مقاطع ناودانی

h/t w

۱.۴۹EFy۱.۴۹\sqrt{\frac{E}{F_y}}

تصویر

۶

بال‌ها و جان‌های مقاطع قوطی شکل ( HSS )

b/t

۱.۴۰EFy۱.۴۰\sqrt{\frac{E}{F_y}}

تصویر

۷

ورق‌های پوششی و ورق‌های دیافراگم در حد فاصل خطوط جوش یا پیچ

b/t

۱.۴۰EFy۱.۴۰\sqrt{\frac{E}{F_y}}

تصویر

۸

بال‌ها و جان‌های مقاطع جعبه‌ای ساخته شده از ورق و سایر اجزای فشاری

b/t

۱.۴۹EFy۱.۴۹\sqrt{\frac{E}{F_y}}

تصویر

۹

مقاطع دایره‌ای توخالی

D/t

۰.۱۱EFy۰.۱۱\frac{E}{F_y}

تصویر

جدول ۱۰-۲-۲-۲: نسبت‌های پهنا به ضخامت اجزای فشاری با یک لبه مقید در اعضای تحت اثر فشار محوری

جدول

حالت

شرح اجزاء

نسبت پهنا به ضخامت

حداکثر نسبت پهنا به ضخامت

مثال‌های نمونه

(مرز فشرده و غیرفشرده) λ p

(مرز غیرفشرده و لاغر) λ r

۱۰

بال‌های مقاطع I شکل نوردشده، ناودانی‌ها و سپری‌ها

b/t

۰.۳۸EFy۰.۳۸\sqrt{\frac{E}{F_y}}

۱.۰EFy۱.۰\sqrt{\frac{E}{F_y}}

تصویر

۱۱

بال‌های مقاطع I شکل ساخته شده از ورق با یک یا دو محور تقارن

b/t

۰.۳۸EFy۰.۳۸\sqrt{\frac{E}{F_y}}

[۲] و [۳]

۰.۹۵kcEFL۰.۹۵\sqrt{\frac{k_cE}{F_L}}

تصویر

۱۲

ساق‌های نبشی‌های تک

b/t

۰.۵۴EFy۰.۵۴\sqrt{\frac{E}{F_y}}

۰.۹۱EFy۰.۹۱\sqrt{\frac{E}{F_y}}

تصویر

۱۳

بال‌های کلیه مقاطع I شکل و ناودانی تحت اثر خمش حول محور ضعیف

b/t

۰.۳۸EFy۰.۳۸\sqrt{\frac{E}{F_y}}

۱.۰EFy۱.۰\sqrt{\frac{E}{F_y}}

تصویر

۱۴

تیغه (جان) مقاطع سپری

d/t

۰.۸۴EFy۰.۸۴\sqrt{\frac{E}{F_y}}

۱.۵۲EFy۱.۵۲\sqrt{\frac{E}{F_y}}

تصویر

جدول ۱۰-۲-۲-۳: نسبت‌های پهنا به ضخامت اجزای فشاری با یک لبه مقید در اعضای تحت اثر خمش

جدول

حالت

شرح اجزاء

نسبت پهنا به ضخامت

حداکثر نسبت پهنا به ضخامت

مثال‌های نمونه

(مرز فشرده و غیرفشرده) λ p

(مرز غیرفشرده و لاغر) λ r

۱۵

جان مقاطع I شکل با دو محور تقارن و جان مقاطع ناودانی

h/t w

۳.۷۶EFy۳.۷۶\sqrt{\frac{E}{F_y}}

۵.۷۰EFy۵.۷۰\sqrt{\frac{E}{F_y}}

تصویر

۱۶

جان مقاطع I شکل با یک محور تقارن

h c /t w

[۴]

hchpEFy(۰.۵۴MpMy−۰.۰۹)۲≤λr\frac{\frac{h_c}{h_p}\sqrt{\frac{E}{F_y}}}{(۰.۵۴\frac{M_p}{M_y}-۰.۰۹)^۲}\leq\lambda_r

۵.۷۰EFy۵.۷۰\sqrt{\frac{E}{F_y}}

تصویر

۱۷

بال‌های مقاطع قوطی شکل ( HSS )

b/t

۱.۱۲EFy۱.۱۲\sqrt{\frac{E}{F_y}}

۱.۴۰EFy۱.۴۰\sqrt{\frac{E}{F_y}}

تصویر

۱۸

ورق‌های پوششی و ورق‌های دیافراگم در حدفاصل خطوط جوش یا پیچ

b/t

۱.۱۲EFy۱.۱۲\sqrt{\frac{E}{F_y}}

۱.۴۰EFy۱.۴۰\sqrt{\frac{E}{F_y}}

تصویر

۱۹

جان‌های مقاطع تو خالی مستطیل شکل ( HSS ) و جعبه‌ای

h/t

۲.۴۲EFy۲.۴۲\sqrt{\frac{E}{F_y}}

۵.۷۰EFy۵.۷۰\sqrt{\frac{E}{F_y}}

تصویر

۲۰

مقاطع دایره‌ای توخالی

D/t

۰.۰۷EFy۰.۰۷\frac{E}{F_y}

۰.۳۱EFy۰.۳۱\frac{E}{F_y}

تصویر

۲۱

بال‌های مقاطع جعبه‌ای ساخته شده از ورق

b/t

۱.۱۲EFy۱.۱۲\sqrt{\frac{E}{F_y}}

۱.۴۹EFy۱.۴۹\sqrt{\frac{E}{F_y}}

تصویر

جدول ۱۰-۲-۲-۴: نسبت‌های پهنا به ضخامت اجزای فشاری با دو  لبه مقید در اعضای تحت اثر خمش

یادداشت‌ها:

  1. E = مدول الاستیسیتۀ فولاد و F y =  تنش تسلیم مشخصۀ فولاد

  2. مقدار k c از رابطۀ زیر تعیین می‌شود:
    ۰.۳۵≤kc=۴htw≤۰.۷۶۰.۳۵\leq k_c=\frac{۴}{\sqrt{\frac{h}{t_w}}}\leq ۰.۷۶

  3. برای خمش حول محور قوی در مقاطع I شکل ساخته شده از ورق با جان فشرده و غیرفشرده مقدار F L از رابطه زیر تعیین می‌شود:
    • برای  S xt /S xc ≥۰.۷:        FL=۰.۷FyF_L=۰.۷F_y
    • برای  S xt /S xc <۰.۷:  FL=SxtSxcFy≥۰.۵FyF_L=\frac{S_{xt}}{S_{xc}}F_y\geq ۰.۵F_y
    که در آن:
    S xt = اساس مقطع الاستیک نسبت به بال کششی
    S xc = اساس مقطع الاستیک نسبت به بال فشاری

  4.   M y = لنگر تسلیم نظیر دورترین تار مقطع و M p  = لنگر خمشی پلاستیک مقطع

۵-۲-۲-۱۰ سطح مقطع كل و سطح مقطع خالص اعضا

  1. سطح مقطع كل عضو ( A g ) برابر با مجموع سطح مقطع اجزای تشکیل دهنده آن و سطح مقطع هر جزء برابر با حاصل ضرب پهنای کل در ضخامت آن است. برای نیمرخ نبشی، پهنای كل عبارت است از مجموع پهناهای دو بال منهای ضخامت بال.

  2. سطح مقطع خالص عضو ( A n ) برابر با مجموع حاصل ضربهای پهنای خالص اعضا در ضخامت مربوطه است. پهنای خالص عبارت است از پهنای كل منهای قطر سوراخهای عضو که به شرح زیر در نظر گرفته می‌شود:
    ١- عرض سوراخ پیچ باید به مقدار دو میلی متر بزرگتر از ابعاد اسمی سوراخ منظور شود. ابعاد اسمی سوراخ در بخش ۱۰-۲-۹ تعریف شده است.
    ۲- اگر سوراخهای متعددی به شکل زنجیره (به صورت قطری یا زیگزاگ) در مسیر مقطع بحرانی احتمالی قرار داشته باشند، برای محاسبه پهنای خالص باید از پهنای كل مورد بررسی، مجموع قطر سوراخ‌های مسیر زنجیره را کم و به آن برای هر ردیف گام مورب در زنجیره، یک مرتبه جمله s ۲ /۴g را اضافه کرد که در آن، در زنجیره موردنظر:
    s = فاصله مرکز تامرکز هر دو سوراخ متوالی در امتداد طولی (راستای نیرو)
    g = فاصله مرکز تا مرکز هر دو سوراخ متوالی در امتداد عرضی (راستای عمود بر امتداد نیرو)
    ۳- در مقطع نبشی گام عرضی برای سوراخ‌های واقع در روی دو بال متعامد، عبارت خواهد بود از جمع فواصل سوراخ ها تا پشت نبشی منهای ضخامت آن.

تبصره ۱: مقطع خالص بحرانی، مقطعی است که در آن نسبت مقاومت کششی موردنیاز به مقاومت کششی موجود حداکثر باشد.

تبصره ۲: در مواردی که در اتصال جوشی، سوراخ یا سوراخ هایی تعبیه شده باشد (نظير تعبيه سوراخ جهت استفاده از جوش انگشتانه یا کام)، سطح مقطع خالص عضو باید از مقطعی که از محل سوراخ یا سوراخ‌ها می‌گذرد، مورد محاسبه قرار گیرد. به عبارت دیگر، در مقطعی که یک جوش انگشتانه یا کام قطع شود، فلز جوش نباید در محاسبه سطح مقطع خالص عضو منظور شود.

۳-۲-۱۰ الزامات طراحی اعضا برای نیروی کششی

این بخش به الزامات طراحی اعضا تحت اثر نیروی محوری کششی می‌پردازد که در امتداد محور طولی عضو بارگذاری شده‌اند. علاوه بر الزامات این بخش، در طراحی اعضای کششی که تحت اثر پدیده خستگی یا تمرکز تنش به علت تغییر ناگهانی مقطع قرار می‌گیرند، باید آثار این پدیده‌ها نیز به نحو مؤثری لحاظ شود.

مقررات این بخش تحت عناوین زیر ارائه می‌شود:

  • ۱-۲-۳-۱۰ الزامات عمومی

  • ۲-۲-۳-۱۰ محدودیت لاغری در اعضا کششی  

  • ۳-۲-۳-۱۰ تعیین سطح مقطع خالص و مؤثر اعضای کششی

  • ۴-۲-۳-۱۰ مقاومت کششی  

  • ۵-۲-۳-۱۰ اعضای کششی ساخته شده (مرکب) از چند نیمرخ یا نیمرخ و ورق

تبصره ۱: الزامات اعضای کششی با تسمه لولاشده با خار مغزی و نیز اعضای کششی با تسمه سر پهن در پیوست ۴ این مبحث ارائه شده است.

تبصره ۲: برای بررسی الزامات اعضای تحت اثر توأم نیروی کششی و لنگر خمشی به بخش ۱۰-۲-۷ مراجعه شود.

تبصره ۳: برای بررسی الزامات میل مهارها به بخش ۱۰-۲-۹ مراجعه شود.

تبصره ۴: برای بررسی الزامات وسایل اتصال و قطعات اتصال دهنده در برابر نیروی کششی به بخش ۱۰-۲-۹ مراجعه شود.

 تبصره ۵: در انتهای اعضای کششی، برای بررسی مقاومت گسیختگی قالبی به بخش ۱۰-۲-۹ مراجعه شود.

۱-۳-۲-۱۰ الزامات عمومی

در این مبحث برای طراحی اعضای کششی تنها معیار مقاومت به عنوان ضابطه اصلی طراحی در نظر گرفته شده است و کنترل معیار لاغری صرفاً به خاطر شرایط بهره برداری ارائه شده است.

در طراحی اعضای کششی بایستی تلاش کرد تا شکل عضو و اتصالات آن به گونه‌ای تنظیم شود که عضو تنها به کشش کار کند و خمش در آنها ایجاد نشود. در غیر این صورت باید به برون محوری موجود در طرح و آثار آن در محاسبه توجه شود.

۲-۳-۲-۱۰ محدودیت لاغری در اعضای کششی

نسبت لاغری حداکثر اعضای کششی L/r) max ) نباید از ۳۰۰ بیشتر باشد. برای قلابها و میل مهارهای کششی که دارای پیش تنیدگی اولیه به میزان کافی باشند، به طوری که پس از ایجاد کشش اولیه، عضو به حالت مستقیم درآید، رعایت محدودیت لاغری الزامی نیست.

۳-۳-۲-۱۰ سطح مقطع خالص مؤثر در محل اتصالات و وصله‌های اعضای کششی

در محل اتصالات و وصله‌های اعضای کششی، سطح مقطع خالص مؤثر به شرح زیر تعریف می‌شود:

فرمول
Ae=UAnA_e=UA_n

(۱-۳-۲-۱۰)

در رابطه فوق:

  • A n = سطح مقطع خالص عضو (سطح مقطع كل منهای سطح مقطع سوراخ ها یا شکاف ها). اگر سوراخ های متعددی به شکل زنجیره (به صورت قطری یا زیگزاگ) در مسیر مقطع بحرانی احتمالی قرار داشته باشند، برای محاسبه پهنای خالص باید از پهنای کل مورد بررسی، مجموع قطر سوراخ های مسیر زنجیره را کم و به آن برای هر ردیف گام مورب در زنجیره، یک مرتبه جمله s ۲ /۴g را اضافه کرد.

  • A e = سطح مقطع خالص مؤثر عضو

  • U= ضریب تأخیر برش مطابق جدول ۱۰-۲-۳-۱.
    در مقاطع باز (نظير مقاطع T, U, L, I و ...)  در هر حال مقدار این ضریب لازم نیست از نسبت سطح مقطع قسمت های اتصال یافته به سطح مقطع كل كمتر در نظر گرفته شود. این الزام در مورد مقاطع بسته (نظير مقاطع قوطی شکل نوردشده و مقاطع جعبه‌ای ساخته شده از ورق) کاربرد ندارد.

جدول

حالت

شرح

ضریب تأخير برش، U

مثال‌های نمونه

۱

کلیه اعضای کششی که در آنها بار به وسیله پیچ، یا جوش مستقیماً به کلیه اجزای مقطع منتقل گردد (به غیر از حالت‌های ۴، ۵ و ۶).

U=۱

 

۲

کلیه اعضای کششی (به غیر از تسمه‌ها و مقاطع قوطی و لوله‌ای)  که در آنها بار به وسیله پیچ یا  ترکیبی از جوش طولی و عرضی  توسط قسمتی از اجزای مقطع (و نه تمام آن) منتقل گردد. برای مقاطع I شكل نورد شده و سپری T   بریده شده از آنها و نیز نیمرخ‌های I شکل بال پهن، استفاده از مقادیر حالت ۷ این جدول نیز مجاز است. همچنین برای نبشی‌ها استفاده از حالت ۸ این جدول نیز مجاز است.

[۱]

U=۱−xˉlU=۱-\frac{\bar{x}}{l}

تصویر

۳

کلیه اعضای کششی که در آنها بار به وسيله فقط جوش عرضی و  توسط قسمتی از اجزای مقطع (و نه تمام آن) منتقل گردد.

U=۱

A n = سطح مقطع قسمت (یا قسمت‌های) اتصال یافته

 

۴

ورق‌ها (تسمه‌های کششی)، نبشی‌ها، ناودانی‌ها و مقاطع I شکل  با قطعات متصل شونده که در آنها  نیروی کششی فقط از طریق جوش‌های طولی در دو لبه موازی ( در انتهای قطعه) منتقل می‌شود.

[۱] و [۲]

U=(۳l۲)(۳l۲+W۲)(۱−xˉl)U=\frac{(۳l^۲)}{(۳l^۲+W^۲)}(۱-\frac{\bar{x}}{l})

مقدار xˉ\bar{x} براساس حالت ۲ این جدول تعیین می‌شود.

 

تصویر

۵

در مقاطع لوله‌ای با یک ورق اتصال هم محور که در آن طول جوش‌ها نباید از قطر لوله کمتر باشد.

U=(۱+(xˉl)۳.۲)−۱۰U=(۱+(\frac{\bar{x}}{l})^{۳.۲})^{-۱۰}

xˉ=R.sinθθ−۱۲tp\bar{x}=\frac{R.sin \theta}{\theta}-\frac{۱}{۲}t_p

تصویر

۶

در مقاطع قوطی شکل

چنانچه اتصال تنها به کمک یک ورق هم محور صورت گیرد که در آن طول جوشها نباید از H کمتر باشد.

U=۱−xˉlU=۱-\frac{\bar{x}}{l}

xˉ=b−۲b۲+tH−۲t۲۲H+۴b−۴y\bar{x}=b-\frac{۲b^۲+tH-۲t^۲}{۲H+۴b-۴y}

تصویر

چنانچه اتصال به کمک دو ورق اتصال و در دو وجه صورت گیرد که در آن طول  جوش‌ها نباید از H کمتر باشد.

l≥Hl\geq H

U=(۳l۲)(۳l۲+H۲)(۱−xˉl)U=\frac{(۳l^۲)}{(۳l^۲+H^۲)}(۱-\frac{\bar{x}}{l})

xˉ=B24(B+H)\bar{x}=\frac{B^2}{4(B+H)}

 

تصویر

۷

در نیمرخ‌های I نوردشده و سپری T بریده شده از آنها و همچنین نیمرخ‌های  دیگری نظیر بال پهن، استفاده از مقادیر بزرگتر از حالت ۲ این جدول مجاز است (بزرگ‌ترین مقدار به دست آمده از حالت ۲ و این حالت به عنوان مقدار U در نظر گرفته می‌شود).

در اتصالات پیچی در صورتی که اتصال از طريق بالها برقرار شده و حداقل به وسیله اتصال در هر ردیف در امتداد تأثیر نیرو موجود باشد.

bf≥۲۳d→U=۰.۹bf<۲۳d→U=۰.۸۵b_f\geq \frac{۲}{۳} d\to U=۰.۹\\b_f< \frac{۲}{۳} d\to U=۰.۸۵

 

در اتصالات پیچی در صورتی که اتصال از طریق جان برقرار شده و حداقل چهار وسیله اتصال در هر ردیف در امتداد تأثیر نیرو موجود باشد.

U=۰.۷

۸

در نیمرخ های نبشی تک و دوبل در صورتی که توسط یک بال متصل شده باشند، استفاده از مقادیر بزرگتر از  حالت ۲ جدول مجاز است. (بزرگ‌ترین مقدار به دست آمده از حالت ۲ و این حالت به عنوان مقدار U در نظر گرفته می‌شود).

 

چنانچه حداقل چهار وسيله اتصال در هر ردیف در امتداد تأثیر نیرو موجود باشد.

U=۰.۸

 

چنانچه سه وسیله اتصال در هر ردیف در امتداد تأثیر نیرو موجود باشد. اگر تعداد وسيله اتصال در هر ردیف در امتداد تأثير نیرو کمتر از ۳ باشد، آنگاه مقدار U باید از طريق حالت ۲ این جدول تعیین شود

U=۰.۶

 

در این جدول:

l- طول اتصال در امتداد نیرو، مساوی فاصله اولین و آخرین پیچ در اتصال پیچی و طول جوش در اتصال جوشی

[۱] xˉ\bar{x}=  خروج از مرکزیت اتصال (فاصله عمودی مرکز اتصال تا مرکز هندسی بخشی از عضو که نیروی آن توسط این اتصال منتقل می‌گردد).

[۲]  l=l1+l22l=\frac{l_1+l_2}{2} که در آن، l۱ و l۲ نباید از ۴ برابر بعد جوش کمتر باشد.

جدول ۱۰-۲-۳-۱: ضریب تأخیر برش ( U ) در محل اتصالات و وصله‌های اعضای کششی

۴-۳-۲-۱۰ مقاومت کششی

در اعضای کششی، مقاومت کششی طراحی ( ΦtPn\Phi_t P_n) و مقاومت کششی مجاز (P n /Ω t ) باید به شرح زیر برابر کوچکترین مقدار محاسبه شده بر اساس حالتهای حدی تسلیم کششی در مقطع كل (A g ) و گسیختگی کششی در مقطع خالص عضو (A n ) در خارج از ناحیه اتصال و نیز مقطع خالص مؤثر (A e ) در محل اتصال در نظر گرفته شود:

  1. براساس تسلیم کششی در مقطع کلی عضو:

    فرمول
    Pn=FyAgΦt=۰.۹(LRFD) و Ωt=۱.۶۷(ASD)P_n=F_y A_g\\ \Phi_t=۰.۹ (LRFD) \space و \space Ω_t=۱.۶۷ (ASD)

    (۲-۳-۲-۱۰)

  2. بر اساس گسیختگی کششی در مقطع خالص عضو و در خارج از ناحیه اتصال عضو کششی:

    فرمول
    Pn=FuAnΦt=۰.۷۵(LRFD) و Ωt=۲.۰۰(ASD)P_n=F_u A_n\\ \Phi_t=۰.۷۵ (LRFD) \space و \space Ω_t=۲.۰۰ (ASD)

    (۳-۳-۲-۱۰)

  3. براساس گسیختگی کششی در مقطع خالص مؤثر عضو در محل اتصال عضو کششی:

    فرمول
    Pn=FuAeΦt=۰.۷۵(LRFD) و Ωt=۲.۰۰(ASD)P_n=F_u A_e\\ \Phi_t=۰.۷۵ (LRFD) \space و \space Ω_t=۲.۰۰ (ASD)

    (۴-۳-۲-۱۰)

    در روابط فوق:
    A g = سطح مقطع كل
    A n = سطح مقطع خالص
    A e = سطح مقطع خالص مؤثر
    F y = تنش تسلیم مشخصه فولاد
    F u = تنش کششی نهایی مشخصه فولاد

۵-۳-۲-۱۰ اعضای کششی ساخته شده از چند نیمرخ یا نیمرخ و ورق (اعضای مرکب)

در طراحی اعضای کششی مرکب از چند نیمرخ یا نیمرخ و ورق الزامات زیر باید تأمین شوند :

  1. چنانچه در یک مقطع مركب تحت کشش، ورق‌های متصل به یک نیمرخ فولادی یا به یک ورق دیگر توسط نوارهای جوش منقطع به یکدیگر متصل شوند، فاصله آزاد بین نوارهای جوش منقطع در امتداد طولی عضو نباید از مقادیر زیر بیشتر شود:
    • در قطعات رنگ شده و قطعاتی که رنگ نمی‌شوند ولی احتمال زنگ زدگی و خوردگی ندارند، ۲۴  برابر ضخامت نازک‌ترین ورق یا ۳۰۰ میلی متر
    • در قطعات رنگ نشده ای که تحت اثر خوردگی ناشی از عوامل جوی قرار داشته باشند، ۱۴ برابر ضخامت نازک‌ترین ورق یا ۱۸۰ میلیمتر

  2. چنانچه در یک مقطع مركب تحت کشش، ورق‌های متصل به یک نیمرخ فولادی یا به یک ورق  دیگر توسط پیچ به یکدیگر متصل شوند، حداقل و حداکثر فاصله مرکز سوراخها تا لبه قطعات متصل شونده و نیز حداقل و حداکثر فاصله مرکز تا مرکز سوراخها باید الزامات بخش ۱۰-۲-۹ را تأمین نمایند.

  3. در اعضای کششی که از دو یا تعداد بیشتری نیمرخ یا ورق تشکیل می‌شوند و بین آنها به فواصلی قطعات لقمه قرار گرفته و در این نقاط به یکدیگر متصل می‌شوند، فاصله بین لقمه‌ها باید طوری انتخاب شود که نسبت لاغری هریک از اجزای تشکیل دهنده عضو در فاصله آزاد از ۳۰۰  بیشتر نباشد.

  4. در اعضای کششی که از دو یا تعداد بیشتری نیمرخ در تماس با یکدیگر تشکیل می‌شوند، فاصله مرکز تا مرکز پیچ ها یا  فاصله آزاد بین نوارهای جوش منقطع باید طوری انتخاب شود که نسبت لاغری هر یک از اجزای تشکیل دهنده عضو در فاصله آزاد از ۳۰۰ بیشتر نباشد. بعلاوه، فاصله مرکز تا مرکز وسایل اتصال یا فاصله آزاد بین نوارهای جوش منقطع نباید از ۶۰۰ میلی متر بیشتر باشد.

  5. در اعضای کششی مرکب، به کار بردن ورق های پوششی مشبک در وجوه باز نیمرخ مرکب مجاز است. ضخامت ورق‌های پوششی مشبک نباید کمتر از ۱۵۰\frac{۱}{۵۰} فاصله بین خطوط جوش یا قیدهایی باشد که آنها را به اجزای عضو متصل می‌کند. فاصله مرکز تا مرکز وسایل اتصال یا فاصله آزاد بین نوارهای جوش منقطع در امتداد طولی ورق مشبک نباید از ۱۵۰ میلی متر بیشتر باشد.

  6. در اعضای کششی مرکب، به کار بردن بست های موازی در وجوه باز نیمرخ مركب مجاز است. پهنای بست های موازی در امتداد طولی عضو باید حداقل به اندازه ۲۳\frac{۲}{۳} فاصله بین خطوط جوش یا قیدهایی باشد که آنها را به اجزای عضو متصل می‌کند. ضخامت بستهای موازی نباید کمتر از ۱۵۰\frac{۱}{۵۰} فاصله مذکور باشد. فاصله مرکز تا مرکز بست های موازی باید طوری انتخاب شود که نسبت لاغری هریک از اجزای تشکیل دهنده عضو در این فاصله از ۳۰۰ بیشتر نباشد.

۴-۲-۱۰ الزامات طراحی اعضا برای نیروی فشاری

این بخش به الزامات طراحی اعضای منشوری می‌پردازد که تحت اثر نیروی محوری فشاری در امتداد محور طولی عضو قرار دارند. مقررات این بخش تحت عناوین زیر ارائه می‌گردد:

  •  ۱-۴-۲-۱۰ الزامات عمومی

  •   ۲-۴-۲-۱۰ نسبت لاغری

  • ۳-۴-۲-۱۰ مقاومت فشاری اسمی براساس کمانش خمشی در اعضای با مقطع اجزای لاغر

  • ۴-۴-۲-۱۰ مقاومت فشاری اسمی براساس کمانش پیچشی و کمانش خمشی - پیچشی در اعضای با مقطع بدون اجزای لاغر

  •  ۵-۴-۲-۱۰ اعضای با مقطع نبشی تک

  •  ۶-۴-۲-۱۰ اعضای فشاری ساخته شده (مرکب)

  •  ۷-۴-۲-۱۰ اعضای فشاری دارای اجزای لاغر

۱-۴-۲-۱۰ الزامات عمومی

اعضای فشاری می‌توانند از نیمرخ تک، نیمرخ‌های مرکب و نیمرخ های ساخته شده از ورق یا ترکیبی از ورق و نیمرخ باشند.

در روش LRFD مقاومت فشاری طراحی اعضا برابر ΦcPn\Phi_cP_n و در روش ASD مقاومت فشاری مجاز اعضا برابر P n /Ω c است. P n مقاومت فشاری اسمی است که باید برابر کوچکترین مقدار محاسبه شده بر اساس حالتهای حدی کمانش خمشی، کمانش پیچشی و کمانش خمشی - پیچشی (حسب مورد) در نظر گرفته شود. در طراحی اعضای فشاری مقدار Φc\Phi_c برابر ۰.۹  و مقدار  Ω c برابر ۱.۶۷  است.

حالت‌های حدی حاکم بر طراحی اعضای فشاری براساس شکل مقطع، مطابق جدول ۱۰-۲-۴-۱ انتخاب می‌شود.

جدول

حالت

نوع مقطع

شکل مقطع

حالت یا حالت‌های حدی حاکم بر طراحی برای مقاطع بدون اجزای لاغر

بند مربوطه

حالت یا حالت‌های حدی حاکم بر طراحی برای مقاطع دارای اجزای لاغر

بند مربوطه

۱

مقاطع I شکل دارای دو محور تقارن

تصویر

- کمانش خمشی حول هر یک از محورهای اصلی مقطع

- کمانش پیچشی حول محور طولی عضو

۳-۴-۲-۱۰

 

 

 

۴-۴-۲-۱۰

- کمانش موضعی

- کمانش خمشی حول هر یک از محورهای اصلی مقطع

- کمانش پیچشی حول محور طولی عضو

۷-۴-۲-۱۰

۲

مقاطع I شکل با یک محور تقارن و مقاطع ناودانی

تصویر

- کمانش خمشی حول محور عمود بر محور تقارن مقطع

- کمانش خمشی-پیچشی حول محور تقارن مقطع و محور طولی عضو

۳-۴-۲-۱۰

 

 

۴-۴-۲-۱۰

- کمانش موضعی

- کمانش خمشی حول محور عمود بر محور تقارن مقطع

- کمانش خمشی- پیچشی حول محور تقارن مقطع و محور طولی عضو

۷-۴-۲-۱۰

۳

مقاطع صلیبی یا ساخته شده (مرکب) دارای دو محور تقارن

تصویر

- کمانش خمشی حول هر یک از محورهای اصلی مقطع

- کمانش پیچشی حول محور طولی عضو

۳-۴-۲-۱۰

۴-۴-۲-۱۰

۶-۴-۲-۱۰

- کمانش موضعی

- کمانش خمشی حول هر یک از محورهای اصلی مقطع

- کمانش پیچشی حول محور طولی عضو

۷-۴-۲-۱۰

۶-۴-۲-۱۰

۴

مقاطع توخالی مستطیلی شکل

تصویر

- کمانش خمشی حول محورهای اصلی مقطع

۳-۴-۲-۱۰

- کمانش موضعی

 - کمانش خمشی حول محورهای اصلی مقطع

۷-۴-۲-۱۰

۵

مقاطع توخالی دایره‌ای شکل

تصویر

- کمانش خمشی حول هر محور دلخواه مقطع

۳-۴-۲-۱۰

- کمانش موضعی

- کمانش خمشی حول هر محور دلخواه مقطع

۷-۴-۲-۱۰

۶

مقطع سپری

تصویر

- کمانش خمشی حول محور عمود بر محور تقارن مقطع

- کمانش خمشی-پیچشی حول محور تقارن مقطع و محور طولی عضو

۳-۴-۲-۱۰

۴-۴-۲-۱۰

- کمانش موضعی

- کمانش خمشی حول محور عمود بر محور تقارن مقطع

- کمانش خمشی-پیچشی حول محور تقارن مقطع و محور طولی عضو

۷-۴-۲-۱۰

۷

مقاطع مرکب از دو نیمرخ نبشی پشت به پشت

تصویر

- کمانش خمشی حول محور عمود بر محور تقارن مقطع

- کمانش خمشی-پیچشی حول محور تقارن مقطع و محور طولی عضو

۳-۴-۲-۱۰

۴-۴-۲-۱۰

۶-۴-۲-۱۰

-کمانش موضعی

- کمانش خمشی حول محور عمود بر محور تقارن مقطع

- کمانش خمشی-پیچشی حول محور تقارن مقطع و محور طولی عضو

۷-۴-۲-۱۰

۶-۴-۲-۱۰

۸

مقاطع نبشی تک

تصویر

-کمانش خمشی

- کمانش خمشی-پیچشی

۵-۴-۲-۱۰

-کمانش موضعی

- کمانش خمشی

- کمانش خمشی-پیچشی

۷-۴-۲-۱۰

۹

مقاطع توپر

تصویر

- کمانش خمشی حول محورهای اصلی

۳-۴-۲-۱۰

موضوعیت ندارد

-

۱۰

مقاطع بدون محور تقارن غیر از نبشی‌های تک

تصویر

- کمانش خمشی-پیچشی حول محور اصلی مقطع و حول محور طولی عضو

۴-۴-۲-۱۰

- کمانش موضعی

- کمانش خمشی -پیچشی حول محورهای اصلی مقطع و حول محور طولی عضو

۷-۴-۲-۱۰

جدول ۱۰-۲-۴-۱: حالت یا حالت‌های حدی حاکم بر طراحی اعضای فشاری برای مقاطع مختلف

۲-۴-۲-۱۰ نسبت لاغری

ضریب طول مؤثر ( K )، برای محاسبه نسبت لاغری  ( KLr\frac{KL}{r}) و محاسبۀ مقاومت اسمی آنها، باید مطابق با ضوابط بخش ۱۰-۲-۱ این مبحث تعیین شود که در آن:

  • L = طول مقید نشدۀ عضو حول محور کمانش مورد نظر

  • r= شعاع ژیراسیون مقطع عضو حول محور کمانش موردنظر

نسبت لاغری ( KLr\frac{KL}{r}) اعضایی که برای تحمل نیروی محوری فشاری طراحی می‌شوند، نباید از ۲۰۰ بیشتر شود.

۳-۴-۲-۱۰ مقاومت فشاری اسمی براساس کمانش خمشی در اعضای با مقطع بدون اجزای لاغر

مقاومت فشاری اسمی ( P n )، اعضای فشاری با مقطع دارای یک یا دو محور تقارن بدون اجزای لاغر براساس کمانش خمشی حول محور موردنظر با استفاده از رابطه زیر تعیین می‌شود:

فرمول
Pn=FcrAgP_n=F_{cr} A_g

(۱-۴-۲-۱۰)

که در آن:

  • A g = سطح مقطع کلی عضو

  • F cr = تنش فشاری ناشی از کمانش خمشی که از روابط زیر به دست می‌آید:
    الف) اگر KLr≤۴.۷۱EFy\frac{KL}{r}\leq ۴.۷۱ \sqrt{\frac{E}{F_y}} (یا FyFe≤۲.۲۵\frac{F_y}{F_e}\leq ۲.۲۵) باشد:

    فرمول
    Fcr=(۰.۶۵۸FyFe)FyF_{cr}=(۰.۶۵۸^{\frac{F_y}{F_e}})F_y

    (۲-۴-۲-۱۰)

    ب) اگر KLr>۴.۷۱EFy\frac{KL}{r}> ۴.۷۱ \sqrt{\frac{E}{F_y}} (یا FyFe>۲.۲۵\frac{F_y}{F_e}>۲.۲۵) باشد:

    فرمول
    Fcr=۰.۸۷۷FeF_{cr}=۰.۸۷۷F_e

    (۳-۴-۲-۱۰)

    در روابط فوق:
    KLr\frac{KL}{r}= به نسبت لاغری عضو حول محور کمانش موردنظر
    F y = تنش تسلیم مشخصه فولاد
    E = مدول الاستیسیته فولاد
    K = ضریب طول مؤثر حول محور کمانش موردنظر مطابق ضوابط بخش ۱۰-۲-۱
    L = طول مهارنشده عضو حول محور کمانش موردنظر
    r = شعاع ژیراسیون مقطع عضو حول محور کمانش موردنظر
    F e = تنش كمانش الاستیک که مقدار آن عبارت است از:

    فرمول
    Fe=π۲E(KLr)۲F_e=\frac{\pi^۲ E}{(\frac{KL}{r})^۲}

    (۴-۴-۲-۱۰)


۴-۴-۲-۱۰ مقاومت فشاری اسمی براساس کمانش پیچشی و کمانش خمشی - پیچشی در اعضای با مقطع بدون اجزای لاغر

همان طور که در جدول ۱۰-۲-۴-۱ نیز عنوان شده است، الزامات این بند برای تعیین مقاومت فشاری اسمی اعضای فشاری با مقاطع دارای دو محور تقارن، یک محور تقارن و نامتقارن مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مقاومت فشاری اسمی ( P n ) در اعضای فشاری با مقاطع بدون اجزای لاغر براساس کمانش پیچشی و کمانش خمشی - پیچشی (حسب مورد) برابر F cr A g است که در آن در A g سطح مقطع کلی عضو و F cr تنش فشاری بوده که مقدار آن با استفاده از روابط ۱۰-۲-۴-۲ و ۱۰-۲-۴-۳ ولی براساس تنش‌های کمانش پیچشی الاستیک و خمشی - پیچشی الاستیک ( F e ) که برای حالت‌های مختلف به شرح زیر تعیین می‌شود، به دست می‌آید:

  1. برای مقاطع دارای دو محور تقارن براساس حالت حدی کمانش پیچشی حول محور طولی ماربر مرکز برش:

    فرمول
    Fe=(π۲ECw(KzLz)۲+GJ)۱Ix+IyF_e=(\frac{\pi^۲EC_w}{(K_zL_z)^۲}+GJ)\frac{۱}{I_x+I_y}

    (۵-۴-۲-۱۰)

  2. برای مقاطع با یک محور تقارن که محور تقارن آنها y نام گذاری شده است، براساس حالت حدی کمانش خمشی - پیچشی حول محور y و محور طولی ماربر مرکز برش:

    فرمول
    Fe=(Fey+Fez۲H)[۱−۱−۴FeyFezH(Fey+Fez)۲]F_e=(\frac{F_{ey}+F_{ez}}{۲H})[۱-\sqrt{۱-\frac{۴F_{ey}F_{ez}H}{(F_{ey}+F_{ez})^۲}}]

    (۶-۴-۲-۱۰)

  3. برای مقاطع نامتقارن، بر اساس حالت حدی کمانشی خمشی - پیچشی حول محورهای اصلی مقطع و محور طولی ماربر مرکز برش، F e عبارت است از کوچکترین ریشه معادله درجه سوم زیر:

    فرمول
    (Fe−Fex)(Fe−Fey)(Fe−Fez)−Fe۲(Fe−Fey)(x۰rˉ۰)۲−Fe۲(Fe−Fex)(y۰rˉ۰)۲=۰(F_e-F_{ex})(F_e-F_{ey})(F_e-F_{ez})-F^۲_e(F_e-F_{ey})(\frac{x_۰}{\bar{r}_۰})^۲-F^۲_e(F_e-F_{ex})(\frac{y_۰}{\bar{r}_۰})^۲=۰

    (۷-۴-۲-۱۰)

در روابط فوق:

  • C w = ثابت تابیدگی

  • K z = ضریب طول مؤثر برای کمانش پیچشی، مقدار این ضریب به طور محافظه کارانه می‌تواند برابر یک انتخاب گردد. ولی در مواردی که فقط یک انتها یا هر دو انتهای ستون در برابر تابیدگی مقید شده باشند، این ضریب می‌تواند برابر ۰.۷ برای حالت فقط در یک انتها مقید یا برابر ۰.۵  برای حالت در هر دو انتها مقيد، در نظر گرفته شود. مقید شدن در برابر تابیدگی می‌تواند از طریق جعبه‌ای کردن مقطع در انتها در طولی حداقل برابر بزرگترین بعد مقطع ستون انجام شود.

  • J = ثابت پیچشی

  • G = مدول الاستیسیته برشی   G=۱۲.۶EG=\frac{۱}{۲.۶}E (با فرض v =۰.۳ ) 

  • x ۰ و y ۰  = مختصات مرکز برش نسبت به مرکز سطح در راستای محورهای اصلی x   و y

  • r x و r y = شعاع ژیراسیون حول محورهای اصلی x و y

  • rˉ0\bar{r}_0  = شعاع ژیراسیون قطبی نسبت به مرکز برش که از رابطه زیر محاسبه می‌شود:

    فرمول
    rˉ0۲=x0۲+y0۲+Ix+IyAg\bar{r}_0^۲=x_0^۲+y_0^۲+\frac{I_x+I_y}{A_g}

    (۸-۴-۲-۱۰)

  • A g = سطح مقطع کلی عضو

  • H = ضریبی است که از رابطه زیر محاسبه می‌شود:

    فرمول
    H=۱−x0۲+y0۲rˉ0۲H=۱-\frac{x_0^۲+y_0^۲}{\bar{r}_0^۲}

    (۹-۴-۲-۱۰)

  • F ey , F ex و F ez از روابط زیر محاسبه می‌شوند:

    فرمول
    Fey=π۲E(KyLyry)۲F_{ey}=\frac{\pi^۲E}{(\frac{K_yL_y}{r_y})^۲}

    (۱۰-۴-۲-۱۰)

    فرمول
    Fey=π۲E(KyLyry)۲F_{ey}=\frac{\pi^۲E}{(\frac{K_yL_y}{r_y})^۲}

    (۱۱-۴-۲-۱۰)

    فرمول
    Fez=[π۲ECw(KzLz)۲+GJ]۱Agrˉ0۲F_{ez}=[\frac{\pi^۲EC_w}{(K_zL_z)^۲}+GJ]\frac{۱}{A_g\bar{r}_0^۲}

    (۱۲-۴-۲-۱۰)

  • I y و I x = ممان اینرسی حول محورهای اصلی

  • L y , L x و L z = طول مهارنشده عضو به ترتیب حول محورهای کمانش y , x  و z

  • K y و K x = ضریب طول مؤثر برای کمانش خمشی حول محورهای اصلی x و y
    تبصره: برای مقاطع اشكل با دو محور تقارن، C w را می‌توان مساوی I y h ۰ ۲ /۴ در نظر گرفت که در آن h ۰ فاصله مرکز تا مرکز بالها است. برای مقاطع ناودانی، C w را می‌توان برابر tfb۳h۲۱۲(۳btf+۲htw۶btf+htw)\frac{t_fb^۳h^۲}{۱۲}(\frac{۳bt_f+۲ht_w}{۶bt_f+ht_w})  در نظر گرفت که در آن h , t f , b  و t w به ترتیب عرض بال، ضخامت بال، ارتفاع و ضخامت جان ناودانی هستند. برای مقاطع سپری و نبشی جفت پشت به پشت، در محاسبه F ez می‌توان از جملات حاوی C w صرف نظر کرد و x ۰ را مساوی صفر در نظر گرفت.

۵-۴-۲-۱۰ اعضای با مقطع نبشی تک

مقاومت فشاری اسمی ( P n )، اعضای فشاری با مقطع نبشی تک باید براساس کوچک‌ترین مقدار به دست آمده از حالتهای حدی کمانش خمشی مطابق الزامات بند ۱۰-۲-۴-۳ (چنانچه دارای اجزای لاغر نباشند) یا مطابق الزامات بند ۱۰-۲-۴-۷ (چنانچه دارای اجزای لاغر باشند) و حالت حدی کمانش خمشی - پیچشی مطابق الزامات بند ۱۰-۲-۴-۷ فقط برای حالتی که bt>۰.۷۱EFy\frac{b}{t}>۰.۷۱\sqrt{\frac{E}{F_y}} باشد، در نظر گرفته شود ( b پهنا و t ضخامت ساق نبشی است).

نبشی‌هایی که به صورت برون محور بارگذاری می‌شوند، در صورتی که شرایط زیر برقرار باشند، در طراحی می‌توان از برون محوری آنها صرف نظر کرد:

  1. نیروی محوری نبشی از دو انتهای آن و فقط از طریق یک ساق اعمال گردد.

  2. اتصال دو انتهای عضو به کمک جوش یا حداقل دو پیچ انجام شود.

  3. هیچ گونه بار عرضی میانی بر عضو اعمال نگردد.

نبشی‌های تکی که شرایط فوق را دارند و نیز شرایط انتهایی آنها با یکی از حالت‌های مشخص شده در بندهای (الف) و (ب) زیر مطابقت دارد، می‌توانند براساس نسبت‌های لاغری اصلاح شده که در این بخش ارائه می‌شود، به عنوان عضوی که تنها تحت اثر نیروی فشاری قرار دارد، طراحی شوند. نبشی‌های تکی که این شرایط را ندارند یا شرایط انتهایی آنها با حالت‌های مشخص شده در بندهای (الف) و (ب) زیر متفاوت است، باید برای ترکیب نیروی محوری و لنگر خمشی مطابق بخش ۱۰-۲-۷ مورد محاسبه و طراحی قرار گیرند.

  1. برای نبشی با ساق های مساوی یا نامساوی که از طریق ساق بلندتر متصل شده‌اند و به صورت اعضای تک یا اعضای جان خرپاهای صفحه‌ای که با اعضای مجاور خود به یک سمت ورق اتصال یا یال خرپا متصل شده‌اند، لاغری اصلاح شده با استفاده از روابط زیر به دست می‌آید:
    برای Lra≤۸۰\frac{L}{r_a}\leq ۸۰:

    فرمول
    KLr=۷۲+۰.۷۵Lra\frac{KL}{r}=۷۲+۰.۷۵\frac{L}{r_a}

    (۱۳-۴-۲-۱۰)

    برای Lra>۸۰\frac{L}{r_a}> ۸۰:

    فرمول
    KLr=۳۲+۱.۲۵Lra≤۲۰۰\frac{KL}{r}=۳۲+۱.۲۵\frac{L}{r_a}\leq ۲۰۰

    (۱۴-۴-۲-۱۰)

     برای نبشی با ساق نامساوی با نسبت ساق کوچکتر از ۱.۷ که از طریق ساق کوچکتر متصل شده‌اند، باید به KLr\frac{KL}{r} دست آمده از روابط ۱۰-۲-۴-۱۳ و ۱۰-۲-۴-۱۴ جمله [۱- ۲ (b l /b s )]۴  اضافه شود، لیكن KLr\frac{KL}{r} به دست آمده نباید کمتر از ۰.۹۵L/r z در نظر گرفته شود.

  2. برای نبشی با ساق های مساوی یا نامساوی که از طریق ساق های بلندتر متصل شده‌اند و عضوی از جان خرپای جعبه‌ای یا فضایی هستند که با اعضای مجاورشان به یک طرف ورق اتصال یا بالها متصل شده‌اند، لاغری اصلاح شده از روابط زیر به دست می‌آید:
    برای Lra≤۷۵\frac{L}{r_a}\leq ۷۵:

    فرمول
    KLr=۶۰+۰.۸Lra\frac{KL}{r}=۶۰+۰.۸\frac{L}{r_a}

    (۱۵-۴-۲-۱۰)

    برای Lra>۷۵\frac{L}{r_a}> ۷۵:

    فرمول
    KLr=۴۵+Lra≤۲۰۰\frac{KL}{r}=۴۵+\frac{L}{r_a}\leq ۲۰۰

    (۱۶-۴-۲-۱۰)

    برای نبشی با ساق های نامساوی با نسبت بعد دو ساق کمتر از ۱.۷ که از طریق ساق کوچکتر متصل شده‌اند، باید به KLr\frac{KL}{r} دست آمده از روابط ۱۰-۲-۴-۱۵ و ۱۰-۲-۴-۱۶ جمله [۱- ۲ (b l /b s )]۶  اضافه شود، لیكن KLr\frac{KL}{r} به دست آمده نباید کمتر از ۰.۸۲L/r z در نظر گرفته شود.
    در روابط فوق:
    L= طول عضو بين محل تقاطع محور اعضا
    b l = پهنای ساق بزرگتر نبشی
    b s = پهنای ساق کوچکتر نبشی
    r a = شعاع ژیراسیون حول محور موازی با ساق متصل شده
    r z = شعاع ژیراسیون حول محور اصلی ضعیف نبشی

۶-۴-۲-۱۰ اعضای فشاری ساخته شده (مرکب)

مقاطع ساخته شده مورد بحث در این بخش مقاطعی هستند که از دو یا چند نیمرخ با قطعات لقمه بین آنها یا از دو یا چند نیمرخ به همراه ورق سراسری یا بستهای موازی یا مورب و یا از دو نیمرخ که با پیچ یا جوش به هم متصل شده‌اند، ساخته می‌شوند. مقاومت فشاری اسمی و محدودیتهای ابعادی این گونه مقاطع مطابق با الزامات بندهای ۱۰-۲-۴-۶-۱ و ۱۰-۲-۴-۶-۲ است.

۱-۶-۴-۲-۱۰ مقاومت فشاری اسمی

مقاومت فشاری اسمی مقاطع ساخته شده باید براساس الزامات بندهای ۱۰-۲-۴-۳ و ۱۰-۲-۴-۴ یا ۱۰-۲-۴-۷ و با اصلاحات لاغری ارائه شده در حالتهای (الف) و (ب) این بند تعیین شود:

  1. در اعضای فشاری ساخته شده که در آنها اتصال قطعات متصل کننده میانی به اجزای مختلف مقطع به صورت پیچی و با عملکرد اتکائی است، نسبت لاغری نسبت به محور عمود بر صفحه بست (محور بدون مصالح مقطع ساخته شده) باید از رابطه زیر تعیین شود:

    فرمول
    (KLr)m=(KLr)o۲+(ari)۲(\frac{KL}{r})_m=\sqrt{(\frac{KL}{r})^۲_o+(\frac{a}{r_i})^۲}

    (۱۷-۴-۲-۱۰)

  2. در اعضای فشاری ساخته شده که در آنها اتصال قطعات میانی متصل کننده نیمرخ های مختلف مقطع به صورت جوشی یا پیچی پیش تنیده یا لغزش بحرانی است، نسبت لاغری نسبت به محور عمود بر صفحه بست (محور بدون مصالح مقطع ساخته شده ) باید از رابطه زیر تعیین شود:

    فرمول
    ari≤۴۰:(KLr)m=(KLr)o\frac{a}{r_i}\leq۴۰: (\frac{KL}{r})_m=(\frac{KL}{r})_o

    (۱۸-۴-۲-۱۰)

    فرمول
    ari>۴۰:(KLr)m=(KLr)o۲+(Kiari)۲\frac{a}{r_i}>۴۰: (\frac{KL}{r})_m=\sqrt{(\frac{KL}{r})^۲_o+(\frac{K_ia}{r_i})^۲}

    (۱۹-۴-۲-۱۰)

    در روابط فوق:
    (KLr)m(\frac{KL}{r})_m = نسبت لاغری اصلاح شده عضو فشاری نسبت به محور بدون مصالح مقطع ساخته شده
    (KLr)o(\frac{KL}{r})_o = نسبت لاغری عضو فشاری نسبت به محور بدون مصالح مقطع ساخته شده
    K i =
    ۰.۵ برای مقطع نبشی پشت به پشت، ۰.۷۵ برای مقطع ناودانی پشت به پشت و ۰.۸۶  برای سایر مقاطع
    a= فاصله بین متصل کننده‌ها
    r= شعاع ژیراسیون حداقل هر یک از نیمرخ ها

۲-۶-۴-۲-۱۰ محدودیت‌های ابعادی

از محدودیت‌های ابعادی نیمرخ‌های اعضای فشاری ساخته شده به شرح زیر هستند:

  1. هر یک از نیمرخ‌های اعضای فشاری ساخته شده (مرکب) باید در فاصله a به یکدیگر متصل باشند، به نحوی که ضریب لاغری مؤثر هر یک از نیمرخ‌ها (a/r i ) در این فاصله از ۳۴\frac{۳}{۴} نسبت لاغری تعیین کننده كل عضو ساخته شده بیشتر نشود. در این محاسبه، r i شعاع ژیراسیون حداقل هر نیمرخ است.

  2. اتصالات متصل کننده‌های میانی می‌توانند از نوع جوشی یا پیچی با عملکرد اتکائی، پیش تنیده یا لغزش بحرانی باشند، لیکن اتصالات متصل کننده‌های انتهایی باید از نوع جوشی یا پیچی پیش تنیده یا لغزش بحرانی با وضعیت سطحی کلاس A يا B باشند.

  3. در انتهای اعضای فشاری ساخته شده، در محل فشار مستقیم بر کف ستونها یا در محل سطوح صاف و تنظیم شده در درز وصله‌ها و نیز ناحيه اتصالات تیر به ستون‌های ساخته شده، تمامی نیمرخ‌های اعضای ساخته شده باید در فاصله ۱.۵ برابر بعد حداکثر مقطع ساخته شده با پیچ‌هایی که فاصله محور به محور آنها از یکدیگر حداکثر ۴ برابر قطرشان باشد، به یکدیگر متصل شوند. اگر وسيله اتصال جوش باشد، تمامی نیمرخ های متصل به یکدیگر باید در طولی بزرگتر یا مساوی بعد حداکثر مقطع ساخته شده، با جوش پیوسته به یکدیگر متصل شوند.

  4. چنانچه عضو فشاری ساخته شده، از نیمرخ‌ها و ورق‌های سراسری تشکیل شده باشد، در ناحیه میانی فواصل طولی محور به محور بین پیچ‌ها یا فاصله آزاد بین نوارهای جوش منقطع باید به نحوی انتخاب شود که مقاومت لازم تأمین گردد. حداقل و حداکثر فاصله مرکز سوراخ ها تا لبه قطعات متصل شونده و نیز حداقل و حداکثر فاصله مرکز تا مرکز سوراخها باید الزامات بخش ۱۰-۲-۹ را تأمین نماید. همچنین حداکثر فاصله خالص بین جوش‌های منقطع و فاصله مرکز تا مرکز سوراخ‌ها نباید از مقادیر زیر بیشتر شود:
    (۱) ۰.۷۵EFy۰.۷۵\sqrt{\frac{E}{F_y}} برابر ضخامت ورق خارجی و حداکثر ۳۰۰ میلی متر برای حالتی که اتصالات در خطوط اتصال مجاور در حالت پس و پیش نباشند (روبروی هم باشند).
    (۲) ۱.۱۲EFy۱.۱۲\sqrt{\frac{E}{F_y}} برابر ضخامت ورق خارجی و حداکثر ۴۵۰ میلی متر برای حالتی که اتصالات در خطوط اتصال مجاور به حالت پس و پیش قرار گیرند.

  5. چنانچه عضو فشاری از نیمرخ‌ها و ورق‌های سوراخ دار تشکیل شده باشند، درصورتی که ضوابط زیر رعایت شده باشند، بخشی از پهنای این ورق‌ها (پهنای کلی ورق سوراخ دار منهای عرض سوراخ) به همراه سطح مقطع نیمرخ‌ها می‌تواند به عنوان سطح مقطع خالص جهت کمک به تأمین مقاومت موجود در نظر گرفته شود:
    (۱) نسبت پهنای کلی ورق سوراخ دار به ضخامت آن از ۱.۴۰EFy۱.۴۰\sqrt{\frac{E}{F_y}} کمتر باشد.
    (۲) نسبت طول سوراخ (در راستای تنش) به عرض سوراخ از ۲ بیشتر نباشد.
    (۳) فاصله خالص بین سوراخها در راستای تنش از فاصله عرضی متصل کننده‌ها کمتر نباشد.
    (۴) شعاع پیرامون سوراخ‌ها در تمامی نقاط حداقل ۴۰ میلی متر باشد.

  6. چنانچه عضو فشاری از نیمرخ ها و بستهای مورب تشکیل شده باشد، ضوابط زیر باید رعایت شوند:
    (۱) بست های مورب در انتهای عضو فشاری باید به ورق بست انتهایی ختم شوند. در قسمت های میانی عضو در صورتی که نظم بست های مورب به هم خورده باشد، باید ورق‌های اتصال به تیر تعبیه گردد. طول ورق های بست انتهایی (در امتداد طولی عضو) باید حداقل برابر فاصله مراکز هندسی نیمرخ‌های تشکیل دهنده عضو فشاری باشد و طول ورق‌های اتصال به تیر باید فضای کافی برای برقراری اتصال را داشته باشد.
    ضخامت ورق‌های انتهایی و ورق‌های اتصال به تیر باید طوری انتخاب شوند که مقاومت کافی در برابر نیروهای منتقل شده از طرف عضو فشاری به کف ستون و از طرف تیر و مهاربندی به ستون را دارا باشند. درهرحال ضخامت ورق‌های انتهایی و ورق های اتصال به تیر نباید از b/۵۰ کمتر باشد، که در آن b برابر پهنای ورق انتهایی و ورق اتصال در اتصالات جوشی و برابر فاصله عرضی وسایل اتصال در اتصالات پیچی است.
    پهنای ورق‌های انتهایی و ورق‌های اتصال باید حداقل برابر فاصله بین مراکز هندسی نیمرخ‌های تشکیل دهنده عضو فشاری باشد. چنانچه اتصال این ورق‌ها به نیمرخهای عضو فشاری از نوع پیچی باشد، فاصله عرضی (عمود بر محور طولی عضو فشاری) وسایل اتصال باید حداقل برابر فاصله بین مراکز هندسی نیمرخ‌های تشکیل دهنده عضو فشاری باشد. اگر وسایل اتصال ورق‌های انتهایی و ورق‌های اتصال به تیر از نوع پیچی باشد، فاصله این وسایل از یکدیگر در امتداد طولی عضو فشاری (امتداد تنش) نباید از ۶ برابر قطر آنها بیشتر شود. در هر ورق انتهایی و ورق اتصال به تیر باید حداقل ۳ عدد پیچ تعبیه شود. در هر حال، تعداد و قطر پیچ‌ها باید طوری انتخاب شوند که مقاومت کافی در برابر نیروی منتقل شده از طرف عضو فشاری به کف ستون و از طرف تیر و مهاربندی به ستون را دارا باشند.
    اگر وسيله اتصال ورق‌های انتهایی و ورق‌های اتصال به تیر از نوع جوشی باشد، دورتادور این ورق‌ها باید به عضو فشاری جوش شود. ضخامت جوش اتصال به عضو فشاری باید طوری انتخاب شود که مقاومت کافی در برابر نیروی منتقل شده به عضو فشاری را دارا باشد.
     (۲) بستهای مورب را می‌توان از تسمه، نبشی، ناودانی یا مقطع مناسب دیگر انتخاب کرد. همانند نیمرخهای کلیه اعضای فشاری ساخته شده، بست های مورب را باید طوری قرار داد که نسبت لاغری مؤثر هر یک از نیمرخهای عضو فشاری در فاصله بین اتصال بستهای مورب به عضو فشاری، الزامات بند (الف) از محدودیتهای ابعادی اعضای فشاری ساخته شده (مرکب) را تأمین نماید.
    (۳) مشخصات هندسی بست های مورب شامل طول، مقطع و وسایل اتصال دو انتهای آنها به عضو فشاری، باید به گونه‌ای انتخاب شوند که منجر به تأمین مقاومت برشی لازم گردد. مقاومت برشی لازم برابر نیروی برشی عضو فشاری در اثر نیروهای خارجی بعلاوه معادل ۲ درصد مقاومت فشاری موجود عضو در نظر گرفته می‌شود.
    (۴) طول کمانش برای محاسبه نسبت لاغری بست های مورب، در بستهای تکی برابر فاصله بین مرکز هندسی اتصالات (پیچ یا جوش) دو انتهای آنها به عضو فشاری و در بستهای مورب ضربدری ۷۰ درصد این فاصله به حساب می‌آید.
    (۵) نسبت لاغری بست های مورب تک نباید از ۱۴۰ و نسبت لاغری بست های مورب ضربدری نباید از ۲۰۰ بیشتر شود.
    (۶) زاویه محور طولی بست های مورب نسبت به محور طولی عضو فشاری مرکب ( α )، نباید کمتر از ۴۵ درجه برای بستهای مورب ضربدری و کمتر از ۶۰ درجه برای بستهای مورب تکی باشد.
    (۷) اگر فاصله بین مرکز هندسی اتصالات دو انتهای بست بیش از ۴۰۰ میلی متر باشد، ارجح است که بست ها به صورت ضربدری در نظر گرفته شوند یا از نیمرخ مناسب (مانند نبشی) طراحی شوند.

    تصویر
    شکل ۱۰-۲-۴-۴: عضو فشاری ساخته شده (مرکب) با بست های موازی

    شکل ۱۰-۲-۴-۳: عضو فشاری ساخته شده (مرکب) با بستهای مورب

  7. چنانچه عضو فشاری ساخته شده، از نیمرخ ها و بست های موازی تشکیل شده باشد، ضوابط زیر باید رعایت شوند:
    (۱) همانند اجزای کلیه اعضای فشاری، فاصله بست ها از یکدیگر باید به اندازه‌ای باشد که نسبت لاغری مؤثر هر یک از نیمرخ‌های عضو فشاری ساخته شده در فاصله بین مرکز تا مرکز دو بست متوالی، الزامات بند (الف) از محدودیت‌های ابعادی اعضای فشاری ساخته شده را تأمین نماید.
     (۲) استفاده از تسمه، نبشی یا هر مقطع مناسب دیگر به عنوان بست مجاز است، مشروط بر آن که کلیه محدودیتهای عنوان شده در موردهای (۱ تا ۵) از بند (ج) همین قسمت در آنها رعایت شده باشد.
    (۳) مشخصات هندسی بستهای موازی شامل طول، مقطع و وسایل اتصال دو انتهای آنها به عضو فشاری، باید به گونه‌ای انتخاب شود که منجر به تأمین مقاومت برشی لازم گردد. مقاومت برشی لازم باید برابر نیروی برشی عضو فشاری در اثر نیروهای خارجی بعلاوه ۲ درصد مقاومت فشاری موجود عضو در نظر گرفته شود.
    (۴) بست های موازی در انتهای عضو فشاری مورب و نیز در محل اتصال تیر به ستون باید محدودیت های عنوان شده در مورد (۱) از بند (ج) در خصوص ورقهای انتهایی و ورقهای اتصال را تأمین نماید.
    (۵) طول بست های میانی نباید از b۲\frac{b}{۲} کمتر باشد.

    تصویر
    شکل ۱۰-۲-۴-۴: عضو فشاری ساخته شده (مرکب) با بست های موازی

    شکل ۱۰-۲-۴-۴: عضو فشاری ساخته شده (مرکب) با بست های موازی

۷-۴-۲-۱۰ اعضای فشاری دارای اجزای لاغر

این بخش به طراحی اعضای منشوری با مقطع دارای اجزای لاغر می‌پردازد که تحت اثر نیروی محوری فشاری قرار دارند. مقاومت فشاری اسمی ( P n )، این نوع اعضا براساس حالت‌های حدی کمانش خمشی، کمانش پیچشی و کمانش خمشی - پیچشی در اندرکنش با کمانش موضعی باید با استفاده از رابطه زیر تعیین شود:

فرمول
Pn=FcrAecP_n=F_{cr} A_{ec}

(۲۰-۴-۲-۱۰)

  • A ec = مجموع سطح مقطع مؤثر اجزای عضو در فشار که با توجه بعد مؤثر کاهش یافته b e ، یا d e و یا h e جزء با استفاده از روابط ۱۰-۲-۴-۲۱ و ۱۰-۲-۴-۲۲ محاسبه می‌شود یا مستقیماً براساس روابط ۱۰-۲-۴-۲۴ و ۱۰-۲-۴-۲۵ به دست می‌آید.

  • F cr = تنش بحرانی که براساس حالت‌های کمانش از روابط بخش‌های ۱۰-۲-۴-۳ و ۱۰-۲-۴-۴ به دست می‌آید. در مورد مقاطع نبشی تک فقط باید از ضوابط بخش ۱۰-۲-۴-۳ برای محاسبه این تنش استفاده شود.

۱-۷-۴-۲-۱۰ اعضای دارای اجزای لاغر به استثنای مقاطع توخالی دایره‌ای

پهنای مؤثر کاهش یافته ( b e ) در اجزای این مقاطع از روابط زیر محاسبه می‌شود. این روابط برای محاسبه ارتفاع مؤثر جان اجزای لاغر ( h e )، یا عمق مؤثر تيغه مقاطع سپری ( d e ) نیز قابل استفاده هستند.

  1. اگر λ≤λrFyFcr\lambda ≤ \lambda_r \sqrt{\frac{F_y}{F_{cr}}} باشد:

    فرمول
    be=bb_e=b

    (۲۱-۴-۲-۱۰)

  2. اگر λ>λrFyFcr\lambda > \lambda_r \sqrt{\frac{F_y}{F_{cr}}} باشد:

    فرمول
    be=b(۱−c۱FelFcr)FelFcrb_e=b(۱-c_۱\sqrt{\frac{F_{el}}{F_{cr}}}) \sqrt{\frac{F_{el}}{F_{cr}}}

    (۲۲-۴-۲-۱۰)

    در روابط فوق:
    b = پهنای جزء (در محاسبه h e یا d e از پارامترهای h یا d که به ترتیب ارتفاع جان یا عمق تيغه هستند، استفاده شود)
    c ۱ = ضرایب تأثير نقص اولیه که از جدول ۱۰-۲-۴-۲ به دست می‌آید.
    λ= نسبت پهنا به ضخامت جزء
    λ r = حداکثر نسبت پهنا به ضخامت جزء که از جدول ۱۰-۲-۲-۱ به دست می‌آید.
    F el = تنش كمانش الاستیک موضعی که از رابطه زیر محاسبه می‌شود:

    فرمول
    Fel=(c۲λrλ)۲FyF_{el}=(c_۲ \frac{\lambda_r}{\lambda})^۲ F_y

    (۲۳-۴-۲-۱۰)

    c ۲ = ضرایب تأثير نقص اولیه که از جدول ۱۰-۲-۴-۲ به دست می‌آید.

جدول

حالت

جزء لاغر

c ۱

c ۲

۱

• اجزای با دو لبه مقید مقطع به استثنای بال‌های مقاطع کم توخالی مربعی یا مستطیل شکل

۰.۱۸

۱.۳۱

۲

• بال‌های مقاطع توخالی مربعی یا مستطیل شکل

۰.۲۰

۱.۳۸

۳

• سایر اجزا

۰.۲۲

۱.۴۹

جدول ۱۰-۲-۴-۲: ضرایب تأثير نقص اولیه در محاسبه بعد مؤثر کاهش یافته

۲-۷-۴-۲-۱۰ مقاطع توخالی دایره‌ای لاغر

در این مقاطع، سطح مقطع مؤثر ( A ec ) از روابط زیر محاسبه می‌شود:

  1. اگر Dt≤۰.۱۱EFy\frac{D}{t}\leq۰.۱۱\frac{E}{F_y} باشد:

    فرمول
    Aec=AgA_{ec}=A_g

    (۲۴-۴-۲-۱۰)

  2. اگر ۰.۱۱EFy<Dt<۰.۴۵EFy۰.۱۱\frac{E}{F_y}<\frac{D}{t}<۰.۴۵\frac{E}{F_y} باشد:

    فرمول
    Aec=[۰.۰۳۸EFy(Dt)+۲۳]AgA_{ec}=[\frac{۰.۰۳۸E}{F_y(\frac{D}{t})}+\frac{۲}{۳}]A_g

    (۲۵-۴-۲-۱۰)

    در روابط فوق:
    D= قطر خارجی مقطع توخالی دایره‌ای
    t= ضخامت دیواره مقطع توخالی دایره‌ای
    A g = سطح مقطع کلی عضو

۵-۲-۱۰ الزامات طراحی اعضا برای لنگر خمشی

این بخش به الزامات طراحی اعضایی می‌پردازد که تحت اثر خمش ساده حول هر یک از محورهای اصلی مقطع قرار دارند. در حالت خمش ساده عضو در صفحه‌ای به موازات محورهای اصلی و ماربر مرکز برش مقطع بارگذاری شده یا در محل اعمال بار و در تکیه گاه ها در مقابل پیچش نگهداری شده باشد.

مقررات این بخش تحت عناوین زیر ارائه می‌گردد:

  • ۱-۵-۲-۱۰  الزامات عمومی

  • ۲-۵-۲-۱۰ مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع I شكل فشرده با دو محور تقارن و اعضای با مقطع ناودانی فشرده تحت اثر خمش حول محور قوی

  • ۳-۵-۲-۱۰ مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع I شكل با دو محور تقارن با بالهای غیرفشرده یا لاغر و جان فشرده تحت اثر خمش حول محور قوی

  • ۴-۵-۲-۱۰ مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع I شکل با یک یا دو محور تقارن با بالهای فشرده یا غیرفشرده یا لاغر و جان فشرده یا غیرفشرده تحت اثر خمش حول محور قوی

  • ۵-۵-۲-۱۰ مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع I شکل با یک یا دو محور تقارن با بال‌های فشرده یا غیرفشرده یا لاغر و جان لاغر تحت اثر خمش حول محور قوی

  • ۶-۵-۲-۱۰ مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع I شکل و ناودانی تحت اثر خمش حول محور ضعیف

  • ۷-۵-۲-۱۰ مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع قوطی شكل تحت اثر خمش حول محورهای قوی و ضعیف

  • ۸-۵-۲-۱۰ مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع دایره‌ای توخالی

  • ۹-۵-۲-۱۰ مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع سپری و نبشی جفت با بارگذاری در صفحه تقارن

  • ۱۰-۵-۲-۱۰ مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع نبشی تک  

  • ۱۱-۵-۲-۱۱ مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع دایره‌ای و چهار گوش توپر

  • ۱۲-۵-۲-۱۰ مقاومت خمشی اسمی اعضای با مقطع نامتقارن  

  • ۱۳-۵-۲-۱۰ تناسبات ابعادی مقطع اعضای خمشی

  • ۱۴-۵-۲-۱۰ ملاحظات مربوط به بازشو در جان تیرها

جدول

بند مربوطه

مقطع

لاغری بال

لاغری جان

حالت حدی

۲-۵-۲-۱۰

تصویر

فشرده

فشرده

تسلیم کمانش

جانبی- پیچشی

۳-۵-۲-۱۰

تصویر

غیرفشرده لاغر

فشرده

کمانش جانبی- پیچشی

کمانش موضعی بال

۴-۵-۲-۱۰

تصویر

فشرده

غیرفشرده

لاغر

فشرده

غیر فشرده

تسلیم

کمانش جانبی-پیچشی

کمانش موضعی بال

تسلیم کششی بال

۵-۵-۲-۱۰

تصویر

فشرده

غیرفشرده

لاغر

لاغر

تسلیم،

کمانش جانبی-پیچشی

کمانش موضعی بال

تسلیم کششی بال

۶-۵-۲-۱۰

تصویر

فشرده

غیرفشرده

لاغر

کاربرد ندارد

تسلیم

کمانش موضعی بال

۷-۵-۲-۱۰

تصویر

فشرده

غیرفشرده

لاغر

فشرده

غیرفشرده

لاغر

تسلیم

کمانش موضعی بال

کمانش موضعی جان

کمانش جانبی-پیچشی

۸-۵-۲-۱۰

تصویر

کاربرد ندارد

کاربرد ندارد

تسلیم

کمانش موضعی

۹-۵-۲-۱۰

تصویر

فشرده

غیرفشرده

کاربرد ندارد

تسلیم

کمانش جانبی-پیچشی

کمانش موضعی بال

۱۰-۵-۲-۱۰

تصویر

کاربرد ندارد

کاربرد ندارد

تسلیم

کمانش جانبی-پیچشی

کمانش موضعی ساق

۱۱-۵-۲-۱۰

تصویر

کاربرد ندارد

کاربرد ندارد

تسلیم

کمانش جانبی-پیچشی

۱۲-۵-۲-۱۰

مقاطع نامتقارن به غیر از نبشی تک

کاربرد ندارد

کاربرد ندارد

کلیه حالت‌های حدی

جدول ۱۰-۲-۵-۱: انتخاب بند مربوط به تعیین مقاومت خمشی اسمی

۱-۵-۲-۱۰ الزامات عمومی

۱-۱-۵-۲-۱۰

در روش LRFD مقاومت خمشی طراحی مساوی ΦbMn\Phi_bM_n  و در روش ASD مقاومت خمشی مجاز مساوی M n / Ω b است که در آن، Φb\Phi_b ضریب کاهش مقاومت برابر ۰.۹ ، Ω b ضریب اطمینان برابر ۱.۶۷ و M n مقاومت خمشی اسمی بوده که باید مطابق الزلمات بندهای ۱۰-۲-۵-۲ تا ۱۰-۲-۵-۱۲ تعیین شود.

تبصره ۱: دامنه کاربرد این بخش مربوط به تیرهای با جان پر بوده و برای طراحی تیرهای با جان باز (تیرهای لانه زنبوری) به پیوست شماره ۵ رجوع شود.

تبصره ۲: انتخاب بند مربوط به تعیین مقاومت خمشی اسمی اعضای خمشی برای مقاطع مختلف می‌تواند مطابق جدول ۱۰-۲-۵-۱ انتخاب شود.

۲-۱-۵-۲-۱۰

تمامی الزامات این بخش بر این فرض استوار هستند که از پیچش مقطع حول محور طولی عضو در نقاط تکیه گاهی اعضای خمشی جلوگیری شده است.

۳-۱-۵-۲-۱۰

برای اعضا با مقطع دارای یک محور تقارن و با انحنای ساده و خمش حول محور قوی و برای کلیه اعضا با مقطع دارای دو محور تقارن، ضریب اصلاح کمانش جانبی - پیچشی (C b ) در نمودار لنگر خمشی غیریکنواخت در حدفاصل دو مقطع مهارشده از رابطه زیر تعیین می‌گردد و مقدار آن نباید بزرگتر از ۳.۰ در نظر گرفته شود:

فرمول
Cb=۱۲.۵Mmax۲.۵Mmax+۳MA+۴MB+۳Mc≤۳.۰C_b= \frac{۱۲.۵ M_{max}}{۲.۵M_{max}+۳M_A+۴M_B+۳M_c } ≤۳.۰

(۱-۵-۲-۱۰)

که در آن:

  • M max = قدرمطلق لنگر خمشی حداکثر در حدفاصل دو مقطع مهارشده

  • M A = قدرمطلق لنگر خمشی در نقطه ۱۴\frac{۱}{۴} طول مهارنشده

  • M B = قدر مطلق لنگر خمشی در نقطه ۱۲\frac{۱}{۲} طول مهارنشده

  •  M C = قدر مطلق لنگر خمشی در نقطه ۳۴\frac{۳}{۴} طول مهارنشده

تبصره ۱: برای تیرهای طره‌ای که در تکیه گاه آنها از تابیدگی مقطع جلوگیری شده و انتهای آزاد آنها فاقد مهار جانبی باشد، C b مساوی ۱.۰  است.

تبصره ۲: برای اعضا با مقطع دارای یک محور تقارن و با انحنای مضاعف ضریب اصلاح كمانش جانبی - پیچشی ( C b ) باید براساس یک تحلیل مستدل محاسبه گردد. برای مقاطع I شکل دارای یک محور تقارن (محور y ) به عنوان یک روش تقریبی حالت حدی کمانش جانبی-پیچشی باید به طور مجزا برای لنگرهای خمشی مثبت و منفی کنترل شوند. در این محاسبات ضریب C b به دست آمده از رابطه ۱۰-۲-۵-۱ را می‌توان در ضرایب اصلاحی  R + m (برای لنگر خمشی مثبت) و R - m  (برای لنگر خمشی منفی) ضرب کرد، مشروط بر آنکه مقدار به دست آمده بزرگتر از ۳.۰ در نظر گرفته نشود.

New Section

New Section

New Section

New Section

New Section

New Section

New Section

New Section

New Section

New Section

New Section

New Section

New Section

نظرات (0)

برای ثبت نظر، لطفا وارد شوید یا ثبت‌نام کنید.

در حال بارگذاری نظرات...