فهرست مطالب

۱-۱-جوشکاری با قوس الکتریک ۱

۱-۲- انواع اتصال جوشی ۲

۱-۳- انواع جوش ۳

۱-۴-جوش گوشه ۴

۱-۵- انواع جوش شیاری ۵

۱-۶ – علائم جوشکاری ۵

۱-۷- الکترود جوشکاری ۶

۱-۹- حداقل اندازه جوش ۷

کلیاتی در مورد اتصالات ۸

۳-۱ انواع اتصال ۸

۳-۲- خط تیر ۹

اتصال ساده تیرها بوسیله نبشی جان ۹

۴-۱ روش اتصال ۹

۴-۲ تنش خمی نبشی های اتصال ۱۰

۴-۳ اتصال جوشی نبشی جان به تیر ( جوش A ) 11

اتصالات زانویی در قابهای صلب ۲۷

زانوهای ماهیچه ای مستقیم ۳۱

اتصالات پای ستون ۳۱

اتصال ستون به ورق پای ستون ۳۳

طرفی پای را نیز کاملا گونیا و سنگ زده ساخت . ۳۳

استفاده از ورق های سخت کننده در اتصال پای ستون ۳۳

انتقال نیرو از ستون به ورق پای ستون ۳۴

انتقال نیرو از ورق پای ستون به شالوده ۳۵

طرحهای مختلف خرپا با اتصالات جوشی ۳۶

طرحهای مختلف خرپابا اتصالات پیچی ۴۱

توزیع و انتقال نیروها ۴۲

توزیع نیروهای محوری در مقطع ۴۲

توزیع نیروی برشی ۴۲

استفاده از سخت کننده در اتصالات خرپاهای جوشی ۴۲

سخت کننده های ناحیه کششی ۴۲

روش تقسیم نیرو برای طراحی سخت کننده های خرپاها ۴۳

ورقهای مضاعف کننده جان ( شخت کننده های طولی ) ۴۳

طراحی ورقهای اتصال در خرپاها ۴۳

تنشهای ثانوی در خرپاها و اتصالات آنها ۴۴

اتصالات لوله ها ۴۴

ورق های اتصال ۴۵

دستوراتی برای ساخت ۴۶

توصیه هایی در مورد طرح اتصال لوله ها ۴۷

الگو برای اتصالات لوله ای ۴۷

محل وصله ۴۸

نیرو های وصله ۴۸

پر کننده ۴۹

اهمیت خستگی ۵۰

خستگی در اعضاء ۵۱

خستگی در اتصالات پرچی ۵۱

خستگی در اتصالات پیچی ۵۲

خستگی در اتصالات جوشی ۵۳

 ۱-۱-جوشکاری با قوس الکتریک

در جوشکاری با قوس الکتریک که متداولترین نوع جوشکاری درساختمان سازی است ، اتصال بین مصالح با ذوب کردن لبه های درز و سخت شدن بعدی آنها صورت می گیرد ۰ در حین ذوب ، فلز پایه و فلز جوش با یکدیگر ممزوج شده و پس از سخت شدن ، اتصال قطعات تامین می گردد ۰

حرارت لازم برای ذوب مصالح ، به وسیله قوس الکتریکی تامین می شود ۰ قوس بین یک مفتول فولادی که الکنرود خوانده می شود و فلز پایه تشکیل می یابد ۰ با نزدیک کردن الکترود به درز جوش ، قوس ایجاد شده و حرارتی معادل ۳۶۰۰ درجه در نوک الکترود تولید می شود ۰ این حرارت زیاد ، باعث ذوب فلز پایه و نوک الکترود می شود و یک حوضچه مذاب از هر دو فلز در نوک الکترود به وجود می آورد ۰ با حرکت الکترود ، حوضچه مذاب  به سمت جلو حرکت کرده و حوضچه های مذاب پشتی سرد و منجمد شده و باعث امتزاج و یکپارچگی دو فلز در محل درز می شوند ۰

در تمام جوشکاری های مدرن امروزی ، برای افزایش کیفیت جوش و جلوگیری از انجماد و زود سرد شدن حوضچه مذاب ، روی الکترود روکش می شود ۰

روکش همراه بافلز پایه و الکترود ذوب شده در حین انجماد به علت سبکتر بودن رو می آید و به صورت غشایی روی فلز مذاب در حال سرد شدن را می پوشاند ۰ این غشاء که به گل جوشکاری موسوم است ، از هیدراسیون جوش نبز جلوگیری می کند۰

در شکل ۱-۱ مدار جوشکاری و در شکل ۱-۲ تشکیل حوضچه مذاب در نوک الکترود نشان داده شده است.

۱-۲- انواع اتصال جوشی

در شکل ۱-۳ انواع اتصالات جوشی نشان داده شده است این اتصالات عبارتند از :

الف : اتصال لب به لب

ب : اتصال روی هم

پ : اتصال سپری

ت : اتصال گونیا

ث : اتصال پیشانی

۱-۳- انواع جوش

در شکل ۱-۴ انواع جوش نشان داده شده استکه عبارتند از:

الف : جوش شیاری

ب : جوش گوشه

پ : جوش کام

ت : جوش انگشتانه

جوش گوشه متداول ترین نوع جوشدر سازه های فولادی است ۰ بعد از آن جوش شیاری قرار دارد ۰ کاربرد جوش انگشتانه و کام به موارد مخصوصی که در آن مقاومت جوش انجام شده درلبه ها به حد کافی نباشد ، محدود می شود ۰

۱-۴-جوش گوشه

جوش گوشه متداول ترین جوش در ساختمان های فولادی است ۰ از این جوش می توان در اتصال روی هم ، اتصال سپری و اتصال گونیا استفاده کرد ۰ که نتیجه آن در شکل ۱-۵ نشان داده شده است ۰ در شکل ۱-۶ مشخصات هندسی جوش گوشه با دو ساق مساوی نشان داده شده است ۰ در این شکل به اختلاف بین اندازه گلو و اندازه ساق توجه داشته باشید ۰ اگراندازه گلو و اندازه ساق جوش گوشه باشد ، داریم :

te = 0.707 D

تنش مجاز جوش گوشه در روی گلو ، مساوی ۹۴۵ کیلوگرم بر سانتیمترمربع می باشد که حاصل ضرب ۹۴۵ به ارزش جوش گوشه معروف است ۰

با توجه به تناسب هندسی بین و ارزش جوش گوشه را می توان با تقریب مساوی ۶۵۰ در نظر گرفت که در آن اندازه ساق جوش است ۰ در محاسبات ظرفیت تمام جوش های گوشه این دستنامه ، از مقادیر فوق استفاده گردیده است ۰ ( فرضیات و روش محاسبه در بخش ۱-۸ آمده است )

۱-۵- انواع جوش شیاری

برای انجام جوش شیاری دردو لبه مجاور هم ، لازم است لبه های کار به منظور نفوذ کامل جوش آماده گردند ۰ در شکل ۱-۷ انواع آماده لبه ها ارائه شده است ۰

۱-۶ – علائم جوشکاری

قبل از اینکه یک درز یا اتصال جوش شود ، طراح باید قادر باشد به طریقی دستورات خود در مورد اندازه و نوع جوش لازم را به نقشه کش و یا سازنده اتصال ارائه نماید ۰ انواع اصلی جوش و بعضی انواع فرعی در بخش های قبل موردبحث قرار گرفت ۰ اگر برای ساخت هر اتصال جدیدی ، به دستورالعمل های اختصاصی و مشروحی احتیاج بود ، کار طراح در تهیه دستور ساخت یک اتصال ، بسیار مشکل می شد .

نیاز به یک وسیله ساده و در عین حال دقیق برای بر قراری تفاهم میان طراح و سازنده به استفاده از علائم اختصاری که نمایشگرانواع جوشها و اندازه های آنهاست ، رواج بخشیده است . علائم استانداردی که در شکل ۱-۸- به نمایش درآمده است به خوبی هر دستورالعمل اختصاصی مشخص کننده نوع ،اندازه ، طول و محل هر جوش می باشد.(در شکل ۱-۹- نشان داده شده است )

ممکن است که خواننده احساس کند که تعداد علائم بی جهت زیاد است در صورتی که سیستم نمایش جوشها به تعداد کمی انواع اصلی تقسیم شده که با سرهم کردن آنها دستورالعمل های کامل تهیه میشوند. هر گاه از یک نوع اتصال های خاص در یک سازه استفاده به عمل می آید ، ممکن است تنها به نمایش جزئیات تیپ مانند شکل ۱-۱۰-الف بسنده کرد. هر گاه اتصالات خاص مورد استفاده قرار گیرند  ، باید جزئیات هر یک را مشخص ساخت تا هیچ تردیدی درباره نقطه نظرات طراح باقی نماند. (شکل ۱-۱۰ – ب)

دراین شکل طراح مشخص ساخته که جوش انگشتانه در کارخانه و بر روی زمین انجام می گیرد در حالی که جوش نیم جناغی دو طرفه که ورق اتصال را به ستون متصل می سازد ، در محل کارگاه و موقع نصب اجرا می شود. از آنجایی که طراح مشخص نساخته که آیا جوش گوشه متصل کننده نبشی به ورق در کارخانه و محل نصب انجام پذیرد، سازنده اسکلت فلزی آزاد خواهد بود.

در این مورد خاص بهتر است که جوش گوشه در کارخانه و یا روی زمین انجام گیرد. زیرا ممکن است جوش انگشتانه در عین عملیات نصب تحت تنش های اضافی قرار گیرد. عموما به دلیل ملاحظات اقتصادی سازنده تا آنجایی که می تواند جوشها را بر روی زمین انجام دهد. بنابر این مشخص ساختن جوشهایی که طراح می خواهد حتما در محل نصب و پای کار انجام شود ، از اهمیت بسیاری برخوردار است ۰

۱-۷- الکترود جوشکاری

هر نوع الکترود برای وضعیت خاصی از جوشکاری مناسب است . به همین علت برای هر شرایط جوشکاری باید الکترود سازگار با آن شرایط انتخاب گردد .

این سازگاری باید هم از دیدگاه مقاومت و هم از نظر نوع روکش ، و هم قطر الکترود مورد بررسی قرار گیرد . کتاب های راهنمای جوشکاری می توانند برای انتخاب الکترود مناسب مورد استفاده قرار گیرند .

به عنوان یک اصل عمومی می توان گفت اغلب فولادهای نرم ساختمانی باید با الکترودی جوشکاری شوند که مقاومت کششی نهایی فولاد میله آن حدود ۴۲۰۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع باشد . به این نوع الکترود مطابق استانداردهای AWS الکترود E60xx اطلاق می گردد . البته شرایط روکش الکترود در کیفیت جوش به دست آمده تاثیر به سزایی دارد . لذا در مورد عملی حتماًٌ باید به دو رقم دیگری که پس از عدد ۶۰ در نام الکترود ذکر می گردد توجه نمود و معنای آنها را مورد تفسیر و تدفیق قرار داد .

۱-۸- تنشهای مجاز کلیه اتصالات عرضه شده در این راهنما از مبحث ۱۰ مقررات ملی ساختمانی ایران ‹‹طرح و اجرای ساختمانهای فولادی›› انتخاب شده است . به عنوان مثال جوش گوشه معادل مقدار زیر انتخاب شده است :

E60 = الکترود

cm²/kg 4200 = Fu

cm² / kg 945 = 4200 × ۳ . ۰ × ۷۵ . ۰ = تنش برشی مجاز در گلوگاه

۷۵/۰ ضریب کاهش برای بازدید چشمی می باشد .

۶۵۰D # D (Cos45 ) 945 = ارزش جوش

که همان عدد آشنای طراحان سازه های فولادی است .

۱-۹- حداقل اندازه جوش

حداقل بعد جوش گوشه باید طبق جدول ۱-۱ تعیین شود . حداقل بعد جوش تابع قطعه ضخیمتر می باشد، ضمناًٌ نباید از ضخامت قطعه نازکتر تجاوز کند .

ضخامت قطعه ضخیمتر حداقل بعد جوش گوشه

تا ۷ میلیمتر

۷ تا ۱۲ میلیمتر

۱۲ تا ۲۰ میلیمتر

بیش از ۲۰ میلیمتر ۳ میلیمتر

۵ میلیمتر

۷ میلیمتر

۸ میلیمتر

جدول ۱-۱

کلیاتی در مورد اتصالات

۳-۱ انواع اتصال

آیین نامه AISC در بخش های طرح به روش تنشهای مجاز (طرح الاستیک ) و طرح خمیری خود ساختمانهای فولادی را برحسب نوع اتصالاتی که در آنها بکار می رود به سه دسته تقسیم می کند . این سه دسته عبارتند از :

الف ) ساختمانهای نوع ۱ ، قاب های صلب : در این نوع ساختمانها پیوستگی کامل در محل اتصالات برقرار می باشد ، به این ترتیب که زاویه اولیه بین اعضا متقاطع در محل اتصال ثابت نگاه داشته می شود . اتصالات این نوع ، هم در طراحی بروش تنشهای مجاز و هم در طرح خمیری بکار می روند .

ب ) ساختمانهای نوع ۲ ، قاب های ساده : در این نوع ساختمانها گیرداری چرخشی در انتهای اعضا تا حدی که عملاًٌ امکان آن وجود دارد ، پایین نگاه داشته می شود . اتصال این اعضا را می توان ساده محسوب نمود .

اتصالات ساده در طرح خمیری کاربرد ندارند ، تنها استفاده آنها می تواند در مورد اتصال اعضایی باشد که با صفحه قاب مورد نظر که قرار است از مقاومت خمیری آن استفاده نماییم ، متقاطع هستند .

ج ) ساختمانهای نوع ۳ ، قابهای نیمه صلب : در این نوع اتصالات ، گیرداری چرخشی بین ۲۰ تا ۹۰ در صد گیرداری لازم برای جلوگیری از هرگونه تغییر زاویه می باشد .

آیین نامه AISC بیان می دارد که از اتصالات نوع ۳ موقعی می توان در ساختمان استفاده کرد ، که اتصالات تیرها و تیرچه ها دارای ظرفیت لنگری معلوم و قابل اطمینان مابین ظرفیت اتصالات صلب نوع ۱ و اتصالات انعطاف پذیر نوع ۲ باشد . محدودیت استفاده از این نوع اتصال عمدتاًٌ به خاطر اشکالاتی است که در تخمین صحیح درجه گیرداری آنها وجود دارد .

۳-۲- خط تیر

به منظور درک بهتر تفاوت های عملی بین انواع اتصالات در AISC ، خط تیر که بوسیله باتو و رووان ابداع گردیده و بوسیله سوروچنیکف بکار گرفته شده ، وسیله ترسیمی خوبی می باشد .

Ma= Mfa + 2EI /L &a

رابطه بالا را معادله خط تیر نامگذاری کرده اند . یک اتصال صلب باید قادر باشد لنگری معادل M1 (حدود ۹۰ درصد لنگر گیرداری) یا بیشتر را انتقال دهد . اتصال ساده لی از نوع ۲ تنها باید ۲۰ درصد یا کمتر از لنگر Mfa را انتقال دهد .

اتصال ساده تیرها بوسیله نبشی جان

۴-۱ روش اتصال

اتصالات ساده برشی بکمک نبشی های جان که از نوع ۲ اتصالات AISC می باشند ، برای متصل ساختن تیرها به تیری دیگر یا به بال ستون بکار می رروند . در این نوع اتصال ، نبشی باید تا سرحد امکان انعطاف پذیر در نظر گرفته شود . اتصال نبشی به ستون معمولاً در کارگاه و موقع نصب صورت می گیرد ، ولی اتصال نبشی به تیر اغلب در کارخانه انجام می شود .

وقتی که از نبشی جان برای اتصال تیر به ستون استفاده می گردد ، فاصله آزادی در حدود ۱۲ میلی متر در نظر گرفته می شود تا اگر تیر در حدود رواداری های مجاز بلند بود ، بدون بریدن سرآن و تنها با جابجا کردن نبشی بتوان آن را نصب نمود .

وقتی که اتصال دو تیر به نحوی انجام می گیرد که بالهای فوقانی هر دو در یک تراز واقع می گردد ، باید قسمتی از بال تیری را که مقصود ایجاد اتصال ساده برای آن است جدا کرده اتصال را برقرار ساخت .

تحقیقات اخیر نشان داده است که خرابی تیرهای تراز شده ، تحت بارهای سنگین ، در صورتی که اتصال جان به نبشی بوسیله پیچهای پرمقاومت برقرار شده باشد ، ممکن است در نتیجه پارگی جان تیر در امتداد سوراخ پیچها صورت پذیرد .

۴-۲ تنش خمی نبشی های اتصال

نیروی کشش T بر واحد طول بالای نبشی ها از تخمین لنگر وارده محاسبه تنش خمشی حاصل از آن در ساقهای بیرون آمده نبشی ، بدست می آید .