نبشی چیست؟ کاربردها و ویژگی های فنی نبشی
نبشی‌های فولادی جز دسته‌ای از مقاطع فولادی هستند که هم به روش نورد گرم و هم به روش نورد سرد تولید می‌شوند. در این مطلب از دانشنامه اصفهان آهن می‌خواهیم به بررسی این موضوع که نبشی چیست و ویژگی های فنی نبشی بپردازیم و به طور کلی در مورد نبشی و کاربردهای آن اطلاعات بیشتری در اختیار شما عزیزان قرار دهیم.
نبشی چیست و کاربردهای آن
افراد باتجربه مطلع هستند که از نبشی‌ها معمولاً در ساخت انواع مختلف چهارچوب‌ها، پایه‌ها، پایه‌های ستونی جهت ایجاد فنس‌ها، ساخت پلکان، ساخت دکل و خرپا، ساخت انواع مهره‌های مرتفع، ساخت درپوش‌ها و سقف‌های سبک، ساخت شیروانی و از همه مهم تر ساخته پشت بندی و مهار نیروی جانبی بین ستون‌ها در سازه‌های فلزی مورد استفاده قرار می‌گیرد. البته ناگفته نماند نبشی‌های فلزی در بخش سازهها نیز کاربردهای بسیار متنوعی دارند.
با این همه به نبشی‌های فلزی در مقایسه با اشکال سنگین مانند تیرآهن کمتر توجه می‌شود. همچنین جهت متصل کردن تیر و ستون از نبشی‌های فلزی به عنوان پشت بند یا سفت کننده استفاده می‌شود. برخی اوقات نیز از نبشی می‌توان به عنوان مهار کننده نیروی وارده از تیر به ستون استفاده کرد.
از دیگر کاربردهای پر اهمیت نبشی می‌توان به استفاده از آن در سازه فولادی، ایجاد پشت بند در فاصله بین ستون‌ها (جهت مهار نیروی جانبی وارد به ستون در زمان وقوع زلزله) اشاره کرد. توجه داشته باشید که با استفاده نمودن از صفحات برشی و متصل کردن جوش یا پیچی آنها به قسمت بالایی و پایینی ستون‌ها، می‌توان نیروهای جانبی وارد شده را به آسانی مهار کرد.
البته در حین انجام این فرایند لازم است نبشی‌ها به صورت ضربدری در میان دو ستون قرار داده شوند. یکی دیگر از کاربردهای رایج نبشی، در تولید انواع خرپا است؛ چرا که با متصل نمودن دو نبشی در ارتفاع مشخص از یکدیگر می‌توان یک تیر شبیه به تیر آهن ایجاد نمود. با انجام این کار در زمان افزایش ارتفاع جان می‌توان همان مقدار نیروی وارد بر تیرهای l شکل را متحمل شد.
در نبشی‌های فولادی، مقاومت خمشی به عنوان مقاومت اولیه در نظر گرفته می‌شود اما در مقاومت‌های پیچشی بسیاری از کدها با اصلاح روش طراحی جهت مقاومت در برابر نیروی خمشی محاسبه می‌شوند. این نکته را به یاد داشته باشید که مقاطع نبشی دار فولادی معمولاً به عنوان تیر حائل فولادی برای پشتیبانی از بارهای بالای آن استفاده نمی‌شوند.
برخی مواقع از سازه‌های فولادی یک نبشی ممکن است به عنوان تیرهایی جهت حمایت نمودن از بارهای توزیع شده استفاده شود. این امر منجر به خم شدن و پیچ خوردگی دو محوره می‌شود. این نکته را به یاد داشته باشید که رفتارهای نبشی‌های فولادی بسیار پیچیده بوده و پیش بینی دقیق در مورد قدرت آنها امری بسیار دشوار است. بسیاری از کدهای طراحی که از مقطع نبشی استفاده می‌نمایند، هیچ نوع قاعده طراحی پیچشی ندارند.
ساخت نبشی‌های فلزی سازه در سازهها یا اجزای سازه‌ای بسیار آسان بوده و به همین سبب در سازه‌های مختلفی به کار گرفته می‌شوند. اصلی ترین کاربرد نبشی‌های فلزی سازه بدین صورت است:
تیرهایی که به صورت جانبی مهار شده‌اند از پیچ خوردگی جلوگیری کرده و برخی اوقات ممکن است با عملکرد یا کمانش مکانی جواب دهند. همچنین می‌توانند برای لحظات خمش اولیه، نیروهای برشی و یا نیروهای خمشی طراحی شوند. جهت درک بهتر رفتار بخش نبشی فولادی تیر‌ها، نیاز به داشتن توجه زیاد به بارگیری و مهار آنها و تحلیل رفتار الاستیک آنها دارد. در مرحله اول محدودیت‌های افقی تیرک‌ها با بارهای عمودی که در طرح تیرک ساخته شده، از نبشی بارگذاری می‌شوند.
انجام این کار باعث ایجاد نیروهای افقی قابل توجهی شده و در نتیجه منجر به تغییر توزیع تنش آلاستیک می‌شود. توجه داشته باشید که این نیروهای افقی و تاثیرات آنها بر توزیع تنش، لازم است در تحلیل آلاستیک تیر مورد توجه قرار بگیرند.
در مرحله دوم باید تیرک‌های ساخته شده از بخش نبشی مانند خارج شوند. در این حالت ممکن است اقدامات پیچی قابل توجهی حاصل شود. به این نکته توجه فرمایید که این اقدامات پیچشی لازم است در تجزیه و تحلیل سازه، با استفاده نمودن از نبشی محاسبه شود.
در برخی مواقع انحراف نبشی به دلیل بار در حدود محور هندسی نقاط قوت تیرهای ساخته شده، جهت مقاومت در برابر خم شدن، نشیمنگاه‌ها، نیروهای برشی و پیچ خوردگی نبشی و ظرفیت‌های اعضای آنها مربوط می‌شود. برخی اوقات ممکن است تیرک‌های دهانه کوتاه تحت بارگذاری توزیع شده در تکیه گاه‌ها دچار شکست شود.
این امر در بخش‌های رخ می‌دهد که فشار‌های برشی ناشی از نیروهای برشی و گشتاور یکنواخت در بیشترین مقدار خود باشد. از طرفی دیگر تیره کار دهان طولانی معمولاً در نزدیکی اواسط دهانه دچار شکست می‌شوند. این امر نیز در بخشی رخ می‌دهد که فشار‌های طبیعی ناشی از لحظه‌های خمش دو محوره در بیشترین مقدار خود باشند.
در اغلب اوقات زوایای فولادی در درجه اول تحت فشار‌های محوری قرار می‌گیرند. این بارهای محوری می‌توانند متمرکز یا خارج از مرکز باشند. نبشی‌های فلزی قادر هستند در کمانش خمشی، پیچشی و موضعی دچار شکست شوند. این شکست ممکن است لاستیک یا پلاستیک باشد که توسط بسیاری از کدها و مشخصات به عنوان حالت اصلی شکست مورد استفاده قرار می‌گیرد.
همان گونه که مطلع هستید مهم ترین جنبه آزمایش ستون تحت بار متحرک، تراز کردن آن است. عضو باید در قاب آزمایشی (به گونه‌ای که محور طولی و خط اعمال بار بر روی نبشی همزمان باشد) قرار یابد.
حالتی از خمش نبشی وجود دارد که به ندرت در سازه‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. اما شرایط نهایی در طول آزمایش ممکن است علاوه بر تاثیر گذاشتن در ظرفیت کمانش خمشی، در بار نهایی نیز موثر واقع شود. خط حاصل از نیروی محوری به سمت پاشنه حرکت می‌کند.
استرس باقیمانده در نبشی با اندازه باله کمتر از ۱۰۰ میلی متر در توزیع، دارای پراکندگی کمتری است. معمولا حداکثر تنش کششی باقیمانده در حدود ۴۰ درصد عرض باله از محل اتصال رخ می‌دهد. به طور کلی می‌توان گفت، نقاط موجود در باله، از استرس باقیمانده فشار کمتری نسبت به قسمت‌های اتصال دارند.
همانطور که می دانید حداکثر سطح تنش باقیمانده در نبشی‌های فولادی، معمولاً از ۲۵ درصد تنش عملکرد تجاوز نمی‌کند. اختلاف بین حداکثر تنش تسلیم و حداقل تنش تسلیم ممکن است حدود ۲۰ درصد باشد.
درست است که مقاومت شبکه‌های مقطع I نسبت به نیروهای برشی و میزان باربری آنها به صورت کامل مورد بررسی قرار گرفته است، اما مقاومت پاهای نبشی نسبت به این اقدامات مورد مطالعه قرار نگرفته است. در این حین تفاوت اصلی به این شکل است که هر دو لبه مقطع I می‌تواند به صورت ساده پشتیبانی شود. پشتیبانی لبه‌های مقطه I توسط باله‌ها به صورت جانبی تقویت می‌شود، اما هر قسمت از تیرک‌های ساخته شده با بخش نبشی تنها دارای یک لبه آزاد است.
بیشتر بدانید: نبشی پرسی و نبشی فابریک؛ تفاوت این دو چیست؟
