اتصال کله گاوی ؛ طراحی ورق کله گاوی با حل یک مثال به همراه دانلود دیتیل اتوکد آن

همان طور که می دانید یکی از انواع اتصالات تیر به ستون، اتصال با استفاده از ورق های روسری و زیر سری می باشد، این ورق ها با توجه به نوع سیستم باربر جانبی و بازرسی جوش به صورت های متفاوتی ظاهر می شوند؛ اما این ورق ها چه زمانی باید سر پهن ( کله گاوی) شوند؟ ورق کله گاوی یا WFP  چیست و چه گونه طراحی می شود؟

در این مقاله جامع بعد از معرفی کامل این اتصال به طراحی اتصال کله گاوی با یک مثال می پردازیم. شما می توانید در انتهای همین مقاله دتایل اتصال کله گاوی (dwg)  را دانلود کنید.

 

1. قاب‌های خمشی و اتصالات صلب

قاب خمشی نوعی سیستم باربر جانبی است که برای مقابله با نیروی جانبی زلزله نیازی به وجود مهاربند و دیوار برشی ندارد و به وسیله تیر و ستون و اتصالات صلب خود، نیروی زلزله را دریافت و توزیع می‌کند. در واقع در این سیستم نیروی زلزله به وسیله تیر و ستون و اتصالات صلب مستهلک می‌ شود. به دلیل عدم وجود مهاربند و دیوار برشی سیستم قاب خمشی نسبت به سیستم مهاربندی سختی پایین تری دارد و به همین علت از شکل پذیری بالایی برخوردار می ‌باشد و شاهد تغییر مکان جانبی زیادی در این سیستم هستیم. برای حفظ یکپارچگی اعضای این سیستم و جلوگیری از جدا شدن تیر و ستون در اثر دوران (چرخش) اتصال بین تیر و ستون را صلب یا نیمه صلب اجرا می کنیم. قبلا در مورد این نوع اتصالات در مقاله اتصالات فلزی با شما صحبت شد. در اینجا می خواهیم به طور خاص در مورد یک اتصال گیردار کامل (استفاده از ورق روسری و زیر سری) به اسم wfp  که مخفف عبارت Welded Flange Plate می ­باشد (به معنای اتصال جوشی ورق به بال) و از نوع اتصالات از پیش تایید شده مبحث دهم مقررات ملی ساختمان است، صحبت کنیم. این اتصال گیر دار موسوم به اتصال کله گاوی است که علت نام گذاری این نوع اتصال، شبیه بودن آن به کله گاو می ‌باشد.

1.1. اجزا تشکیل ‌دهنده اتصال کله‌ گاوی (WFP-Welded Flange Plate)

ورق کله‌ گاوی از سه جزء تشکیل شده است:

1 – ورق رو سری

2 – ورق زیر سری

3- ورق نبشی جان

• در صورت نیاز، ورق پیوستگی و مضاعف نیز در جان ستون و بخش چشمه اتصال مورد استفاده قرار می گیرد

 

 

 

 

2.1. ورق‌ های رو سری و زیرسری

برای اینکه تیر بتواند حداکثر نیروی خمشی ای که به آن وارد می‌شود را تحمل کند و انتقال دهد، از این ورق ها با جوش مناسب به بال های بالا و پایین تیر، بهره می برند. درواقع لنگر خمشی وارده بر تیر بصورت یک کوپل نیروی کششی(شکل17) به این ورق‌های وارد می‌شود و این ورق‌های زیر سری و روسری هستند که باید با جوش مناسب این نیرو را تحمل کنند. هنگام نصب و اجرای ورق‌های زیر سری و روسری یک فاصله 1 سانتی متری تا 2 سانتی متری بین تیر و ستون (اصطلاحا به این فاصله بادخور می­گویند)  باید لحاظ شود. علت این امر راحتی در اجرای نصب تیر روی ورق زیر سری و همچنین راحتی دوران تیر در زمان تغییر شکل محل اتصال می‌باشد.

آیا با توجه به آیین نامه جدید ویرایش 92 آیا نیازی به سر پهن کردن ورق روسری در اتصالات گیر دار می باشد؟ برای رسیدن به پاسخ این سوال و بسیاری از نکات دیگری که شاید تا به امروز کمتر شنیده باشید، حداقل یک بار فیلم رایگان کوتاه 4 دقیقه ای زیر را مشاهده کنید.

 

 

 

 

3.1. وظیفه نبشی جان تیر چیست؟

از نبشی جان برای تحمل نیروی برشی وارده بر تیر در قسمت اتصال استفاده می­ شود. نبشی از یک سمت به جان تیر با جوش گوشه جوش داده می­ شود و از سمت دیگر با جوش گوشه به بال ستون متصل می ­شود. این جوش ها باید برای حمل نیروی برشی وارده بر اتصال طراحی شوند. با طراحی جوش مورد نیاز می توان نبشی مورد نیاز را برای اتصال انتخاب کرد.

2. طراحی اتصال کله ‌گاوی

برای طراحی ورق کله گاوی (wfp) مبحث دهم مقررات ملی ساختمان در بند10-3-13-5 ضوابط و محدودیت هایی را آورده که باید آن‌ ها را رعایت کنیم.

 

 

بر اساس بند فوق و جدول 10-3-13-1 از مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، استفاده از این نوع اتصال را تنها برای قاب‌ های خمشی متوسط مناسب می ‌باشد.

 

 

پیش از ادامه ی بحث ضوابط و محدودیت های آیین ‌نامه در مورد اتصال کله‌ گاوی، لازم است با تعریف قاب خمشی متوسط و ضوابط طراحی لرزه ای آن و همین طور تعریف ناحیه حفاظت شده در اتصالات آشنا شویم. بر همین اساس در بند 10-8-3 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان در مورد قاب‌ های خمشی متوسط و الزامات تکمیلی طراحی لرزه ای آن‌ ها، توضیحاتی به شرح زیر آمده است:

 

 

تا به اینجای کار ، اولین محدودیت استفاده از این اتصالات محدود کردن استفاده از آن ها در قاب خمشی متوسط است.

منظور از ناحیه محافظت شده در قسمت 2 از بند 10-3-13-5 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، چیست؟

برای پاسخ به این سوال به بند 10-3-2-2 از مبحث دهم مراجعه و تعریف ناحیه حفاظت شده را بررسی می کنیم:

 

 

از این رو مبحث دهم برای این ناحیه حساسیت هایی خاصی نشان داده و محدودیت هایی اعمال کرده است. مثلا در قسمت 2 از بند 10-3-13-5 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان اجازه ایجاد سوراخ دسترسی برای جوشکاری را به همین علت نداده است.

 

 

 

در قسمت 2 از بند 10-3-13-5 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان محل تشکیل مفصل پلاستیک را فاصله S_h  از بر ستون بیان می‌کند (شکل 4). در ادامه با نحوه محاسبه این فاصله آشنا خواهیم شد.

اکنون که با تعریف و ضوابط طراحی لرزه ای قاب خمشی متوسط و ناحیه حفاظت شده آشنا شدیم، در ادامه محدودیت های دیگر آیین‌ نامه برای اتصال کله گاوی را مورد بررسی قرار می دهیم:

 

 

در قسمت (4) از بند 10-3-13-5 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، تعبیه مهار جانبی (برای جلوگیری از کمانش پیچشی و جانبی تیر) را در فاصله انتهای ناحیه محافظت شده تا نصف عمق تیر را الزامی دانسته است. یعنی در واقع این مهار جانبی باید در فاصله ((S_h+(d/2) تا (S_h + d) از بر ستون اجرا شود که d عمق تیر می‌ باشد (به تصویر زیر توجه کنید).

 

 

 

در قسمت (5) از بند 10-3-13-5 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان نوع جوش اتصال ورق روسری به ستون (شکل 2) و زیرسری به ستون (شکل 6) را جوش نفوذی با نفوذ کامل می ‌داند. همچنین جوش ورق زیر سری به بال تیر از نوع جوش گوشه باید باشد.

 

 

 

در قسمت (6) از بند 10-3-13-5 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، نوع جوش اتصال ورق جان به ستون را جوش نفوذی یا جوش گوشه می ‌داند اما اتصال ورق جان به جان تیر باید از نوع جوش گوشه باشد. (قسمت (7)).

محدودیت های ابعادی که مبحث دهم مقررات ملی ساختمان برای تیرهایی که با ورق کله‌ گاوی به ستون متصل می ‌شود به صورت زیر است:

 

 

 

تا به اینجا به مباحث آیین ‌نامه و عملکرد و رفتار این نوع اتصال پرداخته ایم در ادامه به نحوه طراحی و محاسبه اتصال کله‌ گاوی می­ پردازیم.

3. ابعاد و ضخامت ورق‌های زیر سری و روسری چگونه به دست می‌آید؟

قسمت (12) بند 10-3-13-5 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ما را به بند 10-3-8-3-پ ارجاع می دهد.

 

 

 

همانطور که قبلا اشاره کردیم وظیفه ورق‌ های فوقانی و تحتانی تحمل و انتقال لنگر خمشی وارده از تیر به ستون می‌ باشد؛ لذا برای محاسبه ابعاد این ورق ها نیاز به ظرفیت خمشی اتصال تیر به ستون داریم.

 

نکته:

نیروهای وارده بر اتصال در شکل ناشی از دو عامل هستند. یکی نیروهای بارهای ثقلی ضریبدار و دیگری آثار ناشی از تشکیل مفصل پلاستیک بعد از وقوع زلزله. یعنی فرض بر این است که زلزله رخ داده است و مفصل پلاستیک در تیر ایجاد شده است و تیر از تمام ظرفیت پلاستیک خود استفاده می‌کند. بنابراین در نقطه تشکیل مفصل پلاستیک نیروهای برشی و خمشی پلاستیک را اعمال میکنیم و مقدار نیروهای ناشی از آنها و وارده بر اتصال را محاسبه می کنیم.

 

 

 

 

1.3. تعیین ضخامت و عرض ورق‌ های روسری و زیرسری در ورق کله‌گاوی

گام اول

محاسبه لنگر پلاستیک مقطع تیر:

M_p = ZF_y

  Z = اساس مقطع پلاستیک تیر

F_y = تنش تسلیم فولاد استفاده شده در تیر

 

گام دوم

محاسبه لنگر ایجاد شده در محل تشکیل مفصل پلاستیک طبق بند 10-3-8-3-پ مبحث دهم مقررات ملی ساختمان:

 

 

 

M_pr = لنگر ایجاد شده در محل تشکیل مفصل پلاستیک

R_y= نسبت تنش تسلیم مورد انتظار به حداقل تنش تسلیم تعیین شده که با توجه به بند 10-3-2-3 مبحث دهم قابل محاسبه است.

F_u = تنش کششی نهایی فولاد تیر

 

 

 

 

گام سوم

محاسبه ظرفیت مورد نیاز خمشی برای طراحی ورق‌ های بالاسری و زیر سری:

 

W_u = بار ضریب دار گسترده روی تیر (تحت اثر ترکیب بار حالت حدی )

S_h  = فاصله مفصل پلاستیک ایجاد شده در تیر تا برستون

 

گام چهارم

تبدیل لنگر خمشی M_u به نیروی محوری وارده بر ورق‌ های بالاسری و زیر سری و طراحی آن‌ ها:

 

 

d= عمق خالص تیر

t_fb = ضخامت بال تیر

حال کافی است از بند 10-2-3-4 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان که زیر آورده شده است، برای محاسبه ی مقاومت کششی طراحی ورق‌ های زیر سری و روسری استفاده کنیم.

 

 

در روابط فوق :

A_g  = سطح مقطع کلی عضو
A_e  = سطح مقطع خالص موثر عضو
F_y   = تنش تسلیم فولاد
F_u  = تنش کششی نهایی فولاد
P_n = مقاومت کششی اسمی عضو

بنابراین با داشتن مقاومت مورد نیاز ورق های زیر سری و روسری (که قبلا نحوه محاسبه آنها گفته شد) و داشتن مقاومت طراحی ورق‌ های زیر سری و روسری (با استفاده از این بند آیین ‌نامه)، می‌ توانیم مقطع مورد نیاز ورق‌ های زیر سری و روسری ( عرض و ضخامت مقطع ورق ها) را محاسبه کنیم.

 

P_n = F_y A_g             ،              Ø_t = 0.9                ،          F_u = P_u = Ø_t P_n

 

2.3. عرض ورق بالا سری

عرض ورق بالا سری (b₁) در قسمت عریض که به بال ستون متصل می‌ شود باید حدود 3 تا 5 سانتی متر کمتر از عرض بال ستون اختیار شود. دلیل آن راحتی در اجرای جوش با بال ستون می ‌باشد. همچنین قسمت عریض تر باید دارای عرضی بیشتر از عرض بال تیر باشد. در قسمت کم عرض (b₂)، عرض ورق روسری باید حدود 3 تا 5 سانتی متر از عرض بال تیر کمتر باشد. دلیل این امر هم مثل قبل اجرای راحت تر جوش ورق به بال تیر می‌ باشد. بنابراین با توضیحات بالا داریم:

 

 

 

 

 

 

ورق روسری در قسمت کم عرض به بال تیر جوش نمی ‌شود؛ بنابراین نیروی کششی تنها برای گسیختگی ورق مورد استفاده قرار می‌گیرد. پس خواهیم داشت:

 

 

 

 

با فرض مقدار  b₁ با توجه به محدودیت های آیین‌ نامه، ضخامت ورق بالاسری برابر خواهد شد با:

 

 

 

 

عرض ورق بالا سری در قسمت کم عرض پس از محاسبه قسمت عریض بدست می آید.

 

 

 

 

ضخامت ورق زیر سری نیز مشابه روال فوق که برای تعیین ضخامت ورق روسری طی شد، بدست خواهد آمد.

 

3.3. تعیین طول ورق ‌های بالاسری و زیر سری در اتصال کله ‌گاوی

برای محاسبه طول ورق روسری و زیرسری باید طول جوش کافی برای تحمل و انتقال نیروی محوری F_u (ناشی از لنگر خمشی انتهای تیر) را محاسبه کنیم. پیش از آغاز محاسبه ی طول ورق‌ های فوقانی و تحتانی، لازم است مقاومت نهایی کششی فلز الکترود از بند 10-2-9-2-4 بدست می آید.

 

 

مقدار ضریب کاهش مقاومت جوش طبق قسمت (12) بند 10-3-13-5 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان برابر  0.9 باید در نظر گرفت.

 

 

 

 

 

 

 

 

L_w = طول جوش مورد نیاز

F_ue = مقاومت نهایی کششی فلز الکترود

a = بعد جوش که طبق جدول 10-2-9-2 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان بدست می آید:

 

 

بنابراین با توجه به توضیحات فوق و شکل زیر، طول ورق روسری اتصال کله‌ گاوی برابر با:

 

 

 

 

 

 

طول ورق زیر سری و ابعاد آن به همین روش بدست می آید. البته بهتر است ابعاد ورق زیر سری همان ابعاد ورق روسری در نظر بگیریم و روابط مربوط به ظرفیت کششی ورق و جوش مورد نیاز را کنیم.

 

 4.3. تعیین ابعاد و ضخامت ورق جان در اتصال کله گاوی:

همانطور که قبلا اشاره کردیم وظیفه ورق جان کمک به تحمل و انتقال نیروی برشی وارده بر جان تیر و جلوگیری از کمانش موضعی یا پارگی جان تیر می ‌باشد. پس برای محاسبه ابعاد این ورق نیاز به ظرفیت برشی جان تیر داریم که بصورت زیر عمل می کنیم:

 

 

 

 

V_u= ظرفیت برشی مورد نیاز تیر

V_pr= برش وارد بر تیر در مفصل پلاستیک

L_h= فاصله خالص بین مفصل های پلاستیک ایجاد شده در تیر  L_h = L -2S_h

برای محاسبه ظرفیت برشی جان تیر یا به عبارتی مقاومت برشی طراحی جان تیر و مقایسه آن با ظرفیت برشی مورد نیاز تیر و در نتیجه طراحی نبشی نشیمن داریم:

طبق بند 10-2-6-1 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان

 

 

برای بدست آوردن ابعاد ورق نبشی جان کافی است ابعاد ابتدایی را فرض کنیم و روابطی که در ادامه می آید را کنترل کنیم. برای این کار کافی است ضخامت ورق جان را با ضخامت جان تیر برابر فرض کنیم و عرض آن را حدود 5 سانتی متر کمتر عمق آزاد تیر فرض کنیم ( برای راحتی اجرای جوش اتصال نبشی به جان تیر ).

 

 

 

 

ضخامت ورق جان (t_wp) را باید فرض کنیم بنایراین:

 

 

 

 

 

برای محاسبه طول نبشی جان، می ‌توان مقدار اولیه آن را فرض کرد و سپس از آن برای کنترل جوش مورد نیاز برای اتصال نبشی به جان تیر استفاده کرد در صورتی که جوش جوابگو بود فرض ما درست بوده است در غیر این صورت باید عملیات طی شده را تکرار کرد.

 

 

 

4. طراحی اتصال کله گاوی با حل یک مثال

برای تثبیت بهتر مطالب گفته شده و آشنایی شما با نحوه به کاربردن فرمول ها و ضوابط آیین‌نامه‌ای، مثالی را حل می کنیم.

در یک قاب خمشی متوسط، تحت اثر نیروی ثقلی  و نیروی جانبی زلزله نتایج زیر حاصل شده است. هدف طراحی اتصال کله‌گاوی تیر به ستون می‌باشد.

 

نتایج طراحی تیر و ستون:

 

ابعاد مقطع ستون باکس شکل	35×35×2.5 cm
عرض بال تیر I شکل	bfb=22 cm
ضخامت بال تیر	tfb=1.2 cm
ضخامت جان تیر	twb=1cm
عمق جان تیر	db=30 cm
فاصله آکس به آکس ستون های دو طرف تیر	5.14 m
بار مرده وارده بر تیر	510 kg/(cm2 )
بار زنده وارد بر تیر	315 kg/(cm2 )

 

 طراحی روق های روسری و زیر سری:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R_y  = 1.15   طبق جدول 10-3-2-1 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان

M_pr = C_pr R_y M_p  = 1.2 ×  1.15 × 2516832 = 3473228.16 kg.m

برای محاسبه ظرفیت خمشی مورد نیاز تیر باید مقادیر بار گسترده و محل تشکیل مفصل پلاستیک را داشته باشیم.

برای محاسبه بار گسترده ثقلی ضریب دار از ترکیب بار زیر استفاده می کنیم:

 

W_u = 1.2 DD + 1.6 LL = (1.2× 510 )+(1.6 × 315) = 5842.26 kg/cm

 

برای محاسبه فاصله تشکیل مفصل پلاستیک تا بر ستون همانطور که قبلا به آن اشاره شده این فاصله در حدود نصف عمق تیر یا بیشتر می‌ تواند باشد بنابراین در اینجا این مقدار را برابر 30 سانتی متر فرض می کنیم.

 

S_h = 30 cm 

L_h = L – 2S_h = 5.14 – 0.35 – (2× 0.3 ) = 4.19 m

 

مقدار برش در مفصل پلاستیک:

 

 

 

 

ظرفیت خمشی مور نیاز اتصال:

 

 

 

 

 

ظرفیت برشی مورد نیاز اتصال:

 

Vu = Vpr + W_u Sh  = 28818.19 + (58.4226× 30) = 30570.87 kg

 

از روابط قبل اثبات شد که:

 

 

 

 

مقدار عرض ورق روسری در قسمت عریض آن را باید فرض کنیم. می دانیم که:

 

b₁  <  b_fb    ،     b₁ < b_fc

 

b₁  <  b_fb = 22 cm   و        b₁ < b_fc = 35cm         22 cm < b₁ < 35cm

 

مقدار b₁ = 30 cm را فرض می کنیم و مراحل را ادامه می دهیم:

 

 

 

 

 

از طرفی عرض ورق بالا سری در قسمت عریض برای اجرای راحت باید بین 3 تا 5 سانتی متر کمتر از عرض بال ستون باشد که این مقدار صدق می‌کند. اما عرض ورق روسری در قسمت کم عرض برای اجرای جوشکاری می بایست حدود 3 سانتی متر از عرض بال تیر کمتر باشد:

 

b₂  ≥  22 – 3 = 19 cm → b₂ = 19 cm

 

محاسبه طول ورق بالا سری:

 

 

 

 

 

 

 

 

برای اینکه طول جوش را بدست بیاوریم بهتر است که بعد جوش را انتخاب

کنیم (بند 10-9-2-9 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان) که اگر حداکثر بعد جوش را انتخاب کنیم طول ورق روسری کمتر خواهد شد. بنابراین از آنجا که بعد جوش طبق جدول تابع ضخامت کمتر است و ضخامت بال تیر 1.2 سانتی متر کمتر از ضخامت ورق روسری می ‌باشد داریم:

 

 

 

 

 

 

 

همانطور که قبلا اشاره شد محل تشکیل مفصل پلاستیک باید انتهای ورق فوقانی یا تحتانی هر کدام که بزرگتر بود باشد در اینجا مقدار طول ورق روسری 60 سانتی متر می ‌باشد و بیشتر از مقدار اولیه محل تشکیل مفصل پلاستک که 30 سانتی متر فرض کرده بودیم شده است بنابراین باید همین مراحل را با فرض  S_h = 60 cm  تکرار کنیم. با دو بار صحیح خطا نتیج زیر حاصل می ‌شود.

 

Sh = 71 cm   ،       L_W = 137 cm    ،     L_tp = 80 cm  ،     V_u = 39946 kg

      ابعاد ورق فوقانی  b₁=30 cm   ،     b₂ =19 cm      ،       t _tp = 4 cm

 

 

برای محاسبه ابعاد ورق زیر سری به صورت زیر عمل می کنیم:

عرض ورق زیر سری را برابر عرض قسمت عرض ورق بالاسری یعنی 30 سانتی متر در نظر می گیریم. این نکته باید دقت شود که همانطور که قبلا هم اشاره شد عرض ورق تحتانی برای اینکه نیاز به جوش بالا سری از بین رود و عملیات اجرایی راحت تر شود معمولاً 5 سانتی متر بیشتر از عرض بال تیر در نظر گرفته می‌شود بنابراین:

 

b_bp = b₁ =30 > b_fb + 5 = 27 ok

 

 

 

 

t_bp = 2 cm

 

طول ورق زیر سری:

طول ورق روسری تابع طول جوش مورد نیاز اتصال ورق به بال تیر می ‌باشد که در مرحله قبل مقدار آن محاسبه شد و در اینجا به دلیل برابر بودن نیروی کششی ورق روسری و زیر سری همان مقدار خواهد بود.

 

 

 

 

 

طراحی نبشی جان:

 

  ( V_u < ∅ V_n =  (0.6 F_y A_wC_v ) =0.6 ×   0.9  2400 F_y C_v ( 2L₁ t _wp 

 

ضخامت ورق جان ( t_wp) را باید فرض کنیمt_wp = t_wb = 1 cm .  بنایراین:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

محاسبه طول ورق جان:

برای اینکار باید طول جوش مورد نیاز اتصال ورق نبشی به جان تیر را محاسبه کنیم، این جوش تحت تاثیر همزمان نیروی برشی V_u و لنگر پیچشی V_u e = T_U قرار دارد. در اینجا به ناچار باید طول ورق نبشی را فرض کنیم و مراحل را ادمه دهیم. بنابراین:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

تنش برشی ناشی از نیروی برشی V_u برابر با:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

برآیند نیروی های برشی وارد بر جوش:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

با فرض استفاده از جوش با الکترود E60 داریم:

 

Rn = ΒFnw Aw ، Fnw = 0.6Fue ، Fue = 4200 kg/cm2

Fr = 686 ≤ φn Rn = 0.75 × 0.75 × 0.6 × 4200 × 0.707 a → a ≥ 0.68 cm

 

حال باید چک کنیم که این بعد جوش محدودیت حداقل و حداکثر آیین ‌نامه را رعایت می‌کند یا خیر؟

حداکثر بعد جوش برای ورق‌ های کمتر از 6 میلی متر برابر ضخامت قطعه و برای بالای 6 میلی متر برابر ضخامت ورق منهای 2 می ‌باشد. و همچنین بعد جوش نباید از ضخامت ورق نازک تر تجاوز کند. در این جا ضخامت ورق جان و خود جان تیر یک سانتی متر است. حداقل بعد جوش نیز از جدول بدست می آوریم که برابر با  5میلی متر می‌ باشد. بنابراین حداکثر بعد جوش برابر با  a_max = 10 – 2 = 8 mm  از مقدار محاسبه شده بیشتر می‌ باشد. بنابریان بعد جوش را می‌توان 8 میلی متر گرفت.

 

 

محاسبه جوش اتصال نبشی جان به بال ستون:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

حال باید چک کنیم که این بعد جوش محدودیت حداقل و حداکثر آیین‌ نامه را رعایت می‌کند یا خیر؟

حداکثر بعد جوش برای ورق‌های کمتر از 6 میلی متر برابر ضخامت قطعه و برای بالای 6 میلی متربرابر ضخامت ورق منهای 2 می‌ باشد. و همچنین بعد جوش نباید از ضخامت ورق نازک تر تجاوز کند. در این جا ضخامت ورق جان یک سانتی متر و ضخامت بال ستون 2.5   سانتی متر است. حداقل بعد جوش نیز از جدول بدست می آوریم که برابر با  5میلی متر می ‌باشد. بنابراین حداکثر بعد جوش برابر با a_max = 10 – 2 = 8 mm که از مقدار محاسبه شده کمتر می‌ باشد. برای حل این مشکل می‌توان ضخامت ورق جان را 2.2 سانتی متر در نظر گرفت تا حداکثر بعد جوش یعنی
a_max = 22 – 2 = 20 mm  بدست آید و محدودیت آیین‌ نامه را رفع کند.

بنابرابن ورق نبشی جان دارای ابعاد  با جوش 8 میلی متر به جان تیر و جوش 20 میلی متر به بال ستون طراحی شد

 

 

 

(cm)ضخامت	(cm)عرض		(cm)طول	اجزا اتصال
4	قسمت عریض	قسمت کم عرض	80	ورق روسری
	30	19
3	30		68.5	ورق زیرسری
2.2	10		16	نبشی جان

نتیجه گیری

برای طراحی دستی اتصال کله‌گاوی تیر به ستون باید مراحل زیادی را پشت سر گذاشت و در جزئیات زیادی دقت کرد. شما با خواندن این مقاله و حل این مثال می‌توانید طراحی این اتصال را به خوبی تمرین کنید. از جمله نکات مهم زیادی در طول مقاله بیان شد و در این جمع بندی سعی می‌کنیم تعدادی از آن‌ها را برای شما ذکر کنیم:

• نیروهای وارده بر اتصال در شکل ناشی از دو عامل هستند. یکی نیروهای بارهای ثقلی ضریبدار و دیگری آثار ناشی از تشکیل مفصل پلاستیک بعد از وقوع زلزله. یعنی فرض بر این است که زلزله رخ داده است و مفصل پلاستیک در تیر ایجاد شده است و تیر از تمام ظرفیت پلاستیک خود استفاده می‌کند.
• مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، تعبیه مهار جانبی (برای جلوگیری از کمانش پیچشی و جانبی تیر) را در فاصله انتهای ناحیه محافظت شده تا نصف عمق تیر را الزامی دانسته است.
• مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، نوع جوش اتصال ورق جان به ستون را جوش نفوذی یا جوش گوشه می‌داند اما اتصال ورق جان به جان تیر باید از نوع جوش گوشه باشد.

منابع

1. مبحث دهم مقررات ملی ساختمان

 

 

• مطلبی میخواهید که نیست ؟ از ما بپرسید تا برایتان محتوا رایگان تولید کنیم!

• ارسال سوال برای تولید محتوا