این بخش به الزامات طراحی اعضای با مقطع دارای تقارن یک محوره یا دو محوره تحت اثر برش در صفحه جان، اعضای با مقطع نبشی تک، اعضای با مقطع توخالی نظیر مقاطع لوله ای و قوطی شکل و اعضای با مقطع دارای تقارن یک محوره یا دو محوره تحت اثر برش در امتداد عمود بر محور ضعیف می پردازد.
مقررات این بخش تحت عناوین زیر ارائه می گردد.
۱-۶-۲-۱۰ الزامات عمومی
۲-۶-۲-۱۰ مقاومت برشی اعضا بدون توجه به عمل میدان کششی
۳-۶-۲-۱۰ مقاومت برشی اعضا با توجه به عمل میدان کششی
۴-۶-۲-۱۰ مقاومت برشی اعضای با مقطع نبشی تک
۵-۶-۲-۱۰ مقاومت برشی اعضای با مقطع قوطی شکل
۶-۶-۲-۱۰ مقاومت برشی اعضای با مقطع لوله ای
۷-۶-۲-۱۰ مقاومت برشی اعضایی که تحت اثر برش در امتداد عمود بر محور ضعیف مقطع قرار دارند.
۸-۶-۲-۱۰ تیرها و شاه تیرهای دارای بازشو در جان مقطع
۱–۶–۲–۱۰ الزامات عمومی
مقاومت برشی طراحی مساوی fvVn می باشد که در آن:
fv = ضریب کاهش مقاومت برشی می باشد و برای کلیه الزامات این بخش برابر ۰.۹ بوده به جز در مورد بند ۱-۲-۶-۲-۱۰-الف که مقدار آن باید برابر یک در نظر گرفته شود.
Vn = مقاومت برشی اسمی اعضا می باشد که باید برابر کوچکترین مقدار محاسبه شده بر اساس حالت های تسلیم برشی و کمانش برشی مطابق الزامات بندهای ۲-۶-۲-۱۰ تا ۷-۶-۲-۱۰ در نظر گرفته شود.
در این بخش برای طراحی اعضا برای نیروی برشی دو روش ارائه گردیده است. در روش اول مطابق الزامات بند ۲-۶-۲-۱۰ برای محاسبه مقاومت برشی اعضا از عمل میدان کششی استفاده نمی شود. اما در روش دوم مطابق الزامات بند ۳-۶-۲-۱۰ برای تعیین مقاومت برشی اعضا از عمل میدان کششی استفاده می شود.
۲–۶–۲–۱۰ مقاومت برشی اعضا بدون توجه به عمل میدان کششی
الزامات این بند مربوط است به تعیین مقاومت برشی اسمی اعضای با مقطع نوردشده یا ساخته شده از ورق دارای تقارن یک محوره یا دو محوره که تحت اثر برش در صفحه جان قرار دارند. مقاومت برشی اسمی اعضای با مقطع ناودانی که تحت اثر برش در صفحه جان قرار دارند نیز باید بر اساس الزامات این بند محاسبه شوند.
۱–۲–۶–۲–۱۰ مقاومت برشی اسمی
مقاومت برشی اسمی(Vn) اعضای با مقطع دارای جان سخت نشده (بدون سخت کننده) و سخت شده (با سخت کننده) بر اساس حالت های حدی تسلیم برشی و کمانش برشی از رابطه زیر تعیین می شود.
Vn= 0.6 Fy Aw Cv (۱-۶-۲-۱۰)
که در آن:
Fy = تنش تسلیم فولاد جان
Aw = مساحت جان مقطع که برابر است با حاصلضرب عمق کلی مقطع (d) در ضخامت جان (tw)
Cv = ضریب برشی جان به شرح زیر:
الف) برای جان مقاطع I شکل نورد شده با h/tw ≤ 2.24√E/Fy :
ب) برای جان سایر مقاطع به استثنای مقاطع لوله ای، ضریب برشی جان به شرح زیر است:
Cv=1 , Φv=1 (۲-۶-۲-۱۰)
ب) برای جان سایر مقاطع به استثنای مقاطع لوله ای، ضریب برشی جان به شرح زیر است:
Cv=1 (۳-۶-۲-۱۰)
(۴-۶-۲-۱۰)
(۵-۶-۲-۱۰)
در روابط فوق kv ضریب کمانش برشی ورق جان بوده و به شرح زیر تعیین می شود.
۱- برای جان های سخت نشده (بدون سخت کننده عرضی) با KV =5; h/tw <260 می باشد. به استثنای جان مقاطع سپری که برای آن kv =1.2 است.
۲- برای جان های سخت شده (دارای سخت کننده عرضی):
(۶-۶-۲-۱۰)
در روابط فوق:
tw= ضخامت جان مقطع
a= فاصله آزاد بین سخت کننده های عرضی جان
h= برای تیرهای نوردشده مساوی فاصله آزاد بین دو بال منهای شعاع های گردی محل اتصال جان به بال
h=برای مقاطع ساخته شده از ورق چنانچه اتصال جان به بال ها جوشی باشد مساوی فاصله آزاد بین دو بال
h= برای مقاطع ساخته شده از ورق چنانچه اتصال جان به بال های پیچی باشد مساوی فاصله بین خطوط پیچ
h= برای مقاطع سپری مساوی عمق کلی مقطع
در مواردی که
![\[\frac{h}{t_{w}}\leq 2.46\sqrt{\frac{E}{F_{y}}}\]](http://benamekhoda.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-0fbaa8fd05bce3d637b90dc7503051c4_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
بوده و نیز در مواردی که مقاومت برشی مورد نیاز کوچکتر یا مساوی مقاومت برشی موجود (Vn) طبق بند ۱-۲- ۶-۲-۱۰-ب به ازای kv= 5 باشد، نیازی به تعبیه سخت کننده های عرضی در جان مقاطع نمی باشد. در صورت عدم تحقق یکی از شرایط مذکور باید از سخت کننده های عرضی با رعایت محدودیت های زیر استفاده شود.
الف) ممان اینرسی (Ist) در قطعات سخت کننده جفت نسبت به محور مرکزی جان و ممان اینرسی (Ist) در قطعات سخت کننده تک نسبت به محل تمامی سخت کننده با ورق جان باید محدودیت زیر را تأمین نمایند.
Ist = btw3j (۷-۶-۲-۱۰)
j= 2.5/(a/h)2– 2 ≥ 0.5 (۸-۶-۲-۱۰)
a، tw و h در بند ۱-۲-۶-۲-۱۰ تعریف شده اند.
b= کوچکترین مقدار a و h
شکل ۱–۶–۲–۱۰ مقطع سخت کننده های عرضی
ب) در صورتیکه به عمل تماسی مستقیم بین قطعه سخت کننده و بال تیر، برای انتقال بارهای متمرکز یا عکس العمل تکیه گاهی، نیاز نباشد، می توان سخت کننده عرضی را به بال کششی جوش نداده و یا حتی می توان 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 می کنند 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.
پ) سخت کننده های عرضی باید به بال فشاری متصل گردند تا از بلندشدن بال در اثر پیچش جلوگیری به عمل آید.
ت) فاصله مرکز به مرکز پیچ هایی که سخت کننده ها را به جان تیر متصل می کنند، نباید از ۳۰۰ میلیمتر تجاوز نماید. 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 یا ۲۵۰ میلیمتر، هر کدام کوچکتر است، تجاوز نماید.
۳–۶–۲–۱۰ مقاومت برشی اعضا با توجه به عمل میدان کششی
در مواردی که قطعات سخت کننده عرضی مطابق الزامات بند ۲-۲-۶-۲-۱۰ در جان تیر تعبیه شود، می توان برای تعیین مقاومت برشی اسمی اعضا از عمل میدان کششی استفاده نمود.
۱–۳–۶–۲–۱۰ محدودیت های استفاده از عمل میدان کششی
به طور کلی استفاده از عمل میدان کششی برای حالت های زیر مجاز نمی باشد.
الف) در چشمه های دو انتهای تمامی اعضای دارای سخت کننده های عرضی
ب) در اعضایی که در آنa/h > 3یا
![\[\frac{a}{h}>[\frac{260}{\frac{h}{t_{w}}}]^{2}\]](http://benamekhoda.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-2a642887cb9d84822633bd89a8fd24e1_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
پ) در اعضایی که
![\[[\frac{2A_{w}}{\frac{A_{fc}}{A_{ft}}}]> 2.5\]](http://benamekhoda.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-14374cb96346ab993f73993216c97a16_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
ت) در اعضایی که
![\[(\frac{h}{b_{ft}})> 6\]](http://benamekhoda.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-8ca565ae4ab13c51c552d8b0e0a90777_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
یا
![\[(\frac{h}{b_{fc}})> 6\]](http://benamekhoda.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-c1ab97697df78262e12c220158458014_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
که در آن:
a، h و tw در بند ۱-۲-۶-۲-۱۰ تعریف شده اند.
Afc و Aft = به ترتیب سطح مقطع بال فشاری و کششی
bfc و bft = به ترتیب پهنای بال فشاری و کششی
۲–۳–۶–۲–۱۰ مقاومت برشی اسمی با توجه به عمل میدان کششی
در صورت مجاز بودن استفاده از عمل میدان کششی، مقاومت برشی اسمی (Vn) باید به شرح زیر بر اساس حالت حدی تسلیم میدان کششی در نظر گرفته شود.
Vn=۰/۶FyAw (۹-۶-۲-۱۰)
(۱۰-۶-۲-۱۰)
که در آن h،tw،kv،Cv،E،Fy،Aw در بندهای قبلی تعریف شده اند.
۳–۳–۶–۲– ۱۰ سخت کننده های عرضی
در صورت استفاده از عمل میدان کششی، سخت کننده های عرضی علاوه بر تأمین الزامات بند ۲-۲-۶-۲-۱۰ باید محدودیت زیر را نیز تأمین نمایند.
(۱۱-۶-۲-۱۰)
Ist ≥ Ist۱+(Ist۲-Ist۱) [Vu – Vc۱/Vc۲ – Vc۱] (۱۲-۶-۲-۱۰)
که در آن:
![\[(\frac{b}{t})_{st}=\]](http://benamekhoda.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-738202ae9bd7176d991a432b384f4147_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
نسبت پهنا به ضخامت سخت کننده
Fyst =تنش تسلیم فولاد سخت کننده
Ist = ممان اینرسی در قطعات سخت کننده جفت نسبت به محور مرکزی جان و ممان اینرسی در قطعات سخت کننده تک نسبت به محل تماس سخت کننده با ورق جان
Ist1 = حداقل ممان اینرسی مورد نیاز بدون توجه به عمل میدان کششی مطابق رابطه زیر:
Ist =btw۳j (۱۳-۶-۲-۱۰)
که در آن، b،tw وj در بند ۲-۲-۶-۲-۱۰ تعریف شده اند.
Ist2 = حداقل ممان اینرسی مورد نیاز با توجه به عمل میدان کششی مطابق رابطه زیر:
(۱۴-۶-۲-۱۰)
h = مطابق تعاریف ارائه شده در بند ۲-۶-۲- ۱۰-ب
Vu = بزرگترین مقاومت برشی مورد نیاز در چشمه های مجاور
Vc1 = کوچکترین مقاومت برشی موجود در چشمه های مجاور بدون توجه به عمل میدان کششی
Vc2 = کوچکترین مقاومت برشی موجود در چشمه های مجاور با توجه به عمل میدان کششی
ρst = بزرگترین مقدار Fyw/Fyst و ۱
Fyw = تنش تسلیم فولاد جان
۴–۶–۲–۱۰ مقاومت برشی اعضای با مقطع نبشی تک
مقاومت برشی اسمی (Vn) اعضای با مقطع نبشی تک باید از طریق رابطه ۱-۶ -۲ -۱۰ و بر اساس الزامات بند -۱-۲-۶-۲-۱۰-ب با Aw=bt تعیین شود که در آن:
b = پهنای ساق مقاوم در مقابل نیروی برشی
t = ضخامت ساق مقاوم در مقابل نیروی برشی
h/tw برابر b/t و نیز kv برابر ۱.۲ می باشد.
۵–۶–۲–۱۰ مقاومت برشی اعضای با مقطع قوطی شکل
مقاومت برشی اسمی (Vn) اعضای با مقطع قوطی شکل باید بر اساس الزامات بند ۱-۲-۶-۲-۱۰ با Aw=2ht تعیین شود. که در آن:
t= ضخامت طراحی جان های مقطع قوطی شکل مساوی 0.93 برابر ضخامت اسمی جان ها برای مقاطع قوطی شکل با جوش قوس الکتریکی و مساوی ضخامت اسمی جان ها برای مقاطع قوطی شکل با جوش زیرپودری
h= مطابق تعریف ارائه شده در بند -۲-۶-۲-۱۰-ب در صورت مشخص نبودن شعاع گردی در محل اتصال جان ها به بال ها برای محاسبه h می توان بعد بیرونی (کلی) منهای سه برابر ضخامت بال را در محاسبات منظور نمود.
و tw باید برابر t و نیز kv برابر ۵ در نظر گرفته شود.
۶–۶–۲–۱۰ مقاومت برشی اعضای با مقطع لوله ای
مقاومت برشی اسمی (Vn) اعضای با مقطع لوله ای بر اساس حالت های حدی تسلیم برشی و کمانش برشی از رابطه زیر تعیین می شود.
Vn=1/2FcrAg (۱۵-۶-۲-۱۰)
که در آن Fcr بزرگترین مقدار به دست آمده از روابط زیر در نظر گرفته می شود؛ ولی در هر حال Fcr نباید از 0.6 Fy بزرگتر در نظر گرفته شود.
(۱۶-۶-۲-۱۰)
(۱۷-۶-۲-۱۰)
در روابط فوق:
Ag = سطح مقطع کلی مقطع
D = قطر خارجی مقطع
t = ضخامت طراحی مقطع لوله ای معادل ۰.۹۳ برابر ضخامت اسمی 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.
تبصره: روابط کمانشی ۱۶–۶–۲–۱۰ و ۱۷–۶–۲–۱۰ عموماً برای مقاطع با D/t >100، مقاطع ساخته شده از فولاد پرمقاومت و برای اعضای با دهانه های بزرگ کنترل کننده هستند. مقاومت برشی اعضای با مقطع لوله ای استاندارد معمولاً بر اساس حالت حدی تسلیم برشی تعیین می شود.
۷–۶–۲–۱۰ مقاومت برشی اعضایی که تحت اثر برش در امتداد عمود بر محور ضعیف مقطع قرار دارند.
در صورتیکه این نوع اعضا تحت اثر پیچش قرار نداشته باشند، مقاومت برشی اسمی (Vn) هر یک از اجزای مقاومت کننده در برابر برش باید از طریق رابطه ۱-۶-۲-۱۰ و بر اساس الزامات بند ۱-۲-۶-۲-۱۰-ب با Aw=bftf و h/tw= b/tf و kv=1.2 تعیین شود. که در آن:
tf = ضخامت جزء مقاوم در مقابل برش
bf = پهنای جزء مقاوم در مقابل برش
b = نصف پهنای کلی بال برای مقاطع I شکل و پهنای کلی بال برای مقاطع ناودانی شکل
۸–۶–۲–۱۰ تیرها و شاه تیرهای دارای بازشو در جان مقطع
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 کافی پیرامون بازشو مجاز است.
