2-2-10 الزامات مقاطع اعضای فولادی

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

• 1-2-2-10 الزامات عمومی
• 2-2-2-10 طبقه‌بندی مقاطع فولادی از منظر کمانش موضعی
• 3-2-2-10 پهنای آزاد اجزای با یک لبه متکی
• 4-2-2-10 پهنای آزاد اجزای با دو لبه متکی
• 5-2-2-10 تعیین سطح مقطع کل و خالص در اعضای سازه

1-2-2-10 الزامات عمومی

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

2-2-2-10 طبقه‌بندی مقاطع فولادی از منظر کمانش موضعی

1-2-2-2-10 طبقه‌بندی مقاطع فولادی از منظر کمانش موضعی برای فشار محوری

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

• مقاطع با اجزای غیرلاغر
• مقاطع با اجزای لاغر

مقاطع با اجزای غیرلاغر به مقاطعی گفته می‌شوند که در آن‌ها نسبت پهنا به ضخامت اجزای فشاری تشکیل‌دهنده مقطع عضو از λ_r مشخص شده در جدول‌های 10-2-2-1 و 10-2-2-2 بیشتر نباشد. چنانچه نسبت پهنا به ضخامت هر یک از اجزای فشاری تشکیل‌دهنده مقطع عضو از λ_r مشخص شده در جدول‌های 10-2-2-1 و 10-2-2-2 بیشتر باشد، در این صورت مقطع با اجزای لاغر محسوب می‌شود.

2-2-2-2-10 طبقه‌بندی مقاطع فولادی از منظر کمانش موضعی برای لنگر خمشی

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

• مقاطع فشرده
• مقاطع غیرفشرده
• مقاطع با اجزای لاغر

الف) مقاطع فشرده به مقاطعی گفته می‌شوند که در آن‌ها اولاً بال‌ها به طور سراسری و پیوسته به جان یا جانها متصل باشند، ثانیاً نسبت پهنا به ضخامت اجزای فشاری تشکیل‌دهنده مقطع عضو از _λp مشخص شده در جدول‌های 10-2-2-3 و 10-2-2-4 بیشتر نباشد.

ب) 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 10-2-2-3 و 10-2-2-4 بیشتر بوده، اما از _λr مشخص شده در جدول‌های 10-2-2-3 و 10-2-2-4 کمتر باشد.

پ) مقاطع با اجزای لاغر به مقاطعی گفته می‌شوند که در آن‌ها نسبت پهنا به ضخامت حداقل یکی از اجزای فشاری تشکیل‌دهنده مقطع عضو از λ_r مشخص شده در جدول‌های 10-2-2-3 و 10-2-2-4 بیشتر باشد.

3-2-2-10 پهنای آزاد اجزای با یک لبه متکی

مطابق الزامات این بخش، اجزای با یک لبه متکی به اجزایی گفته می‌شوند که فقط در یک لبه در امتدادی به موازات نیروی فشاری نگهداری شده‌اند. پهنای آزاد چنین اجزایی باید به شرح زیر تعیین شود:

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

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

پ) برای مقطع ساخته شده از ورق، پهنای آزاد (b) برابر فاصله بین لب آزاد تا اولین ردیف وسایل اتصال یا خط جوش است.

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

4-2-2-10 پهنای آزاد اجزای با دو لبه متکی

مطابق الزامات این بخش، اجزای با دو لبه متکی به اجزایی گفته می‌شوند که در هر دو لبه در امتدادی موازی با نیروی فشاری نگهداری شده‌اند. پهنای آزاد چنین اجزایی باید به شرح زیر تعیین شود:

الف) برای جان مقاطع نوردشده یا شکل داده شده، h عبارت است از فاصله بین نقاط شروع گردی ریشه اتصال جان به بال.

ب) برای جان مقاطع ساخته شده از ورق، h عبارت است از فاصله بین نزدیک‌ترین دو خط وسایل اتصال 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 وسائل 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.

پ) برای مقاطع جعبه‌ای ساخته شده از ورق، پهنای b و h عبارت از فاصله بین دو خط وسایل اتصال یا دو خط جوش است.

ت) برای ورق‌های پوششی (تقویتی) در بال تیرها و ورق‌های دیافراگم در مقاطع ساخته شده از را ورق، پهنای b عبارت است از فاصله بین دو خط وسایل اتصال یا دو خط جوش است.

ث) برای بالهای مقاطع توخالی مستطیلی شکل (HSS)، پهنای b عبارت است از فاصله آزاد بین جانها 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.

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

جدول 10-2-2-1: نسبت‌های پهنا به ضخامت اجزای فشاری با یک لبه متکی در اعضای تحت اثر فشار محوری

جدول 10-2-2-2: نسبت‌های پهنا به ضخامت اجزای فشاری با یک لبه متکی در اعضای تحت اثر فشار محوری

جدول 10-2-2-3: نسبت‌های پهنا به ضخامت اجزای فشاری با یک لبه متکی در اعضای تحت اثر خمش

جدول 10-2-2-4: نسبت‌های پهنا به ضخامت اجزای فشاری با دو لبه متکی 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:

[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:

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

5-2-2-10 سطح مقطع کل و سطح مقطع خالص اعضا

الف) سطح مقطع کل عضو (A_g) برابر با مجموع سطح مقطع اجزای تشکیل‌دهنده آن و سطح مقطع هر جزء برابر با حاصل ضرب پهنای کل در ضخامت آن است. برای نیمرخ نبشی، پهنای کل عبارت است از مجموع پهناهای دو بال منهای ضخامت بال.

ب) سطح مقطع خالص عضو (A_n) برابر با مجموع حاصل ضربهای پهنای خالص اعضا در ضخامت مربوطه است. پهنای خالص عبارت است از پهنای کل منهای قطر سوراخ‌های عضو که به شرح زیر در نظر گرفته می‌شود:

1- عرض سوراخ پیچ باید به مقدار دو میلی‌متر بزرگتر از ابعاد اسمی سوراخ منظور شود. ابعاد اسمی سوراخ در بخش 10-2-9 تعریف شده است.

2- 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 کل مورد بررسی، مجموع قطر سوراخ‌های مسیر زنجیره را کم و به آن برای هر ردیف گام مورب در زنجیره، یک مرتبه جمله s²/4g 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)

3- در مقطع نبشی گام عرضی برای سوراخ‌های واقع در روی دو بال متعامد، عبارت خواهد بود از جمع فواصل سوراخ‌ها تا پشت نبشی منهای ضخامت آن.

تبصره 1: مقطع خالص بحرانی، مقطعی است که سوراخ‌های مسیر گسیختگی احتمالی، کمترین مقاومت کششی اسمی را به دست می‌دهد.

تبصره 2: در مواردی که در اتصال انتهایی از نوع جوشی، سوراخ یا سوراخ‌هایی تعبیه شده باشد (نظیر تعبیه 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.