عملکرد فولاد و اجزاي آن تحت بارهاي ديناميکي

۱-۱- مقدمه
قبل از شروع بحث در مورد طراحي ساختاري بارهاي ديناميکي بهتر آن است که در ابتدا، آگاهي خواننده را در مورد خواص مواد به کار رفته محک زده و سطح دانش او را بالا ببريم. اين فصل با ويژگي‌هاي فيزيکي فولاد و اجزاي ساختاري آن در ارتباط و اولين نکته اين است که ويژگي‌هاي اين مواد به گونه‌اي است که بار و در نهايت قدرت پايداري را فراهم مي‌كند و بارهاي کاربردي را در مقابل بارهاي ساکن قرار مي‌دهد. نکته دوم ظرفيت نهايي اجزاي ساختاري مثل تير آهن و ستون

ها است. و نکته آخر قدرت پايداري واحدي است که در طراحي ديناميکي محدود نمي باشد، به هر حال تعداد زيادي از مسائل در فصل بعدي بحث مي‌شوند که به جاي فشارهاي معمولي بر پايه قدرت پايداري نقطه اوج مي‌باشند، به همين دليل در نهايت اثرات آن در فولاد ساختاري به طور خلاصه بحث شده و بهتر آن است که اين موضوع را در طول فصل توضيح دهيم. بايد متذکر شد که در هيچ نقطه‌اي در اين فصل عامل امنيتي در محاسبات قدرت پايداري وجود ندارد و فرض شده است که عامل امنيتي در طراحي بارها گنجانده شده باشد.

۲-۱- ويژگي‌هاي طراحي
قبل از در نظر گرفتن ويژگي‌هاي ديناميکي ويژگي‌هاي ساکن فولاد هم در نظر گرفته مي‌شود. اين فصل محدود به فولاد در ساختار کربن است که توسط ASTM طراحي شده است. شکل ۱-۱ نشان دهنده منحني فشار بر اين فولاد است. برخي از نقاط مهم روي شکل مشخص شده اند. فشار نقطه بالايي توسط Fuy مشخص شده است. بالاي اين نقطه منحني فشار خط راست و نمونه کشساني مقداري در حدود ۳۰۰۰۰۰۰۰psi است. ماوراي اين نقطه، فشار کاهش مي‌يابد. فشار نقطه پايين Fly است. منحني در اصل تا بالاي اين نقطه افقي مي‌باشد که فشار شروع مي‌شود. محدوديت در نقطه آخر با ey مشخص شده است. و در

حدود ۱۵ تا ۲۰ است، که محدود تر از زمان مرز کشساني ey مي‌باشد. در برخي از طراحي ها به ويژه طرح جريان باد، بهتر آن است که تغيير شکل ساختاري صورت گيرد و ساختار از لحاظ پلاستيکي خراب مي‌شود و اين امکان فراهم مي‌شود که انرژي بيشتري توسط بارگيري ديناميکي جذب شود. ميزان تغيير شکل پلاستيک بستگي به عملکرد ساختار دارد، اگر ساختار در برابر اين بار فقط يکبار مقاومت کند، طرح ممکن است تغيير شکل را در بالاي اتصال مجاز بداند. به عبارت ديگر بار چندين بار تکرار مي‌شود و مقدار اندکي تغيير شکل مجاز است.

در طراحي به منظور تغيير شکل پلاستيک راحت تر آن است که منحني مرز فشار را در شکل ۲-۱ تشخيص دهيم. در اين شکل نقطه بالايي ناديده گرفته شده است و از اثر سفت شدن هم چشم پوشي شده است. تقريب آخري احتمالا به خاطر آن است که در بيشتر موارد تغيير شکل پلاستيک در گستره سفت شدن است و از لحاظ شکل تغيير شکل بيشتري محسوس مي‌شود. همه محاسبات طراحي در فصل بعدي بر اساس اين منحني مرز فشار است.

طرح ساکن براي فولاد ساختار معمولا بر اساس فشار psi 33000 است، ولي مهم آن است که متذکر شويم، بنا به دلائل عملي، تفاوت زيادي در اين مقدار وجود دارد. شکل ۳-۱ نشان دهنده نتايج تقريبا ۴۰۰۰ ميليون تست و نشان دهنده ۳۳۰۰ تن فولاد است. اين آزمايشات مطابق با استاندارد ASTM انجام شده اند. منحني توزيع نشان دهنده گسترش مهمي در نقاط و اعضاي غلت زده است. بيشترين فشار، ۸۲ درصد بزرگتر از کمترين مقدار است. مقدار متوسط آن psi 40000 است.

اين مقادير فشارهاي نقطه بالايي هستند که معمولا در حدود ۵ درصد بالاتر از فشارهاي نقطه پايين مي‌باشند. کاهش فشار متوسط در نقطه بالايي، ۵ تا ۳۸ درصد است. که اين مقدار ممکن است به طور قابل توجهي براي کشش يا تراکم در طرح پلاستيک استفاده شود. اين شدت فشار بايد در طول تغيير شکل حفظ شود.

براي امنيت در طراحي ممکن است بهتر آن باشد که از مقدار نقطه پاييني استفاده شود که در بالا هم بدان اشاره شد. اين تصميم گيري براي طراح مفيد تر است. قدرت پايداري نهايي در همان تستها بدست آمده و ۶۶۳۰۰ است. اين فشار به طور طبيعي براي طراحي استفاده نمي شود، چون شامل محدوديت زيادي است. فشار کششي فولاد ساختاري در حدود ۵۵ درصد است. مقدار مياني آن psi21000 مي‌باشد.
۳-۱- خواص ديناميکي

شکل ۴-۱ نشان دهنده اثر ميزان محدوديت روي فشار براي فولاد ۷A است. اين اطلاعات بر اساس تعداد محدودي از آزمايشات مي‌باشند و در عمل نبايد به آنها توجه کرد. همان طوري که ميزان نيروي کششي افزايش مي‌يابد. اثرات زير ممکن است ديده شود:
۱- فشار بار با مقدار ديناميک افزايش مي‌يابد.
۲- نيروي کششي بار افزايش مي‌يابد.
۳- نمونه‌هاي کشساني در حوزه کشسان ثابت است.

۴- نيروي کششي در جاي که نيرو سخت مي‌شود افزايش مي‌يابد.
۵- قدرت پايداري نهايي تا اندکي افزايش مي‌يابد.

از اثرات حاصل بر آن، اثر افزايش بر فشار بار مهم تر است.
در شکل ۱-۵ نتايج با استفاده از فشار بار ديناميکي به عنوان تابع زماني نشان داده شده اند و اين مستلزم رسيدن به مقدار فشار است. منحني ميزان متوسط اين نتايج است. به قول معروف ، فشار بار ديناميکي در مورد داده شده به خودي خود تعيين مي‌شود، ولي بايد به تجزيه و تحليل ساختار توجه کرد. درواقع اين به خاطر تفاوت زياد در فشار بار مواد عادلانه نيست و معمولا اين امکان وجود دارد که از مقدار متوسط براي نوع خاصي از ساختار استفاده شده باشد. به عنوان مثال، در طراحي ساختار و قالب ساختمان براي مقاومت در برابر بار و جريان باد متوجه شدند زماني که به فشار بار مي‌رسد از ۰٫ ۰۱ تا ۰٫ ۱۰ متفاوت است. مقدار متوسط براي فشار بار ديناميکي ۴۱۶۰۰ مي‌باشد. براي انواع ديگر ساختارها مقدار ميانگين تعيين شده است.

افزايش ديناميکي در فشار بار توسط فشار ساکن تحت تاثير قرار مي‌گيرد و اطلاعات اندکي مبني بر اين موضوع وجود دارد. به هر حال ، افزايش به ميزان نيروي کششي بستگي دارد. اثر فشار اوليه ممکن است توسط محاسبه زمان موثر براي رسيدن به نقطه بار محاسبه شود.
Typ=(Typ(actual))Fdy/Fdy-Fi

که Fi فشار اوليه ساکن و Typ زمان بدست آمده در تجزيه و تحليل ديناميکي ساختار است. زمان موثر مي‌تواند در نمودار ۵-۱ براي بدست آوردن فشار بار ديناميکي استفاده شود. واضح است که طراحي توسط اين روش مستلزم آزمايش و خطا است. به خاطر تقريب دقت زيادي لازم نيست و اين دليلي است كه نبايد در نظر گرفته شود و در هنگام طراحي كشش هيچ افزايش ديناميكي اجازه داده نمي‌شود.

۴-۱- قدرت و پايداري آهن
: پايداري و مقاومت خم و انحنا
به منظور طراحي براي تغيير شكل پلاستيك ضروري است كه ظرفيت انحنا و خميدگي و پلاستيك تيرهاي آهن را ارزيابي كنيم. شكل ۱۶-۱ نشان دهنده ارتباط خميدگي ـ زمان براي تيرآهن WF يا I‌ است كه به صورت جانبي در مقابل تاب و كجي مقاومت مي‌كنند. انحنا و خميدگي به عنوان تغيير زاويه در واحد طول تعريف مي‌شود. در نقطه‌اي كه محور (لولاي) پلاستيكي شكل مي‌گيرد، خميدگي خيلي زياد است و اين در شكل ۶-۱ كاملاً مشهود است. تيرآهن (تير چوبي) از لحاظ كشساني خم مي‌شود، مگر آنكه به mv برسد. سپس خميدگي به سرعت افزايش مي‌يابد و اين زماني است كه گشتاور (زمان) به ظرفيت نهايي MP نزذيك مي‌شود. در طول اين فرايند، توزيع فشار روي بخش طولي است كه تغييرات آن در شكل ۷-۱ نشان داده شده است.

در شكل a 7-1، توزيع فشارـ كشش فرض شده نشان داده شده و اگر فشاري كه روي تار (لايه) بي‌نهايت وارد شود، برابر با فشار باشد آنگاه مقاومت خميدگي گشتاور آن است كه MV مي‌باشد. با افزايش گشتاور، توزيع فشار از طريق مرحله b صورت مي‌گيرد و در نهايت به c نزديك مي‌شود و نمونه آخري گشتاور نهايي است. وجود فشارهاي باقي مانده روي تيرآهن ممكن است گشتاور بار را كاهش دهد. آزمايشات نشان دهنده آن است كه اين فرضيه معمولاً درست است. به هر حال، فشارهاي باقي مانده هيچ اثري روي ظرفيت گشتاور ندارند از اين رو در طرح نهايي هم ناديده گرفته مي‌شوند. خميدگي قابل ملاحظه‌اي براي محل

تقاطع لازم است تا اينكه بتواند ظرفيت نهايي برسد و پيچيدگي و كجي زياد ساختار هم احتمالاً ناشي از همين مسئله است. به همين دليل، توصيه مي‌شود، كه ظرفيت نهايي كاهش يافته براي اهداف طراحي منظور شود. يك مقدار معقول هم ميانگين MV و است كه توسط MP نشان داده شده است. به علاوه متذكر مي‌شويم كه ارتباط خميدگي، گشتاور همان طوري صحت دارد كه ۲ خط راست در شكل ۶-۱ نشان داده شده است. ظرفيت گشتاور نقطه اوج ممكن است به صورت زير محاسبه شود:

كه Fdv= فشار ديناميكي بار است.

S= واحدهاي محل تقاطع تيرآهن
Z= واحدهاي پلاستيكي محل تقاطع
Z برابر با دو برابر گشتاور ثابت و ساكن در محور مركزي بخش متقاطع در بالا يا پائين همان محور است. اين كميت مي‌تواند از طريق خواص بخشهاي T از تيرآهن WF يا I برش داده مي‌شوند محاسبه شود. رابطه بين S و Z براي استاندارد مختلف تيرهاي آهن I يا WF متفاوت نيست. به همين دليل، ظرفيت گشتاور ـ نقطه اوج طرح ممكن است توسط فرمول زير مشخص شود:

براي محل‌هاي تلاقي مستطيل معادله به صورت زير است:

B: پايدراي و نيروي كششي:
بار كششي يك تيرآهن زماني است كه ميانگين فشار كشش برابر با فشار بار كششي شود. از اين رو براي بخش I، بار كشش كل به صورت زير محاسبه مي‌شود:

Vdy، فشار بار كششي است و AW، بخش وب آن است. زماني كه در برش مقطعي گشتاور كششي وجود دارد، ظرفيت گشتاور ـ نقطه اوج كاهش مي‌يابد. اين ممكن است در محاسبه Z توسط برداشتن از وب مورد قبول واقع شود و مستلزم حمل نيروي كششي در فشار بار كششي است. اين بخش، بايد متقارن با محور مركزي باشد كه توسط V/Vdy ارائه شده است و V‌ نيروي واقعي كشش است.

ظرفيت گشتاور نقطه اوج توسط FdyZ نشان داده شده است كه Z واحدهاي پلاستيكي بخش باقي مانده مي‌باشد. وجود فشار مستقيم هم ظرفيت گشتاور نقطه اوج را كاهش مي‌دهد كه اين در فصل بعدي مورد بحث قرار مي‌گيرد.
C: خميدگي محلي:

به منظور داشتن بخشهاي استاندارد سبك‌تر، بال ممكن است به زودي پس از اينكه فشار بار به مقايسه رسيد خم شود. در نتيجه، MP گشتاور طرح نهايي نمي‌تواند از طريق هر تغيير شكل پلاستيكي حفظ شود. اگر اينچنين تغيير شكلي مطلوب و مناسب باشد، بخشهاي برش عرضي بايد از خمش محلي جلوگيري كنند. ملاك و معياري در زير ارائه شده است كه ناشي از وضعيت بارگيري ـ ساكن است و احتمالاً محافظتي مي‌باشد. اين تقريب لازم است چون اطلاعات اندكي مبني بر خمش ديناميكي موجود است.
حداقل قسمتهاي زير براي ممانعت از خمش محلي توصيه مي‌شود.

شكل ۸-۱: در تيرآهن‌هاي I
نبايد فراتر از ۱۷ رود. b/tf= بال
نبايد فراتر از ۷ رود a/tw= وب

نبايد فراتر از ۸ رود. Bs/ts= مواد سفت كننده متحمل كننده بار؛
نبايد فراتر از ۷ رود. Bs/ts= مواد سفت كننده متحمل كننده وب طولي؛
اين ملاك و معيار در صورتي ارضا كننده است كه تغيير شكل انحناي لاستيكي تيرآهن مورد انتظار باشد. اگر فشارها به صورت كششي باشند از ملاك طراحي براي ضرايب ضخامت ـ عرض ممكن است استفاده شود. همچنين متذكر مي‌شويم كه ملاك بالا مهم‌تر از آنهايي است كه در طرح متداول استفاده شده‌اند. اين صحيح است چون در طرح كشش متداول، خميدگي تا زماني كه فشار به نقطه باردهي برسد، مجاز است. اگر محل تيرآهن جزء ملاك بالا نباشد، مواد سفت كننده طولي كه در شكل ۸-۱ نشان داده شده ممكن است براي ممانعت از خميدگي محلي افزوده شوند. اين مواد سفت كننده بايد درون بال در فاصله‌اي برابر با يك سوم عمق آن قرار گيرند.
B ـ خميدگي جانبي:
اگر تيرآهن در معرض تغيير شكل پلاستيكي قرار گيرد، حمايت جانبي بايد براي ممانعت از خميدگي جانبي در طول اين فرايند فراهم شود. به منظور ممانعت از اينچنين پيچشي، توصيه مي‌شود كه كميت نبايد فراتر از ۱۰۰ برود. علامت گذاري d، b و tf در شكل ۸-۱ تعريف شده‌اند. L‌ هم طول بال را حمايت نمي‌كند و عامل كاهش طول است كه به شرايط بارگذاري و حمايت بستگي دارد. چند مقدار در جدول ۱-۱ نشان داده شده است. به عنوان مثال در مورد تيرآهن بارگيري

شده با محدوديتي در مقابل دوران در محور طولي نه درمحورهاي عمودي و افقي در هر دو انتها، مورد da كاربردي است و مقدار ۸۹/۰ براي ارائه شده است. براي تيرآهن با طرح و قالب‌بندي در فاصله L، گشتاور انحنا در اصل از طريق هر طولي يك مقدار ثابت است و va كاربردي بوده و ، ۰۰/۱ است. كميت‌هايي كه در پرانتز نشان داده شده است به منظور اهداف طراحي پس از ارائه كيفي وضعيت بارگيري ارزيابي شده‌اند و احتمالاً نگه دارنده هستند. اگر حمايت جانبي براي تيرآهن مطابق با ملاك بالا نباشد تغير شكل پلاستيكي در طراحي مجاز نيست. تيرهاي آهن نبايد داراي مقداري بيشتر از ۱۰۰ باشد، كه در طراحي فشارهاي ديناميكي در نظر گرفته شده است. در اينچنين مواري توصيه مي‌شود كه فشار زير در طراحي مجاز است:

نبايد بيشتر از fdy‌ باشد. = psi و اين در جايي است كه ملاك فشار پيچش Fb‌است.
حداكثر گشتاور طرح مورد نظر Fb(S)
E: مقاومت انحنا تيرآهن I در جهت ضعيف: تيرهاي آهن WF يا I در جهت ضعيف خم مي‌شوند و نسبت به پيچيدگي جانبي حساس نيستند. گشتاور نقطه اوج در طرح توصيه شده زير به دست مي‌آيد.

كه ممكن است توسط فرمول زير به طور تقريبي به دست آيد.
۵-۱- قدرت و مقاومت ستون‌هاي بارگيري شده از لحاظ محوري
a: پيچيدگي محلي
اگر ستوني داراي حداكثر مقاومت و پايداري نقطه اوج باشد ميزان ضخامت ـ عرض بال بايد طوري باشد كه از پيچيدگي محلي

ممانعت كند. با استفاده از علامت‌گذاري كه در كل ۸-۱ نشان داده شده است حداقل ضرايب زير توصيه مي‌شود.
نبايد بيشتر از ۱۷ باشد. b/tf. . . بال
نبايد بيشتر از ۴۳ باشد. a/tw. . . تار
بيشتر بخشهاي استاندارد ستون اين نيازها را برآورده مي‌كنند.
B) پيچيدگي جانبي:
اگر يك ستون داراي نيروي زيادي در نقطه اوج باشد از پيچيدگي جانبي آن ممانعت مي‌شود. ملاك توصيه شده در اين مورد به صورت زير است.
نبايد بيشتر از ۱۵ باشد.
كه L طول حمايت نشده است و r حداقل شعاع است و عامل كاهش طول است كه به مقادير انتهايي بستگي دارد كه در جدول ۲-۱ ارائه شده است. اين مقادير از فرضيه پيچدگي ـ كششي كلاسيك به دست آمده است. اگر ستون داراي ملاك بالا باشد، نيروي مقايسه‌اي ممكن است به صورت زير محاسبه شود:
كه A، ناحيه برشي عرضي است. اگر ضريب نابسندگي (ناچيزي) كاهش يابد از ۱۵ بيشتر مي‌شود. و ظرفيت طراحي ستون ممكن است توسط فرمول زير محاسبه شود.

P=FaA
كه ۲۰۰-۴۴۶۰۰= Fa و Psi‌ بيشتر از Fdy نبايد باشد. اين اصطلاح براي فشار و هيچ عامل امنيتي ارائه نمي‌شود. در اين مورد، هيچ تغيير شكل ستوني ممكن نيست.
۶-۱- قدرت و پايداري ستون‌هاي تير آهن
يك بخش به منظور انحنا و فشار مستقيم افزوده مي‌شود كه تيرآهن ـ ستون نام دارد. اينچنين اعضايي احتمالاً رايج‌تر از ستون‌هايي هستند كه حاصل همانندي مستقيم مي‌باشند.

Ia‌ ظرفيت ستون‌هاي تيرآهن حمايت شده به طور جانبي: منحني كه در شكل ۹-۱ نشان داده شده است كه براي ارزيابي ظرفيت WF در پيچش و انحناي مستقيم توصيه شده است. پائين‌ترين قسمت اين ۳ منحني نشان دهنده مقادير فشار مستقيم و انحنايي است كه در تركيب سبب فشار بار روي تار مي‌شوند. PP ‌برابر با FdyA و My برابر با Fdys‌ است. منحني بالا ظرفيت نقطه اوج به صورت فرضي است. به خاطر انحناي زيادي كه براي رسيدن نقاط روي منحني آخر لازم است براي طراحي از آن استفاده نمي‌كنند. منحني مياني توصيه مي‌شود. اين منحني طراحي شده شامل ۲ خط راست است كه بر اساس نتايج d و I‌ به دست آمده است. نقطه ميان تلاقي ۲ خط راست مطابق با توزيع فشاري است كه در شكل ۱۰ ـ ۱ نشان داده شده است.

معادلات براي منحني طراحي به صورت زير هستند:

رفتارمواد تحت اثربارهای دینامیکی
در این جا Pp وMp بوسیله معادله (۱۱-۱) و(۲-۱) تعریف شده اند.
MD و PD به ترتیب ممان خمشی و رانش مستقیم می‌باشند. که در ترکیب کنونی ظرفیت نهایی عضو هستند. برای یک مقطع WF به صورت منحنی طراحی شده توصیف شده در بالا می‌تواند به راحتی ساخته شود. معمولا” درنمونه دینامیکی طراحی شده ، تنش اصلی PD داده شده است وطراح لازم است که ظرفیت خمشی MD مقطع را محاسبه کند.

کمانش جانبی تیرستون ها
به منظورتوسعه کامل خمش پلاستیک وتنش اصلی عضو باید از کمانش پیچشی جانبی جلوگیری شود. ملاک برای خمش وتنش اصلی به کار برده به طورجداگانه قبلا” نشان داده شده است. فرمول تجربی زیرنیزتوصیه شده است:
رابطه (۱۸-۱)
که این نمادگذاری پیش ازاین تعریف شده است.

معادله (۱۸-۱) باید بعدازاینکه PD و MD برای یک مقطع داده شده مشخص شدند، به کاربرده شود. اگرمعادله رضایت بخش باشد، تغییرشکل پلاستیک می‌تواند بدون خطر کمانش پیچشی جانبی اتفاق بیفتد. وقتی مقادیرK’ و K” ازجدول ۱-۱ و۲-۱ بدست می‌آید، مهم است که توجه کنیم که شرط جلوگیری ازبارگیری است که عامل‌های بارگیری رامشخص می‌کند.

برای مثال، یک ستون ممکن است بوسیله ممان‌های انتهایی خم شود که ممکن است به طوراشتباه به مقدارK” مساوی ۰٫ ۵ اشاره شود. به طورواقعی به هرحال ستون ممکن است دو سرمفصل باشد که K” باید برابر یک قرارگیرد.
اگرستون رضایت بخش نباشد ظرفیت بوسیله کمانش قابل ملاحظه ای محدود می‌شود وتغییرشکل پلاستیک اجازه داده نمی‌شود.
در این مورد توصیه شده است که ظرفیت بوسیله فرمول برهم کنش زیرمشخص شده است:
رابطه (۱۹-۱)

که دراین فرمول:
fad= میانگین تنش محوری درمرحله طراحی
fa= تنش محوری مجازبوسیله معادله (۱۳-۱)
fb= تنش خمشی مجازبوسیله معادله (۱۸-۱)

fbd= تنش خمشی شامل اثرعمل بارمحوری روی خمش
درمحاسبه fbd هرعلتی وروشی ممکن است به کاربرده شود. به عنوان مثال ممکن است ازمعادله زیراستفاده شود:
رابطه (۲۰-۱)

که همه روابط برای طراحی خمش محاسبه شده اند.
۷-۱- اتصالات
الف) جوش ها:
آزمایش‌های استاتیکی نشان می‌دهد که جوش ها برروی اعضای ساختارفولادی به استحکامی بیشترازاساس فلزتوسعه پیدا کرده است. وقتی که جوش لب به لب برای فلزمورداستفاده قرارمی گیرد، استحکام ودوام اتصال کنترل می‌شود و تنش‌های نهایی طراحی شده که ازپیش برای ساختارفولادی داده شده باید مورداستفاده قرارگیرد. وقتی که جوش نواری دربرش به کاربرده می‌شود، ممکن است شکستگی درگلو اتفاق بیفتد. تنش تسلیم برشی بر روی این مقطع ممکن است psi 29000 گرفته شود. سفارشات بالادرشرایط شامل شکستگی ناشی ازخستگی به شمار نمی‌آید.
ب) پرچ ها:
تنش‌های نهایی طراحی شده برای ساختارپرچی فولاد (ASTM A141 ) ممکن است که مقادیر زیر درنظر گرفته شود:
psi40000. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . پیچشی
psi30000. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . برشی

(برش تنها) ۶۰۰۰۰٫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . مقاومت
(برش دوبل) ۸۰۰۰۰
ج) پیچ ها:
تنش نهایی طراحی شده توصیه شده برای پیچ‌های استاندارد (ASTM A307)

psi48000. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . پیچشی
psi26000. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . برشی
(برش تنها) ۶۰۰۰۰٫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . مقاومت
پیچ‌های پرمقاومت (ASTM A325)
درطراحی‌های متداول ومرسوم مفید هستند، زیرا تحت اثربارهای استاتیکی فرو نمی‌ریزد۰ تحت اثربارهای دینامیکی نامعین است وتوصیه می‌شود که براساس استحکام فقط پیچ طراحی شود. یک پیچ پرمقاومت ممکن است با یک پرچ با همان قطرمعادل باشد. زیراثربارتکراری پیچ‌های پرمقاومت امکان شکستگی ناشی ازخستگی راکاهش می‌دهند، که تنش نوسانی درمورد افت و فرو ریختگی [۱۰] به اندازه کافی بزرگ نیست.
۸-۱- خستگی
همچنین درسازه ها مبحث تنش‌های نوسانی یا تکراری شایسته ملاحظه مخصوصی می‌باشد. ازآن جا که امکان شکستگی ناشی ازخستگی در تنش‌های پایین ترنسبت به قبل وجود دارد ماکزیمم تنش مجازدرنمونه ها به تعداد دوره‌های نوسان و مقدارتنش اصلی که برروی نوسان تحمیل شده بستگی دارد. آن نیزممکن است بوسیله تنش متمرکزمورد تأثیرقرارگیرد.
نتایج آزمایش اشاره به این مطلب داردکه اگرتعداد دوره‌های تنش تکرارشده کمتراز حدود ۱۰۰۰۰ باشد هیچ کاهشی دراستحکام وجودندارد. کاهش استحکام به هرمعادل افزایش تعداد دوره‌ها می‌باشد. این کاهش تاحدود ۷ ۱۰ ادامه خواهد یافت.
به علاوه نقطه مستحکم به طوراساسی برای هرتعداد دوره ای ثابت ودائمی است. مرحله تنش جانبی ، به عنوان مقامت محدودخوانده می‌شود. برای ساختارکربن فولاد که درمعرض خمش با تنش کامل است به طورمعکوس محدوده مقاومت به طورتقریبی psi 27000 می‌باشد.
اگر ماده درمعرض تنش مستقیم باشد، مقاومت محدود ۸۵ درصد برای خمش می‌باشد. اگرتنش برشی خالص باشد، مقدارنصف می‌شود.
اگریک تنش استاتیکی اصلی وجود داشته باشد، ماکزیمم سختی تنش مجاز مقداری بزرگتراست اما دامنه مجازتنش نوسانی کوچکتراست.
این مقدارممکن است به طورتقریبی خیلی سریع بوسیله فرمول تجربی زیربدست آید:
رابطه (۲۱-۱)
که دراین فرمول:
fe= مقاومت محدود
fi= تنش اصلی
fy= تنش تسلیم
تمرکزتنش ها منجربه کاهش مقاومت محدود می‌شود. این مطلب ممکن است که نتیجه تغییرات ناگهانی درامتدادمقطع ازسطح ناهموار، ازتنش باقی مانده یا ازهروضعیت توزیع تنش غیریکنواخت باشد. وقتی که طراحی برای تنش‌های تکراری می‌باشد هرتلاشی باید برای پرهیزازبوجود آمدن تنش به کارگرفته شود. اطلاعات خستگی استحکام اتصالات غیرقطعی است.

بیشترآزمایش ها اشاره به تبدیل استحکام ناشی ازبارتکراری دراتصالات نسبت به پایه واساس مواد دارد. این مطلب دراتصالات ازطریق پرچ وپیچ وجوش صحیح می‌باشد. به هرحال کاهش بیشتر، منجربه بوجودآمدن تنش درپایه مواد درجزئیات اتصال نسبت به اتصال ضعیف موادمی باشد.

به همین علت اتصالات باید بطورمفصل مورد بررسی قرارگیرند. به طوریکه تغییرات ناگهانی درتوزیع تنش وتمرکزتنش به حداقل برسد. حتی اگرچنین پیش بینی هایی رادرنظربگیریم به هرحال اتصالات وموادپایه مجاوراحاطه کننده باید ازروی محافظه کاری بیشتری نسبت به خود آن عضو طراحی شود.