صفحه اصلی  »  ایبوک ها  »  طراحی اتصال گیردار فلنجی چهارپیچی با سخت کننده و بدون سخت کننده

طراحی اتصال گیردار فلنجی چهارپیچی با سخت کننده و بدون سخت کننده

اتصال گیردار فلنجی چیست؟

همانطور که شما هم می دانید یکی از انواع اتصالات فولادی، اتصال گیردار فلنجی می باشد که عموما به دو صورت اتصال فلنجی تیر به ستون و اتصال تیر به تیر فلنجی تقسیم می شوند اما چرا در طراحی سازه ازین اتصال استفاده می کنیم؟ مراحل طراحی اتصال گیردار فلنجی به چه صورتی است؟

در این ایبوک جامع 59 صفحه ای به بررسی مفهوم اتصال فلنجی خواهیم پرداخت و سپس طراحی اتصال گیر دار فلنجی را در حالت بدون سخت کننده و با سخت کننده بررسی خواهیم کرد.

 

در این صفحه تنها خلاصه ای از ایبوک جامع طراحی اتصال گیر دار فلنجی بیان شده است. متن اصلی ایبوک را منطبق بر سر فصل های زیر در پایان همین صفحه دانلود کنید.

در این ایبوک چه می آموزیم؟

  • انواع اتصالات در سازه های فولادی
  • اتصال فلنجی چیست؟
  • مزایا و معایب اتصال گیردار فلنجی
  • ضوابط اتصالات فلنجی
  • انواع اتصالات فنلجی در سازه های فولادی
  • طراحی اتصال گیردار فلنجی چهار پیچی بدون سخت‌کننده
    گام 1: محاسبه برش و لنگر در وجه ستون
    گام 2: مشخص نمودن پارامترهای هندسی اتصال با توجه به نوع آن
    گام 3: بدست آوردن قطر مورد نیاز برای اتصال (قطر پیچ)
    گام 4: انتخاب قطر پیچ مورداستفاده با توجه به محاسبات گام قبل
    گام 5: محاسبه‌ی ضخامت ورق اتصال مورد نیاز
    گام 6: انتخاب ورق مورداستفاده با توجه به محاسبات گام قبل
    گام 7: محاسبه‌ی نیروی ضریب دار بال تیر
    گام 8: کنترل تسلیم برشی ورق اتصال
    گام 9: کنترل گسیختگی برشی ورق اتصال
    گام 10: مربوط به حالت با سخت‌کننده
    گام 11: محاسبه‌ی مقاومت برشی پیچ‌ها
    گام 12: محاسبه‌ی مقاومت اتکایی ورق انتهایی و ورق بال ستون
  • محاسبه‌ی مقاومت اتکایی ستون
    گام1: کنترل بال ستون برای جاری شدن خمشی
    گام 2: محاسبه‌ی نیروی طراحی ورق پیوستگی (در صورت نیاز)
    گام 3: محاسبه مقاومت کمانش جان ستون بدون ورق پیوستگی در محل بال فشاری تیر
    گام 4: محاسبه‌ی مقاومت لهیدگی جان ستون بدون ورق پیوستگی در محل بال فشاری تیر
    گام 5:  محاسبه‌ی نیروی ورق پیوستگی
  • طراحی اتصال گیردار فلنجی چهار پیچی با سخت‌کننده
    گام1: محاسبه برش و لنگر در وجه ستون
    گام 2: مشخص نمودن پارامترهای هندسی اتصال با توجه به نوع آن
    گام 3: بدست آوردن قطر مورد نیاز برای اتصال (قطر پیچ)
    گام 4: انتخاب قطر پیچ مورداستفاده با توجه به محاسبات گام قبل
    گام 5: محاسبه‌ی ضخامت ورق اتصال مورد نیاز
    گام 6: انتخاب ورق مورداستفاده با توجه به محاسبات گام قبل
    گام 7: (برای اتصال بدون سخت‌کننده) محاسبه‌ی نیروی ضریب دار بال تیر
    گام 8: (برای اتصال بدون سخت‌کننده) کنترل تسلیم برشی ورق اتصال
    گام 9: (برای اتصال بدون سخت‌کننده)  کنترل گسیختگی برشی ورق اتصال
    گام 10: کنترل‌های مربوط به هندسه ورق‌های لچکی
    گام 11: محاسبه‌ی مقاومت برشی پیچ‌ها
    گام 12: محاسبه‌ی مقاومت اتکایی ورق انتهایی و ورق بال ستون
  • محاسبه‌ی مقاومت اتکایی ستون
    گام 1: کنترل بال ستون برای جاری شدن خمشی
    گام 2: محاسبه‌ی نیروی طراحی ورق پیوستگی (در صورت نیاز)
    گام 3: محاسبه مقاومت جاری شدن موضعی جان ستون بدون ورق پیوستگی در محل بال فشاری تیر
    گام 4: محاسبه مقاومت کمانش جان ستون بدون ورق پیوستگی در محل بال فشاری تیر
    گام 5: محاسبه‌ی مقاومت لهیدگی جان ستون بدون ورق پیوستگی در محل بال فشاری تیر
    گام 6:  محاسبه‌ی نیروی ورق پیوستگی

اتصال فلنجی چیست؟

اتصال فلنجی یکی از انواع اتصالات پیش تأیید شده‌ی گیرداری است (صلب) که در بسیاری از آیین نامه‌های طراحی از جمله مبحث دهم مقررات ملی ایران در مورد آن صحبت شده است.

اتصال گیردار فلنجی ممکن است به دو صورت مورد استفاده قرار گیرد:

  • اتصال فلنجی تیر به ستون: در رابطه با این اتصال در ادامه توضیحاتی ارائه خواهد شد.
  • اتصال فلنجی تیر به تیر: در این گونه اتصال همانطور که در شکل زیر هم مشاهده می‌شود، بال فوقانی تیر باید اندکی بریده شود تا تیرها پس از اتصال در یک تراز قرار گیرند. در صورتی که بال فوقانی بریده نشود، پس از اتصال یکی از تیرها اندکی پایین‌تر از دیگری قرار می‌گیرد که این امر در هنگام اجرای سقف مشکل ساز می‌شود.

 

اتصال فلنجی تیر به تیر و اتصال فلنجی تیر به ستون

اتصال فلنجی تیر به تیر و اتصال فلنجی تیر به ستون

 

در شکل زیر سه نمونه از اتصال فلنجی تیر به ستون، که در مبحث دهم مقررات ملی معرفی شده‌اند، مشاهده می‌شوند.

 

 

اتصال فلنجی هشت پیچی و چهار پیچی با سخت کننده و بدون سخت کننده

انواع اتصالات از پیش تأیید شده فلنجی

 

با توجه به آیین نامه‌ی ایران، همانطور که در شکل بالا هم مشخص است، اتصال فلنجی به سه دسته تقسیم شده است:

  • اتصال فلنجی چهار پیچی بدون سخت کننده. (لچکی)
  • اتصال گیردار فلنجی چهار پیچی با سخت کننده. (لچکی)
  • اتصال فلنجی هشت ‌پیچی با سخت کننده.(لچکی)

با افزایش میزان لنگر انتهای تیر، تعداد پیچ‌های مورد نیاز افزایش یافته و همچنین سخت کننده‌ هایی برای اتصال فلنجی طراحی می‌شوند

مزایا و معایب اتصال گیردار فلنجی

اتصال فلنجی هم مانند تمامی اتصالات دیگر، مزایا و معایبی دارد.

مزایای اتصال فلنجی

  • مناسب برای مناطق سردسیر
  • حذف نیاز به جوش کارگاهی
  • زمان و هزینه‌ی نصب پایین
  • شاقول بودن قاب
  • هزینه‌ی پایین‌تر در مقایسه با سایر اتصالات

هر یک ازین مزایا و همینطور 5 عیب اتصال فلنجی  را به صورت کامل در متن اصلی ایبوک کاملا توضیح می دهیم.

ضوابط اتصالات فلنجی

الزامات و نکات مربوط به اجرای اتصالات فلنجی در مبحث دهم مقررات ملی در بند 10-3-13-3 آورده شده است:

در این اتصال ناحیه‌ی حفاظت شده از بر ستون بر روی تیر، به صورت زیر تعریف می‌شود:

الف- اتصالات فلنجی بدون استفاده از سخت کننده (لچکی):

 ناحیه حفاظت شده = min{d . 3d }

ب- اتصالات فلنجی با استفاده از سخت کننده (لچکی):

ناحیه حفاظت شده =  Lst + min {d/2 . 3d }

 

سخت کننده در طراحی اتصال فلنجی

تعریف عمق و پهنای تیر و طول سخت کننده در اتصالات فلنجی

 

 در قاب‌های خمشی ویژه با دال بتنی سازه‌ای و دارای برشگیر فولادی مدفون در بتن در فاصله‌ی بین دو ناحیه‌ی حفاظت شده‌ی تیر، عمق مقطع تیر (d) نباید از 700 میلیمتر کمتر در نظر گرفته شود.

 

در اتصالات فلنجی محل تشکیل مفصل پلاستیک به صورت زیر می‌باشد:

الف- اتصالات فلنجی بدون استفاده از سخت کننده (لچکی):

 

محل تشکیل مفصل پلاستیک  = Sh  = min {d/2 . 3d }

 

ب- اتصالات فلنجی با استفاده از سخت کننده (لچکی):

محل تشکیل مفصل پلاستیک = Sh = Lst + tp

 

 

بخش اول: طراحی اتصال فلنجی چهارپیچی بدون سخت‌کننده

دهانه‌ای را فرض نمایید که طول خالص دهانه 5.5 بوده و هدف، طراحی یک اتصال فلنجی برای تیر ورق شکل زیر می‌باشد.

 

طراحی اتصال فلنجی چهار پیچی بدون سخت کننده با حل یک مثال دستی

 

بار مرده‌ی وارد بر تیر 2 ton/m و بار زنده هم 1 ton/m   می‌باشد. فولاد مورداستفاده از نوع فولاد نرمه بوده و مشخصات آن عبارتند از:

 

E = 2.04 × 106 kg/cm2 

Fy = 2400 kg/cm2 

Fu = 3700 kg /cm2

حل:

مشخصات هندسی مقطع به شرح زیر محاسبه می‌باشند:

 

h (cm)

Z (cm3) S (cm3) I (cm4) A (cm2)
43 1565 1400.65 30111.67

92

 

در سازه‌ها با شکل‌پذیری متوسط و ویژه با توجه به آیین‌نامه‌ی مبحث دهم انتظار تغییر شکل‌های فراارتجاعی قابل‌توجهی وجود دارد، در نتیجه در ابتدا نیاز به کنترل ضوابط فشردگی لرزه‌ای برای مقطع تیر موردبررسی می‌باشد. این کنترل با توجه به جدول 10-3-4-1 صورت می‌گیرد.

 

طراحی اتصال فلنجی چهار پیچی بر اساس مبحث دهم

محدودیت نسبت پهنا به ضخامت در اجزای فشاری اعضای با شکل‌پذیری متوسط و زیاد

 

کنترل شرایط فشردگی لرزه‌ای برای بال مقاطع I شکل در اتصال گیردار فلنجی:

 طراحی اتصال فلنجی به صورت گام به گام و محاسبات دستی

 

حال بال تیر ورق را برای این شرایط کنترل می‌کنیم:طراحی اتصال گیر دار فلنجی

 

  کنترل شرایط فشردگی لرزه ای برای جان مقاطع I شکل به چه صورت است؟

 

مبحث دهم مقررات ملی برای اتصالات فلنجی در جدول 10-3-13-2 محدودیت ‌های ابعادی ارائه نموده است که در شکل زیر مشاهده می‌شوند که هریک از پارامتر های موجود در جدول زیر تعاریف خاص خود را دارند که به آن در متن اصلی ایبوک اشاره خواهیم کرد.

 

محدودیت‌های ابعادی در طراحی اتصالات گیردار فلنجی

محدودیت‌های ابعادی اتصالات گیردار فلنجی

 

با مشخص شدن مشخصات هندسی و همچنین کنترل فشردگی لرزه‌ای مقطع، گام‌های طراحی اتصال را می‌توان آغاز نمود، اما پیش از ورود به محاسبات، گام‌های مورد نیاز به صورت خلاصه عبارتند از:

گام 1: محاسبه‌ی برش و لنگر در وجه ستون

گام 2: مشخص نمودن پارامترهای هندسی اتصال با توجه به نوع آن

گام 3: بدست آوردن قطر مورد نیاز برای اتصال (قطر پیچ)

گام 4: انتخاب قطر پیچ مورداستفاده با توجه به محاسبات گام قبل

گام 5: محاسبه‌ی ضخامت ورق اتصال مورد نیاز

گام 6: انتخاب ورق مورد استفاده با توجه به محاسبات گام قبل

گام 7: محاسبه‌ی نیروی ضریب دار بال تیر

گام 8: کنترل تسلیم برشی ورق اتصال

گام 9: کنترل گسیختگی برشی ورق اتصال

گام 10: مربوط به حالت با سخت‌کننده

گام 11: محاسبه‌ی مقاومت برشی پیچ‌ها

گام 12: محاسبه‌ی مقاومت اتکایی ورق انتهایی و ورق بال ستون

علاوه بر این گام‌های طراحی اتصال گیردار فلنجی، ستون هم باید مورد بررسی قرار گیرد تا در محل اتصال، الزامات لازم را ارضا نماید که این کنترل‌ها در پایان دوازده گامِ فوق، انجام خواهند شد

محاسبه‌ی مقاومت اتکایی ستون

محاسبات در بال ستون با توجه به شکل زیر انجام می‌شود:

طراحی اتصال گیر دار فلنجی(محاسبه مقاومت اتکایی ستون)

بال ستون در ناحیه اتصال فلنجی

 

این محاسبات را در5 گام زیر با شما بررسی خواهیم کرد:

گام1: کنترل بال ستون برای جاری شدن خمشی

گام 2: محاسبه‌ی نیروی طراحی ورق پیوستگی (در صورت نیاز)

گام 3: محاسبه مقاومت کمانش جان ستون بدون ورق پیوستگی در محل بال فشاری تیر

گام 4: محاسبه‌ی مقاومت لهیدگی جان ستون بدون ورق پیوستگی در محل بال فشاری تیر

گام 5:  محاسبه‌ی نیروی ورق پیوستگی

تمامی این 5 گام کاملا به صورت عددی و قابل فهم در متن ایبوک بیان شده است.

بخش دوم: طراحی اتصال گیردار فلنجی چهارپیچی با سخت‌کننده

در بخش گذشته یک نمونه اتصال فلنجی بدون سخت‌کننده انجام شد، در این بخش اتصالی مشابه، این بار با استفاده از سخت‌کننده طراحی خواهد شد. مشخصات مقطع مورد نظر دقیقاً مشابه با بخش قبل می‌باشد که در ادامه این مشخصات دوباره نشان داده شده‌اند.

طول خالص (نه اکس به اکس) دهانه‌ی مدنظر 5.5 متر بوده و مشخصات مقطع تیر در شکل‌های زیر مشاهده می‌شوند.

 

طراحی اتصال گیر دار فلنجی با سخت کننده و به صورت حل مثال

 

 

بار مرده‌ی وارد بر تیر 2 ton/m  و بار زنده هم 1 ton/m می‌باشد. فولاد مورداستفاده از نوع فولاد نرمه بوده و مشخصات آن عبارتند از:

 

E = 2.04 × 106 kg/cm2 

Fy = 2400 kg/cm2

Fu = 3700 kg /cm2

 

حل:

مشخصات هندسی مقطع پس از محاسبه، به شرح زیر می‌باشند:

 

h (cm)

Z (cm3) S (cm3) I (cm4) A (cm2)
43 1565 1400.65 30111.67

92

 

در سازه‌ها با شکل‌پذیری متوسط و ویژه با توجه به آیین‌نامه‌ی مبحث دهم انتظار تغییر شکل‌های فراارتجاعی قابل توجهی وجود دارد، در نتیجه در ابتدا نیاز به کنترل ضوابط فشردگی لرزه‌ای برای مقطع تیر موردبررسی می‌باشد.  این کنترل با توجه به جدول 10-3-4-1 صورت می‌گیرد.

 

کنترل شرایط فشردگی لرزه‌ای برای بال مقاطع I شکل:

 طراحی اتصال گیر دار فلنجی به همراه حل یک مثال عددی در 17 گام

 

حال بال تیر ورق را برای این شرایط کنترل می‌کنیم:

طراحی اتصال گیر دار فلنجی چهار پیچی با سخت کننده به صورت گام به گام

 

 کنترل شرایط فشردگی لرزه‌ای برای جان مقاطع I شکل به چه صورت است؟

در نتیجه بال و جان تیرورق شرایط فشردگی لرزه‌ای برای هر دو حد شکل‌پذیری متوسط و ویژه را دارا می‌باشند.

با مشخص شدن مشخصات هندسی و همچنین کنترل فشردگی لرزه‌ای مقطع، گام‌های طراحی اتصال را می‌توان آغاز نمود:

گام 1: محاسبه‌ی برش و لنگر در وجه ستون

گام 2: مشخص نمودن پارامترهای هندسی اتصال با توجه به نوع آن

گام 3: بدست آوردن قطر مورد نیاز برای اتصال (قطر پیچ)

گام 4: انتخاب قطر پیچ مورداستفاده با توجه به محاسبات گام قبل

گام 5: محاسبه‌ی ضخامت ورق اتصال مورد نیاز

گام 6: انتخاب ورق مورداستفاده با توجه به محاسبات گام قبل

گام 7: مربوط به حالت بدون سخت‌کننده (محاسبه‌ی نیروی ضریب دار بال تیر)

گام 8: مربوط به حالت بدون سخت‌کننده (کنترل تسلیم برشی ورق اتصال)

گام 9: مربوط به حالت بدون سخت‌کننده (کنترل گسیختگی برشی ورق اتصال)

گام 10: کنترل هندسه‌ی سخت‌کننده‌ها

گام 11: محاسبه‌ی مقاومت برشی پیچ‌ها

گام 12: محاسبه‌ی مقاومت اتکایی ورق انتهایی و ورق بال ستون

همانطور که در ابتدای بخش گذشته هم گفته شد، علاوه بر این گام‌ها که برای طراحی اتصال، ورق انتهایی و پیچ‌های مورد نیاز می‌باشند، ستون هم باید مورد بررسی قرار گرفته تا در محل اتصال، ستون الزامات لازم را ارضا نماید که این کنترل‌ها در پایان دوازده گامِ فوق، انجام خواهند شد.

محاسبه‌ی مقاومت اتکایی ستون:

محاسبات در بال ستون با توجه به شکل زیر انجام می‌شود:

طراحی اتصال گیر دار فلنجی چهار پیچی(محاسبه مقاومت اتکایی ستون)

بال ستون در ناحیه اتصال

 

در این مرحله از طراحی اتصال گیردار فلنجی را به 6 گام تقسیم بندی کرده ایم که به صورت زیر بیان می شود:

گام 1: کنترل بال ستون برای جاری شدن خمشی

گام 2: محاسبه‌ی نیروی طراحی ورق پیوستگی (در صورت نیاز)

گام 3: محاسبه مقاومت جاری شدن موضعی جان ستون بدون ورق پیوستگی در محل بال فشاری تیر

گام 4: محاسبه مقاومت کمانش جان ستون بدون ورق پیوستگی در محل بال فشاری تیر

گام 5: محاسبه‌ی مقاومت لهیدگی جان ستون بدون ورق پیوستگی در محل بال فشاری تیر

گام 6:  محاسبه‌ی نیروی ورق پیوستگی

 

منابع

  1. اتصالات در سازه‌های فولادی، صمد آقازاده، پویا آقازاده، انتشارات فدک ایساتیس.
  2. آیین‌نامه‌ی طراحی سازه‌های فولادی ایران، مبحث دهم، ویرایش سال 92.
  3. Prequalified Connections for Special and Intermediate Steel Moment Frames for Seismic Applications, AISC3580-16

 

خرید لينک هاي دانلود

دانلود رایگان اعضای ویژه

دانلود رایگان این آموزش و ده ها آموزش تخصصی دیگر به ازای پرداخت فقط 29 هزار تومان (+ اطلاعات بیشتر)

خرید با اعتبار سایت به ازای پرداخت فقط 19 هزار تومان

دانلود و ذخیره فقط همین آموزش ( + عضو شوید و یا وارد شوید !)

دانلود سریع و بدون نیاز به عضویت به ازای پرداخت فقط 19 هزار تومان

پیش از همه باخبر شوید!

تعداد علاقه‌مندانی که تاکنون عضو خبرنامه ما شده‌اند: 11,561 نفر

تفاوت اصلی خبرنامه ایمیلی سبزسازه با سایر خبرنامه ها نوآورانه و بروز بودن آن است ، ما تنها تازه ترین های آموزشی ، تخفیف ها و جشنواره ها و ... مورد علاقه شما را هر هفته به ایمیل تان ارسال می کنیم

نگران نباشید، ما هم مثل شما از ایمیل های تبلیغاتی متنفریم ، خاطر شما را نخواهیم آزرد!

تولید کنندگان آموزش
ارسال نظرات

فقط کافیست ایمیلتان را وارد کنید

در کمتر از 5 ثانیه اطلاعاتتان را وارد کنید و 3 ایبوک طراحی سازه بتنی در ایتبس را به همراه هدیه ویژه آن در ایمیلتان دریافت کنید
برایم ایمیل شود
نگران نباشید ایمیل های مزاحم نمی فرستیم
close-link