انتقال نیرو در اتصالات
به کمک اتصالات می توانیم یکپارچگی سازه را حفظ کنیم و در این راستا برای طراحی اتصالات باید در ابتدا رفتار آنها را برای انتقال نیرو بررسی کنیم. در این مقاله سعی شده است حالات مختلف رفتار انتقال نیرو در اتصالات پیچ و مهره ای و جوشی بیان شود و نمونه سوالاتی که در آزمون های نظام مهندسی و کارشناسی رسمی راه و ساختمان از این موارد طرح شده اند، مرور شود. با نشر نوآور همراه باشید…
پیچ:
_ رفتار پیچ ها برای انتقال نیرو به دو صورت، برشی و کششی می باشد؛ به عبارتی:
- اگر پیچ ها تحت نیروی برشی یا لنگر پیچشی قرار بگیرند، در آنها نیروی برشی ایجاد می شود.
- اگر پیچ ها تحت نیروی کششی یا لنگر خمشی قرار بگیرند، در آنها نیروی کششی ایجاد می شود.
_ پیچ ها در مقابل تنش فشاری مقاومتی ندارند، چرا که دو عضو با ارتباطی که با یکدیگر دارند این نیرو را انتقال می دهند. لذا طراحی بر مبنای گسیختگی برشی و کششی انجام می شود.
_اگر خط اثر نیروی اعمالی، در صفحه گذرنده از پیچ ها قرار داشته باشد ولی از مرکز هندسی پیچ ها عبور نکند، باعث ایجاد لنگر پیچشی می شود.
_ اگر خط اثر نیروی اعمالی، خارج از صفحه گذرنده از پیچ ها قرار داشته باشد و از مرکز هندسی پیچ ها عبور نکند، باعث ایجاد لنگر خمشی می شود.
اتصال پیچی تحت اثر نیروی برشی:
با توجه به شکل، وقتی صفحه اتصال کشیده می شود، سبب ایجاد یک برش در صفحه لغزش می شود، پس اتصال، تحت اثر نیروی برشی می باشد و همچنین با توجه به شکل سمت راست، چون این نیرو از مرکز هندسی پیچ ها عبور می کند، پس این نیرو در این نقطه لنگری را ایجاد نمی کند.
اتصال پیچی تحت اثر نیروی کششی:
با توجه به شکل، با اعمال نیرو بر ورق اتصال، در پیچ ها یک نیروی کششی حاصل می شود که به صورت خارج از صفحه اثر می کند و چون این نیرو از مرکز هندسی پیچ ها عبور کرده است، لذا لنگری حول این نقطه نخواهیم داشت و اتصال، تحت اثر نیروی کششی خواهد بود.
اتصال پیچی تحت اثر توام نیروی برشی و نیروی کششی:
با توجه به شکل، نیروی مورب موردنظر که از مرکز هندسی پیچ عبور کرده است، به دو مولفه افقی و قائم تجزیه می شود که در مورد مولفه افقی مانند بخش اول عمل کرده و در پیچ ها برش ایجاد می کند و مولفه قائم هم سبب ایجاد نیروی کششی خواهد شد و همانطور که گفته شد، به علت عبور خط اثر نیرو از مرکز هندسی پیچ ها، لنگری ایجاد نمی شود و این اتصال، تحت اثر توام نیروی کششی و برشی می باشد.
اتصال پیچی تحت اثر توام نیروی برشی و لنگر پیچشی:
با توجه به شکل، نیروی مورب، تجزیه به دو نیروی افقی و عمودی می شود و نیروی افقی که به صورت فشاری می باشد و نیروی قائم باعث ایجاد یک برش در پیچ ها می شود ولی با توجه به اینکه خط اثر این نیرو از مرکز هندسی پیچ ها عبور نمی کند، لذا یک لنگر ایجاد می شود که چون خط اثر نیروی اعمالی در صفحه گذرنده از پیچ ها می باشد، لنگر پیچشی ایجاد می شود؛ پس این اتصال تحت اثر نیروی برشی و لنگر پیچشی می باشد.
جوش:
بررسی جوش گوشه تحت اثر توام نیروی برشی و لنگر پیچشی:
با توجه به شکل، در این اتصال که به صورت جوشی می باشد نیز، توضیحات قبلی برقرار می شود و نیروی قائم سبب ایجاد برش در پیچ ها شده و این خط اثر نیروی اعمالی که از صفحه گذرنده از پیچ ها می گذرد ولی از مرکز هندسی پیچ ها عبور نمی کند، سبب ایجاد یک لنگر پیچشی خواهد شد و این اتصال تحت اثر نیروی برشی و لنگر پیچشی خواهد بود.
بررسی جوش گوشه تحت اثر توام نیروی برشی و لنگر خمشی:
در این شکل نیروی اعمالی سبب ایجاد یک نیروی برشی در جوش شده و چون نیروی وارده از مرکز هندسی پیچ ها عبور نمی کند و همچنین در صفحه جوش ها نمی باشد یک لنگر خمشی را ایجاد می کند و این اتصال تحت اثر توام نیروی برشی و لنگر خمشی می باشد.
_ بررسی چند مثال از نحوه انتقال نیرو در اتصالات:
مثال اول:
سوال محاسبات – اردیبهشت ۹۷
در این سوال از ما مقاومت کششی طراحی هر یک از پیچ ها را خواسته است که در اینجا ما فقط به رفتار انتقال نیروی آن می پردازیم؛ با توجه به شکل و با تجزیه نیروی وارده به دو مولفه افقی و قائم، یک نیروی برشی به واسطه نیروی قائم و یک نیروی کششی به واسطه نیروی افقی ایجاد می شود و چون خط اثر نیرو از مرکز هندسی پیچ ها عبور کرده است لنگری حول این نقطه نخواهیم داشت، پس این اتصال تحت اثر توام نیروی برشی و نیروی کششی می باشد.
مثال دوم:
سوال محاسبات – شهریور ۹۵
در این سوال محاسبات نیز، فقط رفتار انتقال نیرو در پیچ ها را بررسی می کنیم؛ با توجه به نیروی وارده، یک برش در پیچ ها ایجاد می شود و همچنین چون خط اثر نیروی اعمالی در صفحه گذرنده از پیچ ها می باشد و هم از مرکز هندسی پیچ ها عبور نکرده است، سبب ایجاد یک لنگر پیچشی می شود، پس اتصال تحت تاثیر نیروی برشی و لنگر پیچشی می باشد.
مثال سوم:
سوال نظارت – مهر ۹۶ و مشابه کارشناسی رسمی راه و ساختمان قوه قضائیه ۸۸
با توجه به نیروی اعمالی، برش در جوش ها بوجود می آید و با توجه به اینکه نیروی اعمالی در صفحه جوش قرار دارد و از مرکز هندسی عبور نکرده است، پس یک لنگر پیچشی نیز در آن بوجود آمده است و این اتصال تحت اثر نیروی برشی و لنگر پیچشی می باشد. در ادامه این سوال رابطه طول جوش اول و دوم را نیز می خواهد!
می دانیم اگر طول جوش اول و دوم باهم برابر باشد، مرکز هندسی دقیقا وسط میفتد ولی نیروی اعمالی ما بالاتر از وسط قرار دارد و ما باید سعی کنیم این فاصله را کمتر کنیم تا پیچشی که در سازه میفتد کمتر شود، پس بهترین کار این می باشد که مرکز هندسی را به محل اثر نیرو نزدیک کنیم که برای اینکار کافی است طول جوش اولی را بیشتر از دومی مدنظر قرار دهیم که مرکز هندسی به سمت خط اثر نیرو نزدیک شود و پیچش کمتری در سازه رخ دهد.
مثال چهارم:
سوال محاسبات – مهر ۹۶
با توجه به نیروی اعمال شده، یک برش در جوش ایجاد می شود و چون خط اثر نیروی اعمالی، خارج از صفحه گذرنده از جوش ها می باشد و از مرکز هندسی جوش عبور نکرده است، لذا سبب ایجاد یک لنگر خمشی خواهد شد، پس اتصال تحت اثر برش و خمش می باشد.
مثال پنجم:
کارشناسی رسمی راه و ساختمان قوه قضائیه ۸۸
سوالاتی مشابه سوالات بالا در آزمون کارشناسی رسمی راه و ساختمان در سال های ۸۷ و ۹۶ نیز به چشم می خورد. در سوال ۴۰ با توجه به نیروی اعمالی، یک برش در جوش ایجاد خواهد شد و چون جوش ها تقارن دارند، می دانیم که مرکز هندسی این شکل در وسط قرار دارد و چون نیروی اعمالی از این مرکز عبور نکرده است پس یک لنگری ایجاد خواهد شد که چون خط اثر نیروی اعمالی در صفحه جوش می باشد از نوع لنگر پیچشی خواهد بود پس این اتصال تحت نیروی برشی و لنگر پیچشی می باشد. در سوال ۴۱ ، نیروی اعمالی سبب ایجاد برش در جوش شده و چون خط اثر این نیرو از صفحه جوش نمی گذرد و از مرکز هندسی جوش عبور نکرده است پس لنگر خمشی ایجاد خواهد کرد که این اتصال تحت برش و خمش قرار دارد.
امیدوارم که این آموزش مورد استفاده مهندسین گرامی قرار گرفته باشد؛ همچنین توصیه می شود برای تسلط بیشتر به مباحث فولادی (مبحث دهم) و قبولی در آزمون کارشناسی رسمی راه و ساختمان و نظام مهندسی، به کتاب های “شرح و درس آزمون های نظام مهندسی مبحث دهم” و “مجموعه آزمون های کارشناس رسمی دادگستری رشته راه و ساختمان” و “مجموعه آزمون‌های کارشناسی رسمی قوه قضائیه رشته راه و ساختمان” و کتاب “درسنامه ازمون‌های کارشناس رسمی رشته راه و ساختمان” انتشارات نوآور مراجعه شود.
موفق باشید
سید فرشید شهیدیان
ناشر تخصصی کتاب های نظام مهندسی
0 نظر در مورد «انتقال نیرو در اتصالات (پیچ و جوش )»