ضریب تاخیر برشی چیست؟
همانطور که شما هم می دانید در بحث گسیختگی اعضای کششی با توجه به سوراخ هایی که در اتصالات پیچی و پرچی وجود دارد، از سطح مقطع خالص موثر استفاده می کنیم. اما چگونه سطح مقطع کلی را در مقاطع به سطح مقطع خالص موثر تبدیل کنیم؟
در این مقاله جامع ابتدا به معرفی انواع سطح مقطع می پردازیم آنگاه به مباحث مهم تری مانند محاسبه ضریب تاخیر برش با حل 2 مثال و بررسی جدول ضریب تاخیر برش می پردازیم.
در این مقاله چه میآموزیم؟
معرفی سطح مقطع خالص مؤثر، خالص و کلی در یک مقطع تحت کشش
سطح مقطع کلی (Ag)
سطح مقطع عمود بر نیروی کششی را سطح مقطع کلی گویند. این سطح مقطع بدون در نظر گرفتن جوش و پیچ محاسبه میشود. مساحت های ارائه شده برای تمامی نیم رخ ها در جدول اشتال، بیانگر این پارامتر هستند.
سطح مقطع خالص (An)
در اتصالات پیچ و پرچ حفره های روی عضو کششی موجب کاهش مساحت میشود لذا با کسر مساحت تمام پیچ ها از سطح مقطع کلی، سطح مقطع خالص را محاسبه میکنیم.
سطح مقطع خالص مؤثر (Ae)
با توجه به اینکه تنش و توزیع نیروی کششی در اطراف پیچ ها و پرچ ها بیشتر است، باید سطح مقطعی کمتر از سطح مقطع خالص را در طراحی ها لحاظ کرد. لذا در اتصالات جوشی، با ضرب U (ضریب تاخیر برش) در مساحت کلی مقطع و در اتصالات پیچی با ضرب U در مساحت خالص، مساحت مقطع خالص مؤثر محاسبه میشود.
اتصالات جوشی: سطح مقطع کلی Ag × ضریب تاخیر برشی U ← مساحت مقطع خالص موثر Ae
اتصالات پیچی: سطح مقطع خالص An × ضریب تاخیر برشی U ← مساحت مقطع خالص موثر Ae
در ادامه بند مربوط به سطح مقطع مؤثر اعضای کششی در مبحث دهم مقررات ملی ایران مشاهده میشود:
در شکل زیر، نحوه ی تشکیل صفحهی گسیختگی در یک عضو تحت کشش مشاهده میشود.

شکل1- مساحت مؤثر و بحرانی در معرض نیروی کششی
ضریب تاخیر برشی چیست؟
در مقاطع کششی علاوه بر کاهش مساحت به علت وجود پیچ یا پرچ که باعث کاهش مقاومت میشود، عوامل دیگری هم مانند توزیع غیر یکنواخت تنش و ایجاد لنگر اضافی، ناشی از خروج از مرکزیت اتصال ()، سبب کاهش بیشتر مقاومت عضو کششی میشوند. به عنوان مثال، یک نبشی هر دو بال آن به ورق متصل شده، نسبت به نبشی که فقط یک بال آن متصل شده، مقاومت بیشتری دارد. کمتر شدن مقاومت ناشی از عدم توزیع یکنواخت تنش را، “پدیده تأخیر برشی“ مینامند.
به بیان ساده تر، قسمتی که به بال متصل است نسبت به قسمتی که متصل نیست با تأخیر و مقاومت بیشتری نسبت به قسمت متصل نشده، تحت کشش جابجا میشود. همین عدم مشارکت تمام اجزاء مقطع در انتقال نیروی کششی به گاست (در اینجا منظور صفحه ایست که بال به آن متصل شده) باعث تمرکز تنش در یک قسمت شده که مقطع را مستعد شکست میکند.
به طور کلی ضریب تاخیر برشی به مساحت خالص (An) در اتصالات پیچی و پرچی اعمال میشود و در اتصالات جوشی هم این ضریب به مساحت کل (Ag) اعمال میشود. همچنین با آزمایشات و تجربیات کسب شده، هرچه طول اتصال (L) بیشتر باشد، ضریب تاخیر برش (U) کوچک تر شده و تأثیر آن کمتر میشود.

شکل 2- نواحی مؤثر در تأخیر برشی و تشخیص خروج از مرکزیت
در نتیجه، ضریب تاخیر برشی ضریبی است که در محاسبهی سطح مقطع خالص مؤثر (برای تعیین ظرفیت کششی عضو در حالت حدی گسیختگی) به کار میرود و همواره کوچکتر یا مساوی یک است. همانطور که گفته شد، این ضریب به دلیل عدم اطمینان از توزیع تنش یکنواخت کششی در سطح مقطع خالص انتهای عضو (محل اتصال)، در محاسبات اعمال میشود.
محاسبه ضریب تاخیر برش در مقاطع مختلف
برای محاسبه ضریب تاخیر برش، مبحث دهم در بند 10-2-3-3 بر اساس تجربیات گذشته، فرمول هایی را ارائه کرده است. این روابط هم برای اتصالات پیچی و هم اتصال جوشی قابل استفاده اند. جداول ضریب تاخیر برشی که در زیر قرار داده شده است در واقع نحوه ی محاسبه ضریب تاخیر برش را تحت حالتهای مختلف نشان میدهد.

جدول ضریب تاخیر برش برای اتصالات اعضای کششی
محاسبه ضریب تاخیر برش با کمک مثال
مثال 1: مساحت مؤثر و ضریب تاخیر برشی را در شکل زیر که در آن یک نبشی از طرف یک بال آن به صفحهی زیرین توسط پیچ متصل شده، محاسبه نمایید.
با توجه به اتصال پیچی و اینکه فقط یک بال مقطع متصل شده است داریم:
L = 3 + 3 = 6n
An = Ag – Aboltes
مساحت کلی نبشی حاضر 5.77 اینچ مربع میباشد (مساحتی که از جداول اشتال استخراج میشود)، اما با توجه به اینکه نبشی به کمک پیچ متصل شده است، ابعاد پیچها باید از سطح مقطع کم شوند تا مساحت خالص بدست آید:
از آنجایی که نبشی تنها به کمک یک بال متصل شده، مساحت خالص هم باید کاهش یابد تا مساحت خالص مؤثر حاصل شود. با توجه به دومین حالت از جدول 10-2-3-1، برای محاسبهی ضریب تاخیر برش از فرمول زیر استفاده میشود:
مساحت خالص مؤثر برابر است با:
Ae = U * An
Ae = 0.72 * 5.02 = 3.62 in2
مثال 2: در اتصال جوشی زیر ضریب تاخیر برشی و مساحت مؤثر را محاسبه نمایید.
همانطور که در شکل مشخص میباشد، طول اتصال برابر است با:
L= 5.5 in
در این حالت هم مشابه به مثال قبل، با توجه به اینکه تنها یک بال نبشی به کمک جوش متصل شده، مساحت خالص مؤثر به کمک رابطهی زیر باید محاسبه گردد:
Ae = U * An
با توجه به دومین حالت از جدول 10-2-3-1 برای محاسبه ضریب تاخیر برش از فرمول زیر استفاده میشود:
منابع
- مبحث دهم مقررات ملی ساختمان
- طراحی سازههای فولادی- مهندس شاپور طاحونی
- بررسی پارمتری اثر تأخیر برشی در اتصالات جوشی اعضای کششی با مقاطع ناودانی- معین برخوری مهنی
مسیر یادگیری برای حرفه ای شدن
- 42
- 43
- 44
- 45
- 46
- محاسبه ضریب تاخیر برش با حل 2 مثال فرمولی و به همراه بررسی جدول ضریب تاخیر برش
- 48
مطلبی میخواهید که نیست ؟ از ما بپرسید تا برایتان محتوا رایگان تولید کنیم!
- ارسال سوال برای تولید محتوا
بسیارعالی. از گروه سبز سازه بابت توضیحات عالی و مطالب مفید ممنونم.
پاسخ دهید
سلام مهندس عزیز وقت تون بخیر ، ممنون از لطف و همراهی تون با گروه مهندسی سبزسازه ، موفق و سلامت باشید.
پاسخ دهید
بسیار عالی
پاسخ دهید
سپاس از همراهی شما مهندس عزیز با گروه مهندسی سبزسازه
پاسخ دهید
درود برشما تیم حرفه ای سبز سازه. سوال بنده اینه که دلیل منطقی این جمله رو نفهمیدم: “هرچه طول اتصال (L) بیشتر باشد، ضریب تاخیر برش (U) کوچک تر شده و تأثیر آن کمتر میشود”. با سپاس
پاسخ دهید
سلام و درود بر شما دوست عزیز.
سطح مقطع خالص برای جبران(اصلاح) تنش و توزیع نیروی کششی در اطراف پیچها و پرچها بکار میرود. با افزایش طول اتصال، اثر توزیع غیریکنواخت تنشها کاهش یافته و بنابراین ضریب تأخیر برش نیز کاهش مییابد. این موضوع در روابط ارائه شده در جدول ۱۰-۲-۳-۱ مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ویرایش ۱۴۰۱ نیز مشخص است.
پاسخ دهید
سلام؛ببخشید n در محاسبه سطح مقطع خالص گفته شده تعداد خطوط منحنی و رابطه هم اینهt(w_n(db+2)=An؛الان می خواستم بپرسم که تعداد خطوط منحنی چه طور به دست می آید ؟؟
پاسخ دهید
سلام
خسته نباشید
جدول اشتال بنده به میلی متر هست تبدیل واخد هم درست در نمیاد چکارکنم
پاسخ دهید
سلام باتشکر از زحماتتون
در محاسبه سطح مقطع خالص باید مساحت دو پیچ کسر بشه درست؟خب قطر پیچ ۵/۸اینچ که ضربدر۲ و ضربدر ضخامت نبشی یعنی .۰/۵ اینچ ولی توی محاسبه مساحت خالص یه ۱/۸ هم به قطر اضافه شده لطف میکنین بگین این عدد برا چیه؟ آیا اثر لقی هست؟
پاسخ دهید
سلام لینک دانلود رو لطفا چک بفرمایید بعد از دانلود صفحه ای بافرمت “html”دارای متن نامفهوم ممنون
پاسخ دهید
سلام مهندس وقت بخیر
فایل به صورت مرورگر ذخیره شده، لطفا کلیک راست کرده و تغییرنام رو بزنید و پسوند html رو بردارید و با pdf ذخیره شود
پاسخ دهید
البته برای اتصالات جوشی uرو باید در Agضرب کرد نه An
پاسخ دهید
سلام ممنون از دقت شما مهندس، بله همانطور که در ابتدا مقاله ذکر شد در اتصالات جوشی باید در Ag ضرب شود که در مثال دوم به علت اشتباه تایپی An درج شده است.
پاسخ دهید
با عرض سلام و تشکر بابت سایت و مطالب مفیدتون
مساحت AS2 , AS3 در ایتبز چیست و روش محاسبه این پارامترها در مقاطع مرکب و … به چه صورتی است ؟ همچنین محاسبه J , Cw ؟
اگه با ذکر مثال باشه خیلی عالی هست .
با تشکر
پاسخ دهید
سلام
مطابق تصویر (روی کلمه تصویر کلیک کنید) می توانید برای مقاطع دیگر مساحت برشی را محاسبه کنید. تشخیص ساق مقاوم در برابر برش مهم است که در تصویر تحت برش هر راستا ساق مقاوم آن راستا در نظر گرفته شده است. برای محاسبه ثابت تابیدگی و ثابت پیچشی میتونید به مقاله محاسبه ثابت تابیدگی (روی آن کلیک کنید) مراجعه کنید.
پاسخ دهید
تشکر از مطلب عالی و مفهمومی سبزسازه
در مورد این مبحث چند سوال داشتم که اگر امکان دارد رفع اشکال نمایید
۱٫ اینکه در مورد ورقهای وصله پیچی میگه که باید سطح مقطع خالص کمتر از ۸۵ درصد سطح مقطع کل باشه, چرا؟ یعنی با این تفسیر میگه که تعداد سوراخ یا قطر اونا باید بیشتر از ۱۵ درصد باشه؟
۲٫ضریب تاخیر برشی با خروج از مرکزیت رابطه کاهشی مستقیم و با طول وصله رابطه افزایشی معکوس داره.اینطور نیس؟ یعنی با افزایش خروج از مرکزیت, ضریب تاخیر کاهش و با افزایش طول, این ضریب زیاد میشه.
۳٫ مورد شماره ۳ از جدول ضریب تاخیر برشی رو متوجه نمیشم. جوش عرضی, یعنی در راستای عمود بر راستای نیرو؟
پاسخ دهید