فهرست مطالب

1-1-جوشكاري با قوس الكتريك 1

1-2- انواع اتصال جوشي 2

1-3- انواع جوش 3

1-4-جوش گوشه 4

1-5- انواع جوش شياري 5

1-6 – علائم جوشكاري 5

1-7- الكترود جوشكاري 6

1-9- حداقل اندازه جوش 7

كلياتي در مورد اتصالات 8

3-1 انواع اتصال 8

3-2- خط تير 9

اتصال ساده تيرها بوسيله نبشي جان 9

4-1 روش اتصال 9

4-2 تنش خمي نبشي هاي اتصال 10

4-3 اتصال جوشي نبشي جان به تير ( جوش A ) 11

اتصالات زانویی در قابهای صلب 27

زانوهای ماهیچه ای مستقیم 31

اتصالات پای ستون 31

اتصال ستون به ورق پای ستون 33

طرفی پای را نیز کاملا گونیا و سنگ زده ساخت . 33

استفاده از ورق های سخت کننده در اتصال پای ستون 33

انتقال نیرو از ستون به ورق پای ستون 34

انتقال نیرو از ورق پای ستون به شالوده 35

طرحهاي مختلف خرپا با اتصالات جوشي 36

طرحهاي مختلف خرپابا اتصالات پيچي 41

توزيع و انتقال نيروها 42

توزيع نيروهاي محوري در مقطع 42

توزيع نيروي برشي 42

استفاده از سخت كننده در اتصالات خرپاهاي جوشي 42

سخت كننده هاي ناحيه كششي 42

روش تقسيم نيرو براي طراحي سخت كننده هاي خرپاها 43

ورقهاي مضاعف كننده جان ( شخت كننده هاي طولي ) 43

طراحي ورقهاي اتصال در خرپاها 43

تنشهاي ثانوي در خرپاها و اتصالات آنها 44

اتصالات لوله ها 44

ورق هاي اتصال 45

دستوراتي براي ساخت 46

توصيه هايي در مورد طرح اتصال لوله ها 47

الگو براي اتصالات لوله اي 47

محل وصله 48

نيرو هاي وصله 48

پر كننده 49

اهميت خستگي 50

خستگي در اعضاء 51

خستگي در اتصالات پرچي 51

خستگي در اتصالات پيچي 52

خستگي در اتصالات جوشي 53

 1-1-جوشكاري با قوس الكتريك

در جوشكاري با قوس الكتريك كه متداولترين نوع جوشكاري درساختمان سازي است ، اتصال بين مصالح با ذوب كردن لبه هاي درز و سخت شدن بعدي آنها صورت مي گيرد 0 در حين ذوب ، فلز پايه و فلز جوش با يكديگر ممزوج شده و پس از سخت شدن ، اتصال قطعات تامين مي گردد 0

حرارت لازم براي ذوب مصالح ، به وسيله قوس الكتريكي تامين مي شود 0 قوس بين يك مفتول فولادي كه الكنرود خوانده مي شود و فلز پايه تشكيل مي يابد 0 با نزديك كردن الكترود به درز جوش ، قوس ايجاد شده و حرارتي معادل 3600 درجه در نوك الكترود توليد مي شود 0 اين حرارت زياد ، باعث ذوب فلز پايه و نوك الكترود مي شود و يك حوضچه مذاب از هر دو فلز در نوك الكترود به وجود مي آورد 0 با حركت الكترود ، حوضچه مذاب  به سمت جلو حركت كرده و حوضچه هاي مذاب پشتي سرد و منجمد شده و باعث امتزاج و يكپارچگي دو فلز در محل درز مي شوند 0

در تمام جوشكاري هاي مدرن امروزي ، براي افزايش كيفيت جوش و جلوگيري از انجماد و زود سرد شدن حوضچه مذاب ، روي الكترود روكش مي شود 0

روكش همراه بافلز پايه و الكترود ذوب شده در حين انجماد به علت سبكتر بودن رو مي آيد و به صورت غشايي روي فلز مذاب در حال سرد شدن را مي پوشاند 0 اين غشاء كه به گل جوشكاري موسوم است ، از هيدراسيون جوش نبز جلوگيري مي كند0

در شكل 1-1 مدار جوشكاري و در شكل 1-2 تشكيل حوضچه مذاب در نوك الكترود نشان داده شده است.

1-2- انواع اتصال جوشي

در شكل 1-3 انواع اتصالات جوشي نشان داده شده است اين اتصالات عبارتند از :

الف : اتصال لب به لب

ب : اتصال روي هم

پ : اتصال سپري

ت : اتصال گونيا

ث : اتصال پيشاني

1-3- انواع جوش

در شكل 1-4 انواع جوش نشان داده شده استكه عبارتند از:

الف : جوش شياري

ب : جوش گوشه

پ : جوش كام

ت : جوش انگشتانه

جوش گوشه متداول ترين نوع جوشدر سازه هاي فولادي است 0 بعد از آن جوش شياري قرار دارد 0 كاربرد جوش انگشتانه و كام به موارد مخصوصي كه در آن مقاومت جوش انجام شده درلبه ها به حد كافي نباشد ، محدود مي شود 0

1-4-جوش گوشه

جوش گوشه متداول ترين جوش در ساختمان هاي فولادي است 0 از اين جوش مي توان در اتصال روي هم ، اتصال سپري و اتصال گونيا استفاده كرد 0 كه نتيجه آن در شكل 1-5 نشان داده شده است 0 در شكل 1-6 مشخصات هندسي جوش گوشه با دو ساق مساوي نشان داده شده است 0 در اين شكل به اختلاف بين اندازه گلو و اندازه ساق توجه داشته باشيد 0 اگراندازه گلو و اندازه ساق جوش گوشه باشد ، داريم :

te = 0.707 D

تنش مجاز جوش گوشه در روي گلو ، مساوي 945 كيلوگرم بر سانتيمترمربع مي باشد كه حاصل ضرب 945 به ارزش جوش گوشه معروف است 0

با توجه به تناسب هندسي بين و ارزش جوش گوشه را مي توان با تقريب مساوي 650 در نظر گرفت كه در آن اندازه ساق جوش است 0 در محاسبات ظرفيت تمام جوش هاي گوشه اين دستنامه ، از مقادير فوق استفاده گرديده است 0 ( فرضيات و روش محاسبه در بخش 1-8 آمده است )

1-5- انواع جوش شياري

براي انجام جوش شياري دردو لبه مجاور هم ، لازم است لبه هاي كار به منظور نفوذ كامل جوش آماده گردند 0 در شكل 1-7 انواع آماده لبه ها ارائه شده است 0

1-6 – علائم جوشكاري

قبل از اينكه يك درز يا اتصال جوش شود ، طراح بايد قادر باشد به طريقي دستورات خود در مورد اندازه و نوع جوش لازم را به نقشه كش و يا سازنده اتصال ارائه نمايد 0 انواع اصلي جوش و بعضي انواع فرعي در بخش هاي قبل موردبحث قرار گرفت 0 اگر براي ساخت هر اتصال جديدي ، به دستورالعمل هاي اختصاصي و مشروحي احتياج بود ، كار طراح در تهيه دستور ساخت يك اتصال ، بسيار مشكل مي شد .

نياز به يك وسيله ساده و در عين حال دقيق براي بر قراري تفاهم ميان طراح و سازنده به استفاده از علائم اختصاري كه نمايشگرانواع جوشها و اندازه هاي آنهاست ، رواج بخشيده است . علائم استانداردي كه در شكل 1-8- به نمايش درآمده است به خوبي هر دستورالعمل اختصاصي مشخص كننده نوع ،اندازه ، طول و محل هر جوش مي باشد.(در شكل 1-9- نشان داده شده است )

ممكن است كه خواننده احساس كند كه تعداد علائم بي جهت زياد است در صورتي كه سيستم نمايش جوشها به تعداد كمي انواع اصلي تقسيم شده كه با سرهم كردن آنها دستورالعمل هاي كامل تهيه ميشوند. هر گاه از يك نوع اتصال هاي خاص در يك سازه استفاده به عمل مي آيد ، ممكن است تنها به نمايش جزئيات تيپ مانند شكل 1-10-الف بسنده كرد. هر گاه اتصالات خاص مورد استفاده قرار گيرند  ، بايد جزئيات هر يك را مشخص ساخت تا هيچ ترديدي درباره نقطه نظرات طراح باقي نماند. (شكل 1-10 – ب)

دراين شكل طراح مشخص ساخته كه جوش انگشتانه در كارخانه و بر روي زمين انجام مي گيرد در حالي كه جوش نيم جناغي دو طرفه كه ورق اتصال را به ستون متصل مي سازد ، در محل كارگاه و موقع نصب اجرا مي شود. از آنجايي كه طراح مشخص نساخته كه آيا جوش گوشه متصل كننده نبشي به ورق در كارخانه و محل نصب انجام پذيرد، سازنده اسكلت فلزي آزاد خواهد بود.

در اين مورد خاص بهتر است كه جوش گوشه در كارخانه و يا روي زمين انجام گيرد. زيرا ممكن است جوش انگشتانه در عين عمليات نصب تحت تنش هاي اضافي قرار گيرد. عموما به دليل ملاحظات اقتصادي سازنده تا آنجايي كه مي تواند جوشها را بر روي زمين انجام دهد. بنابر اين مشخص ساختن جوشهايي كه طراح مي خواهد حتما در محل نصب و پاي كار انجام شود ، از اهميت بسياري برخوردار است 0

1-7- الكترود جوشكاري

هر نوع الكترود براي وضعيت خاصي از جوشكاري مناسب است . به همين علت براي هر شرايط جوشكاري بايد الكترود سازگار با آن شرايط انتخاب گردد .

اين سازگاري بايد هم از ديدگاه مقاومت و هم از نظر نوع روكش ، و هم قطر الكترود مورد بررسي قرار گيرد . كتاب هاي راهنماي جوشكاري مي توانند براي انتخاب الكترود مناسب مورد استفاده قرار گيرند .

به عنوان يك اصل عمومي مي توان گفت اغلب فولادهاي نرم ساختماني بايد با الكترودي جوشكاري شوند كه مقاومت كششي نهايي فولاد ميله آن حدود 4200 كيلوگرم بر سانتيمتر مربع باشد . به اين نوع الكترود مطابق استانداردهاي AWS الكترود E60xx اطلاق مي گردد . البته شرايط روكش الكترود در كيفيت جوش به دست آمده تاثير به سزايي دارد . لذا در مورد عملي حتماًٌ بايد به دو رقم ديگري كه پس از عدد 60 در نام الكترود ذكر مي گردد توجه نمود و معناي آنها را مورد تفسير و تدفيق قرار داد .

1-8- تنشهاي مجاز كليه اتصالات عرضه شده در اين راهنما از مبحث 10 مقررات ملي ساختماني ايران ‹‹طرح و اجراي ساختمانهاي فولادي›› انتخاب شده است . به عنوان مثال جوش گوشه معادل مقدار زير انتخاب شده است :

E60 = الكترود

cm²/kg 4200 = Fu

cm² / kg 945 = 4200 × 3 . 0 × 75 . 0 = تنش برشي مجاز در گلوگاه

75/0 ضريب كاهش براي بازديد چشمي مي باشد .

650D # D (Cos45 ) 945 = ارزش جوش

كه همان عدد آشناي طراحان سازه هاي فولادي است .

1-9- حداقل اندازه جوش

حداقل بعد جوش گوشه بايد طبق جدول 1-1 تعيين شود . حداقل بعد جوش تابع قطعه ضخيمتر مي باشد، ضمناًٌ نبايد از ضخامت قطعه نازكتر تجاوز كند .

ضخامت قطعه ضخيمتر حداقل بعد جوش گوشه

تا 7 ميليمتر

7 تا 12 ميليمتر

12 تا 20 ميليمتر

بيش از 20 ميليمتر 3 ميليمتر

5 ميليمتر

7 ميليمتر

8 ميليمتر

جدول 1-1

كلياتي در مورد اتصالات

3-1 انواع اتصال

آيين نامه AISC در بخش هاي طرح به روش تنشهاي مجاز (طرح الاستيك ) و طرح خميري خود ساختمانهاي فولادي را برحسب نوع اتصالاتي كه در آنها بكار مي رود به سه دسته تقسيم مي كند . اين سه دسته عبارتند از :

الف ) ساختمانهاي نوع 1 ، قاب هاي صلب : در اين نوع ساختمانها پيوستگي كامل در محل اتصالات برقرار مي باشد ، به اين ترتيب كه زاويه اوليه بين اعضا متقاطع در محل اتصال ثابت نگاه داشته مي شود . اتصالات اين نوع ، هم در طراحي بروش تنشهاي مجاز و هم در طرح خميري بكار مي روند .

ب ) ساختمانهاي نوع 2 ، قاب هاي ساده : در اين نوع ساختمانها گيرداري چرخشي در انتهاي اعضا تا حدي كه عملاًٌ امكان آن وجود دارد ، پايين نگاه داشته مي شود . اتصال اين اعضا را مي توان ساده محسوب نمود .

اتصالات ساده در طرح خميري كاربرد ندارند ، تنها استفاده آنها مي تواند در مورد اتصال اعضايي باشد كه با صفحه قاب مورد نظر كه قرار است از مقاومت خميري آن استفاده نماييم ، متقاطع هستند .

ج ) ساختمانهاي نوع 3 ، قابهاي نيمه صلب : در اين نوع اتصالات ، گيرداري چرخشي بين 20 تا 90 در صد گيرداري لازم براي جلوگيري از هرگونه تغيير زاويه مي باشد .

آيين نامه AISC بيان مي دارد كه از اتصالات نوع 3 موقعي مي توان در ساختمان استفاده كرد ، كه اتصالات تيرها و تيرچه ها داراي ظرفيت لنگري معلوم و قابل اطمينان مابين ظرفيت اتصالات صلب نوع 1 و اتصالات انعطاف پذير نوع 2 باشد . محدوديت استفاده از اين نوع اتصال عمدتاًٌ به خاطر اشكالاتي است كه در تخمين صحيح درجه گيرداري آنها وجود دارد .

3-2- خط تير

به منظور درك بهتر تفاوت هاي عملي بين انواع اتصالات در AISC ، خط تير كه بوسيله باتو و رووان ابداع گرديده و بوسيله سوروچنيكف بكار گرفته شده ، وسيله ترسيمي خوبي مي باشد .

Ma= Mfa + 2EI /L &a

رابطه بالا را معادله خط تير نامگذاري كرده اند . يك اتصال صلب بايد قادر باشد لنگري معادل M1 (حدود 90 درصد لنگر گيرداري) يا بيشتر را انتقال دهد . اتصال ساده لي از نوع 2 تنها بايد 20 درصد يا كمتر از لنگر Mfa را انتقال دهد .

اتصال ساده تيرها بوسيله نبشي جان

4-1 روش اتصال

اتصالات ساده برشي بكمك نبشي هاي جان كه از نوع 2 اتصالات AISC مي باشند ، براي متصل ساختن تيرها به تيري ديگر يا به بال ستون بكار مي رروند . در اين نوع اتصال ، نبشي بايد تا سرحد امكان انعطاف پذير در نظر گرفته شود . اتصال نبشي به ستون معمولاً در كارگاه و موقع نصب صورت مي گيرد ، ولي اتصال نبشي به تير اغلب در كارخانه انجام مي شود .

وقتي كه از نبشي جان براي اتصال تير به ستون استفاده مي گردد ، فاصله آزادي در حدود 12 ميلي متر در نظر گرفته مي شود تا اگر تير در حدود رواداري هاي مجاز بلند بود ، بدون بريدن سرآن و تنها با جابجا كردن نبشي بتوان آن را نصب نمود .

وقتي كه اتصال دو تير به نحوي انجام مي گيرد كه بالهاي فوقاني هر دو در يك تراز واقع مي گردد ، بايد قسمتي از بال تيري را كه مقصود ايجاد اتصال ساده براي آن است جدا كرده اتصال را برقرار ساخت .

تحقيقات اخير نشان داده است كه خرابي تيرهاي تراز شده ، تحت بارهاي سنگين ، در صورتي كه اتصال جان به نبشي بوسيله پيچهاي پرمقاومت برقرار شده باشد ، ممكن است در نتيجه پارگي جان تير در امتداد سوراخ پيچها صورت پذيرد .

4-2 تنش خمي نبشي هاي اتصال

نيروي كشش T بر واحد طول بالاي نبشي ها از تخمين لنگر وارده محاسبه تنش خمشي حاصل از آن در ساقهاي بيرون آمده نبشي ، بدست مي آيد .