مبحث ۱۰ — طرح و اجرایِ ساختمان‌هایِ فولادی
درسنامه — اعضایِ کششی
خلاصه‌یِ بندهایِ ۱۰-۲-۳، مستقیماً از متنِ رسمیِ مبحث.
الزاماتِ عمومی (۱۰-۲-۳-۱)
•این بخش اعضایی را پوشش می‌دهد که در امتدادِ محورِ طولیِ خود تحتِ نیرویِ محوریِ کششی بارگذاری شده‌اند.
نکته‌یِ کلیدی: در طراحیِ اعضایِ کششی تنها معیارِ مقاومت ضابطه‌یِ اصلیِ طراحی است؛ کنترلِ لاغری صرفاً به‌خاطرِ شرایطِ بهره‌برداری ارائه شده — نه مقاومت.
•باید تلاش شود شکلِ عضو و اتصالاتش طوری تنظیم شود که عضو فقط به کشش کار کند و خمشی در آن ایجاد نشود؛ در غیرِ این‌صورت باید برون‌محوری و آثارش در محاسبه لحاظ شود.
•اگر عضوِ کششی تحتِ خستگی یا تمرکزِ تنش (به‌علتِ تغییرِ ناگهانیِ مقطع) باشد، آثارِ این پدیده‌ها هم باید جداگانه لحاظ شود.
محدودیتِ لاغری (۱۰-۲-۳-۲)
نکته‌یِ کلیدی: نسبتِ لاغریِ حداکثرِ اعضایِ کششی نباید از ۳۰۰ بیشتر باشد.
استثنا: برایِ قلاب‌ها و میل‌مهارهایِ کششی که پیش‌تنیدگیِ اولیه‌یِ کافی دارند — به‌طوری‌که پس از کششِ اولیه عضو مستقیم می‌شود — رعایتِ محدودیتِ لاغری الزامی نیست.
•چرا اصلاً محدودیت داریم: عضوِ کششیِ خیلی لاغر زیرِ وزنِ خود شکم می‌دهد، می‌لرزد و در حمل‌ونقل آسیب می‌بیند — همگی مسائلِ بهره‌برداری، نه مقاومت.
سطحِ مقطعِ خالص و خالصِ مؤثر (۱۰-۲-۳-۳)
•سطحِ مقطعِ خالص (An) = سطحِ مقطعِ کل منهایِ سطحِ سوراخ‌ها یا شکاف‌ها.
سوراخ‌هایِ زنجیره‌ای (قطری یا زیگزاگ): از پهنایِ کل، مجموعِ قطرِ سوراخ‌هایِ مسیرِ زنجیره کم می‌شود و برایِ هر ردیفِ گامِ مورب یک‌بار جمله‌یِ s²/4g اضافه می‌شود.
رابطه‌یِ اصلی: سطحِ مقطعِ خالصِ مؤثر Ae = An × U، که U همان ضریبِ تأخیرِ برش از جدولِ ۱۰-۲-۳-۱ است.
قاعده‌یِ کفِ U: در مقاطعِ باز (I، U، L و …) لازم نیست U کمتر از نسبتِ «سطحِ مقطعِ قسمت‌هایِ اتصال‌یافته به سطحِ مقطعِ کل» گرفته شود.
این قاعده‌یِ کف در موردِ مقاطعِ بسته (قوطیِ نوردشده و جعبه‌ایِ ساخته‌شده از ورق) کاربرد ندارد.
جدولِ ضریبِ تأخیرِ برش U (جدولِ ۱۰-۲-۳-۱)
•حالتِ ۱ — وقتی بار با پیچ یا جوش مستقیماً به کلیه‌یِ اجزایِ مقطع منتقل شود: U برابرِ یک است (بدونِ تأخیرِ برش).
•حالتِ ۲ — وقتی بار فقط از طریقِ قسمتی از اجزایِ مقطع منتقل شود: U از رابطه‌یِ عمومی (بر پایه‌یِ برون‌محوریِ اتصال و طولِ آن) محاسبه می‌شود.
•حالتِ ۳ — انتقالِ بار فقط با جوشِ عرضی و توسطِ قسمتی از مقطع: U بر مبنایِ نسبتِ سطحِ قسمتِ اتصال‌یافته تعیین می‌شود.
•حالتِ ۴ — ورق‌ها (تسمه‌هایِ کششی) با انتقالِ نیرو فقط از طریقِ جوش‌هایِ طولی در دو لبه‌یِ موازی.
•حالتِ ۵ — مقاطعِ لوله‌ای با یک ورقِ اتصالِ هم‌محور: طولِ جوش‌ها نباید از قطرِ لوله کمتر باشد.
•حالتِ ۶ — مقاطعِ قوطی‌شکل، با یک ورقِ هم‌محور یا دو ورقِ اتصال در دو وجهِ مقابل (هر کدام شرطِ حداقلِ طولِ جوشِ خود را دارند).
•حالت‌هایِ ۷ و ۸ — مقادیرِ جایگزینِ ساده‌شده برایِ نیمرخِ I نوردشده و سپریِ بریده‌شده از آن (حالتِ ۷) و برایِ نبشی‌ها (حالتِ ۸).
نکته‌یِ کاربردی: برایِ I و T و نبشی می‌توان هم حالتِ ۲ و هم حالتِ ۷ یا ۸ را حساب کرد و بزرگ‌ترین مقدار را به‌عنوانِ U برداشت.
مقاومتِ کششی — سه حالتِ حدی (۱۰-۲-۳-۴)
•مقاومتِ کششیِ طراحی (LRFD) یا مجاز (ASD) برابرِ کوچک‌ترین مقدار از سه حالتِ حدیِ زیر است:
•الف) تسلیمِ کششی در مقطعِ کل: Pn = Fy × Ag — با φt = ۰٫۹۰ و Ωt = ۱٫۶۷.
•ب) گسیختگیِ کششی در مقطعِ خالصِ عضو، در خارج از ناحیه‌یِ اتصال: Pn = Fu × An.
•پ) گسیختگیِ کششی در مقطعِ خالصِ مؤثر، در محلِ اتصال: Pn = Fu × Ae — با φt = ۰٫۷۵ و Ωt = ۲٫۰۰.
منطقِ تفاوتِ ضرایب: تسلیم رفتاری شکل‌پذیر و هشداردهنده است (ضریبِ مهربان‌تر)، ولی گسیختگی رفتاری ترد و ناگهانی است (ضریبِ سخت‌گیرانه‌تر).
•تنشِ تسلیمِ مشخصه Fy در حالتِ الف و تنشِ کششیِ نهایی Fu در حالت‌هایِ ب و پ به کار می‌رود.
•گسیختگیِ قالبی (برشِ قالبی) در انتهایِ اعضایِ کششی این‌جا بررسی نمی‌شود — مرجعش بخشِ ۱۰-۲-۹ است.
اعضایِ کششیِ ساخته‌شده (مرکب) (۱۰-۲-۳-۵)
•عضوِ مرکب از چند نیمرخ یا نیمرخ و ورق ساخته می‌شود و اجزایش باید با بست به هم دوخته شوند.
•به‌کار بردنِ بست‌هایِ موازی در وجوهِ بازِ نیمرخِ مرکب مجاز است.
•پهنایِ بستِ موازی در امتدادِ طولیِ عضو باید حداقل به اندازه‌یِ دوسومِ فاصله‌یِ بینِ خطوطِ جوش یا قیدهایی باشد که آن را به اجزایِ عضو متصل می‌کنند.
•ضخامتِ بستِ موازی نباید کمتر از یک‌پنجاهمِ همان فاصله باشد.
فاصله‌یِ مرکز تا مرکزِ بست‌هایِ موازی باید طوری انتخاب شود که نسبتِ لاغریِ هر یک از اجزایِ تشکیل‌دهنده در آن فاصله از ۳۰۰ بیشتر نشود.
ارجاعاتِ بیرونیِ این بخش
•تبصره‌یِ ۱: اعضایِ کششی با تسمه‌یِ لولاشده با خارِ مغزی و تسمه‌یِ سرپهن → پیوستِ ۴.
•تبصره‌یِ ۲: اعضایِ تحتِ اثرِ توأمِ کشش و لنگرِ خمشی → بخشِ ۱۰-۲-۷.
•تبصره‌یِ ۳: الزاماتِ میل‌مهارها → بخشِ ۱۰-۲-۹.
•تبصره‌یِ ۴: وسایلِ اتصال و قطعاتِ اتصال‌دهنده در برابرِ کشش → بخشِ ۱۰-۲-۹.
•تبصره‌یِ ۵: مقاومتِ گسیختگیِ قالبی در انتهایِ اعضایِ کششی → بخشِ ۱۰-۲-۹.
جدولِ مرورِ سریع
حداکثر نسبتِ لاغریِ عضوِ کششی۳۰۰
استثنایِ محدودیتِ لاغریقلاب و میل‌مهارِ با پیش‌تنیدگیِ کافی
ماهیتِ معیارِ لاغری در کششبهره‌برداری، نه مقاومت
سطحِ مقطعِ خالصِ مؤثرAe = An × U
اصلاحِ سوراخِ زیگزاگافزودنِ s²/4g برایِ هر گامِ مورب
تسلیمِ کششی در مقطعِ کلPn = Fy·Ag با φ=۰٫۹۰ و Ω=۱٫۶۷
گسیختگیِ کششی در مقطعِ خالصِ مؤثرPn = Fu·Ae با φ=۰٫۷۵ و Ω=۲٫۰۰
U در حالتِ انتقالِ بار به کلِ مقطعبرابرِ یک
کفِ U در مقاطعِ بازنسبتِ سطحِ اتصال‌یافته به سطحِ کل
کفِ U در مقاطعِ بستهکاربرد ندارد
پهنایِ بستِ موازیحداقل دوسومِ فاصله‌یِ بینِ خطوطِ اتصال
ضخامتِ بستِ موازیحداقل یک‌پنجاهمِ همان فاصله
مرجعِ برشِ قالبیبخشِ ۱۰-۲-۹
مرجعِ تسمه‌یِ لولاشده و سرپهنپیوستِ ۴
برو به آزمونِ همین فصل