مبحث ۱۰ — طرح و اجرایِ ساختمان‌هایِ فولادی
درسنامه — برش و ترکیبِ نیروها
خلاصه‌یِ بندهایِ ۱۰-۲-۶ و ۱۰-۲-۷، مستقیماً از متنِ رسمیِ مبحث.
ضرایبِ ایمنیِ برش و استثنایِ مهمِ آن (۱۰-۲-۶-۱)
ضریبِ کاهشِ مقاومتِ برشی (φv) برایِ کلیه‌یِ الزاماتِ این بخش برابرِ ۰٫۹ است.
ضریبِ اطمینانِ مقاومتِ برشی (Ωv) برایِ کلیه‌یِ الزاماتِ این بخش برابرِ ۱٫۶۷ است.
استثنایِ یگانه‌یِ کلِ مبحث: در بندِ ۱۰-۲-۶-۲-۱-الف (مقاطعِ I نوردشده‌یِ با جانِ به‌قدرِ کافی ضخیم)، مقادیر به φv = ۱٫۰ و Ωv = ۱٫۵ تغییر می‌کنند.
•منطقِ این استثنا: در جان‌هایِ ضخیم، حالتِ حدی «تسلیمِ برشی» است که رفتاری کاملاً شکل‌پذیر و قابلِ پیش‌بینی دارد، پس نیازی به کاهشِ ظرفیت نیست.
•معیارِ ورود به این استثنا نسبتِ h/tw در برابرِ ۲٫۲۴√(E/Fy) است.
دو روشِ محاسبه‌یِ مقاومتِ برشیِ جان (۱۰-۲-۶-۲)
•دامنه: مقاطعِ I نوردشده یا ساخته‌شده از ورق (با یک یا دو محورِ تقارن) و ناودانی، تحتِ برش در صفحه‌یِ جان.
•روشِ اول (۱۰-۲-۶-۲-۱): محاسبه بدونِ در نظر گرفتنِ عملِ میدانِ کششی — همیشه مجاز و ساده‌تر.
•روشِ دوم (۱۰-۲-۶-۲-۲): محاسبه با در نظر گرفتنِ عملِ میدانِ کششی — ظرفیتِ بیشتری می‌دهد ولی شرط دارد.
شرایطِ استفاده از عملِ میدانِ کششی: وجودِ سخت‌کننده‌یِ عرضی، فقط در چشمه‌هایِ داخلی، و فقط در چشمه‌هایِ فاقدِ بازشو در جان.
•چرا چشمه‌یِ داخلی: میدانِ کششیِ قطری برایِ برقراریِ تعادل به یک «لنگرِ مهار» در دو طرف نیاز دارد که چشمه‌یِ انتهایی آن را ندارد.
•حالت‌هایِ حدیِ هر دو روش: تسلیمِ برشی و کمانشِ برشی.
تبصره‌یِ کاربردی: اگر مقاومتِ حاصل از روشِ میدانِ کششی کوچک‌تر از روشِ اول درآمد، می‌توان همان روشِ اول را ملاک قرار داد.
سخت‌کننده‌هایِ عرضی
•سخت‌کننده‌یِ عرضی چشمه‌هایِ جان را کوچک‌تر می‌کند و تنشِ بحرانیِ کمانشِ برشی را بالا می‌برد.
•برایِ سخت‌کننده حداقلِ ممانِ اینرسی الزامی است که رابطه‌یِ دقیقِ آن در ۱۰-۲-۶ آمده.
تبصره‌یِ ساده‌سازی: به‌جایِ رابطه‌یِ دقیقِ حداقلِ ممانِ اینرسی، می‌توان به‌طورِ محافظه‌کارانه از رابطه‌یِ ساده‌شده‌یِ ارائه‌شده در همان تبصره استفاده کرد.
•وقتی از عملِ میدانِ کششی استفاده می‌شود، سخت‌کننده‌ها علاوه بر نقشِ سختی، نیرویِ فشاریِ ناشی از تعادلِ میدانِ کششی را هم تحمل می‌کنند.
برش در سایرِ مقاطع
•مقاطعِ سپری و نبشیِ تک: برش در صفحه‌یِ تقارن یا در امتدادِ یکی از ساق‌ها (بندِ ۱۰-۲-۶-۳).
•مقاطعِ قوطی‌شکل، جعبه‌ای و سایرِ مقاطعِ دارایِ یک یا دو محورِ تقارن: بندِ ۱۰-۲-۶-۴.
•مقاطعِ دایره‌ایِ توخالی: بندِ ۱۰-۲-۶-۵.
تبصره‌یِ مقاطعِ صلیبی (دو نیمرخِ I عمود بر هم): پارامترها باید فقط بر اساسِ جانِ موازی با امتدادِ نیرویِ برشی تعیین شود و از مقاومتِ برشیِ بال‌ها صرف‌نظر گردد.
ضخامتِ طراحیِ مقطعِ لوله‌ای: ۰٫۹۳ برابرِ ضخامتِ اسمی برایِ مقاطعِ ساخته‌شده با جوشِ قوسِ الکتریکی، و برابرِ ضخامتِ اسمی برایِ مقاطعِ ساخته‌شده با جوشِ زیرپودری.
ترکیبِ نیرویِ محوری و لنگرِ خمشی (۱۰-۲-۷-۲)
•این بخش چیزِ تازه‌ای اختراع نمی‌کند: همان ظرفیت‌هایِ کشش، فشار، خمش و برشِ بخش‌هایِ قبل را در یک رابطه‌یِ اندرکنش کنار هم می‌گذارد.
رابطه‌یِ اندرکنش دوشاخه است و آستانه‌یِ تفکیکِ آن نسبتِ Pr/Pc = ۰٫۲ است.
برایِ Pr/Pc ≥ ۰٫۲: Pr/Pc + (۸/۹)(Mrx/Mcx + Mry/Mcy) ≤ ۱٫۰ — حالتِ «ستونِ غالب».
برایِ Pr/Pc < ۰٫۲: Pr/(۲Pc) + (Mrx/Mcx + Mry/Mcy) ≤ ۱٫۰ — حالتِ «تیرِ غالب».
•همین دو رابطه هم برایِ نیرویِ محوریِ فشاری (۱۰-۲-۷-۲-۱) و هم برایِ کششی (۱۰-۲-۷-۲-۲) به کار می‌روند؛ فقط Pc از ظرفیتِ متناظر گرفته می‌شود.
•ضرایب: φc = ۰٫۹ و Ωc = ۱٫۶۷ برایِ فشار، φb = ۰٫۹ و Ωb = ۱٫۶۷ برایِ خمش، و برایِ کشش طبقِ ضوابطِ بخشِ ۱۰-۲-۳.
تبصره‌یِ پاداشِ کشش: در اعضایِ دارایِ دو محورِ تقارن تحتِ خمش + کششِ هم‌زمان، ضریبِ Cb می‌تواند با یک ضریبِ افزایشی بزرگ‌تر شود — چون نیرویِ کششی جلویِ کمانشِ جانبی-پیچشی را می‌گیرد.
پیچش و ترکیبِ آن با سایرِ نیروها
مقاومتِ پیچشی: φT = ۰٫۹ در LRFD و ΩT = ۱٫۶۷ در ASD.
•دامنه‌یِ رابطه‌یِ مستقیمِ پیچش: مقاطعِ دایره‌ایِ توخالی، قوطی‌شکل (HSS) و جعبه‌ای — یعنی مقاطعِ بسته که در پیچش کارآمدند.
•حالت‌هایِ حدیِ پیچش: تسلیمِ پیچشی و کمانشِ پیچشی.
•مقاطعِ باز (مثلِ I) در پیچش بسیار ضعیف‌اند؛ به همین دلیل در طراحی سعی می‌شود بارگذاری در صفحه‌یِ مار بر مرکزِ برش انجام شود تا پیچش ایجاد نشود.
•ترکیبِ پیچش با برش، خمش و نیرویِ محوری هم در همین بخشِ ۱۰-۲-۷ با روابطِ اندرکنشِ مربوطه کنترل می‌شود.
جدولِ مرورِ سریع
φv و Ωv عمومیِ برش۰٫۹ و ۱٫۶۷
φv و Ωv در استثنایِ ۱۰-۲-۶-۲-۱-الف۱٫۰ و ۱٫۵
معیارِ ورود به استثناh/tw در برابرِ ۲٫۲۴√(E/Fy)
دو روشِ مقاومتِ برشیِ جانبا و بدونِ عملِ میدانِ کششی
شرایطِ عملِ میدانِ کششیسخت‌کننده‌یِ عرضی + چشمه‌یِ داخلی + بدونِ بازشو
اگر میدانِ کششی نتیجه‌یِ کمتری دادمی‌توان روشِ بدونِ میدانِ کششی را ملاک گرفت
حالت‌هایِ حدیِ برشتسلیمِ برشی و کمانشِ برشی
مقاطعِ صلیبیفقط جانِ موازی با برش؛ بال‌ها صرف‌نظر
ضخامتِ طراحیِ لوله با جوشِ قوسِ الکتریکی۰٫۹۳ × ضخامتِ اسمی
ضخامتِ طراحیِ لوله با جوشِ زیرپودریبرابرِ ضخامتِ اسمی
آستانه‌یِ دوشاخه شدنِ اندرکنشPr/Pc = ۰٫۲
اندرکنش برایِ Pr/Pc ≥ ۰٫۲Pr/Pc + (۸/۹)ΣMr/Mc ≤ ۱
اندرکنش برایِ Pr/Pc < ۰٫۲Pr/(۲Pc) + ΣMr/Mc ≤ ۱
φT و ΩT پیچش۰٫۹ و ۱٫۶۷
مقاطعِ مشمولِ رابطه‌یِ پیچشدایره‌ایِ توخالی، قوطی و جعبه‌ای
برو به آزمونِ همین فصل