این بخش به الزامات طراحی اعضاء تحت اثر نیروی محوری کششی که در امتداد محور مرکزی عضو بارگذاری شده اند، می پردازد. علاوه بر الزامات این بخش، در طراحی اعضای کششی که تحت اثر پدیده خستگی و یا تمرکز تنش به علت تغییر ناگهانی مقطع قرار می گیرند، باید اثرات این پدیده ها به نحو موثری لحاظ شده باشد.

 مقررات این بخش تحت عناوین زیر ارائه می گردد.

 ۱-۳-۲-۱۰ الزامات عمومی

 ۲-۳-۲-۱۰ محدودیت لاغری در اعضاء کششی

 ۳-۳-۲-۱۰ تعیین سطح مقطع خالص و موثر اعضای کششی

 ۴-۳-۲-۱۰ مقاومت کششی

 ۵-۳-۲-۱۰ اعضای کششی مرکب از چند نیمرخ یا نیمرخ و ورق

 ۶-۳-۲-۱۰ اعضای کششی با تسمه لولاشده با خار مغزی

 ۷-۳-۲-۱۰ اعضای کششی با تسمه سرپهن

 

۱–۳–۲–۱۰ الزامات عمومی

 در این مبحث برای طراحی اعضای کششی تنها معیار مقاومت به عنوان ضابطه اصلی طراحی در نظر گرفته شده است و کنترل معیار لاغری صرفاً بخاطر شرایط بهره برداری مناسب ارائه شده است.

 در طراحی اعضای کششی بایستی تلاش کرد تا شکل عضو و اتصالات آن به گونه ای تنظیم شود که عضو تنها به کشش کار کند و خمش در آنها ایجاد نشود. در غیر این صورت به برون محوری موجود در طرح و اثر آن در محاسبه باید توجه شود.

 

۲–۳–۲–۱۰ محدودیت لاغری در اعضای کششی

ضریب لاغری حداکثر اعضای کششی (L/r)_max نباید از ۳۰۰ تجاوز نماید. برای قلاب ها و میله مهارهای کششی که دارای پیش تنیدگی اولیه به مقدار کافی باشند، به طوری که پس از ایجاد کشش اولیه عضو به حالت مستقیم درآید، رعایت محدودیت لاغری ضروری نیست.

۳–۳–۲–۱۰ تعیین سطح مقطع خالص موثر اعضای کششی

سطح مقطع خالص موثر برای اعضای کششی به شرح زیر تعریف می شود:       

الف) برای اتصالات و وصله های از نوع پیچی                                                                 A_e = UA_n

ب) برای اتصالات و وصله های از نوع جوشی                                                                 A_e = UA_g

تبصره: در ورق های وصله های پیچی در اعضای کششی:

A_e = A_n ≤ 0.85 A_g                                                                                                                    (۳-۳-۲-۱۰)

  در روابط فوق:

A_g= سطح مقطع کلی عضو

A_n= سطح مقطع خالص عضو

A_e= سطح مقطع خالص موثر عضو

 U = ضریب تأخیر برش مطابق جدول .۱-۳-۲-۱۰ در هر حال این ضریب در مقاطع باز (نظیر مقاطع I ، L ، U ، T و… ) لازم نیست از نسبت سطح مقطع قسمت های اتصال یافته به سطح مقطع کل کمتر در نظر گرفته شود.

 

جدول۱–۳–۲–۱۰ ضریب تأخیر برش (U) برای اتصالات اعضای کششی

 

 

۴–۳–۲–۱۰ مقاومت کششی

مقاومت کششی طراحی (ϕ_t P_n) در اعضای تحت کشش باید برابر کوچکترین مقدار محاسبه شده بر اساس حالت های حدی تسلیم کششی در مقطع کلی (A_g) و گسیختگی کششی در مقطع خالص عضو ( A_n ) و مقطع خالص موثر  (A_e)در نظر گرفته شود.

الف) برای تسلیم کششی در مقطع کلی عضو:

(۴-۳-۲-۱۰)                                             P_n = F_yA_g                             و           ϕ_t= 0.9 

ب) برای گسیختگی کششی در مقطع خالص عضو:

    (۵-۳-۲-۱۰)                                            P_n = F_uA_n                                   و       ϕ_t = 0.75 

پ) برای گسیختگی کششی در مقطع خالص موثر عضو در محل اتصال:

(۶-۳-۲-۱۰)                                             P_n = F_uA_e                              و        ϕ_t = 0.75

در روابط فوق:

   A_{g =} سطح مقطع کلی عضو

 A_{e =} سطح مقطع خالص موثر عضو

  F_{y =} تنش تسلیم فولاد

  F_u= تنش کششی نهایی فولاد

 P_{n =} مقاومت کششی اسمی عضو

  تبصره :۱ مقاومت برشی قالبی در اتصال انتهای اعضای کششی باید مطابق الزامات بخش ۱۰-۲-۱۰ بررسی شود.

 تبصره:۲ مقاومت کششی اعضای کششی با تسمه لولا شده با خارمغزی باید بر اساس الزامات بند ۶-۳-۲-۱۰ تعیین شود.

تبصره :۳ مقاومت کششی اعضای کششی با تسمه سرپهن باید بر اساس الزامات بند ۷–۳–۲–۱۰ تعیین گردد.

 

۵–۳–۲–۱۰ اعضای کششی مرکب از چند نیمرخ یا نیمرخ و ورق

در طراحی اعضای کششی مرکب از چند نیمرخ یا نیمرخ و ورق باید الزامات زیر تامین گردد:

الف) چنانچه در یک مقطع مرکب تحت کشش، ورق های متصل به یک نیمرخ فولادی یا به یک ورق دیگر توسط وسایل اتصال یا نوارهای جوش منقطع به یکدیگر متصل شوند، فاصله مرکز تا مرکز وسایل اتصال یا فاصله آزاد بین نوارهای جوش منقطع در امتداد طولی عضو نباید از مقادیر زیر بیشتر شود.

در قطعات رنگ شده و قطعاتی که رنگ نمی شوند ولی احتمال زنگ زدگی و خوردگی ندارند، ۲۴ برابر ضخامت نازکترین ورق یا ۳۰۰ میلیمتر.

 در قطعات رنگ نشده که تحت اثر زنگ زدگی و خوردگی (حاصل از عوامل جوی) قرار گیرند، ۱۴برابر ضخامت نازکترین ورق یا ۱۸۰ میلیمتر

ب) در اعضای کششی که از دو (یا تعداد بیشتری) نیمرخ یا ورق تشکیل می شوند و بین آنها به فواصلی قطعات لقمه قرارگرفته و در این نقاط به یکدیگر متصل می شوند، فاصله بین لقمه ها باید طوری اختیار شود که ضریب لاغری هریک از اجزای تشکیل دهنده عضو در فاصله آزاد از ۳۰۰ تجاوز نکند.

 پ) در اعضای کششی که از دو ( یا تعداد بیشتری) نیمرخ در تماس با یکدیگر تشکیل می شوند، فاصله مرکز تا مرکز وسایل اتصال یا فاصله آزاد بین نوارهای جوش منقطع باید طوری اختیار شود که ضریب لاغری هریک از اجزای تشکیل دهنده عضو در فاصله آزاد از ۳۰۰ تجاوز ننماید. بعلاوه، فاصله مرکز تا مرکز وسایل اتصال یا فاصله آزاد بین نوارهای جوش منقطع نباید از ۶۰۰ میلیمتر بیشتر باشد.

 ت) در اعضای کششی مرکب، به کاربردن ورق های پوششی مشبک در وجوه باز نیمرخ مرکب مجاز است. ضخامت ورق های پوششی مشبک نباید کمتر از ۱/۵۰فاصله بین خطوط جوش یا قیدهایی باشد که آنها را به اجزای عضو متصل می کند. فاصله مرکز تا مرکز وسایل اتصال یا فاصله آزاد بین نوارهای جوش منقطع در امتداد طولی ورق مشبک نباید از ۱۵۰ میلیمتر تجاوز کند.

 ث) در اعضای کششی مرکب، به کاربردن بست های موازی در وجوه باز نیمرخ مرکب مجاز است. پهنای بست های موازی در امتداد طولی عضو بایستی حداقل به اندازه ۲/۳ فاصله بین خطوط جوش یا قیدهایی باشد که آنها را به اجزای عضو متصل می کند. ضخامت بست های موازی نباید کمتر از ۱/۵۰ فاصله مذکور باشد. فاصله مرکز تا مرکز بست های موازی باید طوری اختیار شود که ضریب لاغری هر یک از اجزای تشکیل دهنده عضو در این فاصله از ۳۰۰ تجاوز نکند.

 

۶–۳–۲–۱۰ اعضای کششی با تسمه لولا شده با خار مغزی

 ۱–۶–۳–۲–۱۰ مقاومت کششی

 مقاومت کششی طراحی در اعضای کششی با تسمه لولا شده باید برابر کوچکترین مقدار محاسبه شده براساس حالت های حدی زیر در نظر گرفته شود.

الف) گسیختگی کششی در سطح مقطع موثر خالص:

(۷-۳-۲-۱۰)                 P_n = F_u(2t_pb_eff)                   و               ø_t = 0.75

ب) گسیختگی برشی در سطح مقطع موثر:

                                                                                (۸-۳-۲-۱۰)                 P_n =0.6 F_uA_sf                و                          ø_sf = 0.75

پ) مقاومت اتکایی در سطح تصویرشده قلم لولا (پین): برای کنترل مقاومت اتکایی به بند ۶–۱۰–۲–۱۰ مراجعه شود.

ت) تسلیم در سطح مقطع کلی:

                                                                              (۹-۳-۲-۱۰)              P_n = F_yA_g = Wt_wF_y                      و                 ø_t = 0.9

در روابط فوق با توجه به شکل (۱۰-۲-۳-۱):

  A_g = سطح مقطع کل

F_y = تنش تسلیم فولاد

 F_u = تنش کششی نهایی فولاد

P_n = مقاومت کششی اسمی

 a = کوتاه ترین فاصله بین لبه سوراخ تا لبه عضو در امتداد تأثیر نیرو

 d_p = قطر پین (قلم لولا)

 t_w = ضخامت تسمه در ناحیه دور از سوراخ

 w = پهنای تسمه

t_p = ضخامت تسمه در ناحیه سوراخ

 b_eff = پهنای موثر مطابق رابطه زیر، که نباید بزرگتر از فاصله واقعی لبه سوراخ تا لبه تسمه در امتداد عمود بر راستای نیرو باشد.

(۱۰-۳-۲-۱۰)                                                         b_eff = 2tp + 16mm ≤ b

A_sf = سطح مقطع موثر در مسیر گسیختگی برشی طبق رابطه زیر:

(۱۱-۳-۲-۱۰)                                                          A_sf = 2t_p (a + d_p/2)

b = فاصله بین لبه سوراخ تا لبه تسمه در امتداد عمود بر نیرو

 

۲–۶–۳–۲–۱۰ محدودیت های ابعادی تسمه های لولا شده با خار مغزی

 -در اعضایی که دارای اتصال لولایی هستند، مرکز سوراخ باید در وسط پهنای عضو قرار داشته باشد. قطر سوراخ نباید بیش از یک میلیمتر از قطر قلم بزرگتر باشد.

-پهنای تسمه در محدوده سوراخ نباید از (2b_eff+d_p) کمتر باشد.

 -کوتاه ترین فاصله بین لبه سوراخ تا لبه عضو در امتداد تاثیر نیرو در محدوده لهیدگی انتهای پین، a ، نباید کوچکتر از  4/3b_eff باشد.

 -گوشه های بعد از محور سوراخ را می توان تحت زاویه ۴۵ درجه نسبت به محور طولی عضو، پخ زد. مشروط برآنکه مقطع باقیمانده بعد از سوراخ در امتداد عمود بر خط بریده شده، کمتر از سطح مقطع عمود بر امتداد نیروی وارده نباشد.

 -کلیه محدودیت های ابعادی تسمه های لولاشده در شکل۱-۳-۲-۱۰ به نمایش درآمده است.

 

شکل ۱–۳–۲–۱۰ محدودیت های ابعادی تسمه لولا شده با خار مغزی

 

 

1-  a ≥ 4/3 b_eff

2-  W ≥ 2b_eff + d_p

3- e ≥ a

4- b_eff = 2t_p + 16 mm ≤ b

5- d_n = dp + 1 mm

6- A_g = Wt_w

 

۷–۳–۲–۱۰ اعضای کششی با تسمه سرپهن

۱–۷–۳–۲–۱۰ مقاومت کششی

 مقاومت کششی طراحی در اعضای کششی با تسمه سرپهن باید برابر کوچکترین مقدار محاسبه شده براساس حالت های حدی زیر درنظر گرفته شود.

 الف) گسیختگی کششی در سطح مقطع مؤثر خالص:

(۱۲-۳-۲-۱۰)             P_n = F_u (۲tb_eff)                                  و         ø_t = 0.75

ب) گسیختگی برشی در سطح مقطع مؤثر:

(۱۳-۳-۲-۱۰)             P_n = 0.6 F_uAsf                                  و         ø_sf = 0.75

پ) مقاومت اتکایی در سطح تصویرشده لولا: برای کنترل مقاومت اتکایی به بند ۶–۱۰–۲–۱۰ مراجعه شود.

ت) تسلیم در سطح مقطع کلی:

(۱۴-۳-۲-۱۰)             P_n = F_yA_g = F_y (Wt)                                  و         ø_t = 0.9

در روابط فوق (با توجه به شکل ۲-۳-۲-۱۰)

A_g = سطح مقطع کل

F_y = تنش تسلیم فولاد

 F_u = تنش کششی نهایی فولاد =P_n مقاومت کششی اسمی

 a = فاصله بین لبه سوراخ تا لبه بیرونی تسمه در امتداد تأثیر نیرو

d_{p =} قطر پین (قلم لولا)

t = ضخامت تسمه سرپهن

w = پهنای تسمه سرپهن در ناحیه ای دور از سوراخ

b_eff = پهنای موثر مطابق رابطه زیر، که نباید بزرگتر از فاصله واقعی لبه سوراخ تا لبه تسمه در امتداد عمود بر راستای نیرو باشد.

 

۲–۷–۳– ۲–۱۰ محدودیت های ابعادی تسمه سرپهن

-ضخامت تسمه های سرپهن باید ثابت باشد و در ناحیه سوراخ نباید افزایش یابد و کاملاً صفحه ای باشد. همچنین سر پهن این تسمه ها باید دایره ای و هم مرکز با سوراخ پین باشد.

 شعاع قسمت ماهیچه ای شکل که در لبه اتصال قسمت پهن به تسمه وجود دارد، نباید از قطر سر دایره ای شکل کمتر باشد.

-قطر پین نباید از ۷/۸ پهنای تسمه کمتر باشد.

 قطر سوراخ نباید بیش از ۱ میلیمتر بزرگتر از قطر پین باشد.

 -برای فولادهای پرمقاومت (با تنش تسلیم بیش از ۴۸۵ مگا پاسکال)، قطر سوراخ نباید از ۵ برابر ضخامت تسمه تجاوز کند و پهنای تسمه باید متناسباً کاهش داده شود.

-در محاسبات، پهنای تسمه نباید بیشتر از ۸ برابر ضخامت آن در نظر گرفته شود. ضخامت تسمه را نباید کمتر از ۱۲ میلیمتر در نظر گرفت، مگر حالتی که قلم اتصال دارای مهره باشد که با سفت کردن آنها قطعات جمع و فشرده شوند. فاصله بین لبه سوراخ تا لبه تسمه در امتداد عمود بر نیروی وارده نباید کمتراز ۲/۳و بیشتر از _۳/۴ پهنای تسمه در نظر گرفته شود (حد بالای b فقط برای منظور طراحی می باشد).

 -کلیه محدودیت های ابعادی تسمه سرپهن در شکل ۲-۳-۲-۱۰ نمایش داده شده است.

شکل ۲–۳–۲–۱۰ محدودیت های ابعادی تسمه های سر پهن

 

  (۱) t ≥ 12mm

  (۳) w ≤ 8t

  (۴) d_p ≥ 7/8 w

 (۵) d_n ≤ dp +1 mm

 (۶) r ≥ D

 (۷) a = b

  (۸) 2/3w ≤ b ≤ 3/4w

(۹) A_g = wt