نشریه شماره ۲۶۴

سازه فولادی مجموعه‌ای از اعضای باربر، ساخته شده از ورق یا نیمرخ‌های فولادی است که به کمک اتصالات، اسکلت ساختمان را به وجود می‌آورند. نیمرخ‌های فولادی تولیدهای کارخانه‌ای هستند که با توجه به روش‌های تکامل یافته برای تولید آنها، غالباً رفتاری در حد انتظار از خود نشان می‌دهند. موضوعی که همیشه موجب نگرانی طراحان سازه‌های فولادی است، چگونگی رفتار اتصالاتی که برای ساخت اعضای مرکب از نیمرخ و ورق و یکپارچه نمودن اعضا (شامل تیر، ستون و مهاربند) در محل گره‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. با توجه به موارد یاد شده و بر اساس ماده ۲۳ قانون برنامه و بودجه دفتر تدوین ضوابط و معیارهای فنی، اقدام به تهیه نشریه شماره ۲۶۴ نموده است. به این امید که با افزایش آگاهی طراحان در مورد طرح و اجرای ساختمان‌ها و رعایت ضوابط یاد شده، شاهد اجرای ساختمان‌های مقاوم‌تر و مناسب‌تر باشیم.

انواع جوش در کارهای ساختمانی

انواع جوش مورد استفاده در کارهای ساختمانی عبارتند از جوش گوشه، جوش شیاری با نفوذ کامل، جوش شیاری با نفوذ نسبی، جوش انگشتانه و کام.

جوش گوشه

جوشی است که در فصل مشترک دو سطح که با هم زاویه‌ای می‌سازند، اجرا می‌شود. جوش گوشه در امتداد یک خط به طور پیوسته یا منقطع یا در محیط سوراخ یا شکاف قابل اجرا است.

جوش شیاری با نفوذ کامل

جوشی است که در شیار ایجاد شده بین دو لبه اجرا می‌شود و آن را از ریشه تا سطح ورق پر می‌کند.

جوش شیاری با نفوذ نسبی

جوشی است که در شیار ایجاد شده بین دو لبه اجرا می‌شود ولی تا ریشه نفوذ نمی‌کند.

جوش کام

جوشی است که درون شیار اجار شده و مقطع شیار را پر می‌کند.

جوش انگشتانه

جوشی است که درون سوراخ دایره اجرا شده و مقطع آن را پر می‌کند.

انواع اتصالات جوشی در نشریه شماره ۲۶۴

نوع اتصال جوشی به عواملی از قبیل اندازه و شکل اعضایی که به هم متصل می‌شوند، نوع بارگذاری، سطحی از درز که برای جوشکاری قابل استفاده است، و هزینه مقایسه‌ای انواع مختلف جوش بستگی دارد. اگر چه در عمل انواع و ترکیبات مختلفی یافت می‌شود ولی پنج نوع اتصال جوشی اصلی وجود دارند که عبارتند از لب به لب، گونیا و پیشانی.

ورق‌های پرکننده

ورق‌های پر کننده در حالات زیر مورد استفاده قرار می‌گیرند.

وصله قطعات با ضخامت‌های متفاوت
در اتصالاتی که به علت احتیاجات هندسی، نیاز به جابه‌جایی محور است.

برخی از ضوابط محاسباتی جوش‌ها در سازه‌ها تحت بار دینامیکی در نشریه شماره ۲۶۴

در صورتی که خستگی حاکم بر طراحی باشد، باید علاوه بر موارد مقرر شده‌، خستگی آیین نامه طرح و اجرای ساختمان‌های فولادی (مبحث ۱۰ از مجموع مقررات ملی ساختمانی ایران) مورد توجه قرار گیرد.
جوشکاری فولادهای رده‌های بالاتر باید تحت شرایط بسایر ویژه با توجه به نتایج آزمایش‌های ارزیابی انجام شود.
در صورت استفاده از فولادهای ناشناس در ساختمان‌های جوشی، پس از تایید مشخصات مکانیکی و شیمیایی آنها طبق آیین نامه ساختمان‌های فولادی، باید جوش پذیری آنها مورد ارزیابی قرار گیرد.
فولاد مورد استفاده در ناودان انتهایی درز جوش، تسمه پشت بند و فاصله دهنده‌ها باید سازگار با فولاد پایه باشد.
در صورتی که در آیین نامه طراحی ساختمان‌های فولادی، افزایش تنشی برای فولاد پایه منظور شود، این افزایش در تنش مجاز جوش‌های مربوطه نیز قابل اعمال است.
اتصال انتهایی تیرهای غیر پیوسته باید طوری انعطاف پذیر طراحی شود تا از تنش‌ها‌ خمشی ثانویه بیش از حد اجتناب شود. توصیه می‌شود که نبشی‌های انتهایی به صورت انعطاف پذیر طراحی شده و وسیله‌ای برای جلوگیری از پیچش انتهایی در آنها تعبیه شود.
طراحی جزئیات سیستم سقف باید به‌ گونه‌ای باشد که تا حد امکان از مشارکت ناخواسته تنش‌های بال تیرهای خمشی سقف و بال خرپاهای سقف جلوگیری به عمل آید.
جوش اتصالات و سپری که تحت اثر خمش حول محوری موازی درز هستند. باید به گونه‌ای ترتیب داده شوند که از تمرکز تنش کششی در ریشه جوش اجتناب شود.

نبشی‌های جان یک‌طرفه

در صورتی که واکنش تکیه گاهی کوچک باشد، برای اتصال ساده تیر به شاه‌تیر از نبشی جان یک‌طرفه استفاده می‌شود. این اتصال می‌تواند توسط پیچ، جوش و یا ترکیبی از پیچ ، جوش برقرار شود. در طراحی نبشی جان یک طرفه باید عوامل زیر کنترل شود.

تنش برشی و خمشی در مقطع

تاثیر بار برون محور روی پیچ‌ها یا جوش‌های B (اتصال دهنده به تکیه گاه) به صورت ترکیبی از برش مستقیم و پیچش.
تاثیر بار برون محور روی پیچ‌ها یا جوش‌های A (اتصال دهنده به جان تیر) به صورت ترکیبی از برش مستقیم و پیچش

اتصال خورجینی (اتصال قیچی)

اتصال خورجینی نوعی از اتصالات با نشیمن انعطاف پذیر یا سخت شده است که در آن تیرها به صورت سراسری از بر خارجی ستون عبور نموده‌اند. طبق آیین نامه طراحی ساختمان‌ها در مقابل زلزله (آیین نامه ۲۸۰۰)، عملکرد اتصال به صورت ساده بوده و لنگری بین تیر و ستون انتقال پیدا نمی‌کند.

اتصالات نیمه صلب تیر به ستون

اتصالات نیمه صلب تیر به ستون، آن دسته از اتصالات هستند که تحت تاثیر بارهای وارده در آنها مقدار دوران انتهایی رخ داده و در نتیجه لنگر انتهایی کوچکتر از لنگر انتهایی در حالت صلب به دست می‌آید. چنین رفتاری باعث ایجاد توزان بین لنگر منفی و مثبت دهانه شده و در نتیجه اقتصاد طرح بهبود می‌یابد.

استفاده از این نوع اتصالات محدود به بارهای قائم است و برای حمل بارهای جانبی توصیه نمی‌شود. بنابریان کاربرد این اتصالات محدود به سازه‌هایی می‌شود که سیستم مقاوم آنها در مقابل بارهای جانبی، بادبند و دیوار برشی است. تغییرات کوچکو در طراحی و اجرا می‌تواند باعث تغییر قابل توجه درجه صلبیت شود. کاهش درجه صلبیت می‌تواند خطرافزایش لنگر وسط دهانه را داشته باشد.

اتصال صلب با جوش مستقیم تیر به ستون

یکی از روش‌های ایجاد اتصال صلب، جوش مستقیم تیر به ستون است. این نوع اتصال نیاز به دقت خاصی در ساخت دارد و لازم است تیرها با اندازه بسیار دقیق در حد فاصل دو ستون بریده شده و لبه‌های بال‌های آنها به درستی پخ زده باشند. این اتصالات با اینکه صرفه‌جویی قابل ملاحظه‌ای در ساخت اتصالات به وجود می‌آورند، لیکن تجارب زلزله‌های اخیر بیانگر رفتار نامناسب آنهاست.

اتصال بال‌ها

اتصال هر دو بال فوقانی و تحتانی تیر به ستون، به کمک جوش شیاری با نفوذ کامل انجام می‌شود. بنابراین نیازی به محاسبه‌ای خاص برای اتصال آنها نیست. جوش باید در تمام عرض بال با ضخامت کامل انجام شود. در انجام جوش شیاری بال تحتانی، در محل جان ناپیوستگی در انجام جوشکاری به وجود می‌آید و در نتیجه یک نقطه برای وجود عدم پیوستگی در جوش است. در صورت استفاده از این اتصال توصیه می‌شود ضخامت بال در محل شیار به مقدار حدود ۳۵ درصد افزایش یابد.