اتصال گیردار به ستون

مقدمه

اتصالات صلب خمشی لنگر خمشی انتهاي تیر به صورت کامل به ستون منتقل می گردد و زاویه چرخش بین تیر و ستون در محل اتصال ثابت باقی می ماند. قاب خمشی در این ساختمان از نوع متوسط است. در نتیجه باید اتصال گیردار ضوابط مربوط به شکل پذیري متوسط را ارضا کند. اتصال گیردار جوشی به کمک ورق هاي روسري و زیر سري فقط به قاب هاي خمشی متوسط محدود می شود.

نمونه محاسبات اتصال گیردار جوشی با ورق روسري و زیر سري (^WPF ) 

در این ساختمان اتصال گیردار در — – تیپ طراحی شده است که محاسبات اتصال گیردار تیر PG_300_200_8_15  به ستون Box_30_2 در ادامه گزارش آمده است.

 مشخصات اولیه مقاطع مشخصات ستون : 

مشخصات فولاد و الترود مصرفی:

نیرو هاي طراحی اتصال خمشی تیر به ستون  

مقاومت خمشی مورد نیاز Mu و مقاومت برشی مورد نیاز  Vu اتصال باید با در نظر گرفتن تعادل استاتیکی بار هاي ثقلی ضریبداري که با نیروي زلزله ترکیب می شوند و اترات لرزه اي ناشی از لنگر خمشی در محل هاي تشکیل مفصل پلاستیک، تعین میشوند.

Mp : لنگر پلاستیک مقطع در محل مفصل پلاستیک.

Ry : مطابق تعریف بند 10-3- 2- 3 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان.

Cpr : ضریبی است که در بر گیرنده آثار عواملی از قبیل سخت شدگی، قید هاي موضعی ،…. است.

محل تشکیل مفصل پلاستیک Sh در روی تیر باید در محل انتهای ورق های روسری و زیرسری (هرکدام که بزرگتر است) در نظر گرفته شود.

D و  L بترتیب بار مرده و زنده روي تیر هستند که با توجه به بار مرده 390Kg/m2 که با فرض عرض سطح بارگیر 2.5 متر برابر 975Kg/m2 و با توجه به بار زنده 200Kg/m2که با فرض عرض سطح بارگیر 2.5 متر برابر 500Kg/m2.

طبق توضیحات مشروح در بالا براي بدست آوردن برش و مقاومت خمشی مورد نیاز باید از ترکیب بار هایی که نیروي زلزله دارند استفاده کرد. از ترکیب بار که بیشترین مقدار را حاصل می دهد استفاده شده است. از تعادل استاتیکی نیرو هاي روي تیر می توان Vu و Mu را بدست آورد.

طراحی ورق روسري و زیرسري

می توان با تبدیل لنگر خمشی مورد نیاز Mu به یک کوپل نیرو ( نیروي کششی، فشاري) ورق هاي روسري و زیر سري را براي نیروي فشاري و کششی طراحی کرد.

چون اتصال لرزه اي است، هر دو ورق فوقانی و تحتانی را باید براي فشار و کشش هر کدام بحرانی تر است طراحی کرد.

چون  ورق ها کمتر از 25 است. لذا مقاومت فشاري اسمی برابر است با :

طول قسمت اریب ورق بالا سري برایر 10 سانتیمتر و قسمت افقی منتهی به ضلع b1 برابر 2.5 سانتیمتر می باشد.

طول ورق بالاسري مجموعا برابر 57.5 خواهد شد. که از فرض اولیه براي محل مفصل پلاستیک کمی کمتر است.

طراحی ورق نبشی جان  

جوش اتصال نبشی به جان تیر براي نیروي برشی R  و لنگر پیچشی R.e طراحی می شود. طول نوار جوش در اضلاع نبشی را فرض کرده و سپس بعد نوار را بدست می آوریم.

با توجه به جدول 10- 2- 9 – 2- مبحث دهم مقررات ملی ساختمان حداقل بعد جوش گوشه با توجه به ضخامت 8 میلیمتري جان تیر و 10 میلیمتري نبشی اتصال برابر 5 میلیمتر می باشد.

کنترل تسلیم موضعی جان تیر در مقابل نیروي متمرکز ( عکس العمل تکیه گاهی ) 

lb برابر طول اتکایی بار متمرکز است. با توجه به اینکه برش از طریق نبشی جان به ستون منتقل می شود طولی از نبشی که در جان تیر جوش می شود بعنوان lb استفاده می شود.  K برابر ضخامت بال تیر می باشد.

کنترل لهیدگی جان تیر در مقابل نیروي متمرکز فشاري ( عکس العمل تکیه گاهی ) 

کنترل خمش موضعی بال ستون در مقابل نیروي کششی

بدلیل اینکه ضخامت بال برابر 2.5 سانتیمتر است نیاز به سخت کننده داریم.

کنترل تسلیم موضعی جان ستون در مقابل نیروي متمرکز فشاري و کششی 

lb برابر طول اتکایی بار متمرکز است که برابر عرض ورق روسري یا زیر سري است. twc برابر با ضخامت جان ستون است که با توجه به اینکه ستون از نوع جعبه اي است twc بابر دو برابر ضخامت جان ستون است. K برابر ضخامت بال ستون می باشد.

کنترل لهیدگی جان ستون در مقابل نیروي فشاري 

از بند 5- 2- 7 – نتیجه حاصل شد که باید براي جلوگیري از خمش بال ستون در مقابل نیروي کششی سخت کننده ( ورق پیوستگی ) تعبیه شود.

ضخامت ورق روسري و زیر سري برابر 2.5 است. مرسوم است ضخامت ورق پیوستگی از ضخامت ورق روسري کمتر نباشد. همچنین جوش ورق پیوستگی به بال و جان  ستون از نوع شیاري با نفوذ کامل خواهد بود.  اگر در راستاي عمود بال ستون اتصال تیر به ستون خمشی نباشد می توان جوش ورق پیوستگی به بال ستون را از نوع جوش گوشه طراحی کرد. سعی شده است در شکل زیر مکان ورق هاي پیوستگی در داخل ستون نشان داده شود.