کمانش موضعی در مقاطع فولادی

کمانش:تغییر شکلی است که در عضو تحت فشار به وجود می‌آید،برای مثال ستون‌ها (عضوهای منشوری قائم) که در سازه بارهای فشاری محوری را تحمل می‌کنند ،اگر درست طراحی نشوند. ممکن است براثر اعمال بار وارده کمانش کنند.

اهمیت این موضوع در مورد ستون‌های لاغر بیشتر می‌شود.

اما کمانش موضعی زمانی پدید می‌آید که نسبت پهنا به ضخامت مقطع بیشتر از مقدار حداکثری آئین نامه است. به عبارتی دیگر اگر المان‌های مقطع بسیار لاغر باشد؛ این کمانش اتفاق می‌افتد و در نهایت مقطع خاصیت باربری خود را از دست خواهد داد. بنابراین کنترل کمانش موضعی از اهمیت بالایی در ایجاد ایمنی کلی سازه خواهد داشت.

برای کنترل کمانش لازم است با طبقه‌بندی مقاطع فولادی از منظر کمانش موضوعی آشنا باشیم، که در این مطلب ابتدا به این طبقه‌بندی می‌پردازیم و سپس با بررسی جداول نسبت پهنا به ضخامت بیشتر با موضوع مورد بحث آشنا می‌شویم.

ویژگی مقاطع با اجزای غیر لاغر و لاغر:

مقاطع با اجزای لاغر Slender Element:

علاوه بر مشخصاتی که برای این مقاطع در مبحث 10 مقررات ملی ساختمان در بندهای بالا ذکر شد؛ معمولا در مقاطع با اجزای لاغر ورق‌های تشکیل دهنده این مقاطع تحت تنش‌های فشاری، پیش از رسیدن به ظرفیت الاستیک دچار کمانش موضعی می‌شوند و  در نهایت تحت کمانش  دچار خرابی می‌شوند. در تصاویر زیر این موضوع مشخص است.

مقاطع غیر لاغر non slender Element:

در مقاطع غیر لاغر  به علت ضریب لاغری کوچک ،ورق‌های تشکیل دهنده این مقاطع تحت تنش‌های فشاری در محدوده الاستیک رفتار می‌کنند، به عبارتی ورق‌ها به گونه‌ای تعیین نسبت عرض به ضخامت می‌شوند که مطلقاً در ناحیه الاستیک خود دچار کمانش موضعی نمی‌شوند.

  جداول نسبت پهنا به ضخامت اجزای فشاری:

آیا با استفاده از جداول بالا می‌توان تشخیص داد چه مقاطعی لاغر اند؟

بله با توجه به نوع مقطع مورد استفاده و استفاده از جداول مبحث 10 مقررات ملی ،می توان لاغری یا غیر لاغر بودن مقطع را مشخص کرد.

برای مثال:

در ضمن مقدار λ_r را می‌توانیم برای دو فولاد پرکاربرد St_{37 و} St₅₂ باتوجه به تنش تسلیم هر کدام محاسبه کنیم تا در حل تست‌های مربوطه در آزمون نظام مهندسی سرعت عمل بیشتری داشته باشیم.

با محاسبه نسبت پهنا به ضخامت اجزای مقاطع و مقایسه این نسبت با مقدار حداکثر نسبت پهنا به ضخامت λ_r که در دسته‌بندی بالا با رنگ قرمز مشخص شده است،  می‌توان کمانش را کنترل کرد، با توجه به این که کمانش موضعی تأثیر نامطلوبی روی شکل‌پذیری مقاطع داشته و سبب خرابی اجزای مقاطع می‌شود، لذا در صورت عدم کنترل کمانش، مقطع قابلیت باربری خود را از دست خواهد داد و در نهایت منجر به کمانش کلی سازه و کاهش چشمگیر ایمنی سازه خواهد شد.

با رعایت نسبت عرض(پهنا) به ضخامت در مقاطع تیرها و ستون‌های فولادی می‌توان از کمانش موضعی در مقطع جلوگیری کرد ،ظرفیت خمشی و مقاومت مقطع و همچنین شکل‌پذیری را افزایش داد.

توضیحات و نکاتی که در این مطلب در خصوص کمانش موضعی در مقاطع فولادی عنوان کردیم، برگرفته از مبحث 10 مقررات ملی ساختمان و مقالات مرتبط با این موضوع بوده است.
در ادامه می‌توانید حل تشریحی یکی از همین سوالات در رابطه با مطلب فوق را مشاهده کنید: