کتاب طراحی لرزه‌ای اتصالات گیردار از پیش تأیید شده ساختمان‌های فولادی

از پیش تأیید شده ساختمان‌های فولادی

 مطابق ویرایش جدید مبحث دهم مقررات ملی ساختمان

کتاب طراحی لرزه‌ای اتصالات گیردار

گسترش علم مهندسی سازه و بروز شدن آیین‌نامه‌های طراحی بر اساس پیشرفت علم مهندسی زلزله در حیطه زلزله‌شناسی و رفتار لرزه‌ای سازه سبب گردیده ضوابط لرزه‌ای دستور العمل‌ها و استانداردهای موجود در این زمینه به طور مداوم و در بازه‌های زمانی نسبتا کوتاه چندساله مورد بازبینی و اصلاح قرارگیرند.

همزمان با این تحولات، استانداردها و آیین‌نامه‌های طراحی داخلی نیز در دوره‌های زمانی ۵ ساله مورد تجدید نظر قرار می‌گیرند. بنابراین با تغییر آیین‌نامه‌ها بایستی مدارک فنی معتبر به منظور تشریح دقیق ضوابط جدید و بیان جزئیات آنها ارائه شوند.

از مهمترین تغییرات انجام گرفته در آیین‌نامه‌های طراحی در سالیان اخیر، توجه ویژه به مباحث لرزه‌ای بوده است. به دلیل نقش مهم اتصالات در رفتار لرزه‌ای ساختمان‌های فولادی، علاوه بر ارائه الزامات طراحی و لرزه‌ای انواع اتصالات فولادی در مبحث دهم مقررات ملی ساختمان در ویرایش ۹۲ در یک بخش جداگانه تحت عنوان”اتصالات گیردار از پیش تنیده شده” به معرفی انواع اتصالات گیردار خمشی تیر به ستون پرداخته‌ شده‌است.

بخشی از کتاب طراحی لرزه‌ای

طراحی لرزه‌ای اتصالات تیر به ستون در قاب‌های خمشی : 

ضوابط طراحی اتصالات برای ساختمان‌ها با اهمیت زیاد و خیلی زیاد با سیستم قاب‌های خمشی ویژه قابل استفاده است بنابراین در این مجموعه ضوابط اتصالات قاب‌های خمشی ویژه پرداخته شده و به علت استفاده از AISC360-10 و  ASCE07-10  در تدوین مبحث دهم در تالیف این مجموعه نیز از ضوابط مراجع مذکور بهره گرفته شده است.

اصول طراحی اجزای قاب‌های خمشی لرزه‌ای مبتنی بر ظرفیت مقاطع آنها می‌باشد. به دلیل اهمیت قاب‌های خمشی ویژه باید قبل از طراحی و کنترل ضوابط، در طراحی این سیستم‌های مقاوم، اعضای شکل‌پذیر نظیر تیرها بر مبنای معیارهای شکل‌پذیری و متناسب با سایر اعضا از قبیل ستون‌ها اتصالات طراحی شوند. هدف اصلی در طراحی لرزه‌ای قاب‌های خمشی فولادی ویژه تأمین شکل‌پذیری مناسب و ضریب رفتار مورد استفاده در طراحی این نوع قاب‌ها می‌باشد.

تیرها و ستون‌ها در طبقات مختلف بایستی با ضریب اطمینان مناسب و بر اساس طرح بهینه انتخاب گردند. قابل ذکر است که در طراحی قاب‌های خمشی ویژه معیار سختی و نسبت مقاومت خمشی ستون به تیر عوامل موثر در تعیین ابعاد مقاطع تیر و ستون می‌باشند. فرض اساسی در تحلیل لرزه‌ای قاب‌های خمشی صرف نظر نمودن از باربری جانبی میانقاب‌ها می‌باشد.

فهرست مطالب کتاب طراحی لرزه‌ای اتصالات گیردار

فصل اول: طراحی اتصالات قاب‌های خمشی – کتاب طراحی لرزه‌ای اتصالات گیردار 

۱-۱- تحلیل و طراحی لرزه‌ای قاب‌های خمشی

۱-۲- طراحی لرزه‌ای اتصالات تیر به ستون در قاب‌های خمشی

۱-۲-۱- انتخاب سیستم‌ قاب خمشی (ویژه، متوسط یا معمولی)

۱-۲-۲- انتخاب روش مناسب انتقال موقعیت مفصل پلاستیك از بر ستون

۱-۲-۳- طراحی لرزه‌ای اتصالات قاب‌های خمشی ویژه

۱-۲-۳-۱- مهاربندی جانبی تیرها

۱-۲-۳-۲- طراحی اتصالات تیر به ستون

۱-۲-۳-۳- مهاربندی جانبی اتصال تیر به ستون

۱-۲-۳-۳-۱- اتصالات با مهاربندی

۱-۲-۳-۳-۲- اتصالات بدون مهاربندی

۱-۲-۳-۴- تیر ضعیف – ستون قوی

۱-۲-۳-۵- طراحی برای برش

۱-۲-۳-۵-۱- چشمه اتصال

برش در چشمه اتصال

۱-۲-۳-۵-۲- مقاومت برشی طراحی

۱-۲-۳-۵-۳- ضخامت چشمه اتصال

۱-۲-۳-۵-۴- ورق‌های پیوستگی

ضخامت ورق‌های پیوستگی

جوشکاری ورق‌‌های پیوستگی

۱-۲-۳-۵-۵- تعبیه ورق تقویتی جان (ورق مضاعف) و یا سخت‎كننده قطری

۱-ورق‌های مضاعف متصل به جان ستون

۲-ورق‌های مضاعف فاصله‌دار

۳-ورق‌های مضاعف با ورق‌های پیوستگی

۴-ورق‌های مضاعف بدون ورق‌های پیوستگی

۱-۲-۳-۵-۶- جوش‌های بحرانی

۱-۲-۳-۶- اتصالات قاب‌های خمشی متوسط

۱-۲-۳-۶-۱- مهاربندی جانبی تیرها

۱-۲-۳-۶-۲- الزامات اتصالات تیر به ستون

۱-۲-۳-۶-۳- محدودیت‌های اتصال

۱-۲-۳-۶-۴- طراحی برای برش

۱-۲-۳-۶-۵- چشمه اتصال

۱-۲-۳-۶-۶- ورق‌های پیوستگی

۱-۲-۳-۷- اتصالات قاب‌های خمشی معمولی

۱-۲-۳-۷-۱- جوش‌های بحرانی

۱-۲-۳-۷-۲- انواع اتصالات خمشی تیر به ستون

اتصالات گیردار خمشی

اتصالات نیمه گیردار خمشی

۱-۲-۴- الزامات ویژه بال‌ها و جان مقاطع اعضای اتصالات تیر به ستون تحت اثر بارهای متمرکز در قاب‌های خمشی

۱-خمش موضعی بال در مقابل نیروی متمرکز کششی

۲-تسلیم موضعی جان در مقابل نیروی متمرکز کششی و فشاری

۳-لهیدگی جان در مقابل نیروی متمرکز فشاری

۴-کمانش جانبی جان در مقابل نیروی متمرکز فشاری

۵-کمانش فشاری جان در مقابل یک جفت نیروی متمرکز متقابل فشاری

۶-برش در چشمه اتصال

۷- تأمین الزامات تکمیلی برای سخت‌کننده‌ها تحت اثر بارهای متمرکز

۸-تأمین الزامات تکمیلی برای ورق‌های تقویتی جان (ورق مضاعف) تحت اثر بارهای متمرکز

۹-تأمین الزامات تکمیلی برای پایداری ورق‌های چشمه اتصال

۱-۳- الزامات لرزه‌ای اتصالات وصله ستون‌ها و تیرها در قاب‌های خمشی ویژه و متوسط

۱-۳-۱- وصله ستون‌ها

۱-۳-۲- وصله تیرها

۱-۴- الزامات لرزه‌ای اتصالات کف ستون‌ها

 فصل دوم: طراحی اتصالات تیر به ستون- کتاب طراحی لرزه‌ای اتصالات گیردار 

۲-۱- اتصالات تیر به ستون در قاب‌های خمشی

۲-۲- مشخصات مصالح اتصالات تیر به ستون

۲-۲-۱- مقاطع نورد شده

۲-۲-۲- مقاطع ساخته‌شده از ورق

۲-۲-۲-۱- ستون‌های H شکل

۲-۲-۲-۲- ستون‌های جعبه‌ای شکل بال پهن

۲-۲-۲-۳- ستون‌های با مقطع سپری و نورد شده

۲-۲-۳- انواع اتصالات خمشی گیردار از پیش تایید شده تیر به ستون

۲-۲-۳-۱- ویژگی‌ها و مشخصات اتصالات خمشی گیردار از پیش تایید شده

۲-۲-۳-۱-۱- ضرایب مقاومت

۲-۲-۳-۱-۲- ناحیه حفاظت شده

۲-۲-۳-۲-۳- ورق‌های پرکننده انگشتی

۲-۲-۳-۲- اتصال گیردار پیچی تیر به ستون از طریق ورق روسری و زیرسری (BFP)

۲-۲-۳-۲-۱- ضوابط و محدودیت‌های اتصال BFP

۲-۲-۳-۲-۲- محدودیت‌های اتصالات تیر به ستون

۲-۲-۳-۲-۳- جزئیات اتصالات

مشخصات مصالح ورق‌ها

جوش ورق بال تیر

اتصالات ورق برشی جان تیر

پیچ‌های اتصالات

۲-۲-۳-۲-۴- مراحل طراحی اتصالات BFP

۲-۲-۳-۳- اتصال گیردار مستقیم تیر با مقطع کاهش یافته (RBS)

۲-۲-۳-۳-۱- محدودیت‌ها و الزامات اتصال RBS

۲-۲-۳-۳-۲- محدودیت‌های اتصالات تیر- ستون

۲-۲-۳-۳-۳- ضوابط جوش اتصالات بین بال تیر و ستون

۲-۲-۳-۳-۴- ضوابط اتصال جان تیر به بال ستون

۲-۲-۳-۳-۵- مراحل طراحی

۲-۲-۳-۴- اتصال گیردار تیر به ستون از طریق ورق انتهایی با سخت‌کننده (BUEEP) و بدون سخت‌کننده (BSEEP) (اتصالات فلنجی تیر به ستون)

ضوابط و محدودیت‌های اتصال

ضوابط اتصالات تیر- ستون

ورق‌های پیوستگی

جزئیات اتصالات پیچ‌ها

جزئیات اتصالات جوشی

مراحل طراحی

الف) طراحی پیچ‌ها و ورق‌های انتهایی

۲-۲-۳-۵- اتصال گیردار مستقیم تقویت نشده جوشی (WUF-W)

۲-۲-۳-۵-۱- ضوابط و محدودیت‌های اتصال

۲-۲-۳-۵-۲- محدودیت‌های اتصالات تیر به ستون

۲-۲-۳-۵-۳- جزئیات اتصالات

۲-۲-۳-۵-۴- محدودیت‌های اتصال تیر به ستون

۲-۲-۳-۵-۵- مراحل طراحی

۲-۲-۳-۶- اتصال گیردار جوشی تیر از طریق ورق‌های روسری و زیرسری (WFP)

۲-۲-۳-۶-۱- ضوابط و محدودیت‌های اتصال WFP

۲-۲-۳-۶-۲- محدودیت‌های اتصالات تیر به ستون

۲-۲-۳-۶-۳- جزئیات اتصالات

مشخصات مصالح ورق‌ها

ورق بال تیر

اتصالات ورق برشی جان تیر

۲-۲-۳-۶-۴- مراحل طراحی اتصالات WFP

 فصل سوم: مثال‌های طراحی اتصالات تیر به ستون – کتاب طراحی لرزه‌ای اتصالات گیردار 

فهرست شکل‌ها

شکل ۱‑۱:

برش و خمش طراحی تیرها در قاب‌های خمشی ویژه بر اساس روش حالات حدی و روش تنش مجاز

شکل ۱‑۲:

نیروی برشی طراحی چشمه اتصال

شکل ۱‑۳:

اتصال ورق‌های مضاعف از طریق جوش‌های انگشتانه در ناحیه چشمه اتصال

شکل ۱‑۴:

جزئیات ورق پیوستگی

شکل ۱‑۵:

نحوه استفاده از ورق پیوستگی در اتصال تیر به ستون

شکل ۱‑۶:

استفاده از ورق‌های مضاعف و ورق‌‌های پیوستگی در چشمه اتصال

شکل ۱‑۷:

استفاده از حالت‌های مختلف ورق‌های تقویتی (مضاعف)

شکل ۱‑۸:

خمش موضعی بال ستون در مقابل بال كششی تیر در اتصال خمشی گیردار تیر به ستون تحت  نیروی متمرکز کششی

شکل ۲-۱:

اتصالات تیر به ستون در قاب‌های خمشی: (الف) اتصال تیر به جان ستون با استفاده نیمرخ سپری برای اتصال تیر به جان ستون (ب) اتصال تیر به جان ستون با استفاده از ورق‌های فوقانی و نشیمن تقویت شده

شکل ۲-۲:

مقاطع ساخته شده

شکل ۲-۳:

اجزای اتصالات تیر به ستون‌های H شکل ساخته شده از ورق

شکل ۲-۴:

نحوه اتصال بین ورق‌های بال و جان ستون ساخته شده در ستون‌های با مقطع جعبه‌ای شکل

شکل ۲-۵:

ستون‌های مرکب با مقطع سپری و مقطع نورد شده

شکل ۲-۶:

جزئیات اتصال گیردار پیچی تیر به ستون با ورق روسری و زیرسری (BFP)

شکل ۲-۷:

اتصال تیر با مقطع کاهش یافته (RBS) به ستون

شکل ۲-۸:

اتصال تیر به ستون با ورق انتهایی (الف) اتصال چهار پیچه دون سخت‎‌کننده (ب) اتصال چهار پیچه با سخت‌کننده (پ) اتصال هشت پیچه با سخت‌کننده

شکل ۲-۹:

منطقه بحرانی (حفاظت شده) در اتصالات تیر به ستون با ورق انتهایی (الف) با سخت‌کننده و (ب) بدون سخت‌کننده

شکل ۲-۱۰:

جزئیات هندسی اتصال تیر به ستون ۴ پیچه بدون سخت‌کننده (BSEEP) (اتصالات فلنجی تیر به ستون) (۴E)

شکل ۲-۱۱:

جزئیات هندسی اتصال تیر به ستون ۴ پیچه با سخت‌کننده (BUEEP) (اتصالات فلنجی تیر به ستون) (۴ES)

شکل ۱-۱۲:

جزئیات هندسی اتصال تیر به ستون ۸ پیچه با سخت‌کننده (BUEEP) (اتصالات فلنجی تیر به ستون) (۸ES)

شکل ۲-۱۳:

جزئیات هندسی مربوط به ورق لچکی در اتصال تیر به ستون ۸ پیچه با سخت‌کننده (BUEEP) (اتصالات فلنجی تیر به ستون) (۸ES)

شکل ۲-۱۴:

ورق‌های پرکننده انگشتی و نحوه کاربرد آنها در اتصالات تیر به ستون

شکل ۲-۱۵:

اتصال بال تیر به ورق انتهایی با استفاده از یک جوش شیاری با نفوذ کامل (CJP) بدون جوش پشت‎بند

شکل ۲-۱۶:

اتصال تیر به ستون ۴ پیچه بدون سخت‌کننده (BSEEP) (اتصالات فلنجی تیر به ستون) (۴E)

شکل ۲-۱۷:

پارامتر ساز و کار خط تسلیم برای اتصال ۴ پیچه با سخت‌کننده؛ الگوی خط تسلیم و مشخصات هندسی ورق انتهایی (ب) s≥de (ج) s<de

شکل ۲-۱۸:

پارامتر ساز و کار خط تسلیم برای اتصال ۸ پیچه با سخت‌کننده؛ الگوی خط تسلیم و مشخصات هندسی ورق انتهایی (ب)  (ج)

شکل ۲-۱۹:

پارامتر ساز و کار خط تسلیم [Y_c] بال ستون با اتصال چهار پیچه: مشخصات هندسی بال ستون و الگوی خط تسلیم

شکل ۲-۲۰:

پارامتر ساز و کار خط تسلیم [Y_c] بال ستون با اتصال هشت پیچه: مشخصات هندسی بال ستون و الگوی خط تسلیم

شکل ۲-۲۱:

اتصال تیر به ستون با بال غیرمسلح توسط اتصال جوشی و جان جوش شده (WUF-W)

شکل ۲-۲۲:

جزئیات اتصال تیر به ستون با بال غیرمسلح با اتصال جوشی و جان جوش شده (WUF-W)

شکل ۲-۲۳:

جزئیات اتصال جان تیر به بال ستون در اتصال (WUF-W)

شکل ۲‑۲۴:

جزئیات اتصال گیردار جوشی تیر به ستون با ورق روسری و زیرسری (WFP)

فهرست جداول

جدول ۱-۱:

ترکیبات بارگذاری مورد استفاده در مبحث دهم مقررات ملی ساختمان (۱۳۹۲)

جدول ۱-۲:

ضریب رفتار سیستم مقاوم در برابر نیروی جانبی بر اساس ویرایش سوم استاندارد۲۸۰۰، ویرایش چهارم -استاندارد۲۸۰۰ و ASCE07-10

جدول ۱-۳:

حداقل مشخصات الکترود مورد استفاده در جوش‌های بحرانی

جدول ۲-۱:

مقادیر R_y و R_t برای انواع تولیدات فولاد

جدول ۲-۲:

محدودیت‌های ابعادی اتصالات دارای سخت‌کننده و بدون سخت‌کننده

منابع و مآخذ کتاب طراحی لرزه‌ای اتصالات گیردار