اتصالات پیش تایید شده
در طراحی ساختمان به مجموعه تیر و ستون که به یکدیگر متصل می باشند قاب اطلاق می گردد. اتصال تیر و ستون در قاب ساختمانی می تواند گیردار یا مفصلی باشد. اگر این اتصال گیر دار باشد، لنگر را از تیر به ستون منتقل می نماید و به آن قاب خمشی گفته می شود، اما اگر این اتصال مفصلی باشد به آن قاب ساده می گوییم. در سازه های فولادی به راحتی اتصال مفصلی، شکل گرفته می شود اما اتصال گیردار در این نوع سازه ها به وسیله اتصالات از پیش تایید شده تامین می گردد. ما در این مقاله قصد داریم، شما را با انواع اتصالات از پیش تایید شده آشنا کنیم.
می توانید ویدیو مربوط به این مقاله را در آپارات و یوتیوب مشاهده نمایید
فهرست مطالب
اتصالات گیردار پیش تایید شده
اتصال پیش تایید شده (Prequalified Connection) به اتصالاتی اطلاق می‌شود که بر اساس بند مبحث دهم مقررات ملی ساختمان (بخش 10-3-7-2) شرایط و الزامات خاصی برای استفاده از آنها فراهم شده است. در این بند آمده است:
- اتصالات پیش تایید شده باید الزامات مشخصی را رعایت کنند که برای قاب‌های خمشی متوسط و ویژه در نظر گرفته می‌شود.
- در محل تقاطع تیر با ستون، نوع خاصی از اتصالات که پیش تایید شده هستند، در صورت تامین الزامات و محدودیت های مبحث دهم برای استفاده از آن ها نیازی به انجام اقدامات و آزمایش نیست. به عبارت دیگر، این اتصالات تمامی معیارها و الزامات آزمایش شده و تایید شده را گذرانده اند و مهندسین می‌توانند از آنها بدون نیاز به آزمایش‌های اضافی در پروژه‌های خود استفاده کنند. این بند به تضمین کیفیت این نوع اتصالات و ساده‌سازی فرآیند طراحی و اجرا اشاره دارد.
- اتصالاتی که در جدول 10-3-7-1 آمده‌اند، به عنوان اتصالات پیش تایید شده محسوب می‌شوند.
اتصال گیردار تیر با مقطع کاهش یافته (RBS)
اتصال RBS (Reduced Beam Section) یا “اتصال با مقطع کاهش‌یافته تیر” یکی از روش‌های طراحی اتصالات فولادی است که در قاب‌های خمشی ویژه و متوسط برای مقابله با نیروهای زلزله مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع اتصال به گونه‌ای طراحی شده است که قسمتی از بال تیر در مجاورت اتصال آن به ستون بر اساس محدودیت هایی که در این بخش توضیحمی دهیم کاهش می یابد. هدف از این اقدام تسلیم و تشکیل مفصل پلاستیک در این قسمت تیر می باشد و باید دارای مقاومت موجود کافی در برابر کلیه ترکیبات بارگذاری را داشته باشد.
ویژگی‌ها و اصول طراحی اتصال RBS
- کاهش مقطع تیر در نزدیکی اتصال: در این روش، بخشی از مقطع تیر در فاصله مشخصی از ستون کاهش داده می‌شود. این کاهش معمولاً از طریق:
- کاهش عرض بال تیر (notch یا برش بال)
- قوس دادن یا گرد کردن بال تیر
- کاهش ضخامت بال تیر انجام می‌شود.
- تمرکز تغییرشکل در ناحیه کاهش‌یافته: با کاهش مقطع، سختی و مقاومت تیر در آن قسمت کمتر می‌شود و این ناحیه به عنوان نقطه بحرانی برای جاری شدن و جذب انرژی انتخاب می‌شود. این امر از آسیب دیدن ناحیه اتصال تیر به ستون جلوگیری می‌کند.
- حفاظت از اتصال تیر به ستون: انتقال تسلیم و تغییرشکل‌ها به ناحیه کاهش یافته باعث می‌شود که ناحیه اتصال کمتر تحت تاثیر خرابی قرار گیرد.
- رفتار انعطاف‌پذیر: ناحیه کاهش یافته باعث ایجاد رفتار انعطاف‌پذیرتری در تیر می‌شود، که به جذب و اتلاف انرژی لرزه‌ای کمک می‌کند.
مزایای اتصال RBS
- کاهش تمرکز تنش در ناحیه اتصال: کاهش مقطع تیر در نزدیکی اتصال باعث کاهش تنش‌های متمرکز در جوش‌ها و اتصال تیر به ستون می‌شود.
- بهبود رفتار لرزه‌ای: با متمرکز شدن تغییرشکل‌ها در ناحیه کاهش‌یافته، سازه می‌تواند انرژی زلزله را به شکل موثرتری جذب و مستهلک کند.
- آزمایش‌شده و استاندارد: اتصال RBS در بسیاری از آزمایش‌ها و مطالعات رفتاری مورد تایید قرار گرفته و در استانداردهای معتبر معرفی شده است.
معایب اتصال RBS
- پیچیدگی اجرا: کاهش مقطع تیر نیازمند دقت بالا در برش و اجرا است.
- کاهش ظرفیت باربری مقطع: به دلیل کاهش مقطع در ناحیه RBS، ظرفیت باربری کلی تیر در آن ناحیه کمتر می‌شود، که باید در طراحی مد نظر قرار گیرد.
- نیاز به طراحی دقیق: محل، ابعاد و شکل ناحیه کاهش‌یافته باید به دقت طراحی شود تا عملکرد مطلوب حاصل شود.
کاربرد اتصال RBS
- در سازه‌های فولادی در مناطق لرزه‌خیز
- در قاب‌های خمشی ویژه و متوسط
- در سازه‌هایی که رفتار شکل‌پذیر در برابر زلزله اهمیت زیادی دارد
اتصال فلنجی
اتصال فلنجی به نوعی از اتصال سازه‌ای اشاره دارد که برای انتقال نیروهای خمشی، برشی و محوری در سازه‌های فولادی استفاده می‌شود. این نوع اتصال با استفاده از پیچ و مهره یا جوش در نقاط بحرانی، معمولاً بین تیر و ستون، به کار گرفته می‌شود.
انواع اتصال فلنجی
- اتصال فلنجی چهارپیچی بدون استفاده از ورق لچکی (BUEEP):
- در این روش از چهار پیچ استفاده می‌شود که معمولاً در دو طرف جان تیر قرار دارند.
- این نوع اتصال بدون نیاز به ورقهای تقویتی (لچکی) طراحی می‌شود.
- مزیت این روش سادگی و کاهش وزن اتصال است.
- اتصال فلنجی چهار یا هشت‌پیچی با استفاده از ورق لچکی (BSEEP):
- در این روش از چهار یا هشت پیچ استفاده می‌شود و برای تقویت اتصال از ورقهای لچکی در اطراف بال‌های تیر استفاده می‌شود.
- این ورق‌ها برای افزایش مقاومت و سختی اتصال به کار می‌روند.
- این نوع اتصال در مواردی استفاده می‌شود که نیروهای وارده بسیار بالا باشد.
ویژگی های اتصال فلنجی
- ساخت در کارخانه: اتصالات فلنجی معمولاً در کارخانه ساخته می‌شوند. جوش‌های لازم در این مرحله اجرا می‌شوند و پیچ‌کاری‌ها در محل پروژه انجام می‌شوند.
- انتقال نیروها: این نوع اتصال برای انتقال نیروهای محوری و خمشی طراحی شده است. ظرفیت آن باید به گونه‌ای باشد که تمامی نیروها را بدون ایجاد تغییر شکل غیرالاستیک تحمل کند.
- تسلیم مقطع تیر: طراحی اتصال فلنجی به گونه‌ای است که محل تسلیم تیر از محل اتصال تیر به ستون فاصله داشته باشد. این کار باعث کاهش تمرکز تنش و جلوگیری از آسیب به ناحیه اتصال می‌شود.
- الزامات طراحی: بر اساس بند 10-3-7-3، اتصال فلنجی باید تمامی الزامات عمومی مبحث 10 را تامین کند. همچنین طراحی پیچ‌ها، جوش‌ها و ورقهای تقویتی باید به گونه‌ای باشد که استحکام کافی در برابر نیروهای وارده را داشته باشد.
مزایای اتصال فلنجی
- سهولت در اجرا: پیچ‌کاری و جوشکاری ساده‌تر، به ویژه در محل پروژه.
- قابلیت پیش‌ساخت در کارخانه: کاهش زمان اجرای پروژه.
- بهبود رفتار لرزه‌ای: امکان طراحی انعطاف‌پذیر برای جذب انرژی در هنگام وقوع زلزله.
معایب اتصال فلنجی
- پیچیدگی طراحی: نیاز به تحلیل دقیق برای اطمینان از عملکرد مناسب.
- هزینه بالا: استفاده از پیچ‌های با مقاومت بالا و ورقهای تقویتی ممکن است هزینه را افزایش دهد.
اتصالات فلنجی برای شرایطی که نیاز به مقاومت بالا، سهولت نصب و انتقال نیروهای بزرگ دارند، انتخاب مناسبی هستند.
اتصال گیردار پیچی به کمک ورقهای روسری و زیرسری(BFP)
اتصال گیردار پیچی به کمک ورقهای روسری و زیرسری یکی از انواع اتصالات در سازه‌های فولادی است که برای انتقال نیروهای خمشی و برشی بین تیر و ستون استفاده می‌شود. این نوع اتصال به گونه‌ای طراحی شده است که در هنگام وقوع زلزله یا بارهای شدید، عملکرد مناسبی داشته باشد و ناحیه تسلیم به دور از محل اتصال تیر و ستون ایجاد شود.
مشخصات و اصول اتصال گیردار پیچی به کمک ورقهای روسری و زیرسری
- استفاده از ورقهای روسری و زیرسری
ورقهای روسری به بال بالایی تیر و ورقهای زیرسری به بال پایینی تیر متصل می‌شوند.
این ورق‌ها از طریق جوشکاری به ستون و پیچ کردن به بال تیر نصب می‌شوند.
- یکسان بودن ورق‌ها
ابعاد و ضخامت ورقهای روسری و زیرسری باید یکسان باشند تا اتصال متقارن و مقاوم ایجاد شود.
- انتقال نیرو
این اتصال وظیفه انتقال نیروهای خمشی و برشی تیر به ستون را بر عهده دارد. نیروهای خمشی عمدتاً از طریق بال‌های تیر و نیروهای برشی از طریق جان تیر منتقل می‌شوند.
- ایجاد مفصل پلاستیک
هدف از طراحی این اتصال، جلوگیری از وقوع تسلیم و تغییرشکل غیرالاستیک در محل اتصال تیر به ستون است. در این نوع اتصال وقوع تسلیم و شروع تشکیل مفصل پلاستیک در ناحیه ای از تیر در انتهای ورق های روسری و زیرسری روی می دهد.
- طراحی پیچ‌ها و ورق‌ها
تعداد پیچ‌ها، ضخامت و ابعاد ورقهای روسری و زیرسری باید بر اساس مقاومت خمشی مورد نیاز اتصال تیر به ستون تعیین شود.
الزامات طراحی
- ابعاد و ضخامت ورق‌ها: طبق بندهای مبحث 10 مقررات ملی ساختمان، ضخامت و ابعاد ورقهای روسری و زیرسری باید متناسب با نیروهای وارده و مقاومت خمشی تیر طراحی شوند.
- تعداد و مشخصات پیچ‌ها: تعداد و نوع پیچ‌ها باید بر اساس مقاومت برشی موردنیاز اتصال تیر به ستون تعیین شوند.
- اتصال جان تیر به ستون: جان تیر باید مقاومت برشی کافی برای انتقال نیروهای وارده به ستون را داشته باشد.
مزایای این نوع اتصال
- سختی بالا: این اتصال برای انتقال نیروهای بزرگ مناسب است و سختی سازه را افزایش می‌دهد.
- بهبود رفتار لرزه‌ای: با جلوگیری از تسلیم در محل اتصال، پایداری لرزه‌ای سازه حفظ می‌شود.
- قابلیت پیش‌ساخت: این نوع اتصال می‌تواند در کارخانه ساخته شود و پیچ‌کاری آن در محل پروژه انجام شود.
معایب این نوع اتصال
- پیچیدگی اجرا: اجرای این نوع اتصال به دلیل نیاز به دقت بالا در جوشکاری و نصب ورق‌ها ممکن است زمان‌بر باشد.
- هزینه بیشتر: استفاده از ورقهای تقویتی و تعداد بالای پیچ‌ها هزینه اجرای اتصال را افزایش می‌دهد.
کاربرد
این نوع اتصال معمولاً در قاب‌های خمشی متوسط و ویژه، به‌ویژه در مناطق با خطر زلزله بالا، استفاده می‌شود و برای پروژه‌هایی که نیاز به سختی و مقاومت زیاد دارند، ایده‌آل است.
اتصال گیردار جوشی به کمک ورقهای روسری و زیرسری(WFP)
اتصال گیردار جوشی به کمک ورقهای روسری و زیرسری یکی از روش‌های متداول در سازه‌های فولادی برای ایجاد اتصالات گیردار بین تیر و ستون است. این نوع اتصال با استفاده از ورقهای تقویتی روسری و زیرسری، همراه با جوش، برای انتقال نیروهای خمشی و برشی طراحی می‌شود.
مشخصات اتصال گیردار جوشی به کمک ورقهای روسری و زیرسری
- نحوه اجرا:
ورقهای روسری (بالای تیر) و زیرسری (پایین تیر) به بال ستون و بال تیر از طریق جوشکاری متصل می‌شوند.
اتصال جان تیر به ستون نیز می‌تواند از طریق ورقهای جان یا جوش مستقیم به ستون انجام شود.
- کاربرد:
این نوع اتصال فقط در قاب‌های خمشی متوسط کاربرد دارد.
هدف از طراحی آن، وقوع تسلیم و شروع تشکیل مفصل پلاستیک در ناحیه ای از تیر در انتهای ورق های روسری و زیرسری می باشد.
الزامات طراحی
- ابعاد و ضخامت ورق‌ها:
ضخامت و ابعاد ورقهای روسری و زیرسری باید بر اساس مقاومت خمشی مورد نیاز اتصال تیر به ستون تعیین می شود.
- اتصال جان تیر:
جوش جان تیر به ستون باید مقاومت کافی در برابر نیروها را داشته باشد.
- مقاومت ورق‌ها:
ورقهای تقویتی باید بتوانند نیروهای وارده را بدون تغییر شکل غیرمجاز تحمل کنند.
مزایا این نوع اتصال
- قابلیت انتقال نیروهای بزرگ: این اتصال برای انتقال نیروهای خمشی و برشی بالا طراحی شده است.
- بهبود پایداری سازه: با جلوگیری از تسلیم و خرابی اتصال، پایداری کلی سازه افزایش می‌یابد.
- مقاومت لرزه‌ای مناسب: این اتصال می‌تواند انرژی زلزله را به صورت مؤثر منتقل کند.
معایب این نوع اتصال:
- پیچیدگی اجرا: جوشکاری دقیق ورق‌ها و جان تیر به ستون نیازمند مهارت بالا است.
- هزینه بیشتر: استفاده از ورقهای تقویتی و جوش‌های دقیق ممکن است هزینه اجرا را افزایش دهد.
کاربرد
این نوع اتصال در سازه‌هایی که نیاز به سختی و پایداری بالا دارند، به‌ویژه در مناطق لرزه‌خیز، استفاده می‌شود. از آن‌جایی که طراحی این اتصال به جلوگیری از ایجاد تغییر شکل غیرالاستیک در محل اتصال توجه دارد، برای سازه‌های مهم و حیاتی مناسب است.
اتصال گیردار تقویت نشده جوشی(WUF-W)
اتصال گیردار تقویت نشده جوشی یکی از انواع اتصالات در سازه‌های فولادی است که در آن از تقویت‌های اضافی مانند ورقهای روسری، زیرسری استفاده نمی‌شود. این اتصال مستقیماً با جوشکاری تیر به ستون انجام می‌شود و نحوه طراحی و اجرا به گونه‌ای است که تسلیم تیر در نواحی مشخصی نزدیک به بر ستون رخ دهد.
ویژگی‌های اتصال گیردار تقویت نشده جوشی
- ایجاد تسلیم در تیر:
تسلیم تیر از طریق چرخش غیرالاستیک از طریق تسلیم تیر در ناحیه ای نزدیک به بر ستون تامین می‌شود. این امر برای جذب انرژی و جلوگیری از خرابی اتصال در ستون انجام می‌شود.
- استفاده از ضریب Cpr:
برای کنترل نحوه تسلیم و ظرفیت پلاستیک تیر، ضریب Cpr (ضریب طراحی برای کنترل مقاومت پلاستیک تیر) در طراحی اعمال می‌شود. مقدار این ضریب برابر با 1.4 در نظر گرفته می‌شود.
- عدم استفاده از ورقهای تقویتی:
برخلاف سایر اتصالات گیردار، در این نوع اتصال از ورقهای روسری و زیرسری استفاده نمی‌شود. این امر باعث ساده‌تر شدن اجرا و کاهش هزینه می‌شود.
- کنترل نیروهای جان تیر:
مقاومت برشی جان تیر باید به گونه‌ای طراحی شود که بتواند نیروهای واردشده را تحمل کند.
- منطقه چشمه اتصال:
چشمه اتصال (ناحیه‌ای از ستون که تیر به آن متصل می‌شود) باید به گونه‌ای طراحی شود که بتواند نیروهای ناشی از ضعف تیر-ستون را کنترل کند.
الزامات طراحی
- استفاده از ضریب Cpr:
این ضریب در محاسبه مقاومت برشی مورد نیاز جان تیر (بدون توجه به وجود ورق تکی جان)، مقاومت های موردنیاز در ناحیه چشمه اتصال تیر به ستون و کنترل ضابطه تیر ضعیف-ستون قوی، مورد استفاده قرار می گیرد. - کنترل چشمه اتصال:
مقاومت برشی ناحیه چشمه اتصال باید مطابق با الزامات آیین‌نامه تأمین شود. - کنترل جان تیر:
مقاومت برشی جان تیر باید مطابق با الزامات بند مربوطه محاسبه شود.
مزایا این نوع اتصال
- سادگی اجرا: حذف ورقهای تقویتی باعث کاهش پیچیدگی و زمان اجرای اتصال می‌شود.
- کاهش هزینه: عدم استفاده از ورقهای اضافی باعث صرفه‌جویی در هزینه‌ها می‌شود.
- رفتار مناسب در قاب‌های خمشی ویژه: این اتصال به‌گونه‌ای طراحی می‌شود که بتواند رفتار لرزه‌ای مطلوبی از خود نشان دهد.
معایب این نوع اتصال
- تمرکز تنش در محل اتصال: عدم استفاده از تقویت‌کننده‌ها می‌تواند باعث تمرکز تنش و افزایش احتمال آسیب در تیر یا ستون شود.
- محدودیت در انتقال نیروهای بزرگ: این اتصال برای نیروهای زیاد یا شرایط بحرانی ممکن است مناسب نباشد.
کاربرد این نوع اتصال
- این نوع اتصال در قاب‌های خمشی ویژه و متوسط استفاده می‌شود.
- مناسب برای سازه‌هایی که نیاز به رفتار انعطاف‌پذیر و شکل‌پذیری بالا دارند.
- در سازه‌هایی که نیاز به کاهش هزینه‌های اجرا و مصالح دارند.
اتصال گیردار پیچی با جفت سپری (DT)
اتصال گیردار پیچی با جفت سپری یکی از انواع اتصالات سازه‌ای است که از مقاطع سپری بریده شده از مقاطع I یا H شکل (معمولاً پروفیل‌های فولادی) استفاده می‌کند. این نوع اتصال به‌گونه‌ای طراحی شده است که نیروهای خمشی و برشی را به ستون منتقل کند و رفتار مناسبی در برابر بارهای وارده، به‌ویژه در هنگام زلزله، از خود نشان دهد.
ویژگی‌های اتصال گیردار پیچی با جفت سپری
- ساخت مقاطع سپری:
مقاطع سپری از برش مقاطع I یا H شکل به دو نیم ساخته می‌شوند.
سپری‌های ساخته‌شده به بال‌های تیر و ستون متصل می‌شوند.
- نحوه اتصال سپری‌ها:
- سپری‌ها به بال‌های بالا و پایین تیر به‌صورت یکسان و از طریق پیچ‌های چهار یا هشت‌تایی به بال ستون متصل می‌شوند.
این پیچ‌ها باید به گونه‌ای طراحی شوند که نیروهای وارده را به‌صورت کامل انتقال دهند.
- اتصال جان تیر:
جان تیر از طریق ورقهای تقویتی یا پیچ‌های اضافی به ستون متصل می‌شود.
اتصال جان تیر به ستون کنترل‌کننده مقاومت برشی اتصال است.
- رفتار اتصال:
رفتار این اتصال به‌گونه‌ای است که مفصل پلاستیک از خمش مقطع تیر در نزدیکی آخرین ردیف پیچ‌ها ایجاد شود.
این طراحی باعث جلوگیری از ایجاد تمرکز تنش در محل اتصال سپری به ستون می‌شود.
- کنترل ابعاد اتصال:
ابعاد و مشخصات اتصال بر اساس الزامات آیین‌نامه‌ای و پارامترهای طراحی مشخص می‌شود.
نکات طراحی
- تعداد پیچ‌ها:
تعداد و آرایش پیچ‌ها باید بر اساس نیروهای وارده و ظرفیت سپری‌ها طراحی شود.
- اتصال جان تیر:
ورقهای تقویتی یا پیچ‌های اتصال جان تیر باید مقاومت برشی لازم را تأمین کنند.
- مفصل پلاستیک:
محل تشکیل مفصل پلاستیک باید در دورترین ردیف پیچ در روی بال تیر نسبت به بر ستون، درنظر گرفته شود.
این نوع اتصال یکی از روش‌های موثر در طراحی اتصالات گیردار با رفتار لرزه‌ای مطلوب است.
مزایا این نوع اتصال
- سختی و مقاومت بالا: استفاده از مقاطع سپری باعث افزایش سختی و مقاومت اتصال در برابر نیروهای وارده می‌شود.
- سهولت اجرا: این نوع اتصال امکان استفاده از پیچ‌ها و مونتاژ در محل پروژه را فراهم می‌کند.
- رفتار لرزه‌ای مناسب: انتقال مفصل پلاستیک به ناحیه‌ای دور از محل اتصال سپری به ستون باعث بهبود رفتار سازه در برابر زلزله می‌شود.
معایب این نوع اتصال
- پیچیدگی ساخت: نیاز به برش دقیق مقاطع I یا H برای ساخت سپری‌ها ممکن است هزینه و زمان را افزایش دهد.
- نیاز به طراحی دقیق: طراحی پیچ‌ها و ورقهای تقویتی باید به‌گونه‌ای انجام شود که نیروها به‌صورت کامل منتقل شوند.
کاربرد این نوع اتصال
این اتصال در قاب‌های خمشی متوسط و ویژه برای انتقال نیروهای خمشی و برشی استفاده می‌شود.
مناسب برای سازه‌هایی که نیاز به عملکرد لرزه‌ای مناسب و مقاومت بالا دارند.
اتصال گیردار تیر با مقطع کاهش یافته و دیافراگم عبوری از ستون ( TD-RBS)
اتصال گیردار تیر با مقطع کاهش‌یافته و دیافراگم عبوری از ستون یکی از انواع اتصالات سازه‌ای است که با کاهش مقطع تیر در نزدیکی اتصال به ستون و عبور تیر از ستون طراحی می‌شود. این نوع اتصال برای افزایش عملکرد لرزه‌ای و بهبود شکل‌پذیری سازه مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ویژگی‌های اتصال گیردار تیر با مقطع کاهش یافته و دیافراگم عبوری از ستون
- کاهش مقطع تیر:
بخشی از بال تیر در نزدیکی ستون کاهش داده می‌شود تا محل تسلیم و تشکیل مفصل پلاستیک از ستون فاصله بگیرد.
این کاهش مقطع باعث کاهش تمرکز تنش در نزدیکی ستون و بهبود رفتار لرزه‌ای اتصال می‌شود.
- هدف از طراحی:
هدف اصلی این اتصال، کنترل تسلیم تیر در ناحیه‌ای مشخص و جلوگیری از خرابی اتصال تیر به ستون است.
مفصل پلاستیک باید در ناحیه کاهش‌یافته تیر ایجاد شود.
- مقاومت باقی‌مانده:
ناحیه کاهش‌یافته باید دارای مقاومت کافی باشد تا در برابر نیروهای وارده عملکرد مطلوبی داشته باشد.
ترکیبات بارگذاری باید بر اساس الزامات آیین‌نامه طراحی شوند.
الزامات طراحی
- کنترل مقطع کاهش‌یافته: مقاومت برشی و خمشی مقطع کاهش‌یافته باید طبق الزامات آیین‌نامه بررسی و تایید شود.
- کنترل تغییرمکان جانبی: تغییرمکان جانبی نسبی باید طبق ضوابط آیین‌نامه‌ای محدود شود.
مزایا این نوع اتصال
- بهبود رفتار لرزه‌ای: کاهش مقطع تیر باعث ایجاد محل مشخص برای تشکیل مفصل پلاستیک می‌شود، که رفتار سازه را در برابر زلزله بهبود می‌بخشد.
- کاهش خرابی اتصال: با انتقال محل تسلیم از ناحیه اتصال تیر به ستون، خطر خرابی جوش‌ها یا بولت‌ها کاهش می‌یابد.
معایب این نوع اتصال
- پیچیدگی طراحی: کاهش مقطع و طراحی دیافراگم نیازمند دقت بالا و تحلیل‌های پیشرفته است.
- افزایش هزینه: نیاز به برش دقیق مقاطع تیر و طراحی خاص اتصال ممکن است هزینه را افزایش دهد.
کاربرد
این نوع اتصال در قاب‌های خمشی ویژه و متوسط که نیاز به رفتار لرزه‌ای مطلوب دارند، به‌ویژه در مناطق زلزله‌خیز استفاده می‌شود. همچنین در پروژه‌هایی که نیاز به کاهش تمرکز تنش در محل اتصال دارند، این اتصال ایده‌آل است.
اتصال گیردار تقویت نشده جوشی با دیافراگم عبوری از ستون (TD-WUFW)
اتصال گیردار تقویت‌نشده جوشی با دیافراگم عبوری از ستون نوعی اتصال سازه‌ای است که در آن چرخش غیرالاستیک تیر از طریق تسلیم تیر در نزدیکی ستون و بر روی ورقهای دیافراگم ایجاد می‌شود. این اتصال به‌طور خاص برای سازه‌هایی طراحی شده است که نیاز به رفتار لرزه‌ای مناسب و کنترل دقیق نیروهای واردشده به ستون دارند.
ویژگی‌های اتصال گیردار تقویت نشده جوشی با دیافراگم عبوری از ستون
- تسلیم تیر:
در این نوع اتصال، تسلیم تیر در نزدیکی محل اتصال به ستون، در ناحیه ای نزدیک به بر ورقهای دیافراگم تامین می شود.
هدف از این طراحی، انتقال نیروها به ستون بدون خرابی و تمرکز تنش در محل اتصال است.
- نقش دیافراگم:
ورقهای دیافراگم وظیفه انتقال نیروهای واردشده از تیر به ستون را دارند.
این ورق‌ها به بال تیر و جان تیر از طریق جوش متصل شده و نقش مهمی در پایداری اتصال ایفا می‌کنند.
- ضریب Cpr:
مقدار ضریب Cpr برای طراحی قاب‌های خمشی ویژه در نظر گرفته می‌شود.
مقدار این ضریب برابر 1.4 است و در محاسبه مقاومت برشی موردنیاز جان تیر (بدون توجه به وجود ورقهای تکی جان) استفاده می‌شود.
- کنترل نیروها در چشمه اتصال:
مقاومت‌های موردنیاز برای چشمه اتصال و کنترل ضابطه تیر-ستون قوی-ضعیف باید بر اساس الزامات آیین‌نامه تأمین شوند.
الزامات طراحی
- ضریب Cpr: این ضریب در طراحی مقاومت برشی جان تیر لحاظ می‌شود.
- چشمه اتصال: مقاومت چشمه اتصال باید برای نیروهای لرزه‌ای طراحی شود.
- ابعاد و ضخامت دیافراگم: دیافراگم‌ها باید ابعاد و ضخامت کافی برای تحمل نیروهای وارده داشته باشند.
مزایا این نوع اتصال
- رفتار لرزه‌ای مطلوب: با کنترل محل تسلیم تیر و استفاده از دیافراگم، این اتصال به جذب انرژی زلزله کمک می‌کند.
- کاهش تمرکز تنش: انتقال نیروها به ستون از طریق دیافراگم، تمرکز تنش را کاهش می‌دهد.
- سادگی اجرا: عدم نیاز به ورقهای تقویتی اضافی، اجرای اتصال را ساده‌تر می‌کند.
معایب این نوع اتصال
- طراحی دقیق: این اتصال نیاز به طراحی دقیق ورقهای دیافراگم و جوش‌های مرتبط دارد.
- پیچیدگی تحلیل: برای تعیین رفتار لرزه‌ای، نیاز به تحلیل‌های پیشرفته است.
کاربرد این نوع اتصال
- مناسب برای قاب‌های خمشی ویژه و متوسط.
- مورد استفاده در سازه‌هایی که نیاز به رفتار شکل‌پذیر و کنترل ضابطه تیر ضعیف-ستون قوی دارند.
این نوع اتصال ترکیبی از رفتار لرزه‌ای مناسب و سهولت اجرا را ارائه می‌دهد و برای سازه‌های مقاوم در برابر زلزله طراحی شده است.
اتصال گیردار تیر با بال پهن شده و دیافراگم عبوری از ستون(TD-Widened)
اتصال گیردار تیر با بال پهن‌شده و دیافراگم عبوری از ستون نوعی اتصال پیشرفته در سازه‌های فولادی است که برای بهبود رفتار لرزه‌ای و افزایش ظرفیت باربری طراحی می‌شود. در این نوع اتصال، بخشی از بال‌های تیر در مجاورت اتصال به ستون پهن‌تر شده و از طریق ورقهای دیافراگم و الزامات خاص به ستون متصل می‌شود.
ویژگی‌های اتصال گیردار تیر با بال پهن شده و دیافراگم عبوری از ستون
- پهن‌شدگی بال تیر:
در این اتصال، دو انتهای تیر در نزدیکی محل اتصال به ستون پهن‌تر می‌شوند.
این پهن‌شدگی باعث افزایش سطح مقطع در نواحی بحرانی می‌شود و امکان توزیع یکنواخت تنش‌ها را فراهم می‌کند.
- هدف از پهن‌شدگی:
هدف اصلی از این طراحی، جلوگیری از تمرکز تنش و تشکیل مفصل پلاستیک به‌طور عمده در ابتدای ناحیه پهن‌شده تیر است.
مفصل پلاستیک به‌جای اینکه در محل اتصال تیر به ستون شکل بگیرد، در ابتدای ناحیه پهن‌شده بال تیر اتفاق می‌افتد.
- نقش دیافراگم:
ورقهای دیافراگم در این اتصال به‌منظور انتقال نیروها بین تیر و ستون و ایجاد پایداری استفاده می‌شوند.
این دیافراگم‌ها مقاومت لازم را برای تحمل نیروهای خمشی و برشی تأمین می‌کنند.
- کنترل تغییرمکان جانبی:
در کنترل تغییر مکان جانبی نسبی طبقه می توان اثرات مربوط به ناحیه پهن شده تیر را نیز منظور نمود.
- مقاومت در برابر بارگذاری:
ناحیه پهن‌شده تیر و سایر اجزای اتصال باید مقاومت کافی در برابر ترکیبات بارگذاری متعارف و زلزله را داشته باشند.
نکات طراحی
- طراحی ناحیه پهن‌شده: ناحیه پهن‌شده باید طبق الزامات آیین‌نامه‌ای دارای مقاومت کافی باشد.
- کنترل تغییرمکان جانبی: اثرات تغییرمکان نسبی در طراحی اتصال باید لحاظ شود.
- ورقهای دیافراگم: ضخامت و ابعاد دیافراگم‌ها باید برای انتقال نیروهای وارده به ستون بهینه شوند.
مزایا این نوع اتصال
- افزایش ظرفیت باربری: پهن‌شدگی بال تیر باعث افزایش ظرفیت خمشی اتصال می‌شود.
- کاهش تمرکز تنش: انتقال تنش‌ها از طریق ناحیه پهن‌شده به ستون، تمرکز تنش را کاهش می‌دهد.
- بهبود رفتار لرزه‌ای: تشکیل مفصل پلاستیک در ناحیه‌ای کنترل‌شده، باعث افزایش شکل‌پذیری و جذب انرژی می‌شود.
معایب این نوع اتصال
- پیچیدگی اجرا: نیاز به تغییرات در ابعاد تیر و استفاده از دیافراگم‌ها ممکن است زمان اجرا را افزایش دهد.
- هزینه بالاتر: طراحی خاص این اتصال، به‌ویژه در نواحی پهن‌شده تیر، هزینه ساخت و نصب را افزایش می‌دهد.
کاربرد این نوع اتصال
- در سازه‌های با قاب‌های خمشی ویژه و متوسط برای بهبود رفتار در برابر زلزله.
- مناسب برای سازه‌هایی که نیاز به ظرفیت باربری بالا و رفتار شکل‌پذیر دارند.
این اتصال برای سازه‌های حیاتی در مناطق زلزله‌خیز انتخاب مناسبی است و ترکیبی از عملکرد بالا و رفتار لرزه‌ای مطلوب را ارائه می‌دهد.
نتیجه گیری
ما در این مقاله به طور مختصر در مورد ویژگی ها و خصوصیات انواع اتصالات از پیش تایید شده توضیح دادیم. اما انتخاب هریک از این نوع اتصالات برای هر پروژه به عوامل مختلفی بستگی دارد که طراحان سازه لازم است علاوه بر آشنایی کامل به روند طراحی این نوع اتصالات به نکات اجرایی آن ها نیز تسلط کامل داشته باشند تا انتخاب درستی با توجه به نیاز پروژه داشته باشند. ما در فول پک طراحی سازه به طور کامل به بررسی خصوصیات و ویژگی هر یک از این اتصالات پرداخته ایم و نحوه طراحی مهمترینشان را برای شما به طور مفصل شرح داده ایم. در این دوره آموزشی از برنامه مت کد جهت برنامه نویسی طراحی انواع اتصالات استفاده شده است و از مستندات مختلف AISC نسخه 2022 من جمله AISC360-2022، AISC 358-2022 و AISC342-2022 بهره گرفته شده است. از راهنمای جوش و مبحث دهم هم به عنوان منابع مهم این آموزش استفاده شده است. برای آشنایی بیشتر با سرفصل های دوره می توانید بر روی لینک زیر کلیک نمایید.
مهندس امیررضا بهرامی
نویسنده
