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=۱xˉlU=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)(۱xˉl)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.sinθθ۱۲tp\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=۱xˉlU=۱-\frac{\bar{x}}{l}

xˉ=b۲b۲+tH۲t۲۲H+۴b۴y\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.

lHl\geq H

U=(۳l۲)(۳l۲+H۲)(۱xˉl)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.

bf۲۳dU=۰.۹bf<۲۳dU=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 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.


نظرات (0)

برای ثبت نظر، لطفا وارد شوید یا ثبت‌نام کنید.

در حال بارگذاری نظرات...