طراحی اتصال بادبند با روش LRFD

 

طراحی اتصال جوشی بادبند با روش LRFD

 

 

 

اتصالات اعضای مهاری  یکی از حساس ترین بخش های یک سازه فولادی است. زیرا اگر این اتصالات در هنگام زلزله دچار شکست شوند باعث ایجاد طبقه نرم می شود. بنابراین لازم است در هنگام طراحی و اجرای این بخش از سازه توجه و دقت لازم فراهم شود.  عملکرد مهاربند بدلیل ماهیت رفت و برگشتی زلزله هم درکشش باید عمل کند و هم در فشار که اتصال مهاربند به تیر و ستون نیز باید توان تحمل کشش و فشار را داشته باشد.

 

 

 

 

در این لینک می توانید طراحی کامل اتصال بادبند با روش LRFD  را در سازه های فولادی دریافت کنید.

 

 

 

 

بر گرفته شده از strain.blog.ir

طراحی کف ستون - 1

 

طراحی کف ستون - 1

یکی از حساس ترین بخش های تشکیل دهنده سازه های فولادی محل اتصال ستون های آن به پی است. چرا که در این نقاط کلیه بار های وارد بر سازه، پس از جمع شدن در کف ها، تیرها و نهایتا ستون ها، از طریق ورق کف ستون به فونداسیون منتقل می شود. برای طراحی کف ستون های این ساختمان از کتاب طراحی سازه های فولادی مجتبی ازهری و سید رسول میر قادری استفاده شده است.

 

 

 

در این لینک پی دی اف می توانید نمونه کامل طراحی کف ستون را ببینید.

 

بر گرفته شده از strain.blog.ir

تیر پیوند (تیر فیوز) یا تیر لینک

تیر پیوند معمولا دارای مقطعی مشابه با تیر خارج از تیر پیوند است.
تیر پیوند باید از نوع I شکل نورد شده یا ساخته شده از ورق و یا از نوع قوطی ساخته شده از ورق باشد.
وجود نیروهای زیاد در تیر پیوند سبب می‌شود که تیرهای پیوند جاری شود. البته این مورد بایستی کنترل شود. بدین معنی که تیر خارج از تیر پیوند برای ظرفیت تیر پیوند کنترل شود.
هر چه اندازه‌ی طول تیر پیوند، کوتاه‌تر باشد، سهم برش در آن بیشتر است و در صورت ورود سازه به محدوده‌ی عملکرد غیرارتجاعی این ناحیه به طور کامل تسلیم می‌شود. این عمل باعث دوران‌های بزرگ غیرالاستیک بدون ایجاد کرنش‌های موضعی زیاد خواهد بود. همچنین چون در پیوند برشی (کوتاه)، نیروهای برشی در تمام طول تیر پیوند ثابت است، لذا کرنش‌های غیرالاستیک به طور یکنواخت در طول تیر پیوند توزیع می‌شود. اما اگر طول پیوند زیاد شود، سهم برش آن کم شده و سهم لنگرهای انتهایی آن افزایش می‌یابد و به جای خمیری شدن کل تیر پیوند در برش، در محل اتصال مهاربند به تیر، مفاصل خمیری خمشی بوجود می‌آید و عملاً ناحیه تسلیم به شدت کاهش می‌یابد و به این ترتیب تا قبل از انهدام کل سازه مقدار انرژی کمی با تسلیم شدن قسمت های بسیار محدودی از سازه جذب و مستهلک می‌شود. ایجاد کرنش‌های پلاستیک موضعی بزرگ باعث ایجاد تغییر مکان‌های بزرگ و احتمال وقوع ناپایداری و به تبع آن کاهش سختی زیاد در حالت رفتار غیرارتجاعی می‌گردد. البته آیین‌نامه تنها در حالتی که نیروی محوری تیر پیوند زیاد باشد، طول آن را محدود می‌کند. علت اصلی این مورد در بند 10-3-12-4 مبحث دهم، کاهش ظرفیت خمشی، در اثر وجود نیروی محوری است.

اگر طول تیر پیوند e2.6Mp/Vp باشد، جاری شدگی تیر پیوند در خمش است و برش موجود در تیر پیوند برابر V_p=(2M_p)/eمی‌باشد. برای طول تیر پیوند بین این دو مقدار از یک درون‌یابی خطی استفاده می‌شود. در این روابط Mp لنگر پلاستیک مقطع و Vp نیز برش پلاستیک مقطع که از روابط داده شده در صفحه 233 مبحث دهم تعیین می‌شوند. پس بنابراین با داشتن مقطع تیر پیوند و طول آن می‌توان فهمید که در برش جاری می‌شود یا در خمش.
دیاگرام برش در تیر پیوند تحت بارهای جانبی، بصورت یکنواخت است. در این حالت اگر تیر پیوند بتواند در برش جاری شود، کل آن جاری می‌شود. یعنی یک فیوز سازه‌ای با اتلاف انرژی زیاد. حال اگر روی آن بار ثقلی قرار گیرد، شکل یکنواخت خود را از دست داده و به صورت درجه یک در می‌آید. بنابراین بخشی از آن جاری شده و بخشی دیگر یا جاری نشده یا دیرتر جاری می‌شود و از کل طول تیر به طور خوب و بهینه استفاده نمی‌شود.
پس بهتر است تیرریزی روی تیر پیوند در قاب با مهاربند واگرا قرار نگیرد.
منبع:@AlirezaeiChannel

دیوار برشی بتنی در سازه فولادی

ضوابط دیوار برشی بتنی در یک قاب فولادی فرقی با سازه بتنی ندارد. تنها مورد بحث اتصال ستون های فولادی توسط گل میخ به بتن است
اگر دیوار را در ارتفاع مشبندی کنید برنامه آن را با ستون متصل شده فرض میکند و البته باید با دیوار هم Pier شود.
استفاده از دیوار برشی بتنی در سازه فولادی تا حدی موجب کاهش ابعاد مقاطع و اقتصادی تر شدن طرح می شود.

مطلب مرتبط:
 

http://etabs-sap.ir/%d8%af%db%8c%d9%88%d8%a7%d8%b1-%d8%a8%d8%b1%d8%b4%db%8c-%d8%a8%d8%aa%d9%86%db%8c-%d8%af%d8%b1-%d8%b3%d8%a7%d8%b2%d9%87-%d9%81%d9%88%d9%84%d8%a7%d8%af%db%8c-2/

نکات تیر پیوند (تیر فیوز)

جزییات مهاربند واگرا که بایستی در طراحی نظارت و اجرا مد نظر قرار بگیرد:
تیر پیوند عضو پلاستیک هست پس هرگونه برشکاری و جوشکاری در ناحیه پیوند به جز سخت کننده جان ممنوع می باشد.
عضو مهاربندی و تیر خارج ناحیه پیوند باید برای حداکثر نیرو طراحی شود تا در طی زلزله در محدوده الاستیک باقی بماند.
از عدم کمانش ورق های اتصال باید اطمینان حاصل کرد.
دوران تیر پیوند باید کنترل شود.
سخت کننده های انتهایی باید دوبل (دو طرف تیر) اجرا شود.
سخت کننده میانی بایستی با دقت بالایی طراحی و اجرا شود.
از عدم چسبیدن بتن دال به جان تیر پیوند باید اطمینان حاصل کرد.
با دتایل مناسب بایستی از کمانش خارج محور تیر پیوند و تیر خارج پیوند جلوگیری کرد.
عضو مهاربندی از سمت تیر به اندازه کافی به تیر نزدیک شود تا ورق اتصال کمانش نکند.

سخت کننده های گاست پلیت

در برخی اوقات که طول لبه آزاد ورق زیاد باشد، نیاز به سخت کننده‌هایی عمود بر این ورق اتصال می‌باشد. در این حالت بایستی توجه داشت که این سخت کننده‌ها نبایستی از ناحیه نوار مفصل خمیری ورق عبور داده شوند. زیرا در صورت عبور از این ناحیه، مانع دوران ورق اتصال شده و کار مفصل خمیری و خط فرضی خمش را مختل می‌کنند. همچنین توصیه شده انتهای این سخت کننده‌ها نیز با فاصله‌ای به میزان دو برابر ضخامت ورق (2t) نرسیده به خط فرضی خمش، قطع شوند. در شکل زیر این مورد نشان داده شده است.

 

 

فولد لاین یا خط آزاد خمش در گاست پلیت

 

 

ایجاد فاصله 2t به عنوان خط فرضی خمش جهت رفتار مفصلی در مهاربندهای همگرای معمولی نیازی نیست و تنها در مهاربندهای همگرای ویژه اجبار وجود دارد. در مهاربندهای همگرای ویژه نیز تنها در حالتی که کمانش مهاربند خارج صفحه رخ دهد، این الزام وجود دارد و در حالتی که کمانش داخل صفحه باشد باز نیازی نیست. برای دیدن جزئیات بیشتر می‌توانید به کتاب تحلیل و طراحی سازه‌های فولادی اینجانب مراجعه کنید.  اعمال این فاصله برای مهاربندهای واگرا اصلا نیازی نیست زیرا در این قاب عضو مهاربند نبایستی دچار کمانش شود.

 

@AlirezaeiChannel

گاست پلیت مستطیلی یا ذوزنقه ای

 ورق اتصال مهاربند در صورتی که کمانش مهاربند داخل صفحه رخ دهد می‌تواند بصورت مستطیلی باشد و نیاز به ارائه جزئیات خاص در آن نیست. ولیکن در حالتی کمانش مهاربند خارج صفحه رخ می‌دهد بایستی ورق بصورت ذوزنقه‌ای بریده شود تا امکان در نظر گرفتن 2t برای کمانش مهاربند فراهم شود. ابعاد آن به عوامل متعددی از جمله عمق تیر، عمق ستون، زاویه مهاربند و ... بستگی دارد. برای دیدن جزئیات و نحوه بریدن ورق اتصال می‌توانید به یکی از دو مرجع زیر مراجعه کنید:
- Abolhassan Astaneh-Asl, Michael L. Cochran; "Seismic Detailing of Gusset Plates for Special Concentrically Braced Frames"
-تحلیل و طراحی سازه‌های فولادی؛ تالیف دکتر بهرخ حسینی هاشمی، مهدی علیرضایی؛ فصل 14 بخش 5

 

 

@AlirezaeiChannel

محل مناسب مهاربندها

در قاب‌های مهاربندی شده همگرا، نیروهای طراحی به شدت به تعداد و مکان قرار گرفتن مهاربندها بستگی دارند. بهتر است

دهانه‌ای برای قاب مهاربندی شده انتخاب گردد که اولا بار ثقلی مناسبی روی ستون متصل به مهاربند وجود داشته باشد (دهانه‌های لبه‌ای چندان مناسب نیستند)

دوم آنکه دهانه طوری انتخاب شود که حتی المقدور زاویه مهاربند 45 در بیاید. مثلاً برای سازه‌های متعارف با ارتفاع طبقه حدود 3 متر، دهانه‌های 3 تا 4 متری برای مهاربندهای قطری و ضربدری و دهانه‌های 5 تا 6 متری برای مهاربندهای هشتی و هفتی مناسب هستند.

علاوه بر دهانه عمق تیر و ستون نیز مهم است. در شکل‌های زیر چند نمونه دتایل با مقیاس که در آنها ابعاد تیر و ستون و زاویه مهاربند متفاوت هستند، نشان داده شده است. در شکل اول تیرها دارای عمق زیادتری نسبت به ستون‌ها هستند. در این حالت، در صورتی که زاویه مهاربند با افق کم باشد، ابعاد ورق بسیار بزرگ خواهد شد. در صورت زاویه زیاد مهاربند، ابعاد ورق‌ها منطقی‌تر خواهد بود. همانطور که از شکل دوم دیده می‌شود، در صورتی که ابعاد تیر و ستون تقریبا برابر باشند، بهترین زاویه برای ورق، در زاویه مهاربند برابر 45 درجه رخ می‌دهد.

 

 

 

 

 

@AlirezaeiChannel

ضوابط لرزه‌ای قاب‌های مهاربند شده همگرا با شکل‌پذیری ویژه، SCBF

ضوابط لرزه‌ای قاب‌های مهاربند شده همگرا با شکل‌پذیری ویژه، SCBF

در برنامه ETABS ضوابط زیر برای قاب‌های مهاربندی شده همگرای ویژه کنترل می‌شوند:

• ضوابط طراحی تیرها، مهاربندها و ستون‌ها.
• برآورد نیروی طراحی اتصال تیر به ستون.
• برآورد نیروی طراحی اتصال مهاربند.

برای طراحی این سیستم بایستی ضوابط ویژه زیر کنترل شوند (AISC SEISMIC 13):

• اگر تحت ترکیب بارهای معمولی نیروی محوری ستون‌ها از 0.4 ظرفیت فشاری یا کششی آنها فراتر رود، ترکیب بارهای ویژه تشدید یافته بایستی بدون حضور لنگر خمشی و نیروی برشی و تنها تحت اثر نیروی محوری کنترل شوند(AISC SEISMIC 8.3, 4.1).
• مقاطع ستون‌ها و مهاربندها باید فشرده لرزه‌ای باشند (AISC SEISMIC 13.2d, 8.2b, Table I-8-1). در صورت عدم ارضای شرایط این جدول، پیام خطایی در خروجی اعلام می‌شود.
• ضریب لاغری مهاربندها نباید از مقدار زیر ، بزرگتر شود (AISC SEISMC 13.2a). در صورت عدم ارضای این شرط، پیام خطایی در خروجی اعلام می‌شود.

برنامه ضوابط زیر را برای مهاربندهای شورون 7 و 8  در قاب‌های SCBF کنترل می‌نماید:

• فاصله بین تکیه‌گاه‌های جانبی برای تیرهای بین مهاربندی جانبی نباید از l_pd تجاوز نماید (AISC SEISMIC 13.4a(2)). برای مقاطع جعبه‌ای و مستطیلی طول l_pd بصورت زیر محاسبه می‌شود:برای سایر مقاطع (AISC A-1-7, AISC SEISMIC 13.4a(2)):که در روابط فوق، M₁ و M₂ به ترتیب لنگرهای انتهای کوچک و بزرگ انتهایی در محل تکیه‌گاه‌های جانبی تیر هستند. نسبت M₁/M₂ برای انحنای مضاعف مثبت و برای انحنای ساده منفی است (AISC A1.7).

• > در برنامه ETABS، برای مهاربندهای 7 و 8، ضوابط زیر را کنترل نمی‌نماید:

  الف) تیرهای دهانه مهاربندی شده باید بدون در نظر گرفتن مهاربند به عنوان تکیه‌گاه میانی تیر قادر به تحمل بارهای ضریبدار مرده و زنده باشند.

  ب) تیرهای دهانه مهاربندی شده، باید تحمل بارهای ضریبدار بصورتی که مهاربندها حذف شده‌اند و به جای آنها ظرفیت آنها قرار داده شده را داشته باشند. این ظرفیت در کشش A_gR_yF_y و در فشار 0.3P_n است.

  در مهاربندی همگرای ویژه استفاده از مهاربندی صرفاً کششی مجاز نیست. در هر امتداد قاب، بایستی حداقل 30% و حداکثر 70% مهاربندها به کشش کار کنند. کنترل این بند به عهده کاربر است.

  ضوابط لرزه‌ای قاب‌های مهاربند شده همگرا با شکل‌پذیری معمولی، OCBF

  در برنامه ETABS ضوابط زیر برای قاب‌های مهاربندی شده همگرای معمولی کنترل می‌شوند:

  ضوابط طراحی تیرها، مهاربندها و ستون‌ها.

  برآورد نیروی طراحی اتصال تیر به ستون.

  برآورد نیروی طراحی اتصال مهاربند.

  برای طراحی این سیستم بایستی ضوابط ویژه زیر کنترل شوند (AISC SEISMIC 14):

  اگر تحت ترکیب بارهای معمولی نیروی محوری ستون‌ها از 0.4 ظرفیت فشاری یا کششی آنها فراتر رود، ترکیب بارهای ویژه تشدید یافته بایستی بدون حضور لنگر خمشی و نیروی برشی و تنها تحت اثر نیروی محوری کنترل شوند(AISC SEISMIC 8.3, 4.1).

  مقاطع مهاربندها باید فشرده لرزه‌ای باشند (AISC SEISMIC 13.2d, 8.2b, Table I-8-1). در Error! Reference source not found. نسبت حدی عرض به ضخامت برای مقاطع فشرده لرزه‌ای نشان داده شده است. در صورت عدم ارضای شرایط این جدول، پیام خطایی در خروجی اعلام می‌شود.

  ضریب لاغری مهاربندها نباید از مقدار زیر، بزرگتر شود (AISC SEISMIC 14.2). در صورت عدم ارضای این شرط، پیام خطایی در خروجی اعلام می‌شود.

  برنامه ضوابط زیر را برای مهاربندهای شورون 7 و 8  در قاب‌های OCBF کنترل می‌نماید:

  فاصله بین تکیه‌گاه‌های جانبی برای تیرهای بین مهاربندی جانبی نباید از l_pd تجاوز نماید (AISC SEISMIC 13.4a(2)). برای مقاطع جعبه‌ای و مستطیلی طول l_pd بصورت زیر محاسبه می‌شود:برای سایر مقاطع (AISC A-1-7, AISC SEISMIC 13.4a(2)):

  

  که در روابط فوق، M₁ و M₂ به ترتیب لنگرهای انتهای کوچک و بزرگ انتهایی در محل تکیه‌گاه‌های جانبی تیر هستند. نسبت M₁/M₂ برای انحنای مضاعف مثبت و برای انحنای ساده منفی است (AISC A1.7).

  در برنامه ETABS، برای مهاربندهای 7 و 8، ضوابط زیر را کنترل نمی‌نماید:

  الف) تیرهای دهانه مهاربندی شده باید بدون در نظر گرفتن مهاربند به عنوان تکیه‌گاه میانی تیر قادر به تحمل بارهای ضریبدار مرده و زنده باشند.

  ب) تیرهای دهانه مهاربندی شده، باید تحمل بارهای ضریبدار بصورتی که مهاربندها حذف شده‌اند و به جای آنها ظرفیت آنها قرار داده شده را داشته باشند. این ظرفیت در کشش A_gR_yF_y و در فشار 0.3P_n است.

•  

   

  منبع: سایت دکتر علیرضایی