این بخش به الزامات طراحی اعضای با مقطع دارای یک یا دو محور تقارن تحت اثر برش در صفحه جان اعضای با مقطع نبشی تک اعضای با مقطع دایره ای شکل تو خالی قوطی شکل (HSS) و جعبه ای اعضای با مقطع تحت اثر برش در امتداد عمود بر محور ضعیف می پردازد.
مقررات این بخش تحت عناوین زیر ارائه میگردد:
• ۱-۶-۲-۱۰ الزامات عمومی
• ۲-۶-۲-۱۰ مقاومت برشی اسمی اعضای با مقطع ۱ شکل و ناودانی تحت اثر برش در صفحه جان
• ۳-۶-۲-۱۰ مقاومت برشی اسمی اعضای با مقطع سپری تحت اثر برش در صفحه تقارن و نیشی تک
• ۴-۶-۲-۱۰ مقاومت برشی اسمی اعضای با مقطع قوطی شکل (HSS) جعبه ای و سایر مقاطع دارای یک یا دو محور تقارن
• ۵-۶-۲-۱۰ مقاومت برشی اسمی اعضای با مقطع دایره ای شکل تو خالی
• ۶-۶-۲-۱۰ مقاومت برشی اسمی اعضای دارای یک یا دو محور تقارن که تحت اثر برش در راستای عمود بر محور ضعیف مقطع
• ۷-۶-۲-۱۰ ملاحظات مربوط به بازشو در جان تیرها
۱-۶-۲-۱۰ الزامات عمومی
در روش LRFD مقاومت برشی طراحی مساوی ΦvVn و در روش ASD مقاومت برشی مجاز مساوی Vn٫Ωv است که در آن :
Φv = ضریب کاهش مقاومت برشی بوده و برای کلیه الزامات این بخش برابر ۰.۹ است، به جز در مورد بند ۱۰-۲-۶-۲-۱ - الف که مقدار آن باید برابر ۱.۰ در نظر گرفته شود.
Ωv = ضریب اطمینان مقاومت برشی بوده و برای کلیه الزامات این بخش برابر ۱.۶۷ است، به جز در مورد بند ۱۰-۲-۶-۲-۱ - الف که مقدار آن باید برابر ۱.۵ در نظر گرفته شود.
Vn = مقاومت برشی اسمی اعضا بوده که مطابق الزامات بندهای ۱۰-۲-۶-۲ تا ۱۰-۲-۶-۷ باید برابر کوچکترین مقدار محاسبه شده بر اساس حالت های تسلیم برشی و کمانش برشی در نظر گرفته شود.
۲-۶-۲-۱۰ مقاومت برشی اسمی اعضای با مقطع I شکل و ناودانی تحت اثر برش در صفحه جان
الزامات این بند مربوط است به تعیین مقاومت برشی اسمی اعضای با مقطع I شکل نورد شده یا ساخته شده از ورق دارای یک یا دو محور تقارن و ناودانی که تحت اثر برش در صفحه جان قرار دارند. در این بند برای تعیین مقاومت برشی اسمی اعضایی با این نوع مقاطع دو روش ارائه گردیده است. در روش اول برای محاسبه مقاومت برشی اسمی اعضا مطابق الزامات بند ۱۰-۲-۶-۲-۱ از عمل میدان کششی استفاده نمیشود؛ اما در روش دوم برای تعیین مقاومت برشی اسمی اعضا مطابق الزامات بند ۱۰-۲-۶-۲-۲ از عمل میدان کششی استفاده میشود.
۱-۲-۶-۲-۱۰ مقاومت برشی اسمی بدون در نظر گرفتن عمل میدان کششی
مقاومت برشی اسمی (Vn) بر اساس حالتهای حدی تسلیم برشی و کمانش برشی از رابطه زیر تعیین میشود:
(۱-۶-۲-۱۰) Vn=۰.۶FyAwCvl
که در آن :
Fy = تنش تسلیم مشخصه فولاد جان
dtw=Aw=مساحت جان که برابر است با حاصل ضرب عمق کلی مقطع در ضخامت جان
Cvl = ضریب مقاومت برشی جان به شرح زیر:
در روابط فوق ، kv ضریب کمانش برشی ورق جان بوده و به شرح زیر تعیین میشود :
در روابط فوق :
tw = ضخامت جان مقطع
a = فاصله آزاد بین سخت کننده های عرضی
h = فاصله آزاد بین دو بال منهای گردی محل اتصال جان به بال، برای تیرهای نورد شده
= فاصله آزاد بین دو بال ، برای مقاطع ساخته شده از ورق با اتصال جان به بال ها به وسیله جوش
= فاصله بین خطوط پیچ، برای مقاطع ساخته شده از ورق با اتصال جان به بال ها به وسیله پیچ
۲-۲-۶-۲-۱۰ مقاومت برشی اسمی با توجه به عمل میدان کششی
در مواردی که قطعات سخت کننده عرضی با a/h≤۳ در جان تیر تعبیه شود. در چشمههای داخلی فاقد بازشو در جان می توان برای تعیین مقاومت برشی اسمی اعضا از عمل میدان کششی استفاده نمود. در این حالت مقاومت برشی اسمی (Vn) بر اساس حالت های حدی تسلیم برشی و کمانش برشی از روابط زیر تعیین میشود :
تبصره: در صورتی که مقاومت برشی اسمی به دست آمده با توجه به عمل میدان کششی کوچک تر از مقاومت برشی حاصل از رابطه ۱۰-۲-۶-۲-۱ باشد مقاومت برشی اسمی را میتوان بدون توجه به عمل میدان کششی محاسبه نمود.
۳-۲-۶-۲-۱۰ سخت کننده های عرضی
الف) در صورتی که به عمل تماسی مستقیم بین قطعه سخت کننده و بال تیر برای انتقال بارهای متمرکز یا عکس العمل تکیه گاهی نیاز نباشد میتوان سخت کننده عرضی را به بال کششی جوش نداده یا حتی میتوان قطعه سخت کننده را نرسیده به بال کششی قطع کرد. در صورت عدم جوشکاری سخت کننده به بال کششی جوش هایی که قطعه سخت کننده را به جان تیر متصل میکنند باید در فاصله ای نه کمتر از ۴ برابر و نه بیشتر از ۶ برابر ضخامت جان از بر جوش اتصال سخت کننده به جان و بال کششی ختم شوند.
ب) سخت کننده های عرضی باید به بال فشاری متصل گردند تا از بلند شدن بال در اثر پیچش جلوگیری به عمل آید.
پ) فاصله مرکز تا مرکز پیچ هایی که سخت کننده ها را به جان تیر متصل میکنند نباید از ۳۰۰ میلی متر بیشتر باشد چنانچه برای اتصال سخت کننده ها به جان تیر از جوش های گوشه منقطع استفاده شود نباید فاصله آزاد بین جوش های منقطع از ۱۶ برابر ضخامت جان و ۲۵۰ میلی متر بیشتر شود.
ت) کمانش موضعی ورقهای تشکلیل دهنده قطعات سخت کننده باید کنترل شود:
که در آن :
(b/t)st = نسبت پهنا به ضخامت ورقهای سخت کننده
E = مدول الاستیسیته فولاد
Fyst = تنش تسلیم مشخصه فولاد سخت کننده
ث) ممان اینرسی(Ist) قطعات سخت کننده باید محدودیت های زیر را بر اساس مشخصات هر دو چشمه مجاور آن به صورت جداگانه تامین نماید :
در رابطهی فوق :
Ist = ممان اینرسی قطعات سخت کننده حول محور مرکزی جان، برای قطعات سخت کننده جفت
" = ممان اینرسی قطعات سخت کننده حول محل تماس سخت کننده با ورق جان، برای قطعات سخت کننده تک
ρw = نسبت نیروهای برشی در چشمه مجاور بر اساس رابطه زیر که نباید کوچکتر از صفر در نظر گرفته شود:
Vu = مقاومت برشی مورد نیاز در چشمه مورد نظر
Vc۱ = برابر ΦVn در LRFD و Vn/Ωv در ASD است که در آن مقدار Vn در چشمه مورد نظر از روابط ۱۰-۲-۶-۱ یا ۱۰-۲-۶-۹ و یا ۱۰-۲-۶-۱۰ تعیین میگردد.
Vc۲ = برابر ΦVn در LRFD و Vn/Ωv در ASD است که در آن مقدار Vn در چشمه مورد نظر از رابطه زیر تعیین میگردد:
۰.۹ = Φv
Cv۲ = ضریب کمانش برشی جان مطابق روابط ۱۰-۲-۶-۱۱ تا ۱۳
d tw =Aw = مساحت جان مقطع که برابر است با حاصل ضرب عمق کلی مقطع در ضخامت جان
tw = ضخامت جان مقطع
a = فاصله آزاد بین سخت کننده های عرضی
h = فاصله آزاد بین دو بال منهای گردی محل اتصال جان به بال، برای تیرهای نورد شده
= فاصله آزاد بین دو بال ، برای مقاطع ساخته شده از ورق با اتصال جان به بال ها به وسیله جوش
= فاصله بین خطوط پیچ، برای مقاطع ساخته شده از ورق با اتصال جان به بال ها به وسیله پیچ
bp = کوچکترین مقدار a و h
ρst = بزرگترین مقدار (Fyw/Fyst) و ۱
Fyw = تنش تسلیم مشخصه فولاد جان
تبصره: به منظور تامین حداقل ممان اینرسی لازم برای سخت کننده ها،به جای رابطه ۱۰-۲-۶-۱۵ به طور محافظه کارانه می توان از رابطه Ist ≥ Ist۱ استفاده کرد.
۳-۶-۲-۱۰ مقاومت برشی اسمی اعضای با مقطع سپری تحت اثر برش در صفحه تقارن و نبشی تک تحت اثر برش در امتداد یکی از ساق ها
مقاومت برشی اسمی (Vn) بر اساس حالتهای حدی تسلیم برشی و کمانش برشی از رابطه زیر تعیین میشود:
(۲۰-۶-۲-۱۰) Vn=۰.۶FybtCv۲
که در آن :
Fy = تنش تسلیم مشخصه فولاد
b = عمق مقطع سپری یا پهنای ساق نبشی مقاوم در برابر نیروی برشی
t = ضخامت جان سپری یا نبشی مقاوم در برابر نیروی برشی
Cv۲ = ضریب برشی جان مطابق روابط ۱۰-۲-۶-۱۱ تا ۱۳ با فرض h/tw = b/t و ۱.۲ = kv
۴-۶-۲-۱۰مقاومت برشی اعضای با مقطع قوطی شکل (HSS) جعبه ای و سایر مقاطع دارای یک یا دو محور تقارن
مقاومت برشی اسمی (Vn) بر اساس حالتهای حدی تسلیم برشی و کمانش برشی از رابطه زیر تعیین میشود:
(۲۱-۶-۲-۱۰) Vn=۰.۶FyAwCv۲
که در آن :
Fy = تنش تسلیم مشخصه فولاد جان
الف) برای مقاطع قوطی شکل (HSS) و جعبه ای
۲ht=Aw
t = ضخامت جداره مقطع قوطی شکل و ضخامت جان ها در مقاطع جعبه ای
h = پهنای جان مقطع مقاوم در برابر نیروی برشی
= فاصله آزاد بین دو بال منهای گردی محل اتصال جان به بال برای مقاطع نورد شده
= فاصله آزاد بین دو بال برای مقاطع ساخته شده از ورق
= بعد بیرونی (کلی) منهای سه برابر ضخامت بال در صورت مشخص نبودن شعاع گردی اتصال
جان ها به بال ها
Cv۲ = ضریب برشی جان مطابق روابط ۱۰-۲-۶-۱۱ تا ۱۳ با فرض h/tw = h/t و ۵ = kv
تبصره: در مقاطع صلیبی متشکل از دو نیمرخ I شکل عمود بر هم مقادیر t , Aw و h باید بر اساس فقط جان موازی با امتداد نیروی برشی تعیین گردیده و از مقاومت برشی اسمی بالها صرف نظر شود.
۵-۶-۲-۱۰ مقاومت برشی اعضای با مقطع دایره ای شکل تو خالی
مقاومت برشی اسمی (Vn) بر اساس حالتهای حدی تسلیم برشی و کمانش برشی از رابطه زیر تعیین میشود:
(۲۲-۶-۲-۱۰) Vn=۰.۵FcrAg
که در آن :
در روابط فوق :
Fy = تنش تسلیم مشخصه فولاد جان
E = مدول الاستیسیته فولاد
Ag = سطح مقطع کلی
D = قطر خارجی مقطع
t = ضخامت طراحی مقطع لوله معادل ۰.۹۳ برابر ضخامت مقطع برای مقاطع ساخته شده با جوش قوس الکتریکی و معادل ضخامت اسمی مقطع برای مقاطع ساخته شده با جوش زیرپودری
Lv = فاصله بین محل نیروی برشی حداکثر تا محل نیروی برشی صفر در طول عضو
۶-۶-۲-۱۰ مقاومت برشی اسمی اعضای دارای یک یا دو محور تقارن تحت اثر برش در راستای عمود بر محور ضعیف مقطع
در صورتی که این نوع اعضا تحت اثر پیچش قرار نداشته باشند مقاومت برشی اسمی (Vn) هر یک از اجزای مقاوم در برابر برش باید از رابطه زیر به دست آید :
(۲۴-۶-۲-۱۰) Vn=۰.۶FybftfCv۲
که در آن :
Fy = تنش تسلیم مشخصه فولاد
tf = ضخامت جزء مقاوم در مقابل برش
bf = پهنای جزء مقاوم در مقابل برش
Cv۲ = ضریب کمانش برشی جان مطابق روابط ۱۰-۲-۶-۱۱ تا ۱۳ با فرض h/tw = bf/۲tf برای مقاطع I شکل و سپری و h/tw = b/t برای مقطع ناودانی و ۱.۲ = k
۷-۶-۲-۱۰ ملاحظات مربوط به بازشو در جان تیرها
تأثیر تمامی بازشوهای موجود در جان در تعیین مقاومت برشی اسمی اعضای با مقطع فولادی و اعضای با مقطع مختلط باید در نظر گرفته شود. در مواردی که مقاومت برشی مورد نیاز در محل بازشو از مقاومت برشی موجود بیشتر باشد تأمین مقاومت برشی مورد نیاز از طریق تقویت مقطع در محل بازشو به شرطی مجاز است که ورق یا ورقهای تقویتی به بال مقطع تیر نیز متصل شده باشد. الزامات مربوط به مقاومت برشی موجود تیرهای دارای بازشوهای متوالی در جان (تیرهای لانه زنبوری) در پیوست ۵ این مبحث ارائه شده است.
تصویر ۱
تصویر ۲
تصویر ۳
تصویر ۴
تصویر ۵
تصویر ۶
تصویر ۷
تصویر ۸
تصویر ۹
تصویر ۱۰
تصویر ۱۱
تصویر ۱۲
تصویر ۱۳