تنش تسلیم و مقاومت نهایی مورد انتظار فولاد

برای فولادهای مختلف، تنش تسلیم حداقلی داده شده است. مثلا طبق مبحث دهم برای فولاد رده S235JR و برای ضخامت‌های کمتر از 16 میلیمتر، تنش تسلیم حداقلی برابر 235 مگاپاسکال داده شده است. لیکن در عمل مقدار تنش تسلیم بیشتری در حین آزمایش بدست می‌آید. مقدار تنش بدست آمده در آزمایشگاه، تنش تسلیم مورد انتظار یا Fye نامیده می‌شود. در آیین‌نامه برای تبدیل تنش تسلیم حداقل به تنش تسلیم مورد انتظار از ضریب Ry استفاده می‌شود. ضریب Ry برای تولیدات داخلی در محبث دهم (جدول 10-3-2-1) داده شده است. در طراحی لرزه‌ای، اهمیت بیشینه تنش تسلیم احتمالی با حداقل تنش تسلیم برابر است. مطالعات اخیر نشان می‌دهد که حاشیه‌ای بین مقاومت تسلیم میانگین واقعی و مقاومت تسلیم مشخصه وجود دارد.

برای مثال در چند دهه گذشته برای فولاد ASTM-36 مقاومت های تسلیمی از 270 مگاپاسکال تا 225 مگاپاسکال گزارش داده‌اند. این مقاومت افزون، در برخی از عضو‌های لرزه‌ای، بخصوص عضو‌هایی که به صورت فیوز عمل می‌کنند بایستی به دقت بررسی شود. زیرا که برای جذب انرژی در این عضو‌ها، میزان تنش تسلیم بایستی به صورت معینی تعیین شود تا زودتر از بقیه قسمت‌های سازه وارد حوزه خمیری شوند. این اضافه مقاومت به سبب افزودنی‌هایی مانند آهن قراضه و همچنین پروسه تولید و نوردکاری ایجاد می‌شود. آیین‌نامه‌های طراحی ضریبی را با عنوان Ry که برای هر مقطعی متفاوت است در نظر می‌گیرند. بایستی مقاومت مورد انتظار اجزای کنترل شونده توسط جابجایی را در طراحی اعضای کنترل شوند توسط نیرو بکار برد. طبق آیین‌نامه AISC تنش تسلیم و تنش نهایی مورد انتظار با ضرب Ry و Rt به ترتیب در تنش تسلیم حداقل و تنش نهایی حاصل می‌شود. همچنین مبحث دهم مقداری را برای Rt ارائه نمی‌دهد.

طبق ACI318-19 مقدار ضریب برای تبدیل تنش تسلیم حداقل به تنش تسلیم مورد انتظار 1.25 است.

18.8.2.1 Forces in longitudinal beam reinforcement at the joint face shall be calculated assuming that the stress in the flexural tensile reinforcement is 1.25fy.

Chapter 20 requires that the ratio of actual tensile strength to actual yield strength be at least 1.25.

در برنامه ETABS برای میلگردها، در طراحی عملا از Fue استفاده‌ای نمی‌شود. لیکن از مقادیر تنش تسلیم مورد انتظار و مقاومت نهایی مورد انتظار در تعریف مفاصل غیرخطی استفاده می‌شود. در Table 5-3 استاندارد FEMA 356 مقادیری برای ضریب Rt جهت مورد انتظار نمودن Fu پیشنهاد شده است که مقدار 1.1 عدد مناسبی برای این منظور است.

در جدول زیر مقادیر پیشنهادی برای این دو ضریب طبق AISC341-16 نشان داده شده است.

Application Ry Rt
Hot-rolled structural shapes and bars:
• ASTM A36/A36M 1.5 1.2
• ASTM A36/A36M 1.5 1.2
• ASTM A992/A992M 1.1 1.1
• ASTM A572/A572M Gr. 50 (345) or 55 (380) 1.1 1.1
• ASTM A913/A913M Gr. 50 (345), 60 (415), 65 (450), or 70 (485) 1.1 1.1
• ASTM A588/A588M 1.1 1.1
• ASTM A1043/A1043M Gr. 50 (345) 1.2 1.1
• ASTM A529 Gr. 50 (345) 1.2 1.2
• ASTM A529 Gr. 55 (380) 1.1 1.2
Hollow structural sections (HSS):
• ASTM A500/A500M Gr. B 1.4 1.3
• ASTM A500/A500M Gr. C 1.3 1.2
• ASTM A501/A501M 1.4 1.3
• ASTM A53/A53M 1.6 1.2
• ASTM A1085/A1085M 1.25 1.15
Plates, Strips and Sheets:
• ASTM A36/A36M 1.3 1.2
• ASTM A1043/A1043M Gr. 36 (250) 1.3 1.1
• ASTM A1011/A1011M HSLAS Gr. 55 (380) 1.1 1.1
• ASTM A572/A572M Gr. 42 (290) 1.3 1
• ASTM A572/A572M Gr. 50 (345), Gr. 55 (380) 1.1 1.2
• ASTM A572/A572M Gr. 50 (345), Gr. 55 (380) 1.1 1.2
• ASTM A1043/A1043M Gr. 50 (345) 1.2 1.1
Steel Reinforcement:
• ASTM A615/A615M Gr. 60 (420) 1.2 1.2
• ASTM A615/A615M Gr. 75 (520) and Gr. 80 (550) 1.1 1.2
• ASTM A706/A706M Gr. 60 (420) and Gr. 80 (550) 1.2 1.2

و همچنین در جدول زیر مقادیر پیشنهادی برای Ry طبق مبحث دهم (ویرایش 92) نشان داده شده است.

نوع محصول Ry
مقاطع لوله‌ای و قوطی شکل نورد شده 1.25
سایر مقاطع نورد شده شامل مقاطع I شکل، H شکل، ناودانی، نبشی و سپری 1.2
ورق و تسمه 1.15