صرف نظر و مشاهده محتوا

انواع اتصالات گیردار و ساده (مفصلی) و روش طراحی آن‌ها

9 بهمن 1404 توسط
انواع اتصالات گیردار و ساده (مفصلی) و روش طراحی آن‌ها

مقدمه

کیفیت و دوام یک ساختمان تا حد زیادی به استحکام و پایداری اتصالات سازه‌ای آن بستگی دارد. اتصالات ساده و گیردار دو نوع اتصال هستند و معمولاً در ساخت و ساز ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرند. طبق نظر تیم تخصصی  اتصالات ساده معمولاً در شرایطی استفاده می‌شود که بارها نسبتاً کم هستند و اتصال به درجه بالایی از صلبیت نیاز ندارد. از سوی دیگر، اتصالات گیردار زمانی استفاده می‌شود که برای مقاومت در برابر بارهای بزرگتر و حفظ پایداری سازه، به سطح بالایی از صلبیت نیاز است. هر دو نوع اتصال ویژگی‌ها و مزایای منحصر به فرد خود را دارند و درک تفاوت‌های بین آنها برای اطمینان از ایمنی و طول عمر یک ساختمان ضروری است. در این مقاله، انواع مختلف اتصالات ساده و گیردار مورد استفاده در ساخت و ساز ساختمان را بررسی خواهیم کرد و کاربردها و مزایای مربوط به آن‌ها را مورد بحث قرار خواهیم داد.

 

اتصالات ساده (Simple connections) و انواع آن

دوران در اتصال ساده انعطاف‌پذیر بوده و در واقع لنگری در تکیه‌گاه ایجاد نمی‌شود و به تکیه‌گاه هیچ گونه لنگری منتقل نمی‌شود و تنها برای تحمل بار قائم طراحی (با درصد گیرداری کمتر از 20 درصد) می‌شود؛ بنابراین می‌توان اتصال ساده را فقط در برابر برش (عکس‌العمل تکیه‌گاهی) و آثار ناشی از آن طراحی و اجرا نمود. مطابق با بند 10-2-9-1-2 مبحث دهم در اجرای اتصال ساده، معمولاً از نبشی‌های نشیمن (شکل 10-2-9-4) یا نبشی جان تیر به ستون (شکل 10-2-9-5) استفاده می‌شود. در اتصال ساده با نبشی نشیمن با استفاده از نبشی به عنوان نشست‌گاه انعطاف‌پذیر برای تیر ساخته می‌شود و عموماً نبشی فوقانی که به عنوان نبشی پایدار می‌باشد فقط جنبه اجرایی دارد و طراحی خاصی نخواهد داشت. در صورتی که از نبشی‌های قطور ویا ضخیم استفاده شود میزان انعطاف‌پذیری کاهش یافته و در نتیجه میزان گیرداری افزایش خواهد یافت.

اتصالات ساده (Simple connections) و انواع آن

در اتصال ساده نبشی جان تیر به ستون، تیر فرعی و یا اصلی را به ستون از طریق جوش و یا پیچ متصل می‌سازند. در این نوع اتصال ورق ها یا نبشی به جان تیر جوش می‌شوند و میزان فاصله بادخور را به میزان 10 تا 20 میلیمتر به عنوان امکان دوران در انتهای عضو و مسائل اجرایی ایجاد می‌کنند.

اتصال جوشی

اتصال نیم‌گیردار یا نیم‌صلب (Partially Restrained) و انواع آن

در اتصال مفصلی و گیردار در صورتی که لنگر ایجاد شده در اتصال بین 20 تا 90 درصد باشد اتصال نیم‌صلب نامیده می‌شود و عموماً اجرا و عمویت کمتری دارد. این نوع اتصال مابین اتصال ساده و گیردار قرار دارد. اتصال نیمه‌گیردار دارای سختی 20 برابر تا 2 برابر سختی خمشی سکانتی تیر (EI/L) قرار می‌گیرد. اتصال نیم‌صلب قابلیت انتقال لنگر را دارا بوده ولی نه بطور کامل، زیرا سختی آنها باعث ایجاد دوران در ناحیه اتصال می‌شود. اجرای اتصالات نیمه صلب چیزی بین اجرای اتصال ساده (مفصلی) و گیردار می‌باشد. در این اتصالات می‌توان از یک ورق نشیمن با نبشی نشیمن و با یا بدون لچکی در زیر تیر و یک ورق روسری در روی تیر استفاده کرد. در اینصورت ما به تیر با نبشی نشیمن اجازه دوران داده‌ایم و از ورق روسری برای انتقال نیروی لنگر خمشی استفاده کرده‌ایم و تنها بالا و پایین اتصال به وسیله جوش به ستون‌ها متصل می‌شود. منحنی لنگر-دوران این نوع اتصال بایستی به روش تحلیلی و یا نتایج آزمایشگاهی معتبر بدست آید. اتصال‌های مفصلی دارای دو جهت ممانعت حرکتی X و Y هستند. در صورت نیاز اتصال مفصلی دارای ورق یا نبشی جان (تودلی) خواهد بود. در این نوع اتصال به فاصله d از بر ستون، عمق موثر تیر را با آرایش آرماتورها (ضربدری) به صفر می‌رسانند تا از ایجاد کوپل نیرو (P=M×d) به تکیه‌گاه جلوگیری می‌شود. خصوصیت اصلی اتصال مفصلی این است که زاویه بین تیر و ستون بتواند تغییر کند و خصوصیت اصلی اتصال صلب این است که زاویه بین تیر وستون نتواند تغییر کند.

اتصال نیم‌گیردار یا نیم‌صلب (Partially Restrained) و انواع آن
شکل 1 : اتصال نیم‌صلب

با عدم استفاده از قلاب در انتهای تير فرعي مي‌توان رفتار مفصلي اتصال را انتظار داشت. نمونه چنين حالتي در تيرچه‌هاي بتني سقف تيرچه بلوك وجود دارد و براي طراحي آنها از فرض دو سر مفصل بودن تيرچه‌ها استفاده مي‌شود. درصورت استفاده از اتصال مفصلي براي تيرهاي بتني توصيه مي‌شود كنترل شود و آرماتورهاي قسمت فوقاني تير، حداقل معادل 15 درصد حداكثر آرماتور خمشي تير، تامين شده باشند. ممکن است در اتصال مفصلی پیوستگی کامل بین تیر و ستون وجود نداشته باشد و در حالت براکتی باشد.

اتصال نیم‌صلب در تیر بتنی
شکل 2 : اتصال نیم‌صلب در تیر بتنی

اتصال گیردار یا صلب (Fully Restrained):

 اتصال گیردار اتصالی است که علاوه بر تحمل نیروی برشی حاصل از بار قائم، توانایی تحمل لنگر حاصل از بارهای جانبی (زلزله یا باد) و بار قائم را نیز دارد. در این نوع اتصال چرخش نسبی اعضا با یکدیگر به حداقل و ناچیز می‌رسد و در صورت ایجاد تغییر شکل زاویه بین تیر و ستون بدون تغییر می‌ماند. لنگر گیرداری در این نوع اتصال بیش از 90 درصد است و با استفاده از ورق‌های تحتانی و فوقانی تحمل می‌شود. در نتیجه تحمل برش بر عهده نبشی جان و نشیمن‌ها است. اتصال صلب تحت اثر بارهای بهره‌برداری دارای سختی بیش از 20 برابر سختی خمشی سکانتی تیر می‌باشد. به طوری که زاویه بین اعضا در قبل و بعد از انتقال نیرو تقریباً ثابت است. به همین علت می‌توانند لنگر خمشی بالایی را تحمل و انتقال دهند لازم بذکر است که این اتصالات را به صورت کاملاً گیردار (ایده‌آل) معمولاً مدل می‌کنند.

انواع اتصال گیردار در سازه فولادی با سقف عرشه فولادی
شکل 3 : انواع اتصال گیردار در سازه فولادی با سقف عرشه فولادی

تبصره مهم در رابطه‌ با انواع اتصالات طبق مطالب مبحث 10

 طبق تبصره بند پ در بند10-2-9-1-2 اگر به هر نحوی جزئیات اتصالات با استانداردهای مطروحه در آیین‌نامه مغایرت داشته باشد  باعث تغییر منحنی لنگر – شیب می‌شود. مثلاً با یک جوشکاری اضافی این امکان وجود دارد که نوع اتصال از ساده به نیمه‌گیردار و یا حتی گیردار تبدیل شود.

اتصال گیردار تیر به ستون

انواع اتصالات گیردار پیش تأیید شده طبق مبحث دهم

از انواع اتصالات گیردار پیش تأیید شده در بخش 10-3-7 و در جدول 10-3-7-1 مبحث دهم می‌توان با توجه به نوع قاب و بدون انجام آزمایشات بخش 10-3-8 استفاده نمود.

انواع اتصالات گیردار پیش تاییده شده

اتصال گیردار تیر با مقطع کاهش‌یافته (RBS)

در اتصال RBS قسمتی از بال تیر در مجاورت اتصال آن به ستون بر اساس مباحث بند 10-3-7-2 در آیین‌نامه کاهش می‌یابد. هدف این کاهش بال تیر، رخ دادن تسلیم و تشکیل مفصل پلاستیک در ناحیه کاهش‌یافته است. در تیر این اتصالات به صورت مقاطع نورد شده و ساخته شده از ورق در شکل‌های I و H شکل و در ستون به صورت مقاطع نورد شده و ساخته شده از ورق به شکل‌ H شکل و  مقاطع صلیبی ساخته شده با نیمرخ‌های نورد شده و یا ورق مجاز می‌باشد. باید اثر مقاطع کاهش‌یافته در کنترل تغییر مکان جانبی نسبی قاب‌هایی که این نوع اتصالات استفاده شده است لحاظ شود.

اتصال گیردار تیر با مقطع کاهش‌یافته (RBS)

اتصال گیردار فلنجی چهارپیچی بدون استفاده از ورق لچکی(BUEEP)  و اتصال گیردار فلنجی چهار یا هشت پیچی با استفاده از ورق لچکی (BSEEP)

در اتصال گیردار فلنجی چهارپیچی بدون استفاده از ورق لچکی، با جوشکاری تیر به ورق انتهایی در کارخانه و سپس پیچ‌کردن این ورق به بال ستون در حین اجرای کار در کارگاه انجام می‌شود. در تیر این اتصالات استفاده از مقاطع نورد شده I و H شکل و نیز مقاطع ساخته شده از ورق در شکل‌های I و H شکل مجاز بوده و نیز در ستون‌ها استفاده از مقاطع نورد شده با شکل H و مقاطع ساخته شده با مقطع H شکل و همچنین مقاطع صلیبی ساخته شده با نیمرخ‌های نورد شده و یا ورق مجاز است.

اتصال گیردار فلنجی چهارپیچی

در اتصال گیردار فلنجی چهار یا هشت پیچی با استفاده از ورق لچکی همانند اتصال گیردار فلنجی چهارپیچی بدون استفاده از ورق لچکی، با جوشکاری تیر به ورق انتهایی در کارخانه و سپس پیچ‌کردن این ورق به بال ستون در حین اجرای کار در کارگاه انجام می‌پذیرد. در تیر این اتصالات استفاده از مقاطع نورد شده I و H شکل و نیز مقاطع ساخته شده از ورق در شکل‌های I و H شکل مجاز بوده و نیز در ستون‌ها استفاده از مقاطع نورد شده با شکل H و مقاطع ساخته شده با مقطع H شکل و مقاطع صلیبی ساخته شده با نیمرخ‌های نورد شده و یا ورق مجاز می‌باشد.

اتصال فلنجی

برای اینکه بدونی نیروهای طراحی اتصالات چجوری به دست میان و طراحی پیچ‌های این نوع اتصال چجوری به دست میاد حتما ایسبوک ((اتصال گیردارفلنجی 8 پیچی با استفاده از ورق لچکی)) مطالعه بکن.

اتصال گیردار پیچی به کمک ورق‌های روسری و زیرسری (BFP)

این نوع اتصال ورق‌های روسری و زیرسری به بال ستون جوشکاری می‌شود و پیچ کردن آن به بال تیر ساخته می‌شود. استفاده از مقاطع نورد شده I و H شکل و نیز مقاطع ساخته شده از ورق در شکل‌های I و H شکل مجاز بوده و نیز در ستون‌ها استفاده از مقاطع نورد شده با شکل H و مقاطع ساخته شده با مقطع H شکل و نیز مقاطع ساخته شده از ورق و یا مقاطع H شکل با ورق‌های کناری و مقاطع صلیبی ساخته شده با نیمرخ‌های نورد شده و یا ورق مجاز می‌باشد.

اتصال گیردار پیچی به کمک ورق‌های روسری و زیرسری (BFP)

اتصال گیردار جوشی به کمک ورق‌های روسری و زیرسری (WFP)

در این نوع اتصال از طریق جوشکاری ورق‌های روسری و زیرسری به بال ستون و بال تیر ساخته می‌شود. همچنین در این نوع اتصال، جان تیر توسط ورق یا ورق‌های جان و یا با جفت نبشی به بال ستون متصل می‌گردد. استفاده از این نوع اتصال به قاب‌های خمشی متوسط محدود شده و در قاب‌های خمشی ویژه کاربرد ندارد. در تیر این اتصالات استفاده از مقاطع نورد شده و ساخته شده به شکل I و یا H مجاز است. در ستون استفاده از مقاطع نورد شده و ساخته شده به شکل H و  مقاطع جعبه‌ای ساخته شده از ورق یا ساخته شده از مقاطع H شکل همراه با ورق‌های کناری و مقطع صلیبی ساخته شده از نیمرخ نورد شده و یا ساخته شده از ورق مجاز است:

اتصال گیردار جوشی به کمک ورق‌های روسری و زیرسری (WFP)

اتصال گیردار تقویت نشده جوشی (WUF-W)

در این نوع اتصال بال تیر به بال ستون توسط جوش شیاری بانفوذ کامل ساخته می‌شود و سپس جان تیر توسط جوش شیاری بانفوذ کامل به بال ستون متصل می‌شود و سپس جوشکاری ورق تکی جان به بال ستون انجام شده و در انتها ورق تکی جان نیز توسط جوش گوشه به جان تیر متصل می‌گردد. در این نوع اتصالات مقاطع مجاز برای تیر مقاطع نورد شده و ساخته شده I و یا H شکل است. برای مقاطع ستون نیز مقاطع نورد شده و ساخته شده H شکل، جعبه‌ای ساخته شده از ورق و یا مقاطع H شکل همراه با ورق کناری و مقطع صلیبی ساخته شده از ورق یا ساخته شده از نیمرخ نورد شده مجاز هستند.

اتصال گیردار تقویت نشده جوشی (WUF-W)

اتصال گیردار پیچی با جفت سپری (DT)

در این نوع اتصال، اتصال پیچی با جوشکاری محدود ساخته می‌شود و با استفاده از مقاطع سپری نورد شده و یا ساخته شده از ورق به شکل H و یا I انجام می‌گیرد. با پیچ‌کردن این سپری‌ها به بال‌های تیر و ستون با 4 و یا 8 پیچ به بال ستون متصل شده و جان تیر نیز با پیچ‌هایی به ورق تکی جان که به بال ستون جوش شده است اتصال می‌یابد. باید دقت شود در تیرها استفاده از مقاطع نورد شده با بال دارای ضخامت متغیر مانند INP مجاز نمی‌باشد. در ستون‌ها استفاده از مقاطع نورد و یا ساخته شده دارای مقطع H شکل و مقطع صلیبی ساخته شده از ورق یا نیمرخ‌های نورد شده مجاز می‌باشد.

اتصال گیردار پیچی با جفت سپری (DT)

اتصال گیردار تیر با مقطع کاهش‌یافته و دیافراگم عبوری از ستون (TD-RBS)

در کنترل تغییر مکان جانبی نسبی قاب‌هایی با این نوع اتصال باید اثر مقاطع کاهش‌یافته لحاظ شود. در قاب خمشی ویژه، اتصال جان تیر به بال ستون باید از طریق جوش شیاری بانفوذ کامل صورت گیرد اما در قاب خمشی متوسط می‌توان از طریق یک ورق تکی پیچ شده به جان تیر ساخت و در این صورت اتصال ورق تکی به جان تیر باید از نوع لغزش بحرانی باشد. در تیر این اتصال استفاده از مقاطع نورد شده و ساخته شده I و H شکل مجاز است. در مقطع ستون در این نوع اتصال استفاده از مقاطع جعبه‌ای ساخته شده از ورق یا مقاطع قوطی شکل به‌عنوان ستون مجاز است.

اتصال گیردار تیر با مقطع کاهش‌یافته و دیافراگم عبوری از ستون (TD-RBS)
اتصال گیردار تیر با مقطع کاهش‌یافته و دیافراگم عبوری از ستون

اتصال گیردار تقویت نشده جوشی با دیافراگم عبوری از ستون (TD-WUFW)

در تیر این نوع اتصال استفاده از مقاطع نورد شده و ساخته شده از I  و H شکل مجاز است و در مقطع ستون در این نوع اتصال استفاده از مقاطع جعبه‌ای ساخته شده از ورق یا مقاطع قوطی شکل به‌عنوان ستون مجاز می‌باشد.

اتصال گیردار تقویت نشده جوشی با دیافراگم عبوری از ستون (TD-WUFW)

اتصال گیردار تیر با بال پهن شده و دیافراگم عبوری از ستون (TD-Widened)

دو نوع اتصال طبق مباحث دهم پیشنهاد می‌کند و در این اتصال باید توجه شود که در قاب خمشی ویژه، اتصال جان تیر به بال ستون باید از طریق جوش شیاری با نفوذ کامل صورت گیرد اما در قاب خمشی متوسط می‌توان از طریق یک ورق تکی پیچ شده به جان تیر انجام پذیرد. فقط در این صورت اتصال ورق تکی به جان تیر باید از نوع لغزش بحرانی باشد. در تیر این نوع اتصال استفاده از مقاطع نورد شده و مقاطع ساخته شده I و H شکل و از ورق به شکل‌های I و H شکل مجاز است. در مقطع ستون استفاده از مقاطع جعبه‌ای ساخته شده از ورق یا مقاطع قوطی شکل به عنوان ستون مجاز می‌باشد.

اتصال گیردار تیر با بال پهن شده و دیافراگم عبوری از ستون (TD-Widened)
اتصال گیردار تیر با بال پهن شده
اتصال گیردار تیر

نتیجه‌گیری:

انتخاب بین اتصالات ساده و اتصالات کاملاً مهار شده در طراحی ساختمان به عوامل مختلفی مانند بارهای سازه‌ای، ارتفاع ساختمان و هزینه بستگی دارد. اتصالات ساده معمولاً در ساختمان‌های کم‌مرتبه استفاده می‌شوند، زیرا انعطاف‌پذیری در طراحی و ساخت دارند. همچنین هزینه کمتری دارند و نصب آنها راحت‌تر است. از سوی دیگر، اتصالات گیردار در ساختمان‌های بلند ترجیح داده می‌شوند زیرا پایداری و مقاومت بیشتری در برابر نیروهای جانبی مانند باد و زلزله ایجاد می‌کنند. با این حال، نصب آنها پیچیده‌تر و پرهزینه‌تر است. در نهایت، تصمیم‌گیری بین اتصالات ساده و اتصالات گیردار باید بر اساس تجزیه و تحلیل کامل الزامات سازه‌ای ساختمان، ملاحظات ایمنی و محدودیت‌های بودجه در نظر گرفته شود.

نحوه محاسبه نیروهای لازم (برش و خمش) در محل اتصال برای اتصال گیردار

برای طراحی اتصالات گیردار فرض می‌شود که در اثر زلزله وارده در دو انتهای تیر مفصل پلاستیک به طور همزمان تشکیل می‌شود. این مفصل پلاستیک حداکثر مقدار محتمل مورد انتظار تیر بوده و باعث ایجاد برش در طول تیر می‌شود و طراحی اتصالات و طراحی برشی و طراحی وصله تیرهای باربر لرزه‌ای بر اساس همین فرضیات هست.

مقاومت‌های مورد نیاز در قاب‌های خمشی متوسط

الف) مقاومت برشی مورد نیاز تیر Vr باید با استفاده از تعادل استاتیکی بارهای ثقلی (با ضرایب بار مربوطه) که با اثر برش ناشی از زلزله محدود به ظرفیت خمش در محل تشکیل مفاصل پلاستیک در طول تیر VEcl  ترکیب می‌شوند، تعیین شود. در قاب‌های با شکل‌پذیری متوسط و ویژه محل تشکیل مفصل پلاستیک (به غیر از اتصال WUF-W) در فاصله‌ای از بر ستون قرار دارد که مقدار آن براساس نوع اتصال متفاوت است. نمودار پیکره آزاد تیرهای باربر لرزه‌ای در قاب‌های خمشی متوسط در شکل زیر نشان داده شده است.

پیکره آزاد تیرهای باربر لرزه‌ای در قاب خمشی متوسط

شکل بالا نمودار پیکره آزاد تیرهای باربر لرزه‌ای در قاب خمشی متوسط در حالتی که جهت زلزله از راست به چپ است. مقدار لنگر خمشی (Mhr) در محل مفصل پلاستیک برابر است با:

با لنگر گیری حول هر یک از نقاط مفصل پلاستیک، می‌توان مقدار برش در محل تشکیل مفاصل پلاستیک را با فرض اینکه جهت زلزله از راست به چپ است به دست آورد.

لنگر گیری حول مفصل پلاستیک سمت راست تیر:

مثال از طراحی واقعی یک اتصال: می‌خواهیم برای اتصال تیر به ستون‌های نشان داده شده در قاب خمشی شکل زیر از اتصال گیردار پیچی (WFP) استفاده کنیم این قاب مربوط به یک سازه با شکل‌پذیری متوسط بوده و در منطقه با خطر نسبی خیلی زیاد (تبریز) می‌باشد ابعاد ورق‌های زیر سری و روسری را طراحی کنید. فولاد مورد استفاده برای کل ساختمان و اتصالات برابر 240MPa می‌باشد. ساختمان با کاربری مسکونی می‌باشد.

سازه با شکل پذیری متوسط

برای تغییر این متن بر روی دکمه ویرایش کلیک کنید. لورم ایپسوم متن ساختگی با تولید سادگی نامفهوم از صنعت چاپ و با استفاده از طراحان گرافیک است.

گام 1: محاسبه نیروی برشی و لنگر خمشی در محل اتصال:

چون سازه با شکل پذیری متوسط است پس محل تشکیل مفصل را نمی‌توان بر ستون در نظر گرفت و باید مقدار آن مشخص باشد. به عنوان فرض اولیه این فاصله را 50 سانتی‌متر در نظر می‌گیریم و اگر بعد از طراحی اولیه طول جوش این طول کمتر از مقدار مورد نیاز باشد باید محاسبات مجددا تکرار شود و در غیر این صورت مشکلی پیش نمی‌آید:

ادامه گام 1:

ورق‌های روسری و زیرسری باید نیروی کششی و فشاری ناشی از این لنگر را تحمل کنند

ورق‌های روسری و زیرسری باید نیروی کششی و فشاری ناشی از این لنگر را تحمل کنند:

لنگر را می‌توان به صورت نیروی کششی و فشاری در آکس ورق زیرسری و روسری در نظر گرفت ولی چون ضخامت این ورق‌ها مشخص نیست به عنوان فرض اولیه ضخامت هر کدام را 3 سانتی‌متر در نظر می‌گیریم

عرض ورق زیر سری باید حداقل 4 سانتی‌متر بیشتر از عرض بال تیر باشد تا به بتوان در وضعیت شماره 1 جوش بال تیر به ورق زیر سری را انجام داد. همچنین عرض ورق بالا سری باید از عرض بال تیر کمتر باشد تا بتوان در وضعیت شماره 1 جوش گوشه ورق به بال بالایی تیر را انجام داد. به شکل‌های زیر توجه کنید:

اتصال گیردار

عرض بال تیر IPE360 برابر 17 سانتی‌متر می‌باشد پس عرض ورق بالایی را برابر 14 سانتی‌متر و عرض ورق پایینی را برابر 22 سانتی‌متر در نظر می‌گیریم. همچنین باید توجه کرد که عرض ورق نباید از بعد ستون بیشتر باشد. با انتخاب عرض ورق‌ها می‌توان ضخامت آن‌ها را تعیین نمود:

نکته:  طبق مورد ب از بند 10-3-2-4-5 در صفحه 259 مبحث 10 در مواردی که مقاومت مورد نیاز اعضاء اجزاء و اتصالات براساس ترکیبات بارگذاری شامل زلزله محدود به ظرفیت (Ecl) تعیین می‌شود، ضریب کاهش مقاومت (Φ) برای حالت‌های حدی تسلیم (حالت‌های حدی شکل‌پذیر) به جای 0/9 باید برابر 1 و برای حالت حدی گسیختگی (حالت‌های حدی غیر شکل‌پذیر و ترد) به جای 0/75 باید برابر 0/9 در نظر گرفته شود.

انواع اتصالات گیردار و ساده (مفصلی) و روش طراحی آن‌ها

طراحی پیچ‌های اتصال فلنجی 4 پیچی و 8 پیچی

بعد از محاسبه مقدار نیروی برشی و خمشی مورد نیاز در محل اتصال با استفاده از نیروی زلزله محدود به ظرفیت مولفه خمشی تیر، قطر پیچ‌ها را می‌توان به دست آورد.

طبق راهنمای شماره 4 آیین‌نامه AISC قطر مورد نیاز پیچ‌ها را براساس روش ساده‌شده و بافرضیات زیر می‌تون به دست آورد:

1) از نیروی پیش‌تنیدگی پیچ‌ها صرف نظر می‌شود.

2) محور خنثی مقطع از مرکز هندسی پیچ‌ها عبور می‌کند.

3) نیروهای متمرکز کششی و فشاری ناشی از لنگر خمشی در مقطع تیر در محل پیچ‌ها جایگذین می‌شود.

4) توزیع نیروهای کششی و فشاری در ارتفاع مقطع یکنواخت فرض می‌شود.

5) نیروی کششی را پیچ‌های تحت کششی ناشی خمش و نیروی برشی را پیچ‌هایی که در فشار ناشی از لنگر خمشی هستند تحمل می‌کند.

طراحی پیچ‌های اتصال فلنجی 4 پیچی

الف) محاسبه مقاومت کششی مورد نیاز در پیچ‌ها و تعیین قطر پیچ:

که در آن:

n’= کل تعداد پیچ‌های تحت کشش (4 عدد)

dm= فاصله مرکز هندسی پیچ‌های کششی تا مرکز هندسی پیچ‌های تحت فشار

 

در نهایت پس از تعیین مقاومت کششی مورد نیاز پیچ‌ها، حداقل قطر مورد نیاز پیچ‌ها را ناشی از کشش ایجاد شده توسط لنگر خمشی می‌توان به صورت زیر به دست آورد:

ب) تعیین قطر پیچ‌ها براساس برش وارده:

بعد از محاسبه مقدار برش نهایی وارد بر اتصال ناشی از بارهای وارده ثقلی و نیروی زلزله محدود به ظرفیت مولفه خمشی، طبق فرضیات ذکر شده، پیچ‌های تحت فشار به تنهایی باید بتوانند نیروی برشی را تحمل کنند.

در نهایت حداقل قطر مورد نیاز پیچ، برابر بیشترین مقدار به دست آمده ناشی از نیروی برشی در پیچ‌ها و نیروی کششی در پیچ‌ها می‌باشد.

طراحی پیچ‌های اتصال فلنجی 8 پیچی

در این نوع اتصال 8 عدد از پیچ‌ها نیروی کششی و 8 عدد از آن‌ها نیروی برشی را تحمل خواهد کرد و اگر فواصل پیچ‌های بالایی تا محور مرکزی پیچ‌های تحتانی را با h3،h2،h1 و h4 نشان دهیم آنگاه می‌توان نوشت:

مثال 1: تیر شکل زیر با طول آزاد Ln=7m به ستون H شکل در قاب خمشی متوسط با اتصال پیش تأیید شده BUEEP از نوع پیش تنیده متصل شده است. حداقل قطر قابل قبول پیچ‌ها مطابق کدام یک از گزینه‌های زیر است؟ کنترل پیچ‌ها در برابر لنگر خمشی مدنظر این سؤال است. از آثار بارهای ثقلی صرف‌نظر نموده و طراحی به روش LRFD مدنظر است.

حل:

طبق مورد الف از بند 10-3-3-2-6 در صفحه 293 مبحث 10، مقاومت خمشی مورد نیاز (Mr) و مقاومت برشی مورد نیاز (Vr) اتصال باید با در نظر گرفتن تعادل استاتیکی بارهای ثقلی (با ضرایب بار مربوطه) که با آثار نیروی زلزله محدود به ظرفیت مولفه خمش در محل تشکیل مفاصل پلاستیک در طول تیر ترکیب‌ می‌شوند، تعیین شود. در شکل زیر این نیروها نشان داده شده‌اند.

طبق مورد 4 از بند 10-3-7-3-1 در صفحه 404 مبحث 10 در اتصالات BUEEP محل تشکیل مفصل پلاستیک کوچکترین دو مقدار زیر است:

تعیین حداقل رده الکترود:

طبق بند 10-3-2-1-6 در صفحه 254 مبحث 10 در کلیه جوش‌های به کار رفته در اعضاء و اتصالات سیستم‌های باربرجانبی لرزه‌ای، مشخصات فلز پر کننده باید مطابق جدول زیر باشد:

تعیین حداقل رده الکترود

طراحی ضخامت جوش برای ورق بالاسری:

با توجه به ابعادی که ورق بالاسری دارد طول جوش اجرایی برای آن تقریبا 3-4 سانتی متر کمتر از طول جوش اجرایی برای ورق پایینی می‌شود. به شکل زیر توجه کنید:

طراحی ضخامت جوش برای ورق بالاسری

در محتواهای بعدی طراحی نبشی اتصال جان تیر به ستون و ابعاد جوش گوشه طراحی خواهد شد.



گردآوردنده:

متخصصان متعهد که موفقیت ما را پیش می‌برند


مهندس مجید ذکری

رسانه‌های اجتماعی
انواع اتصالات گیردار و ساده (مفصلی) و روش طراحی آن‌ها
9 بهمن 1404
اشتراک‌گذاری این پست
برچسب‌ها
بایگانی