مبحث ۱۰ — طرح و اجرایِ ساختمان‌هایِ فولادی
درسنامه — اتصالات و بهره‌برداری
خلاصه‌یِ بندهایِ ۱۰-۲-۹ و ۱۰-۲-۱۰، مستقیماً از متنِ رسمیِ مبحث.
الزاماتِ عمومیِ اتصالات (۱۰-۲-۹-۱)
•مقاومتِ موردنیازِ اتصال یا بر مبنایِ تحلیلِ سازه برایِ ترکیباتِ بارگذاری تعیین می‌شود، یا متناسب با ظرفیتِ باربریِ اجزایِ متصل‌شده (هر جا مبحث چنین گفته باشد).
قاعده‌یِ هم‌مرکزی: باید سعی شود محورهایِ مار بر مرکزِ ثقلِ اعضا در یک نقطه داخلِ صفحه‌یِ اتصال تلاقی کنند.
•در اتصالاتِ پیچی از برون‌محوری‌هایِ ناچیز می‌توان صرف‌نظر کرد.
•در اتصالاتِ جوشی فقط اگر بار استاتیکی باشد می‌توان از برون‌محوری‌هایِ کوچک صرف‌نظر کرد.
در بارگذاریِ سیکلی و خستگی‌آور، آثارِ برون‌محوریِ داخلِ صفحه‌یِ اتصال حتماً باید در تحلیل و طراحی لحاظ شود.
رده‌بندیِ اتصالات بر اساسِ سختیِ دورانی
•اتصالِ ساده: از نظرِ دوران انعطاف‌پذیر است، لنگری به تکیه‌گاه منتقل نمی‌کند و فقط برایِ برش (و نیرویِ محوریِ موجود) طراحی می‌شود.
معیارِ کمّیِ اتصالِ ساده: سختیِ دورانیِ آن تحتِ بارهایِ بهره‌برداری معمولاً کمتر از دو برابرِ سختیِ خمشیِ سکانتیِ تیر است.
•سختیِ اتصال = لنگرِ خمشی تقسیم بر دورانِ متناظرش تحتِ بارهایِ بهره‌برداری.
•اتصالاتِ ساده را می‌توان به‌صورتِ ایده‌آل (مفصلی) مدل کرد و باید جزئیاتشان آزادیِ دوران را واقعاً تأمین کند.
•اتصالِ گیردار: سختیِ زیاد، زاویه‌یِ بینِ اعضا تقریباً حفظ می‌شود و لنگر کاملاً منتقل می‌گردد.
•اتصالِ نیمه‌گیردار: سختی‌اش بینِ دو حالتِ قبل است؛ در تحلیل باید از سختیِ منحنیِ لنگر-دوران استفاده شود که یا تحلیلی یا بر پایه‌یِ نتایجِ آزمایشگاهیِ معتبر تعیین می‌گردد. باید مقاومت، سختی و ظرفیتِ تغییرشکلِ کافی داشته باشد.
جوش‌ها (۱۰-۲-۹-۲)
سطحِ مقطعِ مؤثرِ جوشِ شیاری = طولِ مؤثر × ضخامتِ مؤثر؛ طولِ مؤثر برابرِ طولِ جوش‌شده است.
ضخامتِ مؤثرِ جوشِ شیاری با نفوذِ کامل (CJP): در اتصالِ لب‌به‌لب برابرِ ضخامتِ قطعه‌یِ نازک‌تر، و در اتصالِ کنج و سپری برابرِ ضخامتِ قطعه‌یِ جوش‌شده.
ضخامتِ مؤثرِ جوشِ شیاری با نفوذِ نسبی (PJP) = عمقِ شیار منهایِ ۳ میلی‌متر.
ممنوعیتِ مهم: استفاده از جوشِ شیاری با نفوذِ نسبی در وضعیتی که بارگذاریِ متناوب (اثرِ خستگی) وجود داشته باشد مجاز نیست.
برگشتِ جوش: حداقل طول = دو برابرِ بعدِ جوش؛ حداکثر = کوچک‌ترینِ چهار برابرِ بعدِ جوش و نصفِ بالِ نبشی.
•در اتصالِ تیر به ستون معمولاً ۱۰ تا ۲۰ میلی‌متر بادخور برایِ تنظیماتِ اجرایی در نظر گرفته می‌شود.
سوراخ‌هایِ دسترسیِ جوش
•سوراخ‌هایِ دسترسی باید فضایِ کافی برایِ قرار دادنِ مصالحِ جوش داشته و کاملاً یکنواخت، با انحنایِ ملایم و بدونِ گوشه‌یِ تیز اجرا شوند.
طولِ سوراخِ دسترسی نباید کمتر از ۴۰ میلی‌متر و کمتر از ۱٫۵ برابرِ ضخامتِ ورق باشد.
ارتفاعِ سوراخِ دسترسی نباید از ۲۰ میلی‌متر و از ضخامتِ ورق کوچک‌تر، و نباید از ۵۰ میلی‌متر بزرگ‌تر باشد.
شعاعِ قوس‌هایِ سوراخِ دسترسیِ جوش نباید کوچک‌تر از ۱۰ میلی‌متر انتخاب شود.
در نیمرخ‌هایِ سنگین و مقاطعِ ساخته‌شده از ورقِ با ضخامتِ بیش از ۴۰ میلی‌متر، لبه‌هایِ بریده‌شده با شعله باید با سنگ‌زدن به فلزِ صاف و براق درآید.
•استثنا: اگر قسمت‌هایِ منحنیِ سوراخِ دسترسی با مته‌کردن یا برق‌زدن بریده شده باشد، نیازی به سنگ‌زدن نیست.
ترکیبِ پیچ و جوش در یک اتصال
اگر پیچ‌هایِ پرمقاومت با روشِ چرخاندنِ اضافیِ مهره‌ها پیش‌تنیده شوند: مقاومتِ موجودِ جوش‌هایِ گوشه‌یِ طولی نباید از ۵۰ درصدِ مقاومتِ موردنیازِ اتصال کمتر باشد.
اگر با هر روشِ دیگری پیش‌تنیده شوند: این سهم به ۷۰ درصد افزایش می‌یابد.
در هر حال، مقاومتِ موجودِ پیچ‌هایِ پرمقاومت نباید از ۳۳ درصدِ مقاومتِ موردنیازِ اتصال کمتر باشد.
تقویتِ اتصالاتِ پیچیِ ساختمان‌هایِ موجود با جوش فقط وقتی مجاز است که پیچ‌هایِ موجود پرمقاومت و با عملکردِ لغزشِ بحرانی طراحی و اجرا شده باشند.
در این حالت جوش باید نیروهایِ مازاد بر آنچه پیچ تحمل می‌کند را منتقل کند، و مقاومتِ موجودِ جوش نباید کمتر از ۲۵ درصدِ مقاومتِ موردنیازِ اتصال باشد.
وصله‌ها و مقاومتِ اتکایی (۱۰-۲-۹-۶ و ۱۰-۲-۹-۷)
•در ستون‌هایی که انتقالِ بار از طریقِ اتکا و تماسِ سطوحِ فولادی است، باید وسایلِ اتصالِ کافی برایِ نگه‌داشتنِ کلِ قسمت‌ها در جایِ خود وجود داشته باشد.
در سایرِ اعضایِ فشاریِ با انتقالِ نیرو از طریقِ اتکا، مقاومتِ موردنیازِ وصله نباید از هیچ‌یک از دو مقدارِ زیر به‌طورِ مجزا کمتر باشد:
(۱) مقاومتِ کششیِ محوریِ موردنیاز برابرِ ۵۰ درصدِ مقاومتِ فشاریِ موردنیازِ عضو.
(۲) مقاومتِ خمشی و برشیِ ناشی از یک بارِ عرضیِ برابرِ ۲ درصدِ مقاومتِ فشاریِ موردنیازِ عضو، که در محلِ وصله و بدونِ در نظر گرفتنِ سایرِ بارها اعمال می‌شود.
•در محاسبه‌یِ برش و لنگرِ محلِ وصله، انتهایِ عضو مفصلی در نظر گرفته می‌شود.
•بخشِ ۱۰-۲-۹-۵ به ورق‌هایِ پرکننده اختصاص دارد.
کف‌ستون‌ها، گروت و میل‌مهارها (۱۰-۲-۹-۸ و ۱۰-۲-۹-۹)
•اتصالِ ستون به ورقِ کف‌ستون باید متناسب با نوعش (ساده یا گیردار) برایِ انتقالِ نیروهایِ پایِ ستون طراحی شود.
انتقالِ نیرو از طریقِ اتکا فقط وقتی مجاز است که نیرویِ پایِ ستون فقط فشاری و پایِ ستون کاملاً صاف، صیقلی و گونیا باشد؛ در غیرِ این‌صورت تمامِ نیروها باید از طریقِ اجزا و وسایلِ اتصال منتقل شوند.
مقاومتِ فشاریِ گروت باید حداقل دو برابرِ مقاومتِ فشاریِ بتنِ پی باشد.
ضخامتِ گروت نباید از ۴۰ میلی‌متر کمتر و از ۸۰ میلی‌متر بیشتر شود.
برایِ کف‌ستون‌هایِ با ابعادِ بزرگ‌تر از ۵۰۰ میلی‌متر، سوراخی به قطرِ حداقل ۵۰ میلی‌متر در نواحیِ وسطِ ورق برایِ تخلیه‌یِ هوایِ گروت توصیه می‌شود.
استفاده از حداقل چهار میل‌مهار برایِ اتصالِ ورقِ کف‌ستون به پی توصیه می‌شود؛ مقاومتِ موجودِ میل‌مهار در بتن طبقِ مبحثِ نهم تعیین می‌گردد.
•در بارگذاری‌هایِ شدیدِ لرزه‌ای ممکن است کف‌ستونِ از نوعِ مدفون در بتن برایِ جلوگیری از دوران لازم باشد.
حالت‌هایِ حدیِ بهره‌برداری (۱۰-۲-۱۰)
•هشت سرفصل: پیش‌خیز، تغییرشکلِ قائم، تغییرمکانِ جانبی، لرزش، بادزدگی، آثارِ دما و خودکرنشی، لغزشِ اتصالاتِ پیچی و خوردگی.
•پیش‌خیز معمولاً در تیرها و خرپاهایِ افقیِ با دهانه‌یِ بزرگ اعمال می‌شود؛ اندازه، جهت و موقعیتِ آن باید در مدارکِ فنی و نقشه‌هایِ اجرایی به‌روشنی مشخص شود.
تیرهایِ فولادی و تیرهایِ مختلطِ با پایه‌یِ موقت: تغییرشکلِ ناشی از مجموعِ بارِ مرده و زنده از L/240 و تغییرشکلِ حداکثرِ ناشی از بارِ زنده به‌تنهایی از L/360 بیشتر نشود.
تیرهایِ مختلطِ بدونِ پایه‌یِ موقت سه‌مرحله‌ای کنترل می‌شوند: مرحله‌یِ ۱ (وزنِ تیر، دال و بارهایِ حینِ ساخت) بر اساسِ مقطعِ فولادیِ تنها؛ مراحلِ ۲ و ۳ (بارِ مرده‌یِ بعد از گرفتنِ دال، و بارِ زنده) بر اساسِ مقطعِ مختلط.
تبصره‌یِ طره: در تیرهایِ طره‌ای، حداکثر تغییرشکلِ قائمِ مجاز بر حسبِ طولِ دهانه می‌تواند دو برابر شود.
•در صورتِ لزوم باید تغییرشکل‌هایِ اضافیِ ناشی از خزش و جمع‌شدگیِ بتن هم لحاظ شود.
•تغییرمکان‌هایِ جانبی تحتِ ترکیباتِ بارگذاریِ بهره‌برداریِ مبحثِ ششم کنترل می‌شوند.
جدولِ مرورِ سریع
معیارِ کمّیِ اتصالِ سادهسختی کمتر از ۲ برابرِ سختیِ خمشیِ سکانتیِ تیر
مدلِ اتصالِ نیمه‌گیردارسختی از منحنیِ لنگر-دوران
ضخامتِ مؤثرِ جوشِ PJPعمقِ شیار منهایِ ۳ میلی‌متر
PJP تحتِ بارِ متناوبمجاز نیست
ضخامتِ مؤثرِ CJP در اتصالِ لب‌به‌لبضخامتِ قطعه‌یِ نازک‌تر
حداقل طولِ برگشتِ جوش۲ برابرِ بعدِ جوش
حداکثر طولِ برگشتِ جوشکوچک‌ترینِ ۴ برابرِ بعدِ جوش و نصفِ بالِ نبشی
طولِ سوراخِ دسترسی≥ ۴۰ میلی‌متر و ≥ ۱٫۵ برابرِ ضخامتِ ورق
ارتفاعِ سوراخِ دسترسی≥ ۲۰ میلی‌متر و ≥ ضخامتِ ورق، و ≤ ۵۰ میلی‌متر
حداقل شعاعِ قوسِ سوراخِ دسترسی۱۰ میلی‌متر
آستانه‌یِ الزامِ سنگ‌زدنِ لبه‌یِ شعله‌بریورقِ ضخیم‌تر از ۴۰ میلی‌متر
سهمِ جوش با پیچِ پیش‌تنیده‌یِ چرخشِ مهره≥ ۵۰٪
سهمِ جوش با سایرِ روش‌هایِ پیش‌تنیدگی≥ ۷۰٪
حداقل سهمِ پیچِ پرمقاومت۳۳٪
حداقل سهمِ جوش در تقویتِ اتصالِ موجود۲۵٪
وصله‌یِ اتکایی — کششِ موردنیاز۵۰٪ مقاومتِ فشاریِ موردنیاز
وصله‌یِ اتکایی — بارِ عرضی۲٪ مقاومتِ فشاریِ موردنیاز
مقاومتِ گروتِ کف‌ستونحداقل ۲ برابرِ بتنِ پی
ضخامتِ گروت۴۰ تا ۸۰ میلی‌متر
سوراخِ تخلیه‌یِ هوا در کف‌ستونِ > ۵۰۰ میلی‌مترقطرِ حداقل ۵۰ میلی‌متر
حدِ تغییرشکلِ قائم (مرده+زنده / زنده)L/۲۴۰ و L/۳۶۰
تیرِ طره‌ایحدودِ مجاز دو برابر می‌شود
برو به آزمونِ همین فصل