بخش 10.2.9.2

سطح مقطع مؤثر

: سطح مقطع مؤثر در جوش‌های شیاری عبارت است از حاصل ضرب طول مؤثر در ضخامت مؤثر جوش. طول مؤثر جوش برابر با طول جوش شده و ضخامت مؤثر جوش شیاری با نفوذ کامل برابر با ضخامت قطعه نازک‌تر در اتصال لب به لب و ضخامت قطعه جوش شده در اتصال کنج و سپری در نظر گرفته می‌شود. ضخامت مؤثر در جوش شیاری با نفوذ نسبی برابر با عمق شیار جوش منهای 3 میلی متر در نظر گرفته می‌شود. استفاده از جوش شیاری با نفوذ نسبی (ناقص) در وضعیتی که بارگذاری متناوب (اثر خستگی) وجود داشته باشد، مجاز نیست. ضخامت مؤثر جوش شیاری که بین دو لبه گرد (مثل شیار بین دو میلگرد) یا بین یک لبه گرد و لبه تخت (مثل میلگرد در مجاورت ورق) داده می‌شود، باید مطابق شکل ۱۰-۲-۹-۸ در نظر گرفته شود.

محدودیت:

ضخامت مؤثر در جوشهای شیاری با نفوذ نسبی نباید از مقدار موردنیاز محاسباتی و همچنین از مقادیر مندرج در جدول ۱۰-۲-۹-۱ کوچک‌تر باشد. حداقل ضخامت مؤثر با توجه به ضخامت قطعه نازک‌تر تعیین می‌شود. در اتصال لب به لب قطعات، ضخامت جوش نباید از ضخامت نازک‌ترین قطعه متصل شونده بزرگتر باشد.

سطح مقطع مؤثر:

سطح مقطع مؤثر در جوشهای گوشه برابر با حاصل ضرب طول مؤثر در ضخامت گلوگاه مؤثر در نظر گرفته می‌شود. طول مؤثر جوش گوشه (به جز جوش‌های گوشه‌ای که در سوراخ و شکاف قرار می‌گیرد) برابر با طول کلی نوار جوش شامل قسمتهای برگشت خورده است. بعد جوش گوشه برابر اندازه ساق مقطع جوش است. مطابق شکل ۱۰-۲-۹-۹ ضخامت گلوگاه مؤثر (t _e ) در جوش گوشه برابر کوتاه‌ترین فاصله بین ریشه مقطع جوش تا سطح خارجی آن و به عبارت دیگر برابر ارتفاع وارد بر وتر مثلث مقطع جوش به حساب می‌آید.

برای جوش‌های گوشه در سوراخ و شکاف، طول مؤثر برابر با طول محوری (میان تاری) که از مقطع گلوگاه جوش می‌گذرد، در نظر گرفته می‌شود.

محدودیت‌ها:

1- حداقل بعد جوشهای گوشه نباید از بعد موردنیاز برای انتقال بارهای محاسبه شده و اندازه‌های نشان داده شده در جدول ۱۰-۲-۹-۲ کوچک‌تر انتخاب شود. حداقل بعد جوش با یک بار عبور تابع ضخامت قطعه نازک‌تر بوده و در هر حال نباید از ضخامت قطعه نازکتر متصل شونده بیشتر باشد.

۲- حداکثر بعد جوش‌های گوشه در لبه قطعات متصل شونده برای قطعات با ضخامت کوچکتر از 6 میلی متر برابر ضخامت قطعه و برای قطعات با ضخامت بیش از 6 میلی متر برابر ضخامت قطعه منهای 2 میلی متر است.

3- طول مؤثر جوش‌های گوشی محاسباتی نباید از 4 برابر بعد جوش کوچکتر باشد. به عبارت دیگر، بعد جوش نباید از یک چهارم طول آن بزرگتر باشد.

۴- در اتصال انتهایی اعضای محوری، طول مؤثر هر خط جوشی که به صورت طولی بارگذاری شده است، نباید از 100 برابر بعد جوش تجاوز نماید. در صورت نیاز به طول جوش بیش از 100 برابر بعد جوش، طول مؤثر آن باید به شرح زیر با ضریب β کاهش داده شود:

$L_{e}=\beta L$

$0.6\leq \beta =1.2-0.002(L/a)\leq 1.0$

۵- استفاده از جوش‌های گوشۀ منقطع برای انتقال نیروها در اتصال جان به بال تیرهای ساخته شده از ورق (تیرورق‌ها)، اتصال ورق‌های تقویتی بال، اتصال قطعات سخت کننده به جان تیرورق و برای اتصال اجزای اعضای ساخته شده از ورق مجاز است. طول مؤثر قطعات جوش منقطع نباید از 4 برابر بعد جوش و از 40 میلی متر کمتر باشد. فاصله آزاد بین نوارهای جوش منقطع نباید از مقادیر زیر بیشتر شود:

۶- در اتصالات پوششی (روی هم) دو قطعه که تحت اثر تنش‌های محوری قرار دارند، اگر فقط از جوش گوشه عرضی استفاده شده باشد، باید انتهای هر دو قطعه به یکدیگر جوش شود و مطابق شکل ۱۰-۲-۹-۱۰ - الف طول هم پوشانی دو قطعه نباید از 5 برابر ضخامت قطعه نازکتر و 25 میلی متر کوچکتر باشد.

در وضعیتی که اتصال به اندازه کافی مقید شده باشد یا از طریق حداقل دو ردیف طولی جوش انگشتانه یا کام و یا دو یا چند خط جوش گوشه طولی از تغییر شکل ناحیه همپوشانی و درنتیجه از باز شدن اتصال تحت اثر بار محوری جلوگیری شود، می‌توان مطابق شکل ۱۰-۲-۹-۱۰-پ از جوش گوشه عرضی فقط از یک طرف اتصال استفاده کرد و در این حالت نیازی به تأمین حداقل طول هم پوشانی نیست.

7- استفاده از جوش گوشه در لبه سوراخ و شکاف در اتصالات روی هم، به منظور انتقال برش یا جلوگیری از کمانش یا جدایی قسمتهای متصل شونده مجاز است. جوش‌های گوشه در سوراخ‌ها و شکاف‌ها به عنوان جوش کام یا انگشتانه تلقی نمی‌شوند.

۸- جوش‌های گوشه می‌توانند به انتهای ناحیه اتصال منتهی شده یا قبل از رسیدن به انتهای ناحیه اتصال قطع شوند و یا حتی می‌توان آن‌ها را طوری جوش داد تا به شکل قوطی یا ناودانی در بیاید. مگر در مواردی به شرح زیر که محدودیتی برای آن‌ها وضع شده است:

*

*

*

سطح مقطع مؤثر

: برای جوش انگشتانه و کام، سطح مقطع مؤثر در برش مساوی سطح مقطع اسمی سوراخ و شکاف در صفحه برش در نظر گرفته می‌شود.

محدودیت‌ها

1- استفاده از جوش انگشتانه و کام برای انتقال برش در اتصال‌های پوششی یا جلوگیری از کمانش در عناصر روی هم آمده در اعضای ساخته شده، مجاز است.

۲- قطر سوراخ در جوش انگشتانه نباید از ضخامت قطعه سوراخ شده به اضافه 8 میلی متر کمتر باشد. همچنین قطر مورداشاره نباید از قطر حداقل به اضافه 3 میلی متر یا 2.25 برابر ضخامت جوش بزرگتر شود.

۳- حداقل فاصله مرکز تا مرکز سوراخ‌های جوش‌های انگشتانه 4 برابر قطر سوراخ است.

۴- در جوش کام، طول شکاف نباید از 10 برابر ضخامت جوش بزرگتر باشد.

۵- در جوش کام، پهنای شکاف نباید از ضخامت قطعه بریده شده به اضافه 8 میلی متر کوچکتر و از 2.25 برابر ضخامت جوش بزرگتر باشد.

6 - انتهای شکاف یا باید نیم دایره‌ای یا خطی مستقیم باشد که گوشه‌های آن تبدیل به ربعی از دایره (با شعاعی بزرگتر از ضخامت قطعه حاوی شکاف) می‌شود؛ مگر اینکه انتهای شکاف به الیه قطعه منتهی شده باشد.

۷- حداقل فاصله مرکز تا مرکز شکاف‌ها در امتداد عمود بر طول، چهار برابر پهنای شکاف و حداقل فاصله مرکز تا مرکز شکاف‌ها در امتداد طول، دو برابر طول شکاف است.

۸- ضخامت جوش انگشتانه و کام در قطعاتی که ضخامت آن‌ها کوچک‌تر یا مساوی 16 میلی متر است، باید برابر با ضخامت قطعه و در قطعاتی که ضخامت آن‌ها بیش از 16 میلی متر است، باید برابر با بزرگترین دو مقدار نصف ضخامت قطعه و 16 میلی متر در نظر گرفته شود.

براساس مصالح فلز پایه

R _n =F _nBM A _BM

براساس مصالح فلز جوش

R _n =F _nw A _we

در جوش‌های گوشه به غیر از جوش‌های که تحت اثر نیروهای محوری کششی یا فشاری موازی با محور جوش قرار دارند، کلیه تنش‌ها می‌تواند به صورت برشی بر روی سطح مقطع مؤثر جوش در نظر گرفته شود. در صورتی که جوش تحت اثر ترکیبی از لنگر خمشی، پیچشی، نیروی برشی و نیروی محوری قرار داشته باشد، تنش‌های مورد اشاره برآیند (به صورت برداری) تنش‌های ناشی از این نیروها خواهد بود که باید کمتر از مقاومت موجود جوش مطابق جدول ۱۰-۲-۹-۳ باشد.

تبصره ۱: برای جوش‌های گوشه‌ای که در آن‌ها تمامی خطوط جوش موازی یکدیگر بوده و نیروی وارد بر مرکز ثقل آن‌ها نسبت به خطوط طولی جوش دارای زاویه q باشد، به عنوان یک گزینه دیگر طراحی، مقاومت اسمی فلز جوش گوشه را می‌توان از طریق رابطه زیر نیز تعیین نمود:

R _n =F _nw A _we

که در آن:

$F_{nw}=0.60F_{ue}(1.0+0.50sin^{1.5}\theta )$

تبصره ۲: برای گروه جوش گوشه که متشکل از جوش‌های گوشه طولی و عرضی (عمود بر محور جوش‌های گوشۀ طولی) بوده و نیروی وارد بر مرکز ثقل گروه جوش‌ها در امتداد جوشهای گوشه طولی باشد، به عنوان یک گزینه دیگر طراحی، مقاومت اسمی گروه جوش گوشه را می‌توان مطابق روابط زیر، بزرگ‌ترین دو مقدار R _n1 و R _n2 در نظر گرفت:

R _n1 =R _nwl +R _nwt

R _n2 =0.85R _nwl +R _nwt

تبصره ۳: روش مرکز آنی دوران برای گروه جوش‌هایی که تحت اثر هم زمان برش و پیچش قرار دارند، در صورت رعایت سازگاری کرنش‌ها می‌تواند به عنوان یک روش قابل قبول برای تعیین مقاومت موردنیاز گروه جوشها مورد استفاده قرار گیرد.