صفحه اصلی  »  مقالات  »  اجرا و مصالح ساختمانی  »  انواع اتصالات در سوله‌ ها؛ طراحی 4 نوع اتصال در سوله

انواع اتصالات در سوله‌ ها؛ طراحی 4 نوع اتصال در سوله

آیا انواع اتصالات در سوله را می شناسید؟

همانطور که شما هم می دانید اتصالات جزو اصلی‌ترین قسمت‌های سوله بوده و برای انتقال نیروها در محل اتصال اعضای مختلف به یکدیگر استفاده می‌شوند اما علت استفاده از اتصال فلنجی به عنوان یکی از انواع اتصالات رایج در طراحی سوله چیست؟

در این مقاله جامع ابتدا انواع اتصالات را به شما معرفی خواهیم کرد و سپس گام به گام به طراحی اتصالات تیر به ستون خواهیم پرداخت.

 

با مطالعه این مقاله چه می آموزید؟

 

آشنایی با اعضای مختلف سوله به صورت شماتیک

انواع اتصالات در سوله

بررسی انواع اتصالات تیر به ستون در سوله

به طور کلی اتصالات تیر به ستون به چهار دسته‌ی زیر تقسیم می‌شوند:

  • اتصال فلنجی
  • اتصال با ورق کششی بال
  • اتصال ساعتی
  • اتصال تیر به ستون در ناحیه داخلی رفتر

در ادامه جزییات هر یک از این اتصالات توضیح داده خواهد شد.

اتصال فلنجی در سوله

در این اتصال تیر و ستون با یک صفحه‌ی ضخیم به یکدیگر متصل می‌شوند. ابعاد صفحه و نوع و تعداد پیچ‌ها با توجه به ضوابط آیین نامه‌ای مشخص می‌شود که در ادامه به بررسی آن‌ها خواهیم پرداخت.

 

انواع اتصالات تیر به ستون در سوله( اتصال فلنجی)

شکل1- اتصال فلنجی

این نوع اتصال به دلیل اجرای استاندارد و صنعتی در کارخانه و دقت اجرایی بالا در محل دارای کیفیت بالایی بوده و می‌توان گفت رایج‌ترین نوع اتصالات در سوله‌ها می‌باشد.

 

اتصال فلنجی به عنواع یکی از انواع اتصالات در سوله

شکل2- شکل شماتیک از اجرای اتصالات فلنجی

 

مزایای اتصال فلنجی:

  • عدم نیاز به تقویت قطری جان تیر آهن در محل اتصال Rafter به ستون.
  • نشمینگاه مناسب تیر در زمان اجرا، که دشواری اجرایی ساخت را کاهش می‌دهد.

 

معایب اتصال فلنجی:

  • ایجاد اعوجاج در ورق اتصال به دلیل عدم همگرایی قطعات اتصال (نرسیدن قطعات به یکدیگر) در زمان اجرای جوشکاری و اتصال قطعات.
  • وجود زاویه بین فصل مشترک قطعات اتصال به دلیل کیفیت ساخت پایین.
  • ضخامت زیاد ورق‌های اتصال.

­­اتصال با ورق کششی روی بال در سوله

یکی دیگر از انواع اتصالات تیر به ستون در سوله ها به این صورت است که ورق انتهایی در این اتصال به حالت قائم در امتداد ستون قرار می‌گیرد. از مزایای این اتصال امکان استفاده از ورق با ضخامت کم به عنوان ورق روسری می‌باشد.

انواع اتصالات در سوله ها (اتصال ورق روسری بر روی بال)

شکل3- اتصال ورق کششی (روسری) بر روی بال

 

اتصال ورق روسری یکی از انواع اتصالات در سوله

شکل4- شکل شماتیک اتصال رفتر به ستون با ورق کششی بر روی بال

اتصال ساعتی در سوله

در این نوع اتصال بال‌های انتهایی تیر و ستون در محل اتصال به صورت قسمتی مسطح بر روی یکدیگر قرار گرفته و سطح مشترک آنها توسط سوراخ‌هایی که محیط یک دایره را تشکیل می‌دهند به یکدیگر متصل می‌شوند.

دیتیل اتصال ساعتی به عنوان یکی از انواع اتصالات در سوله

شکل5- دیتیل اتصال ساعتی

برش اتصال ساعتی به عنوان یکی از انواع اتصالات در سوله

شکل6- برش اتصال ساعتی

این نوع اتصال در گذشته بسیار پر کاربرد بوده است ولی در حال حاضر اتصال فلنجی به علت مزیت‌های بالا و راحتی در اجرا جایگزین آن شده است.

مزایای اتصال ساعتی:

  • پیچیدگی نه چندان زیاد اجرایی.
  • نصب و سوراخ کاری آسان.
  • راحتی در حمل و نقل.

 

معایب اتصال ساعتی:

  • عدم امکان نصب ورق تقویتی در جان.
  • عدم امکان نصب ورق تقویتی در چشمه اتصال.
  • تغییرات ناگهانی ضخامت بال درمحل اتصال.

اتصال تیر به ستون در ناحیه داخلی رفتر

در طرح سوله‌های دارای قاب خمشی متوسط و ویژه بایستی حتماً از اتصالات از پیش تأیید شده استفاده نمود (اتصال فلنجی 4 پیچی و یا 8 پیچی)، به دلیل پیچیدگی‌های محاسباتی و اجرایی اتصالات از پیش تأیید شده، با انتقال اتصال تیر و ستون به خارج از ناحیه‌ی بحرانی تیر دیگر نیازی به استفاده از اتصالات از پیش تأیید شده نمی‌باشد. باید توجه داشت که این نوع اتصال به نوعی وصله در تیر محسوب شده.

 اتصال تیر و ستون در ناحیه داخلی رفتر (خارج از ناحیه بحرانی تیر)

شکل7- اتصال تیر و ستون در ناحیه داخلی رفتر (خارج از ناحیه بحرانی تیر)

برای به دست آوردن ناحیه بحرانی تیر (d) می‌توان از جدول 10-3-13-2 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان استفاده کرد.

اگر اتصال تیر به ستون در ناحیه‌ی بحرانی قرار بگیرد و طراحی سازه با قاب خمشی متوسط و ویژه باشد بایستی بر اساس بند 10-3-3-3 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان محاسبات را انجام داد.

با توجه به این بند، استفاده از پیچ‌های اصطکاکی در اتصالات لرزه‌ای همانند اتصالات تیر به ستون در سوله‌ها الزامی می‌باشد که باید از اتصال چهار پیچی یا هشت پیچی در محل اتصال تیر به ستون استفاده کرد. جزئیات و محدودیت‌های ابعادی اتصالات فلنجی از جدول 10-3-13-2 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، که در شکل زیر هم مشاهده می‌شود، به دست می‌آیند.

 

محدودیت ابعادی اتصال گیر دار فلنجی

در جدول فوق:

bbf= پهنای بال تیر

bp= پهنای ورق انتهایی

d=عمق تیر متصل شونده به ورق انتهایی

g= فاصله افقی بین دو ردیف قائم پیچ

pb = فاصله قائم بین دو ردیف پیچ در هر دو طرف بال تیر در اتصال فلنجی هشت پیچی

Pfi= فاصله قائم بین نزدیک ترین ردیف پیچ داخلی تا بر بال کششی تیر

Pfo= فاصله قائم بین نزدیک ترین ردیف پیچ بیرونی تا بر بال کششی تیر

tbf= ضخامت بال مقطع تیر

tp= ضخامت ورق انتهایی

ضمناً لازم به ذکر است با افزایش ارتفاع جان تیر، فاصله میان پیچ‌ها نیز زیاد می‌شود که این فاصله معمولاً خارج از ضوابط آیین نامه قرار گرفته و بایستی صحت عملکرد این اتصالات در آزمایشگاه بررسی شود.

محدودیت فاصله‌ بین پیچ‌ها در اتصالات پیچی:

بر اساس بند 10-2-9-3-2 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، محدودیت‌هایی برای فواصل پیچ‌ها از لبه و فواصل مرکز تا مرکز پیچ‌ها وجود دارند که به صورت نمودار زیر می‌باشد.

این محدودیت بایستی برای اتصالات پیچی از جمله اتصالات فلنجی منظور شود.

انواع اتصالات در سوله( اتصال فلنجی یکی از اتصالات مهم در سوله)

شکل8- محدودیت فاصله بین پیچ‌ها در اتصالات پیچی (فلنجی در سوله)

طراحی اتصالات در سوله

طراحی و کنترل اتصالات گوشه را به صورت خلاصه می‌توان به چهار گام اصلی زیر تقسیم نمود:

  • محاسبه‌ی نیروهای طراحی
  • کنترل کافی بودن تعداد پیچ‌ها
  • کنترل ضخامت ورق
  • کنترل چشمه اتصال

 

محاسبه‌ی نیروهای طراحی

بر اساس بند 10-3-7-2 اتصالات تیر به ستون در قاب‌های خمشی معمولی باید دارای شرایط زیر باشند:

طراحی انواع اتصالات تیر به ستون در سوله

جدول2- مقادیر برای Ry انواع تولیدات فولادی

همچنین برای طراحی نیروی اتصالات تیر به ستون در قاب‌های خمشی معمولی آیین نامه (AISC341-10 (Chapter E,PartE1,6b مورد استفاده قرار می‌گیرد و ازکمترین مقادیر زیر قابل محاسبه می‌باشد:

  •   Mu = 1.1RyMp : لنگر خمشی حداکثر
  • VUe = (2[1.1RyMp]/Lcf)VuE : نیروی برشی حداکثر
  • Ruy  = 1.0 Ruy :ضریب رفتار سازه در جهت عرضی
  • مقدار لنگر طراحی در تمام حالات >  0.5Mp
  • کنترل بزرگتر بودن مقادیر فوق از حداکثر نیروهای ایجاد شده ناشی از ترکیبات بارگذاری‌های متداول

کنترل کافی بودن تعداد پیچ‌ها

کنترل جداشدگی صفحات:

برای این کنترل که از الزامات طراحی اتصالات اصطکاکی می‌باشد، مورد زیر باید کنترل شود:

(تنش فشاری میانگین حاصل از پیش تنیدگی) < (تنش حداکثر حاصل از لنگر وارده بر سطح مشترک صفحات اتصال)

محاسبه تنش همسو با مقاومت نهایی طراحی بولت ها

برای این بخش از بند 10-2-9-3-5 مبحث دهم مقررات ملی استفاده می‌کنیم:

طراحی انواع اتصالات در سوله

کنترل برش در پیچ‌ها

برای کنترل این موضوع از بند 10-2-9-3-6 مبحث دهم استفاده می‌شود:

 

طراحی اتصالات در سوله (کنترل برش در پیچ)

کنترل ضخامت ورق

برای کنترل ضخامت ورق اتصال می‌توان بر اساس هندسه اتصال از جداول 1-3 تا 5-3 آیین نامه AISC Design Guide 4 استفاده کرد.

طراحی انواع اتصالات در سوله (کنترل ضخامت ورق)

با توجه به اینکه بیشتر اتصالات مورد استفاده در سوله‌ها از نوع فلنجی 4 پیچی می‌باشند که هندسه‌ی این اتصال در جدول بالا مشاهده می‌شود، برای کنترل ضخامت ورق از این جدول استفاده خواهد شد:

طراحی 4 نوع اتصال در سوله

 

 

 

 

پس از محاسبه پارامترهای مورد نیاز، ضخامت ورق (tp ) را با جابجایی طرفین در فرمول‌های مشخص شده با کادر قرمز رنگ به دست آورده و کنترل می‌کنیم.

همچنین برای کنترل‌های ابعاد سخت کننده‌ها از بند 7 بخش 10-3-13-3 استفاده می‌کنیم.

 

طراحی انواع اتصالات در سوله

 

بررسی و کنترل برش در چشمه اتصال

کنترل برش در چشمه‌ی اتصال به دلیل اینکه برش در این ناحیه بسیار بیشتر از برش در خود تیر و ستون است بسیار مهم و حساس می‌باشد. می‌توان از بند 10-2-9-10-6 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان برای محاسبه برش در چشمه اتصال استفاده کنیم:

 

طراحی انواع اتصالات در سوله (بررسی و کنترل برش در چشمه اتصال)

تا اینجا اتصالات تیر به ستون در سوله‌ها بررسی گردید و جزییات اجرایی و آیین نامه‌ای آن توضیح داده شد، در ادامه اتصلات رأس قاب هم مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

بررسی اتصالات رأس قاب در سوله (اتصالات تاج)

بهم رسیدن ترک‌های چپ و راست Rafter در محل تاج (وسط دهانه) صورت می‌گیرد. اتصال تاج عمدتاً از نوع فلنجی بوده و با در نظر گرفتن دو عامل زیر طراحی می‌شوند:

  • حمل و نقل قطعات از کارگاه به محل برپایی سوله از لحاظ ابعاد طولی و وزن قطعات آسان باشد.
  • نصب در محل بدون پیچیدگی‌های اجرایی انجام شود.

 

انواع اتصالات در سوله (اتصال راس سوله، تاج سوله)

شکل9- اتصال تاج سوله

در قاب‌های سنگین نیروهای خمشی بیشتری به تاج وارد می‌شوند که برای خنثی کردن این نیروها از ورق‌های مثلثی شکل در زیر بال پایینی تیرها استفاده می‌شود.

با توجه به اینکه اتصالات تاج سوله در ناحیه بحرانی اتصال تیر به ستون قرار ندارند به صورت وصله در تیر عمل کرده و نیاز طراحی اتصالات از پیش تأیید شده نبوده و برای طراحی اتصالات تاج سوله مشابه طراحی اتصالات گوشه عمل کرده و برای محاسبه‌ی نیروهای وارد بر اتصال از بند 10-3-5-4 استفاده می‌شود.

 

طراحی اتصالات در سوله بر حسب آیین نامه

اتصالات ستون به فونداسیون در سوله

اتصال ستون به فونداسیون در سوله معمولاً به یکی از روش‌های زیر طراحی می‌شود.

اتصال مفصلی ساده ستون به فونداسیون در سوله

ستون به طور مستقیم و یا به وسیله‌ی نبشی به صفحه ستون جوش می‌شود. باید توجه داشت که در صورت استفاده از نبشی آنها را فقط به جان ستون متصل می‌کنیم. این اتصال دارای شباهت‌های زیادی با اتصال ساده‌ی تیر به فونداسیون در سازه‌های ساختمانی مرسوم است.

دیتیل اتصال مفصلی ساده در سوله

شکل10- دیتیل اتصال مفصلی ساده

 

اتصال مفصلی خطی ستون به فونداسیون در سوله

در این اتصال، کف ستون به صورت فاق و زبانه (دو صفحه شیاردار) با یکدیگر درگیر هستند که ستون با دو یا چهار نبشی به صفحه فوقانی جوشکاری شده و صفحه زیرین به وسیله بولت‌ به فونداسیون متصل می‌شود.

دیتیل اتصال مفصلی خطی در سوله

شکل11- دیتیل اتصال مفصلی خطی

اتصال کفشکی ستون به فونداسیون در سوله

در این اتصال ستون به صفحه زیرسری ستون که در وسط سطح زیرین خود یک فرورفتگی مقعر دارد جوش می‌شود و سپس صفحه‌ی زیرین که به فونداسیون اتصال یافته و دارای یک برآمدگی محدب است با استقرار کامل ستون با فرو رفتگی بالایی خود درگیر می‌شود. در این اتصال بایستی همواره برآمدگی محدب در پایین و تورفتگی مقعر در بالا قرار بگیرد تا آب در حد فاصل دو صفحه جمع نشود.

 

دیتیل اتصال کفشکی (انواع اتصالات در سوله)(اتصال ستون سوله به کف ستون)

شکل12- دیتیل اتصال کفشکی

با توجه قسمت 10-3-5-3 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان در طراحی کف ستون‌ها و اتصالات آن‌ها بایستی موارد زیر را در نظر گرفت.

 

انواع اتصالات در سوله

مهاربندهای سقفی و طولی در سوله

از مهاربندها برای پایداری اعضا و تأمین صلبیت قاب‌ های سوله استفاده می‌شود که مهاربندهای اجرا شده در سوله‌ها معمولاً به دو صورت مهاربند طولی و مهاربند سقفی می‌باشند. از مهاربندهای طولی بین ستون‌ها و از مهاربندهای سقفی بین رفترهای دو قاب‌های متوالی استفاده می‌شود

مهاربندهای طولی و سقفی در سوله‌ها (انواع اتصال در سوله)

شکل13- مهاربندهای طولی و سقفی در سوله‌ها

مهم‌ترین اهداف استفاده از مهاربندها عبارتند از:

  • توزیع یکنواخت تمام بارهای افقی و عکس العمل آن‌ها از جمله نیروی ناشی از تغییر درجه حرارت، ترمز جرثقیل و نیروی باد.
  • پایداری اعضای فشاری سوله.
  • جلوگیری از تغییر شکل‌های نا خواسته در زمان برپایی و بهره برداری.

 

مهاربندی‌های سقفی در سوله

مهاربندهای سقفی بصورت کششی طراحی می‌شوند و عمدتاً دور تا دور سقف سوله و قاب‌های مهاربندی شده قرار می‌گیرند تا انسجام لازم را در سقف ایجاد کنند. از مقاطع جعبه‌ای نورد شده و یا لوله‌ای در طراحی این مهاربندها استفاده می‌شود. لازم به ذکر است طراحی اتصالات مهاربندها باید به نحوی باشد که توانایی لازم برای انتقال نیروهای محوری وارده را داشته باشند.

در سوله‌ها همانطور که در شکل زیر مشاهده می‌شود، بر اثر بار باد، تمام قاب‌ها و ستون‌ها یکنواخت جابجا می‌شوند (شکل 14).

 

 جابه ‌جایی ستون‌ها و قاب ‌ها در سوله

شکل14- جابه ‌جایی ستون‌ها و قاب ‌ها در سوله

در سازه‌های جرثقیل دارِ بدون مهاربند سقف، بارهای جانبیِ جرثقیل به یک ستون منتقل شده و ستون در قاب مدنظر تغییر مکان می‌دهد (شکل 15).

 

سوله بدون مهاربند سقفی

شکل15- جابه‌جایی ستون‌ها و قاب‌ها در سازه‌های جرثقیل‌دار بدون مهاربند

در اجرای سوله چون سختی مهاربندی سقف در انتقال بار به قاب‌های مجاور بسیار مهم است، بهتر است که برای اعضای مهاربندی به جای میلگرد از نبشی یا مقطع T استفاده شود.

مهاربندهای طولی در سوله

برای مقاومت سازه در برابر نیروهای فشاری و کششی ناشی از زلزله، باد و تغییرات درجه حرارت بایستی از مهاربندهای طولی در سوله استفاده کرد. همچنین اتصالات این مهاربندها به صورت مفصلی طراحی می‌گردد. همچنین باید به این موضوع نیز توجه کرد که در بیشتر سوله‌های سبک، از مهاربندهای صرفاً کششی استفاده می‌شود.

 

 مهاربند طولی در سوله

شکل16- مهاربند طولی

در بادبندهای لاغر و بادبندهایی با مقطع میلگرد که مقاومت فشاری در مقایسه با مقاومت محوری کششی بسیار پایین است اعضای مهاربندی در صورت عدم پیش‌ تنیدگی اولیه، تحت اثر وزن خود دچار افتادگی و لقی می‌شوند، که این امر سبب می‌شود مهاربند تحت بارهای جانبی به درستی عمل نکند.

در صورتی که پیش تنیدگی اولیه تأمین نشود لاغری این اعضا به 300 محدود می‌شود. ( KL/r <300) همچنین برای تأمین پیش تنیدگی اولیه در این اعضا می‌توان از بست های قورباغه‌ای استفاده نمود.

 

بست قورباغه ای در اتصالات سوله

شکل17- بست قورباغه‌ای

مقاطع رایج برای اجرای مهاربندهای طولی در سوله به صورت زیر هستند:

 

انواع مهاربند‌های طولی در سوله

شکل18- انواع مهاربند‌های طولی در سوله

  1. جفت نبشی
  2. جفت ناودانی
  3. مقاطع باکس (گرم نورد)
  4. مقاطع لوله شکل
  5. مقاطع لوله‌ای تو پر (میلگرد) (صرفاً در بادبندهای همگرای معمولی)

 

برای به دست آوردن نیروهای طراحی اتصال مهاربندهای طولی و سقفی از بند 10-3-10-3 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان استفاده می‌کنیم:

 

طراحی مهاربند طولی و سقفی در سوله

 

برای طراحی بٌعد و طول جوش اتصالات، از ضوابط موجود در بند 10-2-9-2 مبحث دهم استفاده می‌شود.

منابع

  1. مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، ویرایش سال 1392.
  2. AISC Design Guide No. 4
  3. آیین نامه AISC358-10

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 1 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 1 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
نظرات کاربران
  1. رخشان پود

    عالی بود متشکرم

    پاسخ دهید

دانلود رایگان 3 ایبوک پر فروش سبزسازه

اطلاعاتتان را وارد کنید و 3 ایبوک ساخت مقاطع مرکب فولادی در ایتبس، طراحی کف ستون در ایتبس و تحلیل و طراحی تیر پیوند را در ایمیلتان دانلود کنید.
برایم ایمیل شود
نگران نباشید ایمیل های مزاحم نمی فرستیم
close-link

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
85% تخفیف اولیه نشست رهبران آینده عمران ایران | دهم اسفندماه | تهران
ثبت نام میکنم
close-image