انواع اتصالات مفصلی و گیردار در سازه های فولادی ( 127 اسلاید )

• اتصال مفصلی ( ساده) :

-در اینگونه اتصال هیچگونه لنگر خمشی در محل اتصال انتقال نمی یابد و زوایای چرخش در اعضای سازه در محل اتصال از یکدیگر مستقل می باشند. به عبارت دیگر اتصال هیچگونه قید دورانی برای اعضای متصل به آن ایجاد نمی کند .

• اتصال صلب ( گیردار) :

-در این نوع اتصال که به طور متدوال برای اتصالات خمشی بین اعضا تعریف می شود، تمام ظرفیت خمشی عضو متصل شونده ، توسط میله اتصال به عضو یا اعضای دیگر منتقل شده و زاویه چرخش بین اعضای اتصال در محل آن ثابت باقی می ماند .

• اتصال مفصلی با نبشی جان :

-نبشی های جان از انواع اتصالات ساده هستند که تنها برش تکیه گاهی تیر را تحمل نموده به تکیه گاه منتقل می سازند . در این اتصال دو عدد نبشی از یک طرف به انتهای تیر و از طرف دیگر به ستون جوش می شوند. معمولا دو عدد نبشي را در كارخانه به جان تير جوش مي دهند و جوش هاي بين نبشي و ستون يا شاهتير را در كارگاه در روي كار انجام مي دهند . معمولا نبشی های اتصال را به اندازه 10 تا 12 میلیمتر از انتهای جان تیر فاصله آزاد می گذارند ، تا اگر تیر در حدود رواداریهای مجاز بلند باشد ، بدون بریدن سر آن و تنها با جابه جا کردن نبشی آن را نصب کنند.

• اتصال مفصلی با نشیمن تقویت نشده :

-نبشي نشيمن عمل نصب و تنظيم تير را آسان مي كند . اين نبشي را معمولا قبلا در كارخانه يا پاي كار در ارتفاع لازم به بال یا جان ستون جوش مي دهند و بعد تير روي آن سوار و به آن جوش مي شود . سعی می شود اتصال طوری اجرا شود که نبشی نشیمن تا حد امکان انعطاف پذیر باشد و از دوران تیر در تکیه گاه جلوگیری نشود .  معمولا عرض نشیمن گاه نباید از 7/5سانتیمتر کمتر باشد . در آیین نامه AISC  عرض استاندارد را 10 سانتیمتر برای نشیمن انتخاب کرده اند .  در این نوع اتصال، تیر بر روی یک نشیمن که هیچ گونه تقویتی در آن صورت نگرفته است، قرار می گیرد.

• اتصال مفصلی با نشیمن تقویت شده :

-در این نوع اتصال فولادی، تیر بر روی یک نشیمن تقویت شده قرار می گیرد. یک نوع نشیمن تقویت شده متشکل از دو ورق عمود بر هم با مقطع T  شکل است. به صفحات تقویت کننده ( محکم کننده )  زیر ورق که به صورت مستطیلی یا مثلثی استفاده می شوند لچکی یا براکت میگویند.

• تجربه زلزله نورث ریج در مورد اتصالات گیردار :

-از دهه ۱۹۶۰ سیستم قاب خمشی فولادی به عنوان یک سیستم سازه ای مناسب مطرح گردید، متأسفانه در سال های ابتدایی این تصور غلط وجود داشت که قاب خمشی فولادی تنها به سبب خصوصـیات ذاتـی خود و به هر نحوی که طراحی شود قادر خواهد بود به کمک جاری شدن اعضا و اتصالات خـود نیروهـای ناشی از زلزله را بدون گسیختگی تحمل نماید.

-بر اساس همین تفکـر اشـتباه بسـیاری از سـاختمان هـای صنعتی و تجاری و مسکونی توسط قاب های خمشی طراحی و ساخته شـدند . امـا تجربـه زلزلـه نـورثریچ بسیاری از این تصورات نادرست را به چالش کشید.  پس از آن مشاهده شـد کـه اتصـالات تیـر بـه سـتون بسیاری از این ساختمان ها دچار گسیختگی ترد شده و طیف وسیعی از ساختمان های فولادی با سیستم قاب خمشی نتوانسته اند ، عملکرد مورد انتظار را تأمین نمایند.

-علل رایج گزارش شده در خرابی اتصالات گیردار :

• کیفیت بازرسی و نحوه اجرای اتصالات
• جوش بال تحتانی تیر به ستون
• تنش تسلیم واقعی
• تمرکز تنش در جان ستون
• نرخ بارگذاری
• تاثیر عملکرد مرکب دال های بتنی

-روشهای کلی بهبود رفتار اتصالات گیردار : به منظور بهبود رفتار اتصال صلب روش های مختلفی پیشنهاد شد که هدف آنها اطمینان از تقدم خرابی (تشکیل مفصل پلاستیک) در تیرها نسبت به ستون و اتصال می باشد. این روش ها را در قالب دو شیوه کلی می توان تقسیم بندی کرد:

• روش اول : تقویت اتصال
• روش دوم : تضعیف تعمدی تیرهای متصل به ستون

-معرفی انواع اتصالات گیردار :

• 1-اتصالات گیردار مستقیم تیر با مقطع کاهش یافته RBS

-اتصال گیردار کامل تیر با مقطع کاهش یافته به عنوان یک اتصال از پیش تائید شده تیر به ستون برای استفاده در سازه اسکلت فلزی با قاب خمشی متوسط و ویژه معرفی شده است.  در این حالت به فاصله ی اندکی از بر ستون به صورت موضعی در مقطع تیر باریک شدگی ایجاد می گردد تا ظرفیت خمشی تیر در آن منطقه کاهش یابد.  با این عمل مفصل پلاستیک دور از اتصال تیر به ستون و در خود تیر ایجاد می شود و از شکست در اتصال و جوش بال تیر به ستون جلوگیری می گردد.

-مهمترین مزیـت این اتصال نسبت به اتصال خمشی رایج قبل از زلزله نورثریچ شکل پـذیری آن مـی باشـد. شـکل پـذیری عامل اصلی در رفتار پلاستیک مناسب یک سیستم سازه ای می باشد و عامل اتلاف انرژی ورودی به سازه در هنگام زلزله می باشد.

-حذف مصالح تیر در یک فاصله مشخص از بال ستون یک ناحیه “ضعیف” در تیر ایجاد کرده که یک محل قابل اعتماد برای کرنش‌های غیرالاستیک به اندازه کافی دور از فلز جوش ترد می‌باشد.

-در اتصالات صلب هدف انتقال مفصل پلاستیک به داخل تیر و به یک فاصله معین از بر ستون است. به‌گونه‌ای که در این اتصالات دور ساختن مفصل پلاستیک از بر ستون، باعث کاهش تمرکز کرنش به وجود آمده در ناحیه جوش شده و در نتیجه باعث کاهش میزان ترک‌ خوردگی جوش و در نتیجه کاهش شکست ترد در اتصالات می‌شود.

• 2-اتصالات گیردار پیچی به کمک ورق های روسری و زیرسری BFP

-این اتصال ، از طریق اتصال جوشی بین ورقهاي پوششی یا ورقهاي فوقانی و تحتانی به ستون و نیز اتصال پیچی بین بال تیر و ورقهاي فوقانی و تحتانی برقرار می گردد و کلیه اتصالات از نوع اصطکاکی می باشند.

-براي این نوع اتصال ورقهاي فوقانی و تحتانی باید یکسان باشند . اتصال بین ورقهاي فوقانی و تحتانی به بال ستون از طریق جوشهاي شیاري با نفوذ کامل CJP  و اتصال این ورقها به بال تیرها از طریق پیچهاي پر مقاومت ایجاد میشود . اتصال جان تیر به بال ستون از طریق یک ورق به صورت نوار برشی و با جوش و پیچ برقرار می گردد.

• 3-اتصالات گیردار جوشی به کمک ورق های روسری و زیرسری WFP : ( کله گاوی )

-در این نوع اتصال فلزی ، بال های تیر با استفاده از ورق های بالاسری و پایین سری و جان تیر توسط دو عدد نبشی به بال ستون متصل می شوند.  به جای نبشی جان در این نوع اتصال می توان از ورق ، برای اتصال جان تیر به بال ستون استفاده کرد.

-در این اتصال ، لنگر خمشی وارده از طریق ورقها به ستون منقل می شود :

• ورق تحتانی که تحمل تنش فشاری را بر عهده دارد عریض تر از بال تیر است تا از ایجاد جوش سربالا جلوگیری شود .
• ورق فوقانی که تحمل تنش کششی را برعهده دارد به صورت ضخامت متغیر اصطلاحاً کله گاوی ایجاد می شود .

ورق کله گاوی چیست ؟

برای اینکه عملیات جوشکاری ورق روسری با تیر، کامل صورت گرفته باشد ، به ورق فوق یک شکل مخصوصی می دهند تا هم بعد جوش مناسب تامین شود و هم طول جوش لازم ایجاد گردد . در اجرا معمولا به این ورق  در اتصالات صلب یا گیردار کامل فلزی  کله گاوی گفته میشود.

• ورق پیوستگی :

در اتصالات خمشی یا همان گیردار ، در امتداد بال‌های فوقانی و تحتانی تیر و یا ورق‌های اتصال ،  در داخل ستون از ورق‌هایی  که به نام ورق پیوستگی معروف هستند ، استفاده می‌شود. و...

• چشمه اتصال کجاست ؟

چشمه اتصال ناحیه اي از جان یا جان هاي ستون محصور بین امتداد بالهاي فوقانی و تحتانی و یا ورقهاي زیرسري و روسري ( با توجه به نوع اتصال) تیرهاي دو وجه ستون و بالهاي ستون می باشد. چشمه اتصال به طور همزمان تحت اثر لنگر خمشی، نیروهاي محوري و برشی از طرف تیر و ستون قرار دارد.

در صورتیکه مقاومت برشی مورد نیاز چشمه اتصال از مقاومت برشی طراحی چشمه اتصال بیشتر باشد ، تعبیه ورق تقویتی جان (ورق مضاعف) و یا یک جفت سخت کننده قطري داراي مقاومتی حداقل برابر با اختلاف مقاومت مورد نیاز و مقاومت طراحی در محدوده چشمه اتصال ضروري است.

برای دیدن لیست کامل مطالب داخل این پاورپوینت 127 اسلایدی قسمت "اطلاعات بیشتر" را ملاحظه نمائید.

منبع اولیه : فایلی مربوط به دوره ارتقاء پایه دو به یک نظارت از سازمان نظام مهندسی مشهد ، نوشته دکتر شکیباپور