اتصال تیر به تیر فلزی و بهترین محل وصله تیر فلزی از صفر تا صد
در اسکلت فلزی ، زمانی که نیاز به افزایش طول تیرها باشد یا دو تیر به صورت متعامد نسبت به هم قرار گیرند، اتصال تیرها انجام می‌شود. اتصالات موجب عملکرد یکپارچه و پیوسته اعضا می‌شوند و این امر در اتصال تیر به تیر فلزی به روش‌های مختلفی صورت می‌گیرد. همچنین طراحی و اجرای محل وصله تیر فلزی نکات مهمی دارد که ما در این مقاله به شرح تمام نکات اتصال تیر به تیر فلزی و جزئیات وصله تیرها پرداخته‌ایم. تا انتهای این مقاله با ما در آکادمی عمران همراه باشید.
اتصال تیر به تیر فلزی
اتصال تیر به تیر فلزی گاهی به صورت تو دلی و گاهی به صورت وصله تحت شرایط زیر انجام می‌گیرد. چهار حالتی که نیاز به وصله تیر داریم در ادامه ذکر شده است:
- در صورتی که پروفیل های موجود در بازار، طول کافی جهت پوشش دهانه مورد نظر را نداشته باشند، در این صورت لازم است تیرها را جهت تامین طول مورد نظر به یکدیگر متصل کنیم.
- تیرورق‌های فولادی که در کارگاه ساخته می‌شوند معمولاً جهت سهولت در حمل و نقل، طول‌های کوتاهی دارند، به همین دلیل اتصال این تیرها در محل کارگاه انجام می‌شود.
- در مقاطعی از تیرها که لازم است اساس مقطع به دلیل وجود لنگر خمشی بزرگ، افزایش یابد (مانند تکیه‌گاه‌ها در تیرهای سراسری)، اتصال دو تیر با ابعاد هندسی متفاوت ضروری است.
در شکل زیر اتصال دو تیر با مقاطع متفاوت که توسط چهار عدد ورق (دو ورق در بال و دو ورق در جان) انجام گرفته، مشاهده می‌کنید.
- برای استفاده بهینه از پروفیل های موجود در کارگاه و جلوگیری از ضایعات، اتصال آن‌ها به یکدیگر جهت ساخت تیرها با دهانه مورد نظر ضروری است.
طوفان تخفیفی آکادمی عمران تو راهه
اتصال تیر به تیر علاوه بر وصله تیرها در حالت زیر نیز اتفاق می‌افتد:
- اتصال تیرهایی که محورهای متعامد دارند نمونه دیگری از اتصال تیرها است که اصطلاحا به آن اتصال تو دلی یا تیرچه به شاه تیرها گفته می‌شود.
برای اتصال دو تیراصلی به یکدیگر (اتصال تیر به تیر فلزی) بهتر است که تیرهای فرعی با دهانه بزرگتر در داخل شاه‌تیرها با دهانه کوچک‌تر قرار گیرد.
به دلیل کوتاه بودن دهانه، لنگر خمشی کمتری نیز ایجاد شده که در نتیجه می‌توان از تیرآهن با مقطع کمتری استفاده کرد.
تیرهای فرعی (تیرچه‌ها) در محل تقاطع با تیرهای اصلی می‌توانند به صورت مفصلی یا پیوسته به یکدیگر متصل شوند.
ورق‌های اتصالی فوقانی تیرها موجب عملکرد پیوسته و یکپارچه تیرهای اصلی و تیرهای فرعی می‌شوند، که نمونه‌ای از آن را در شکل زیر می‌توانید مشاهده کنید.
در مقاله ” انواع اتصالات در اسکلت فلزی “ می‌توانید در مورد انواع دیگر اتصالات اسکلت فلزی مطالعه داشته باشید.
اتصال مفصلی تیر به تیر فلزی
چون سهم اصلی لنگر خمشی در تیرها توسط بال‌ها و درصد بالایی از نیروی برشی توسط جان تحمل و منتقل می‌شود، اتصال متعامد دو تیری که در شکل بالا می‌بینید و اتصال تیر به تیر هم محور در شکل زیر، به شکل مفصلی (ساده) لحاظ می‌شود و لنگر منطبق شده بین دو تیر ناچیز است.
اتصال گیردار تیر به تیر فلزی
این اتصال کاملا به صورت صلب بوده و اجازه حرکت در هیچ یک از جهات X , Y , Z برای تیرها وجود ندارد. این نوع اتصال ممان (لنگر) را به کمک دو ورق در بال بالا و بال پایین تیر انتقال می‌دهد و می‌توان آن را به صورت فلنجی نیز اجرا کرد.
محل وصله تیر فلزی
معمولا در مواردی نظیر جزئیات وصله تیرها در صورتی که محل آن‌ها در نقشه‌های اجرایی مشخص نشده باشد یا به قضاوت مهندسی نیاز داشته باشیم، دچار مشکل می‌شویم. در این مقاله در مورد محل وصله تیر فلزی صحبت می‌کنیم.
در بسیاری از موارد، محل و نوع اجرای وصله‌ها در تناقض آشکار با آیین نامه‌های ساختمانی و بدون هر گونه دید مهندسی صورت گرفته که قطعا در رفتار لرزه‌ای سازه موثر خواهد بود.
به همین دلیل دیاگرام آزاد نیروهای برشی و خمشی تحت نیروهای ثقلی و جانبی برای یک قاب ساده و خمشی در شکل‌های زیر نشان داده شده است.
تصویر سمت چپ دیاگرام نیروی محوری، تصویر وسط دیاگرام نیروی برشی و تصویر سمت راست دیاگرام لنگر خمشی است.
- نیروی ثقلی:
- نیروی جانبی:
- نیروی ثقلی و جانبی:
بدیهی است محل مناسب وصله، در قسمت کمترین برآیند تنش‌های خمشی و برشی (در بدبینانه‌ترین حالت با توجه به تغییر جهت دیاگرام‌ها به علت نیروی رفت و برگشتی زلزله) و خارج از محل تشکیل مفاصل پلاستیک ( ناحیه حفاظت شده ) مطلوب خواهد بود.
به عنوان نکته دیگر، در تیرهای I شکل معمولا بیش از ۸۵ درصد از تنش‌های برشی توسط جان و بیش از ۸۰ درصد تنش‌های خمشی توسط بال مقطع تحمل می‌شود.
به همین دلیل با توجه به مطالبی که گفتیم به عنوان مثال، در یک تیرورق با اتصالات مفصلی، بهترین محل وصله بال در یک سوم ابتدا و انتها (خارج از محل اتصالات و نواحی بحرانی) و بهترین محل وصله جان در وسط مقطع لحاظ می‌شود.
در تیرهای معمولی به دلیل سختی اجرا زمانی که بخواهیم محل اتصال بال‌ها و جان‌ها را متفاوت بگیریم، این اتصال معمولا در یک سوم ابتدا و انتها انجام شده و جان وصله تیرها برای تحمل برش تقویت می‌شود.
در ادامه مقاله اتصال تیر به تیر فلزی به شرح جزئیات وصله تیرها می‌پردازیم.
نکاتی که در مورد جزئیات وصله تیرها باید بدانیم!
- از وصله تیرها در نواحی تکیه گاهی اجتناب گردد. همچنین ترجیحا محل وصله بال و جان در تیرورق‌ها نباید در یک نقطه انجام شود.
- وصله تیرهای فرعی در نواحی با تنش‌های برشی زیاد و ممان حداکثر (یعنی محل تکیه گاه و وسط دهانه) انجام نشود.
- وصله تیرهای فرعی با جوش نفوذی کامل ، ورق‌های تقویت بال و جان یا ترکیب دو روش امکان‌پذیر است.
- جوش ورق اتصال جان تیرهای فرعی به تیرهای اصلی به دلیل وجود تنش‌های برشی و پیچشی، به صورت دور تا دور انجام شود.
طبق مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، در اجرای وصله باید به نکات زیر توجه شود:
- اگر از وصله مستقیم استفاده می‌شود، وصله باید با جوش نفوذی کامل اجرا شود. در این موارد بهتر است محل وصله بال‌ها و محل وصله جان در یک مقطع انجام نشود.
- برای دیگر وصله‌ها، مقاومت وصله باید حداقل برابر نیروهای داخلی حاصل از ترکیبات مختلف بارگذاری در محل وصله لحاظ شود.
- وصله تیرها باید خارج از ناحیه حفاظت شده دو انتهای تیرها باشد.
به ناحیه حفاظت شده در یک عضو سازه، ناحیه شکل پذیر عضو نیز می‌گویند. در این ناحیه انتظار می‌رود مفصل پلاستیک تشکیل شود.
این قسمت از عضو از اهمیت و حساسیت بالایی (مخصوصا در حرکات رفت و برگشتی سازه هنگام زلزله) برخوردار است، به همین دلیل هر عملیاتی که باعث تغییر در عملکرد عضو در این ناحیه شود، نباید انجام گردد.
ناحیه حفاظت شده در دو انتهای تیر، فاصله بین بر ستون تا نصف عمق (ارتفاع) تیرها از محل تشکیل مفصل پلاستیک به سمت قسمت داخل دهانه لحاظ می‌شود.
- طراحی و اجرای وصله مستقیم یا غیرمستقیم پیچی یا جوشی پروفیلها یا ورق‌های تشکیل دهنده عضو در ناحیه حفاظت شده ممنوع است.
- در وصله مستقیم بین ورق‌هایی که ضخامت متفاوت دارند و در بال یا جان تیرها به کار می‌روند، این تغییر ضخامت از ورق پهن‌تر به ورق باریک‌تر باید با شیب ماکزیمم 1 به 2.5 انجام شود.
برای اینکه با تمام نکات مراحل اجرای ساختمان آشنا شوید توصیه می‌کنیم آموزش اجرای ساختمان را از دست ندهید.
مسیر پیشنهادی مطالعه مقالات آکادمی عمران
ممنون از مطالب آموزنده سایت شما
سلام وقت بخیر
خوشحالیم که براتون مفید بوده