کتاب اتصالات در سازه های فولادی ( بر اساس آخرین ویرایش مبحث دهم و استاندارد AISC358 )

توضیحات
پیشگفتار

آیین نامه فلزی ایران (مبحث دهم) که برگرفته از آیین نامه AISC می‌باشد در سال 1392 با اقتباس از ایین نامه AISC2010 با دو تغییر بسیار مهم منتشر گردید این آیین نامه روش LRFD را به عنوان تنها روش معتبر برای طراحی سازه‌های فلزی معرفی نمود و روش تنش مجاز را کنار گذاشت. تغییر مهم دیگر این آیین نامه اضافه کردن بخش اتصالات پیش تایید شده بوده که برگرفته از استاندارد 358 AISC می‌باشد همچنین اتصال با ورق روسری و زیرسری جوشی که مورد استفاده زیادی در ایران دارد، نیز در این بخش قرار گرفت.
از آنجایی که طراحی اتصالات به همراه محدودیت‌ها و ظرفیت‌های آن در کمتر کتابی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است سعی کرده ایم که تمامی اتصالات پیش تایید شده مبحث دهم را با استفاده از یک مثال کاربردی با کنترل تمام ضوابط و محدودیت‌های آیین نامه در قالب جزوه یا کتابی جمع‌آوری نماییم تا تمامی مهندسین محاسب در تمام کشور بتوانند از آن استفاده نموده و این روند محاسبات را برای تمامی تیر‌ها و مقاطع خود در پروژه‌ها به آسانی به‌كار برده و در دفترچه محاسبه خود قرار دهند. تا یکی از مهمترین، اساسی‌ترین و کاربردی‌ترین موضوعات در سازه‌های فلزی تا حد مطلوبی پوشش داده شود.
روش ارائه این کتاب به نظر نویسندگان این کتاب حلقه مفقوده آنالیز و طراحی انواع موضوعات و مسائل چه در اسکلت فلزی و چه در اسکلت بتنی می‌باشد. بدین معنی که آنالیز و طراحی و اجرای هر نوع بازتابی از سازه نه به صورت کلی گویی یا ساده انگارانه بلکه به صورت جزئی نگری با مقاطع ملموس و مبتلا به جامعه ما هر چند پیچیده باید ارائه گردد تا مورد استفاده عموم جامعه مهندسی قرار گرفته و در ادامه باعث پیشرفت روش گام به گام طراحی سازه گردد.
زیرا امروزه با توجه به پیشرفت نرم افزار‌های آنالیز و طراحی چون ETABS و SAP و ... شاید باید به تمامی طراحی‌ها و تحلیل‌های گذشته شک کرد و با مبانی و علم روز در جهت اثبات مبانی ذکرشده گذشتگان و یا تصحیح آن‌ها پرداخت. و باید اذعان نماییم که با برنامه‌ها و کامپیوترهای موجود امروزی در اکثر موارد به دانش و علم گذشتگان خود باید آفرین گوییم. که با دست خالی دستاوردهای ارزشمندی را کسب کرده اند که امروزه ما می‌توانیم در چارچوب آن‌ها با آسودگی خاطر به طراحی سازه‌های بسیار پیچیده بپردازیم.
نشریه AISC 358 (آیین نامه طراحی اتصالات پیش تایید شده ویژه و متوسط در اسکلت فلزی) یکی از کاربردی ترین مجموعه‌ها برای طراحی اتصالات می‌باشد محدودیت‌ها، ظرفیت‌ها و روش‌های گام به گام طراحی با زبان ساده در این نشریه آورده شده است که بسیار مورد استفاده نویسندگان این کتاب قرار گرفته است.
در مبحث دهم در سال 1392 به صورت خلاصه و موجز چند نوع از اتصالات نشریه 358 آورده شده است. ترجمه خلاصه این نشریه باعث می‌شود که مهندسان محاسب نتوانند طراحی کامل این اتصالات را انجام دهند و این امر نیز به خاطر شیوه آیین نامه نویسی ما می‌باشد زیرا آیین نامه فلزی هیچ‌گاه وارد جزئیات طراحی نمی شود. و به همین دلیل کتاب‌های جنبی دیگری باید در این مورد به کمک آیین نامه بیایند هدف این کتاب نیز ارائه توضیحات کاملی از روش‌های طراحی این نوع اتصالات می‌باشد که در کتاب حاضر هم از مبحث دهم و هم از نشریه 358 با متن اصلی آن و گاهی ترجمه آن استفاده شده است.
با استفاده از این مطالب مهندسان محاسب می‌توانند با نوشتن یک برنامه کامپیوتری ساده تمامی کنترل‌ها و ضوابط آیین نامه‌های ایران را انجام داده و به طراحی هر اتصال برای هر مقطع دلخواه بپردازند. زیرا محاسبات این اتصال‌ها کاری تکراری و شاید همراه با اشتباه باشد. و با نوشتن یک برنامه کامپیوتری با استفاده از مراحل طراحی اتصالات ذکر شده در این کتاب مهندس محاسب می‌تواند به سرعت با تغییر و جابه‌جایی متغیرهای مختلف نگرشی جدید در طراحی بدست آورد و ابتکارات و دتایل‌های مناسب‌تر و اقتصادی‌تر و در عین حال یکنواخت‌تری ایجاد کند که این امر باعث پیشرفت در کیفیت و سرعت طراحی و اجرا می‌گردد.
پیش نیاز درک مطالب این کتاب دانستن روابط طراحی جوش و پیچ می‌باشد که پیشنهاد می‌گردد مهندسان محترم قبل از مطالعه مباحث این کتاب از این روابط که در اکثر کتاب‌ها موجود می‌باشد آگاهی کامل داشته باشند. در این کتاب نیز سعی شده است تا جایی که امکان دارد این مطالب معرفی شوند.
در خاتمه از تمامی همکاران و اساتید محترم تقاضا داریم ضعف‌ها و خطاهای این کتاب و پیشنهادات خود را برای هرچه کامل‌تر شدن این مجموعه به آدرس SamadAghazadeh@gmail.com ارسال نمایند.
ان شاء الله در زمان کوتاهی طراحی چشمه اتصال و ورق پیوستگی نیز به کتاب اضافه خواهد شد.

صمد آقازاده و پویا آقازاده
تابستان
1393



پیشگفتار دوم

پس از چاپ کتاب اتصالات در سازه‌های فولادی که به بررسی اتصالات پیش ارزیابی شده تیر به ستون با تمام جزئیات و مراحل طراحی آن می‌پرداخت وبا توجه به آن چه که در پیشگفتار چاپ اول کتاب قول داده بودیم مباحث چشمه اتصال و ورق پیوستگی را با همان شکل فصول قبل آماده کردیم، از طرفی مطالبات و تشویق های دوستان و همکاران محترم ما را بر آن داشت تا به منظور کامل شدن کتاب طراحی اتصالات علاوه بر چشمه اتصال و ورق پیوستگی مباحث وصله های پیچی تیرها، مهاربند جانبی و زبانه کردن تیرها را نیز به کتاب اضافه نماییم.
بنابراین بهتر دیدیم که این پنج فصل جدید را نه در یک جلد کتاب جداگانه بلکه به همراه هفت فصل چاپ اول کتاب در یک مجموعه کامل که تقریباً تمامی مباحث بنیادی اتصالات در سازه های فولادی را شامل می‌شود منتشر نماییم. اگرچه هنوز مباحثی مانند ورق اتصال بادبند (GussetPlate)، وصله ستون‌ها (Column Splice) و صفحه ستون (Base Plate) و ... باقی مانده که ان شاء الله در آینده نزدیک آن‌ها را نیز به رشته تحریر در خواهیم آورد.
در اینجا لازم می‌دانیم که از اساتید، مهندسان و همکاران ارجمندی که با دقت کتاب اتصالات سازه‌های فولادی را مطالعه نموده و ضعف‌ها و کاستی‌های آن را به همراه پیشنهادهای سازنده به نویسندگان منتقل نمودند کمال تشکر و سپاس را داشته باشیم با کمک این دوستان در این کتاب هفت فصل اول مورد بازنگری قرار گرفته و نکات مبهم و اشکالات آن رفع گردیده است. از طرفی خیلی از دوستان از روش نگارش کتاب که به صورت کاربردی برای مهندسان محاسب و مجری تهیه گردیده است استقبال کرده و ما را مورد لطف قرار دادند. این نوع نگارش همانطور که در چاپ اول کتاب نیز ذکر شد حلقه مفقوده طراحی سازه‌ها می‌باشد (چه سازه‌های فولادی و چه سازه‌های بتنی). یعنی پرداختن به طراحی و محاسبه و کنترل‌های گوناگون در هر زمینه و موضوع سازه‌ای (در این کتاب اتصالات فولادی) و سپس تهیه نقشه سازه براساس آن به همراه دتایل‌های لازم.
خلاصه آن که بعد از مطالعه و آگاهی نسبت به مفاهیم پایه و بنیادی طراحی سازه که در اکثر کتاب‌های مادر وجود دارد باید با توجه به آیین‌نامه‌های موجود (که هر چند سال در حال تغییر می‌باشند) و استناد به بندهای مختلف آن‌ها به صورت کاربردی به محاسبه سازه پرداخته تا تمامی نکات آیین‌نامه‌ای رعایت گردد.
در خاتمه از تمامی همکاران و اساتید محترم و خوانندگان تقاضا داریم ضعف‌ها و خطاهای این کتاب و پیشنهادات خود را همانند گذشته برای هرچه کامل‌تر شدن این مجموعه به آدرس SamadAghazadeh@gmail.com ارسال نمایند.
صمد آقازاده و پویا آقازاده
تابستان 1394


فهرست مطالب

فصل 0 الزامات كلی اتصالات پیش‌تایید شده 1
0.1 جوش جان تیر به بال تیر 2
0.2 جوش برش‌گیرها روی تیر اصلی 3
0.3 ضریب کاهش مقاومت 3
0.4 جوش نفوذی جان به بال ستون در ناحیه اتصال 4
0.5 محدودیت طول خالص دهانه به ارتفاع مقطع تیر 5
0.6 مهاربند جانبی تیرها 5
0.7 توضیح برخی موارد مطرح شده در کتاب 6
فصل 1 اتصال گیردار جوشی با ورق روسری و زیرسری 11
1.1 بدست آوردن مشخصات هندسی تیر 13
1.2 مقاومت جاری شدن و گسیختگی تیر 14
1.3 محل مفصل پلاستیک 14
1.4 بارمرده و زنده گسترده وارد بر تیر 16
1.5 محاسبه لنگر پلاستیک محتمل و محاسبه نیروهای طراحی 16
1.6 طراحی اتصال با ورق روسری و زیر سری 20
1.7 سخن آخر 32
فصل 2 اتصال گیردار پیچی با ورق روسری و زیرسری 33
2.1 بدست آوردن مشخصات هندسی تیر 35
2.2 مقاومت جاری شدن و گسیختگی تیر 37
2.3 محل مفصل پلاستیک 37
2.4 بار مرده و زنده گسترده 39
2.5 محاسبه لنگر پلاستیک محتمل و نیروهای طراحی در تیر 39
2.6 کلیات اتصال BFP 44
2.7 گام‌های طراحی 47
2.8 سخن آخر 74
فصل 3 اتصال گیردار فلنجی با 4 پیچ و بدون سخت‌كننده 77
3.1 بدست آوردن مشخصات هندسی تیر 80
3.2 مقاومت جاری شدن وگسیختگی تیر 81
3.3 گام‌های طراحی 134
3.4 طراحی قسمت ستون 97
فصل 4 اتصال گیردار فلنجی با 4 پیچ و سخت‌كننده 105
4.1 بدست آوردن مشخصات هندسی 106
4.2 مقاومت جاری شدن و گسیختگی 108
4.3 گام‌های طراحی 108
4.4 طراحی قسمت ستون 119
فصل 5 اتصال گیردار فلنجی با 8 پیچ و سخت‌كننده 123
5.1 بدست آوردن مشخصات هندسی تیر 125
5.2 مقاومت جاری شدن و گسیختگی تیر 126
5.3 گام‌های طراحی 126
5.4 طراحی قسمت ستون 137
5.5 سخن آخر 140
فصل 6 اتصال گیردار مستقیم – تیر با مقطع كاهش یافته 143
6.1 محدودیت‌های اتصال RBS 146