نیروی طراحی اتصالات فولادی

بطور کلی اتصالات تیر به ستون در قاب‌های خمشی ویژه بایستی برای ظرفیت تیر طرح شود و نه نیروهای حاصل از تحلیل. برای این منظور، محل مفصل پلاستیک در تیر تعیین شده و با فرض جاری شدن تیر در خمش، تصویر نیروی منتقل یافته به اتصال ملاک طراحی آن قرار می‌گیرد. همچنین در تعیین این نیروی ظرفیتی، بایستی ظرفیت مورد انتظار لحاظ شود، به این صورت که اثرات کرنش سختی و تنش تسلیم واقعی ملاک عمل قرار گرفته باشد. حداکثر لنگر محتمل، Mpr در محل مفصل پلاستیک تیر بصورت زیر تعیین می‌شود:
Mpr=Cpr*Ze*Ry*F*y
که در رابطه اخیر، Fy تنش تسلیم حداقل، Ry برابر نسبت تنش تسلیم مورد انتظار به تنش تسلیم حداقل مصالح، Cpr ضریب مربوط به اثرات کرنش سختی، قیدهای موضعی و سایر شرایط بوده که طبق رابطه 10-3-8-1 مبحث دهم، تعیین می‌شود. استثناً برای اتصالات گیردار از نوع تقویت نشده جوشی (WUF-W) مقدار Cpr=1.4 در نظر گرفته می‌شود. همچنین Ze اساس مقطع موثر در محل تشکیل مفصل پلاستیک است. مقدار Ze برای تیرهای معمولی برابر اساس مقطع پلاستیک کل مقطع می‌باشد و برای مقاطع RBS این اساس مقطع بایستی در محل مقطع کاهش یافته تعیین شود. این لنگر با خودش یک برش نیز به همراه دارد که از تعادل تعیین می‌شود. محل مفصل پلاستیک نیز به نوع جزئیات استفاده شده برای اتصالات بستگی دارد. در بخش 10-3-13 مبحث دهم، محل مفصل پلاستیک برای انواع اتصالات مختلف با  Sh معرفی شده است.

اتصالات فولادی از پیش تایید شده گیردار

عملکرد اتصالات گیردار قبلا توسط آزمایش‌های تجربی مورد تایید قرار گرفته است. در اتصال گیردار جوشی به کمک ورق‌های روسری و زیرسری (WFP) ورق‌های بالایی و پایینی اتصال توسط جوش به بال‌های ستون جوش شده و از طرف دیگر به بال‌های تیر توسط جوش متصل می‌شوند. این اتصال را می‌توان فقط در قاب خمشی با شکل‌پذیری متوسط استفاده نمود. این اتصال در AISC وجود ندارد و الزامات آن توسط مبحث دهم داده شده است. بطور کلی اگرچه محل مفصل پلاستیک با فاصله از ستون قرار دارد، لیکن اگر این اتصال را طراحی کرده باشید، به ابعاد خیلی بزرگی برای ورق‌های روسری و زیرسری (بخصوص برای ورق روسری) خواهید رسید و عملکرد ضعیف‌تر آنها در دوران‌های بالا بصورت آزمایشی مورد اثبات قرار گرفته است. یکی از ایرادات وارد بر این اتصال به غیر از شکل ورق فوقانی که باید بر روی بال جهت اجرای جوش عرض کمتری داشته باشد، نحوه اجرای این اتصال است که تمام جوشکاری ورق‌ها به تیر باید در کارگاه صورت گیرد که این خود باعث عدم اجرا مناسب این جوش‌ها و در نهایت ضعف در آن خواهد شد.

در اتصال گیردار مستقیم تقویت نشده جوشی (WUF-W) عمده دوران خمیری در تیر و در بَر ستون ایجاد می‌شود. حالت‌های شکست نامطلوب، توسط جزئیات مناسبی که برای اتصال جوش بال تیر به بال ستون داده می‌شود، کنترل می‌گردد. این اتصال را می‌توان در قاب خمشی با شکل‌پذیری ویژه و متوسط استفاده نمود. محل مفصل پلاستیک (Sh) در روی تیر باید در محل بَر ستون در نظر گرفته شود (Sh=0). لیکن در داخل تیر و بر روی بال‌های فوقانی و تحتانی آن ایجاد می‌شود. از جمله جزئیات اصلاحی این اتصال که در آیین‌نامه‌های جدید بر روی آن تاکیده شده، اجرای سوراخ دسترسی زیر بال بالا و روی بال پایین بوده که مانع ایجاد تنش‌های سه محوری در این اتصال می‌شود. اجرای جوش نفوذی بال‌ها به ستون در کارگاه از ایردات وارد بر این اتصال است که می‌توان با اتصال درختی بر این مشکل غلبه نمود.
 

اتصال اتکایی پیچ

منظور از اتصال اتکایی پیچ
در عملکرد اتکایی، پیچ درون سوراخ صفحات اتصال قرار می‌گیرد و مهره بسته می‌شود. هنگامی که بار خارجی به پیچ وارد می‌شود، قطعات اتصال لغزش پیدا می‌کنند که در اثر آن، یک نیروی فشاری به لبه‌های اتصال وارد می‌شود که تبدیل به نیروی برشی در پیچ میشود. این اتصال تنها برای حالت بارگذاری ثقلی است و در طرح لرزه‌ای نباید از این نوع عملکرد در اتصال استفاده نمود. در این نوع اتصال هیچ نیروی پیش تنیدگی در پیچ ایجاد نمی‌شود و برای اجرای این اتصال، تنها سفت کردن پیچ به وسیله‌ی کارگر کفایت می‌کند.

آیین نامه AISC-358 طراحی لرزه ای اتصالات فولادی از پیش تایید شده

طراحی لرزه ای اتصالات فولادی از پیش تایید شده برای سازه های قاب خمشی با شکل پذیری ویژه و متوسط

• توضیحات اتصالات فولادی از پیش تایید شده تیر و ستون
• اسم فایلPrequalified Connections for Special and Intermediate Steel Moment Frames for Seismic Applications [ Etabs-SAP.ir ].zip
• حجم 3.05 مگابایت

http://etabs-sap.ir/aisc-358-prequalified-connections/
 

لنگر نهایی چشمه ی اتصال

طبق ضوابط AISC341-10 برای بررسی ظرفیت چشمه اتصال، بایستی از نیازهای لرزه‌ای رسیده به این بخش از ستون ناشی از به ظرفیت رسیدن تیرهای اطراف ستون استفاده شود. این نیروها با یک تعادل‌گیری به لبه ستون منتقل می‌شوند. ابتدا حداکثر لنگر مورد انتظار و برش در محل تئوریک مفصل خمیری که در حدود ارتفاع تیر میباشد تعیین شده و تصویر آن در محل بر اتصال تعیین و از روی این نیروها برش چشمه اتصال تعیین گردد.
6e. Panel Zone
(1) Required Shear Strength
The required shear strength of the panel zone shall be determined from the summation of the moments at the column faces as determined by projecting the expected moments at the plastic hinge points to the column faces. The design shear strength shall be φvRn and the allowable shear strength shall be Rn/Ωv where:
φv = 1.0 (LRFD) Ωv = 1.50 (ASD)
 
[caption id="attachment_3245" align="alignnone" width="1069"] panel zone چشمه ی اتصال[/caption]

جزوه ی طراحی اتصالات فولادی

طراحی اتصال گیردار با ورق روسری و زیر سری طبق ویرایش سال92 مبحث دهم (شکل پذیری متوسط) در این فایل مراحل کامل طراحی اتصال گیردار تیر به ستون طبق روش رایج در ایران را بر اساس روش LRFD و بر اساس ضوابط لرزه ای مبحث 10 ایران نوشته ام. حجم آن 370kB و 16 صفحه می باشد و آخرین بار در 93/4/6 ویرایش شده است.

دانلود طراحی اتصال گیردار با ورق روسری و زیر سری طبق ویرایش سال92 مبحث دهم (شکل پذیری متوسط)

مدلسازی مقاطع RBS در Etabs

تصویر بالا نحوه ی مدلسازی اتصال RBS را در ETABS نشان می دهند. می توانید از مقادیر پیش فرض نرم افزار استفاده نمایید و یا پارامتر های RBS را از کتاب های مرجع به دست آورید

طراحی جوش بال به جان و سخت کننده به جان

اتصال بال به جان در تیر ورق‌ها طبق بند 10-2-5-13 بخش پ-2، باید بر مبنای برش افقی ناشی از تغییرات لنگر تیر طراحی شود. در واقع بایستی جریان برش ایجاد شده بین بال و جان را با استفاده از رابطه معروف q=VQ/I تعیین و ملاک طراحی جوش قرار دهید. برای اتصال جان به ورق سخت کننده نیز به همین صورت، بایستی جریان برش ایجاد شده در محل اتصال ورق به جان ملاک طراحی جوش آن قرار گیرد. برای این منظور می‌توان جریان برش را از تقسیم نیروی برشی تیر در محل سخت کننده بر مساحت مقطع ورق تعیین نمود. اگر هدف طراحی جوش سخت کننده در تیر پیوند باشد، نیروی طراحی جوش سخت کننده به بال برابر 0.25FyAst و برای طراحی جوش سخت کننده با جان، نیرویی به میزان FyAst را ملاک قرار می‌دهیم. این مورد در بند 10-3-12-10-1 مبحث دهم ذکر شده است. در این روابط Fy تنش تسلیم فولاد سخت کننده و Ast سطح مقطع عرضی هر یک از سخت کننده‌ها است.

طراحی وصله جوشی ستون ( دوبل IPE )

طراحی وصله جوشی ستون ( دوبل IPE )

 

در اجرای سازه های فولادی مواردی رخ می دهد که لازم است تیر ها و یا ستون ها را به یکدیگر وصله کنیم. هر چند اجرای وصله در اعضای سازه های فولادی مستلزم صرف هزینه است. لیکن انجام آن در بعضی مواقع اجتناب ناپذیر است. مواردی که استفاده از وصله در سازه های فولادی ضروری است به قرار زیر است.

 

 

• طول استاندارد نیمرخ به صورت معمول 12 متر است. هنگامیکه طول دهنه تیر و یا ارتفاع ستون از طول نیمرخ های استاندارد بیشتر باشد تیر یا ستون را باید در محل مناسب وصله کرد.

   

• در مواردی که نیرو های طراحی در تیر یا ستون در یک ناحیه به طور چشمگیری از بقیه نواحی بزرگتر است، استفاده از مقطع با ظرفیت باربری بالا در ناحیه مورد نظر همراه با وصله نمودن آن به نواحی مجاور ضروری می باشد
• در اجرای سازه های فولادی جوش ها از اهمیت بسیار زیادی برخوردار هستند. معولا جوش های مربوط به اتصال گیردار در محل پروژه و بر روی کار انجام می شود. جوش های نفوذی اتصال گیردار نیازمند دقت و حوصله کافی جوشکار است. معمولا این جوش ها بدلیل ارتفاع ستون نظارت توسط مهندس ناظر بعد از عملیات ریختن سقف انجام می شود که دیر هنگام است. توصیه می شود قسمتی از تیر در کارگاه به ستون جوش شود و بقیه تیر در محل پروژه توسط پیچ یا جوش وصله شود. چنین روشی کمک می کند جوش های نفوذی اتصال گیردار در محل کارگاه زیر نظر مستقیم مهندس ناظر انجام شود و همچنین جوشکار از امنیت بیشتری برخوردار خواهد بود.

   

 

 

 

از این لینک می توانید جزئیات کامل طراحی وصله جوشی ستون دوبل IPE را دریافت کنید.

 

 

 

 

---

طراحی سازه های فولادی به روشLRFD

بر گرفته شده از strain.blog.ir

طراحی وصله جوشی ستون

 

طراحی وصله جوشی ستون به روش LRFD

در اجرای سازه های فولادی مواردی رخ می دهد که لازم است تیر ها و یا ستون ها را به یکدیگر وصله کنیم. هر چند اجرای وصله در اعضای سازه های فولادی مستلزم صرف هزینه است. لیکن انجام آن در بعضی مواقع اجتناب ناپذیر است. 

 

 

 

از این لینک می توانید نمونه کامل طراحی وصله جوشی ستون را دریافت کنید.

 

 

از این لینک می توانید نمونه کامل طراحی وصله جوشی ستون را دریافت کنید.

 

---

طراحی سازه های فولادی به روش LRFD

بر گرفته شده از strain.blog.ir