بررسی اتصالات تیرآهن در سازه های فولادی از نوع پیچی

در این نوشتارمفصل های اتصال تیرآهن و ستون که با پیچ به هم متصل می‌شوند (اتصالات ساده) را در مورد سازه‌های چند طبقه‌ای مورد بررسی قرار می‌دهیم این نوع ساختار با پیچ به هم متصل شده را “اتصال ساده” می‌نامند. در این مقاله انواع اتصالات ساده‌ای که معمولاً استفاده می‌شوند بررسی می‌شود. این مراحل طراحی را با توجه بهاستاندارد Eurocode 3 ارائه می‌دهد و کیفیت نسبی انواع اتصالات انتهای تیرآهن به ستون را مورد بررسی قرار می‌دهد. مزایای استاندارد سازی اتصالات برای اتصالات تیرآهن به تیرآهن و تیرآهن به ستون با استفاده از ورق برشی و اتصالات پایه انعطاف پذیر مورد بحث قرار می‌گیرد.

اتصالات ستون، پایه‌های ستون و اتصالات وصله‌ای نیز همراه با اشاره مختصر به اتصالات ویژه بحث می‌شود.

اتصالات ساده اتصالاتی است که تنها برای انتقال نیروی برشی انتهای تیرآهن و مقاومت ناچیز به چرخش مد نظر قرار می‌گیرند. بنابراین گشتاور در تیرآهن را در حالت محدود نهایی انتقال نمی‌دهند. این تعریف اساس طراحی فریم‌های چند طبقه‌ای به عنوان “اتصال ساده” است که در آن تیرها به صورت ساده پشتیبانی می‌شوند و ستون‌ها برای بار محوری طراحی شده‌اند و گشتاور کوچک ناشی از واکنش‌های پایانی از تیرها را تحمل کنند و پایداری به واسطه وصله یا هسته بتنی به قاب ارائه می‌شود.

اتصالات تیرآهن به تیرآهن و تیرآهن به ستون با استفاده از:

  • صفحات در انتهای تیرآهن با عمق کم
  • صفحات در انتهای تیرآهن در عمق
  • صفحات مخصوص پیچ و مهره

اتصالات به ستون (صفحات مخصوص پیچ و یا صفحات پایانی)

کفی ستون

اتصالات ساده نیز ممکن است برای اتصالات مورب، تیرهای شب دار به ستونها و اتصال به دیواره‌های ستون مورد نیاز باشد. این‌ها به عنوان اتصالات ویژه طبقه بندی می‌شوند و به صورت جداگانه به عنوان صفحات انتهای تیرآهن منعطف و صفحات باله‌ای جوش شده عمود بر ستون تیرآهن مورد بررسی قرار می‌گیرند.

طراحی اتصالات ساده برای تیرآهن براساس استاندارد BS EN 1993-1-8 [1] و پیوست آن صورت می‌گیرد. ظرفیت اجزای اتصال بر اساس قوانین مندرج در بند 3.6 است. فاصله اتصال دهنده‌ها با بند 3.5 مطابقت دارد و از توصیه‌های ارائه شده در کتاب سبزبین المللی P358) (SCI پیروی می‌کند.

ملاحضات در اتصالات

بر اساس BS EN 1993-1-8 [1]، مفاصل اسمی پیچی:

باید قادر به انتقال نیروهای داخلی باشد بدون اینکه گشتاورهای مهمی را ایجاد کند که ممکن است بر اعضای یا ساختار تیرآهن به طور کلی تأثیر بگذارد همچنین قادر به پذیرش چرخش‌های حاصل تحت بارهای طراحی باشد.

علاوه بر این، مفصل باید:

مقاومت خطی برای اعضایی تیرآهن فراهم کند که در طراحی عضو درنظر گرفته شده است

و برای رفع الزامات یکپارچگی ساختاری (مقاومت اتصال) دارای نیروی کافی باشد.

استاندارد BS EN 1993-1-8 بیان گر آن است که تمام اتصالات تیرآهن باید توسط سختی طبقه بندی شوند؛، که مناسب برای تجزیه و تحلیل جامع کششی است، و یا با عامل مقاومت، که مناسب برای تجزیه و تحلیل جامع پلاستیکی و سختی است، و یا با هر دو عامل سختی و مقاومت، که مناسب برای تجزیه و تحلیل جامع الاستیک-پلاستیک است، مطابقت داشته باشد

طبقه بندی توسط سختی

سختی چرخشی اولیه اتصال، با توجه به BS EN 1993-1-8 محاسبه شده [1]، 6.3.1 و با حدود طبقه بندی داده شده در BS EN 1993-1-8، 5.2.2 مقایسه شده است.

متناوباً، مفاصل تیرآهن می‌توانند براساس شواهد تجربی، تجربه عملکرد رضایت بخش قبلی در موارد مشابه یا محاسبات بر اساس شواهد آزمون طبقه بندی شوند.

طبقه بندی توسط مقاومت:

برای طبقه بندی یک اتصال در تیرآهن که به صورت اسمی با پیچ و مهره محکم شده، بر اساس قدرت آن، دو مورد زیر باید رعایت شود:

مقاومت به گشتاور طراحی شده در اتصال از 25٪ مقاومت کشتاور طراحی مورد نیاز برای یک اتصال با مقاومت کامل، بیشتر نمی‌شود

مفصل تیرآهن باید بتواند چرخش‌ها ناشی از بارهای طراحی شده را تحمل کند. استاندارد بین المللی در پیوست BS EN 1993-1-8 [2] بیان می‌کند که اتصالات طراحی شده مطابق با “کتاب سبز” (SCI P358) ممکن است به عنوان مفاصل اسمی پیچ شونده به تیرآهن طبقه بندی شوند.

کلیه اتصالات تیرآهن استاندارد داده شده در کتاب سبز (SCI P358) ممکن است به صورت اسمی بر اساس نیازهای نیروی انسانی همراه با تجربه گسترده‌ای از جزئیات مورد استفاده در عمل طبقه بندی شوند. باید قبل از اصلاح جزئیات استاندارد دقت شود، زیرا اتصال تیرآهن ممکن است خارج از مفاد پیوست استاندارد بین المللی باشد. به خصوص ظرفیت چرخش صفحه پیچ شونده استاندارد توسط آزمون نشان داده شده است؛ جزئیات اصلاح شده ممکن است انعطاف پذیر نباشد

ضخامت صفحات متصل شده تیرآهن در عمق محدود شده است تا اطمینان حاصل شود که مقاومت کشتاور کمتر از 25٪ از یک اتصال با مقاومت کامل باشد و بنابراین می‌تواند به عنوان اسمی پیچ شونده طبقه بندی شود.

یکپارچکی ساختاری سازه با تیرآهن

طبق مقررات بین المللی ساختمان الزاماً باید تمام ساختمان‌ها را طوری طراحی کنند تا از فروپاشی غیرمستقیم جلوگیری شود. به طور معمول، با طراحی مفاصل تیرآهن در یک قاب فولادی (اتصالات تیرآهن به ستون و اتصالات ستون) برای کنترل نیروهای مفاصل استفاده می‌شود. راهنمایی بر ارزش طراحی نیروهای متصل دراستاندارد BS EN 1991-1-7 طبق ضمیمه A و پیوست استاندارد بین المللی ارائه داده شده است.

الزامات مربوط به کلاس ساختمان، با مقدار نیروی اتصال افقی طراحی شده به طور کلی کمتر از 75 کیلو نیوتون نیست و معمولاً به طور قابل توجهی بالاتر است. جزئیات اتصال از نوع عمیق در تیرآهن برای ایجاد مقاومت در مقایسه با جزئیات اتصال کم عمق توسعه یافته است. جزئیات بیشتر در مورد استحکام ساختاری در SCI P391 ارائه شده است.

انتخاب نوع اتصال تیرآهن

انتخاب اتصالات انتهای تیرآهن اغلب می‌تواند کاملاً مهم باشد. شایستگی‌های نسبی سه نوع اتصال (صفحات پایانی تیرآهن از نوع عمق جزئی، صفحات پایانی از نوع عمیق و صفحات ورق) در جدول زیر خلاصه می‌شود. انتخاب تیرها و اتصالات تیرآهن به طور کلی مسئولیت پیمانکار سازه فولادی است که نوع اتصال را با توجه به حجم کاری، شرایط اقتصادی و ثبات موقت در هنگام نصب انتخاب می‌کند.

اتصالات ورق‌های انتهایی قابل انعطاف در سمت راست نشان داده شده است. ورق نهایی، که ممکن است عمق جزئی یا عمق کامل داشته باشد، به تیرآهن حائل در کارگاه جوش داده می‌شود. سپس تیرآهن به تیرآهن یا ستون حمایت شده در محل با پیچ متصل می‌شود.

این نوع اتصال نسبتاً ارزان است، اما دارای ایرادی است که فرصت کمی برای اتصال در سایت وجود دارد. طول کلی تیرآهن باید در محدوده‌های زمانی فشرده ساخته شود، هرچند مجموعه وصل‌ها می‌توانند برای جبران تلرانس مجاز تولید و تلرانس نصب مورد استفاده قرار گیرند.

صفحات پایانی تیر، احتمالاً محبوب‌ترین اتصالات تیرآهن ساده در حال حاضر مورد استفاده است. آن‌ها می‌توانند با تیرهای مورب مورد استفاده قرار گیرند و می‌توانند مقادیر متوسط نیروی وارده در تیرآهن به ستون تحمل کنند.

، پیچ و مهره‌ها و یا دیگر مجموعه‌های ویژه برای اتصالات تیرآهن به ستون‌های توخالی بخش استفاده می‌شود.

الزامات جزئی طراحی برای اتصالاتی با صفحات عمق جزئی و اتصالات صفحات عمیق، که برای اتصالات تیرآهن به تیرآهن و همچنین اتصالات تیرآهن به ستون قابل استفاده است، به طور جامع در کتاب سبز (SCI P358) توضیح داده شده است. این شامل مراحل، نمونه کارها، جزئیات و جداول مقاومت طراحی است.

اتصال با صفحات پیچ شونده دارای صرفه جویی اقتصادی و ساخت آسان است. این اتصالات محبوب هستند، زیرا آن‌ها می‌توانند سریعترین اتصالات برای ساختن و غلبه بر مشکل پیچ و مهره مشترک در اتصالات تیرآهن دو طرفه باشند.

اتصالات ورق پیچ شونده تشکیل شده است از یک ورق جوش داده شده به تیرآهن در کارگاه به قسمت پشتیبانی آن، که به وسیله آن، جان تیرآهن حائل توسط پیچ به محل اتصال پیچ شده است، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است. یک فاصله بین انتهای تیرآهن پشتیبانی شده و ستون حمایت وجود دارد.

اتصال تیرآهن به صورت وصله‌ای

وصله‌های ستون در ساخت و سازی چند طبقه لازم است تا قدرت و تداوم سختی در هر دو محور ستون‌ها را فراهم کند. تقسیم بندی ستون‌های متداول برای تیرهای I و بخش‌های توخالی درسمت راست نشان داده شده است.

تقسیم بندی‌های وصله‌ها در تیرآهن معمولاً در هر دو یا سه طبقه ارائه می‌شوند و معمولاً در حدود 600 میلیمتر از سطح کف قرار دارند. این باعث می‌شود که طول مناسب برای ساخت، حمل و نصب، و دسترسی آسان از طبقه مجاور برای پیچ کردن در محل فراهم شود. ارائه اتصالات در هر سطح طبقه به ندرت مقرون به صرفه است زیرا صرفه جویی در مواد ستون به طور کلی به مراتب بیش از هزینه‌های متریال، ساخت و نصب وصله‌های بین ستون‌هاست

اتصالات وصله پیچ و مهره‌ای برای مقاطع I :

دو نوع برای این نوع اتصال وجود دارد:

  • نوع بارکش
  • نوع غیربارکش

در نوع بارکش (شکل زیر را ببینید) بارها به طور مستقیم یا از طریق یک ورقه تقسیم تحت بار مستقیم ازستون بالا قرار می‌گیرند. اتصالات “از نوع بارکش” اتصال ساده‌تری است، معمولاً دارای پیچ‌های کمتری نسبت به غیربارکش است، و از این رو یکی از معمول‌ترین کاربردها دراجرا است.

هنگامی که هیچ تنش خالص وجود نداشته باشد، اتصال تیرآهن استاندارد می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد، با این حال استاندارد BS EN 1993-1-8 استفاده از صفحات و پیچ و مهره‌ها برای انتقال حداکثر 25 درصد حداکثر نیروی فشاری در ستون را ملزم می‌کند.

برای تقسیم بندی نوع بارکش، مقاومت اتصال تیرآهن ممکن است به عنوان نقطه بحرانی مورد برسی باشد

دریافت آخرین قیمت تیرآهن

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

1 نظر
  1. رضا می گوید

    سلام و احترام
    اقا این محتوی خیلی جالب هست من می توانم در پایان نامه خود از این مطالب استفاده کنم؟ اگر ممکنه در زمینه جوشکاری اتصالات پیچی هم مطلب بگذارید