اتصال سازه های فولادی با توجه به نوع گیرداری

اتصال سازه های فولادی با توجه به نوع گیرداری

اتصالات در سازه های فولادی را بر حسب میزان گیرداری Rigidity آن میتوان به :اتصال سازه های فولادی با توجه به نوع گیرداری اتصال گیردار ، اتصال ساده و اتصال نیمه گیردار طبقه بندی نمود .

۱ – اتصال گیردار : Rigid Connection

در این اتصال تمام ظرفیت خمشی عضو متصل شونده با وسیله اتصال به عضو دیگر منتقل شده و زاویه چرخش اعضای اتصال در محل آن ثابت باقی میماند.

۲ – اتصال ساده : Simple Connection

در این نوع اتصال اصولاً هیچ گونه لنگر خمشی در محل اتصال انتقال نمی یابد و زوایای چرخش در اعضای سازه در محل اتصال از یکدیگر مستقل و متفاوت میباشند. در موارد عملی معمولاً لنگر خمشی ناچیزی در محل اتصال در اثر خروج از مرکزیت بار توسعه مییابد ولی در هر حال میتواند از خروج از مرکزیت کم صرف نظر نمود.

۳ – اتصال نیمه گیردار: Semi-rigid Connection

در اتصالات نیمه گیردار میزان لنگر خمشی انتقال یافته از یک عضو به عضو دیگر کمتر از ظرفیت خمشی عضو است (۲۰) تا ۸۰ درصد ) . به عبارت دیگر لنگر خمشی انتقالی در اینگونه اتصالات نه به اندازه لنگر خمشی در اتصالات گیردار و نه به میزان لنگر انتقالی کوچک در اتصالات ساده است.

اتصال گیردار خمشی باید حداقل لنگری حدود ۹۰ لنگر گیرداری را انتقال دهد .
اتصال نیمه گیردار انتظار میرود لنگری حدود ۵۰ لنگر گیرداری را انتقال دهد.
اتصال ساده میتواند لنگری حدود ۱۰ تا ۲۰ لنگر گیرداری را انتقال دهد.

اصولاً برای تعیین میزان گیرداری یک اتصال منحنی لنگر خمشی دوران را به روشهای نظری یا تجربی تعیین کرده و اتصال را به گونه ای طراحی میکنند که چرخش انتهایی که قادر به تحمل آن است با چرخش ایجاد شده در اثر بار وارده سازگار باشد.

منحنی ۰ – M از اهمیت ویژه ای برای تعیین میزان گیرداری اتصال ، برخوردار است . روش معمول برای تعیین منحنی – انجام آزمایش بر روی اتصال میباشد که پژوهشگران اینگونه منحنیها را برای تعداد زیادی اتصال سازه تعیین و گزارش نموده اند.

منحنی های – برای اتصالات سازه های فولادی معمولاً توسط آزمایش بر روی تیری با تکیه گاه نیمه گیر دار مطابق شکل انجام میشود. برای ترسیم منحنی های — ، لنگرهای خمشی مستقیماً توسط بارگذاری استاتیکی نمونه آزمایش و زوایای دوران بر حسب انتقال تیر نسبت به عمق آن اندازه گیری میشوند.

برای نمونه ساخته شده از دو نبشی بالایی و نبشی نشیمن :
زاویه چرخش ۰ شامل پارامترهایی نظیر تغییر شکل الاستیک ناشی از کشش نبشی ، دوران حاصل از خمش در ساق پیچ شده نبشی به ستون ، ناشی از تسلیم ساق نبشی پیچ شده به بال تیر در اثر کشش، لغزش در پیچها و تغییر شکل ناشی از لهیدگی در سوراخ است.

استفاده از منحنی —- M که توسط پژوهشگران گزارش شده است برای تجزیه و تحلیل انواع اتصالات بسیار مفید است. اما با توجه به عدم تعیین دقیق پارامترهایی نظیر :

تنش تسلیم واقعی مصالح اتصال
میزان سفت شدن پیچ های اتصال
تفاوتهای ابعاد و اندازه در هر اتصال

به بیانی دیگر منحنیهای گزارش شده توسط پژوهشگران کارایی لازم را برای درون یابی و یا برونیابی نتایج ندارند و باید با احتیاط بررسی و بکار گرفته شود.

علیرغم امکان تعیین منحنی — برای یک اتصال به روشهای تجربی و نظری ، نتایج و اطلاعات گسترده ای در مورد این منحنیها برای انواع اتصالات با شرایط گوناگون در دسترس نیست. آئین نامه های طراحی نیز راه حل مشخص و کاربردی برای مفاهیم منحنی های – برای موارد عملی ارائه ننموده اند.

نتایج حاصل از منحنی های – برای طراحی اتصالات خصوصاً اتصالات نیمه گیردار از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

هر چند کاربرد اتصالات نیمه گیردار بعنوان یک راه حل مناسب در ساخت سازه های فولادی مورد توجه مهندسین قرار گرفته است لیکن آئین نامه های طراحی در چاپهای پیش از سال ۱۹۸۶ میلادی ، به درستی اثرات انعطاف پذیری ، مقاومت و گیرداری این نوع اتصالات را مورد توجه قرار نداده اند.

اولین چاپ آئین نامه AISC در بخش LRFD در سال ۱۹۸۶ میلادی دو نوع اتصال : گیردار خمشی و نیمه گیردار را بعنوان اتصالات مناسب، در سازه های فولادی به رسمیت شناخت.
پس از آن تحقیقات گسترده ای در زمینه اتصالات سازه های فولادی توسط تعدادی از پژوهشگران منجر به ارائه راه حلهای جامعی برای طبقه بندی اتصالات و اهمیت میزان گیرداری شکل پذیری و مقاومت آنها گردید.

با استفاده از منحنی های – مفاهیم : گیرداری ، مقاومت و شکل پذیری اتصال فولادی که در طراحی اتصالات سازه های فولادی دارای اهمیت ویژه می باشند. به شرح زیر دسته بندی میگردد :

الف – دسته بندی سازه ها بر پایه گیرداری اتصال :

گیرداری یک اتصال را میتوان توسط شیب منحنی ۰ – تعیین نمود .
چون منحنی – – M برای همه مقادیر M و ۰ بصورت غیر خطی است ، می توان گیرداری اتصال را توسط شیب مماس بر منحنی بدست آورد.
شکل زیر ، منحنی — برای یک اتصال را نشان میدهد. محور قائم بر حسب M لنگر خمشی پلاستیک تیر هم پایه شده است .

در شکل ۵ – خط مماس بر منحنی – گیرداری مماسی : K است.
چون تعیین گیرداری به روش مماسی به منحنی پیوسته و غیر خطی – نیاز دارد. در بیشتر طراحیها برای قابهای منظم، از گیرداری وتری (سکانت ، که راه حل قابل قبولی است استفاده میشود. در این روش گیرداری اتصال در هر نقطه از منحنی – M شیب خط کشیده شده بین آن نقطه و مبدا مختصات است .

طبقه بندی اتصالات بر حسب میزان گیرداری و مقاوم بودن آنها :

Fully restrained
Partially restrained
Pinned connections
اتصال گیردار کامل
اتصال نیمه گیردار

با سفتی نسبی و اتصال ساده یا مفصلی ضریب سفتی سکانت در بارهای سرویس ، K serv معیار مناسبی برای سنجش تغییر مکانها و حرکت جانبی قابها است و مقدار آن را میتوان براساس زاویه دورانی حدوداً معادل۰/۰۰۲۵ رادیان تعیین کرد .

serv ضریب سفتی در بارهای سرویس و EI/L ضریب سفتی تیر متصل به اتصال است . در قابهای معمولی با حرکت جانبی معیار حد نهایی به گونه ای تعیین میشود که کاهش در ظرفیت کمانش ارتجاعی ناشی از انعطاف پذیری اتصال از ۵ آنچه توسط آنالیز با فرض اتصال گیردار به دست می آید تجاوز نکند . بنابراین به علت چنین کاهشی در ظرفیت کمانشی مقدار A برای قابهای با حرکت جانبی ( مهار نشده ) Un braced frames عدد ۲۰ پیشنهاد میشود.

برای قابهای با حرکت جانبی مقید ) مهار شده ( Braced frames فرض ۸ برای اتصال گیردار قابل قبول است. در هر حال اتصالاتی که برای آنها عدد ۲ به دست آید در رده اتصالات ساده (مفصلی) جای دارند. چنانچه برای یک اتصال در قاب مهار نشده کمیت بدون بعد در محدوده عددهای ( ۲۰ > > ۲ ) واقع شود یک اتصال نیمه گیردار در نظرگرفته میشود .

ب – دسته بندی بر پایه مقاومت اتصال :

چنانچه اتصالی تمام مقاومت خمشی تیر را بتواند انتقال دهد آن را اتصال با مقاومت کامل (Full – Strength (F.S و چنانچه درصدی از لنگر خمشی تیر را منتقل کند ،
به آن اتصال با مقاومت نسبی (Partial – Strength (P.S می گویند. در منحنی M – A که محور قایم آنها نسبت به لنگر خمشی پلاستیک تیر هم پایه شده است، اتصالاتی که کمتر از ۲۰ لنگر خمشی تیر ۰.۲ را منتقل میکنند در طبقه بندی اتصالات بدون مقاومت خمشی قرار میگیرند .

پ – دسته بندی بر پایه شکل پذیری اتصال :

شکل پذیری اتصال یک پارامتر کلیدی برای اتصالات نیمه گیردار که در آنها تغییر شکل ها در اعضای اتصال متمرکز هستند میباشد. برای قابهای خمشی انعطاف پذیر با اتصالات جوشی نیز که زوایای دوران بزرگی در مجاورت اتصالات از آنها انتظار میرود شکل پذیری اتصال از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در نواحی با شدت زلزله متوسط و زیاد شکل پذیری مورد نیاز برای یک اتصال به انعطاف پذیری و عملکرد آن بستگی دارد.

طبق ضوابط آئین نامه های لرزه ای سازه های فولادی از قابهای خمشی متوسط انتظار میرود اعضا اتصالات آن قادر باشند تغییر شکلهای غیر ارتجاعی محدودی را هنگامی که در برابر نیروی زلزله قرار میگیرند تحمل نمایند.

از طرف دیگر از قابهای خمشی ویژه انتظار میرود که تغییر شکلهای غیر ارتجاعی قابل ملاحظه ای را در هنگام زلزله تحمل نمایند. الزامات قابهای خمشی متوسط و ویژه در طراحی لرزه ای سازه ها باید به دقت مراعات گردد. شکل پذیری یک اتصال در تعیین ضوابط طراحی لرزه ای سازه های فولادی از اهمیت خاصی برخوردار است.

در طراحی لرزه ای سازه های فولادی دو نوع دارای کاربردهای فراوانتری هستند :

Intermediate Moment Frame (IMF) قاب خمشی متوسط :
Special Moment Frame

(SMF) قاب خمشی ویژه :
شکل پذیری یک اتصال به عنوان یک الزام اساسی در قابهای خمشی متوسط و خمشی ویژه محسوب میشود. به بیانی دیگر زاویه مطلق و یا نسبی یک اتصال به عنوان یک کمیت مهم در طبقه بندی آن از لحاظ شکل پذیری در نظر گرفته میشود. به عنوان مثال یک اتصال خمشی در قاب خمشی متوسط باید توانایی تحمل تغییر شکلهای دورانی در محدوده غیر ارتجاعی، حداقل به میزان ۰/۰۲ رادیان را بدون کاهش قابل توجه در مقاومت خود دارا باشد.

برای زاویه دوران تمام و نسبی در یک اتصال به عنوان شاخصهای شکل پذیری لازم است به میزان کاهش در مقاومت اتصال ناشی از کمانش موضعی و لغزش خصوصاً تحت بارهای متناوب توجه شود. بدین منظور ، آئین نامه های طراحی زوایای دوران مورد انتظار برای اتصالات شکل پذیر را بدون کاهش قابل توجه در مقاومت آنها در نظر گرفته و به عنوان یک قانون ساده پیشنهاد میکنند.

هنگامی که اتصال به زاویه دوران ۰۰۵ / میرسد کاهش در مقاومت ناشی از بارهای متناوب باید به ۲۰ ظرفیت آن محدود شود. در بازنگری پیوست (۲) آیین نامه ۲۸۰۰ ایران یک اتصال خمشی در قاب خمشی ویژه باید توانایی تحمل تغییر شکلهای دورانی در محدوده غیر ارتجاعی حداقل به میزان ۰/۰۴ رادیان را بدون کاهش قابل توجه در مقاومت خود ( حداکثر ۲۰ دارا باشد.

انواع اتصال بر حسب نیروی انتقالی :
اتصالات سازه های فولادی را میتوان بر حسب نوع نیرویی که از یک عضو به عضو دیگر آن انتقال میدهند طبقه بندی نمود نیروهایی که عموماً توسط اتصالات منتقل میشوند به شرح زیر است:

الف – نیروی برشی :

در برخی اتصالات عمده نیروی انتقالی نیروهای برشی و تکیه گاهی هستند که اتصالات ساده تیرها به ستونها از این قبیل اند معمولاً یک اتصال به ندرت تحت اثر نیروی برشی خالص قرار میگیرد و غالباً بدلیل خروج از مرکزیت بار نیروی برشی همراه با لنگرهای خمشی و پیچشی خواهد بود.

در شکل زیر نمونه هایی از اتصالات که عمده نیروی انتقالی توسط آنها نیروی برشی است نشان داده شده است.

پ – کشش و فشار

در گروهی از اتصالات نیروهایی که از یک عضو به عضو دیگر منتقل میشوند بصورت نیروهای محوری کششی یا فشاری ظاهر میشوند. اتصالات وصله ستون اتصالات خرپایی و اتصالات بادبندها را میتوان در این طبقه بندی قرار داد عمده اتصالات فشاری و یا کششی همراه با نیروی برشی در اتصال هستند.

در شکل زیر دو نمونه از اتصالات تحت فشار و کشش داده شده است.

انواع اتصال بر حسب شکل هندسی :
اتصالات در سازه های فولادی را میتوان بر حسب شکل و نوع نیمرخ ها و مقاطع فولادی به کار گرفته شده در محل اتصال طبقه بندی نمود. هر چند نوع اتصالات در سازه های فولادی به قدری زیاد است که به آسانی نمیتوان لیست کاملی از آنها را ارائه نمود ولی در هر حال انواع رایج آنها از لحاظ شکل هندسی و نیمرخهای گوناگون مورد استفاده به شرح زیر است:

۱ – اتصال قاب شده Framed beam connection

در این نوع اتصال جان تیر توسط یک یا دو نبشی در طرفین توسط پیچ یا جوش به بال ستون متصل میشود. مانند شکل زیر ) اتصال قاب شده از انواع رایج و استاندارد اتصالات فولادی است و عمده نیروی انتقالی توسط این اتصال از نوع نیروی برشی تیر است که توسط نبشیهای اتصال از جان به بال ستون منتقل میشود این نوع اتصال از لحاظ گیرداری و مقاومت در طبقه بندی اتصالات ساده منظور میشود .

۲- اتصال نشسته ساده تقویت نشده Un stiffened seat connection

در این نوع اتصال تیر بروی یک نشیمن انعطاف پذیر که غالباً یک نبشی است قرار میگیرد. در این نوع اتصال همواره از یک نبشی بالایی هم برای تامین مهار جانبی بال فشاری تیر استفاده میشود. در اتصال نشسته ساده عکس العمل تکیه گاهی تیر توسط نبشی نشیمن به بال ستون منتقل میشود.

اتصال ساق های نبشی به بالهای تیر و ستون میتواند توسط جوش و یا پیچ تامین شود. (شکل زیر ) این نوع اتصال نیز از نظر صلبیت و مقاومت در رده بندی اتصالات ساده جای دارد به دلیل انعطاف پذیری زیاد نبشی نشیمن این اتصال قادر به انتقال نیروهای عکس العمل تکیه گاهی زیاد نمیباشد.

اتصال نشسته تقویت شده : Stiffened seat connection

در این نوع اتصال تیر بروی یک نشیمن تقویت شده قرار داده میشود. یک نوع نشیمن تقویت شده متشکل از دو ورق متعامد با مقطع T شکل است.

ورق تقویت زیرین را میتوان مانند شکل زیر، بصورت چند ضلعی (الف) و یا بشکل مثلث (ب) بکار برد. در اتصال نشیمن تقویت شده، ورقها توسط پیچ یا جوش به بالهای تیر و ستون متصل میشوند.

اتصالات نشسته تقویت شده به منظور انتقال لنگر خمشی مورد استفاده قرار نمیگیرند و کاربرد آنها انتقال عکس العمل تکیه گاهی است ولی به دلیل خروج از مرکزیت بار پیچ ها و یا جوشهای اتصال دهنده نبشی ها به بال ستون تحت اثر لنگر خمشی نیز قرار میگیرند. این نوع اتصال نیز از لحاظ گیرداری و مقاومت در طبقه بندی اتصالات ساده محسوب میشود.

هنگامی که مقدار عکس العمل تکیه گاهی بزرگ باشد استفاده از اتصال نشسته تقویت شده پیشنهاد میشود. اتصالات نشسته علی رغم قرارگیری در طبقه بندی اتصالات ساده دارای مقاومت و گیرداری بیشتری نسبت به اتصالات قاب شده توسط نبشی هستند. بنابراین میزان لنگر خمشی قابل انتقال توسط اتصال نشسته از اتصالات قاب شده کمی بیشتر است.

-۴- اتصال با ورق های بالایی ، زیری و نبشی های جان :
در این اتصال بالهای تیر توسط ورقهای بالایی و پایینی و جان تیر توسط یک جفت نبشی به بال ستون وصل می شوند . ورقها و نبشیها میتوانند توسط جوش و پیچ مانند شکل زیر به تیر و ستون متصل شوند.

به جای نبشی جان در این اتصال میتوان از ورق برای اتصال جان تیر به بال ستون استفاده نمود . این نوع اتصال علاوه بر انتقال نیروی برشی تیر قادر به انتقال لنگر خمشی از تیر به ستون نیز میباشد .

زاویه چرخش بین تیر و ستون بسته به گیرداری ورقهای اتصال و نیر تا حد امکان ثابت نگه داشته می شود. بنابراین این اتصال از لحاظ سفتی و مقاومت در طبقه بندی اتصالات گیردار قرار میگیرد .

۵- اتصال با نیمرخ های سپری :
در این نوع اتصال ، بالهای تیر به ساقهای سپری و بال ستون به بال سپری توسط پیچ ها متصل میشوند در این نوع اتصال گاهی جان تیر را توسط نبشی به بال ستون با پیچ متصل
می کنند، مانند شکل زیر )

اتصال توسط سپری هم قادر به انتقال نیروی برشی و هم درصدی از لنگر خمشی می باشد و بسته به ابعاد و اندازه سپری ها نبشی و پیچها و نیز میزان سفتی تیرها می تواند رفتاری از اتصال نیمه گیردار تا گیردار را از خود نشان دهد با توجه به مفهوم خط تیر سفتی رفتار هر یک از اتصالاتی که تاکنون ارائه شد در شکل زیر نشان داده می شود:

۶- اتصال با ورق جوش شده به سر تیر End Plate moment connection
در این نوع اتصال ، ورقی که پهنای آن تقریبا معادل عرض بال ستون و طول آن حدودا دو برابر ارتفاع تیر است به تیر جوش داده شده و توسط پیچ به بال ستون متصل می شود :

این نوع اتصال نیز قادر به انتقال نیروی برشی و لنگر خمشی از تیر به ستون است و در رده اتصالات گیردار قرار می گیرد. اتصال جوشی بالهای تیر به ورق به صورت جوش نفوذی کامل و اتصال جان تیر به ورق به صورت جوش نفوذی یا گوشه انجام می گیرد.

اتصالات زانویی Knee-connection
در اتصالات زانویی جانهای تیر و ستون در یک صفحه قرار می گیرند. این نوع اتصال در قاب های ساختمانی و صنعتی یک طبقه که نیروهای قائم و جانبی زیادی را تحمل مینمایند دارای کاربرد فراوانی است . ( مانند شکل زیر )

اتصالات زانویی قادر به انتقال کامل نیروهای برشی محوری و نیز لنگر خمشی از تیر به ستون هستند و زاویه چرخش بین تیر و ستون پس از اعمال بار ثابت باقی میماند بنابراین این گونه اتصالات از لحاظ سفتی و مقاومت در طبقه بندی اتصالات گیردار قرار میگیرند. شایان ذکر است میزان سفتی اتصالات زانویی با ماهیچه های خطی و یا منحنی از میزان سفتی
اتصالات زانویی ساده به مراتب بیشتر است. علاوه بر آن اتصالات زانویی با ماهیچه قادر به تحمل لنگر خمشی منفی بیشتر بوده که خود یک مزیت است.

اتصالات خرپایی :

اتصالات در خرپاها با پیچ ، پرچ و جوش امکان پذیر است. هنگامی که از پیچ و یا پرچ به عنوان وسیله اتصال در خرپاها استفاده شود، به کارگیری صفحات اتصال Gusset Plate) اجتناب ناپذیر است. در صورت استفاده از فن جوشکاری و برش کاری خوب اعضای متصل شونده به شکل مناسب در اعضای خرپا می توان ورق های اتصال را حذف نمود و اعضا را به صورت مستقیم، متصل نمود. ( مانند شکل زیر).

در محل اتصال ورق به لوله تنشهای قائم زیادی در اثر لنگر وارده از طرف ورق اتصالی به وجود می آید که باید لوله را در با یک غلاف در اطراف آن تقویت کرد.

۱۱- اتصالات در قاب های صنعتی

اتصالات در این گونه سازه ها از اهمیت ویژه ای برخوردار بوده و عموما از آنها انتظار می رود نیروهای محوری برشی و لنگر خمشی در گوشه ها محل اتصال تیر به ستون انتقال دهند. برای راحتی اجرا ، بعضی از اتصالات قاب های صنعتی ( سوله ) را در کارخانه سازنده سوله می سازند و در محل اجرای سازه به قطعات دیگر متصل می کنند. از انواع اتصالات اصلی در قاب های صنعتی میتوان از اتصال گوشه ، اتصال راس سوله ، اتصال لایه ها به قاب و اتصال اعضای بادبندی به قاب سوله نام برد. دو نوع رایج از اتصالات گوشه ای در سوله ها اتصال با ورقهای انتهایی و اتصال ساعتی می باشند.

الف – اتصال گوشه و تیزه سوله با ورق انتهایی:

در این نوع اتصال به انتهای تیر و ستون ورقهای فلانچ شده به طور کامل جوش داده می شود. هنگام اجرای قاب صنعتی پیچ هایی از محل سوراخ ورقها عبور داده و اتصال را برقرار می کنند . از ورقهای تقویتی سخت کننده و همچنین برای اتصال ورقهای گوشه و نیز اتصالات راس سوله از این ورق برای تحمل خمش ناشی از نیروهای کششی پیچ ها در ورقها و ایجاد سفتی بیشتر در محل اتصال ها ، معمولا های استفاده می شود.

شکل زیر نمونه ای از یک اتصال راس سوله توسط ورق انتهایی را نشان می دهد:

نمونه دیگری از اتصال راس سوله استفاده از ورقهای کمکی در بالها و جان تیر با مقطع متغیر است. این نوع اتصال قادر است تمامی لنگر خمشی و نیروی برشی در طرفین خود را منتقل نماید. در مواردی که اتصال ساده در راس سوله مورد نظر باشد میتوان ورق کمکی در جان تیر آن را اجرا نمود

ب – اتصال ساعتی در قاب صنعتی :

از انواع اتصالات رایج در گوشه قاب های صنعتی استفاده از اتصال ساعتی است. در اتصال ساعتی نیروی برشی و لنگر خمشی در گوشه قاب صنعتی به صورت نیروهای برشی و لنگر پیچشی در اتصال ظاهر میشوند شکل زیر ) چون لنگر خمشی در مقطع عمدتا توسط بالها تحمل میشود و در این گونه اتصال معمولا جانها توسط ورق به یکدیگر متصل می شوند
طراحان باید از نحوه انتقال مناسب نیروهای داخلی اطمینان حاصل نمایند.

۱۲- اتصالات خورجینی :

در اتصال خورجینی تیر به صورت پیوسته از کنار ستون از روی نشیمن هایی عبور کرده و نیروهای عکس العمل تیر توسط آنها به ستون منتقل میشود. امروزه در کشور ما اجرای اتصالات خورجینی در سازه های فولادی بسیار متداول می باشد. اتصالات خورجینی در دو نوع ساده و گیردار میتوانند طراحی و اجرا شوند.

اتصالات خورجینی ساده به دو صورت اتصال با نشیمن انعطاف پذیر و اتصال با نشیمن سخت و تقویت شده تقسیم بندی میشوند هر چند اجرای اتصالات خورجینی ساده در هر دو نوع آن به سهولت قابل انجام است .

لیکن در اجرای اتصال گیردار خورجینی ضمن دقت باید از عملکرد صحیح آن اطمینان حاصل نمود. برای دستیابی به اطمینان از رفتار گیردار اتصال خورجینی لازم است ضوابط مندرج در آیین نامه ها و مدارک فنی به دقت رعایت شود. در شکلهای زیر به ترتیب نمونه هایی از اتصالات خورجینی با نشیمن های ساده و تقویت شده را نشان می دهد. در هر دو نوع اتصال توصیه میشود یک نبشی فوقانی ترجیحا تقویت شده جهت عملکرد بهتر اتصال و تامین مهار جانبی برای بال فشاری تیر تعبیه شود.

در اتصال های خورجینی گیردار باید ابتدا لنگر خمشی موجود در تیر را منتقل نموده و پس از اینکه اعمال بار زاویه دوران بین تیر و ستون در محل اتصال، تغییر محسوسی ننماید پیش نویس ضوابط طراحی و اجرای ساختمان های با اتصالات خورجینی حداقل سفتی چرخشی اتصال خورجینی گیردار در سازه های متعارف را m/ rad . ) ۲۰۰۰ توصیه می نماید. اتصال خورجینی گیردار باید علاوه بر لنگر خمشی قادر به انتقال نیروهای محوری و برشی در محل اتصال
باشد. مانند شکل زیر ) :

شکلهای الف و ب دو نمونه از اتصالات خورجینی گیردار را به ترتیب با صفحات افقی و صفحات قائم نشان می دهد

اتصال خورجینی گیردار با صفحات اتصال افقی ، نیروهای برشی تیر را از طریق اتصال نشیمن انعطاف پذیر و یا تقویت شده به ستون منتقل نموده و نیروی محوری و لنگر خمشی تیرها توسط ورقهای جوش شده به روی بالهای بالایی و پایینی تیر که به ستون نیز جوشش شده اند منتقل میشود این نوع اتصال دارای شکل پذیری معمولی است.

در اتصال خورجینی گیردار با صفحات اتصال قائم ، نیروهای برشی محوری و لنگر خمشی تیرهای اتصال توسط ورقهایی که بر روی دو طرف ستون و عمود بر محور تیر جوش شده و با جوش های نفوذی به بالهای بالایی و پایینی تیرهای طرفین ستون متصل شده ، منتقل می شوند. این نوع اتصال میتواند در قابهای خمشی که از آنها شکل پذیری ویژه انتظار می رود مورد استفاده قرار گیرد

انواع اتصالات بر حسب نوع عضو اتصالی :
اتصالات را می توان بر اساس نوع رفتار عضو اتصالی طبقه بندی نمود. اتصال تیر به تیر ستون به ستون .
اعضای فرعی نظیر مهارهای جانبی و بادیندها به تیر پاستون و اتصال ستون به فونداسیون در این طبقه جای دارد.

اتصال تیر به تیر :
اتصال تیر به تیر که به آن وصله تیرها نیز گویند تحت شرایط زیر انجام می گیرد .
۱ – در صورتی که نیمرخهای موجود طول کافی جهت پوشش دهانه مورد نظر را نداشته باشند. در این صورت لازم است تیرها را جهت تامین طول مورد نظر به یکدیگر وصل کنند.
۲ تیر ورقهای فولادی را در که جهت سهولت حمل و نقل در کارخانه کوتاه تر می سازند، معمولا در محل کارگاه این تیرها به اندازه لازم اتصال می دهند.

۳ – در مقاطعی از تیر که لازم است اساس مقطع به دلیل وجود لنگر خمشی بزرگ افزایش یابد مانند تکیه گاهها در تیرهای سراسری) اتصال دو تیر با ابعاد هندسی متفاوت ضروری است.
۴- برای استفاده بهینه از نیمرخ های موجود در کارگاه و جلوگیری از ضایعات اتصال آنها به یکدیگر جهت ساخت تیر با دهانه مورد نظر ضروری است.

۵ – اتصال تیرهای دارای محورهای متعامد نمونه دیگری از اتصال تیر به نیر است. تیرهای فرعی تیرچه ها در محل تقاطع با نیرهای اصلی می توانند به صورت مفصلی و یا پیوسته به یکدیگر متصل شوند. شکل زیر نمونه ای از این اتصال را نشان می دهد.

چون سهم اصلی لنگر خمشی در تیرها توسط بالها و درصد بالایی از نیروی برشی توسط جان تحمل و منتقل می شود. اتصال متعامد دو نیر در شکل الف دارای عملکرد ساده (مفصلی) است.
اتصال شکل ب به دلیل اتصال بالها و جان ها به یکدیگر قادر است لنگر خمشی و نیروی برشی را منتقل نماید. در شکل بالا ورق های اتصالی بالایی موجب عملکرد پیوسته و یکپارچه تیر اصلی و تیرهای فرعی می شوند.

در شکل زیر الف اتصال دو تیر با مقاطع متفاوت که توسط چهار عدد ورق (۲) ورق در بال و ۲ ورق در جان ) انجام گرفته را نشان می دهد. و شکل – ب اتصال دو تیر هم محور را تنها توسط ورق جان نشان می دهد . اتصال شکل ب دارای عملکردی مفصلی در تیر در محل اتصال است.

اتصال ستون به ستون
اتصال ستون به ستون یا وصله ستونها تحت شرایط زیر انجام می شود.
ارتفاع ستون مورد نیاز از طول نیمرخهای فولادی که معمولا ۱۲ متر است، بیشتر باشد.

-۲ برای یک ساختمان چند طبقه که نیروهای محوری ستونها در طبقات بالا کاهش می یابد تغییر در ابعاد نیمرخ و کاهش آن در طبقات بالاتر اقتصادی است. لذا ایجاد وصله در محل تغییر ابعاد نیمرخ و کاهش آن در طبقات بالاتر اقتصادی است. لذا ایجاد وصله در محل تغییر ابعاد نیمرخهای ستون ضروری است.

چون ایجاد وصله در ستونها مستلزم صرف هزینه است توصیه میشود تا در ارتفاعی برابر طول یک شاخه تیرآهن (۱۲) متر) نیست به کاهش شماره نیمرخ ستون اقدام نشود.
شکل های ردیف بالا نمونه هایی از وصله ستون ها توسط ورقهای اتصالی در بال و جان ستون را نشان می هد. در حالی که در شکلهای ردیف پایین اتصال ستونها توسط ورق انتهایی نشان داده شده است.

اتصال تیر به ستون :
اتصال تیر به ستون از انواع بسیار رایج اتصالات در سازه های فولادی است که نمونه های چندی از آن در شکل های صفحات قبل نشان داده شد و میتوان به عنوان نمونه به شکل های زیر اشاره کرد.

اتصال مهار جانبی و بادبند به تیر و ستون :
برای جلوگیری از کمانش جانبی پیچشی ، بال فشاری تیرهای قابهای ساختمانی باید به نحو مناسبی در فواصل لازم و در امتداد جانبی عمود بر صفحه قاب نگه داری شود. مهارهای جانبی در قاب های صنعتی با مقطع متغیر به سینه بند موسوم است . مهارهای جانبی از نیمرخ نبشی و ناودانی ساخته میشوند شکل ۳۳- نمونه ای از اتصالات مهار جانبی به تیر را نشان می دهد.

نمونه ای از اتصال بادبند به تیر و ستون را نشان میدهد. این اتصال معمولا توسط یک صفحه کمکی انجام می گیرد و محل اتصال بادبندها به تیر و ستون به صورت ساده (مفصلی) در نظر گرفته می شود.

مثال -۱- نبشی ۱۶×۲۰۰×۲۰۰ مطابق شکل توسط جوش گوشه به ورق متصل شده است. الکترود مصرفی E60 و جوش در محل و با بازرسی چشمی توسط افراد مجرب صورت میگیرد تنش تسلیم فولاد است.

الف – حداکثر ظرفیت مجاز کششی اتصال را تعیین کنید.

ب جوش گوشه را در دو لبه بالایی و پایینی به صورت متعادل به گونه ای محاسبه کنید که کل ظرفیت کششی اتصال را تحمل کند. ب جوش گوشه متعادلی که در هر سه طرف نبشی بکار میرود را بصورت متعادل برای تحمل کل ظرفیت کششی اتصال طرح کنید.

ت چنانچه از چهار جوش انگشتانه ) در دو ردیف ۲ تایی ) و هر یک به قطر ۳ سانتیمتر علاوه بر سه طرف جوش گوشه استفاده شود. اتصال را طراحی کنید.

منبع: جزوه آقای محمدرضا صالحی