آشنایی با انواع اتصالات فولادی

آشنایی با اتصالات فولادی

Crane درک درست از رفتار سازه ای یک اتصال و دانش کافی از نحوه ی انتقال نیرو توسط آن، از الزامات اساسی در طراحی یک اتصال ایمن است. از آنجا که در اکثر حوادث طبیعی، علت بسیاری از ویرانی ها در سازه های فولادی، عملکرد نامناسب اتصالات است، لذا تحقیق و بررسی دقیق در خصوص عملکرد این اتصالات، در سازه های فولادی بسیار با اهمیت است، زیرا عدم دقت در طراحی و اجرای اتصال، علاوه بر خرابی خود اتصال، صدمات جبران ناپذیری بر سایر اجزا و همچنین کل سازه وارد خواهد ساخت.
در سازه های اسکلت فلزی، به موازات استفاده از مقاطع سازه ای توخالی به عنوان ستون، باید به بحث طراحی اتصالات تیر به این گونه ستونها نیز توجه شود. در کشورهای مختلف طی سال های گذشته، روش های متعددی برای انواع اتصالات تیر به ستون پیشنهاد شده است.
  • استیفنر عبوری شامل دو صفحه ی سخت کننده در محل اتصال است که از درون ستون عبور کرده و ستون را به سه قسمت تقسیم می کنند. پس از نصب دیافراگم ها، ستون ها در محل خود مجدداً نصب و جوش می شوند.
  • برای اجرای استیفنر داخلی از چند روش می توان استفاده نمود:
    1- بریدن یک وجه ستون ( جهت دسترسی جوش)
    2- استفاده از ربات های جوشکار
  • در این نوع اتصال استیفنر به صورت صفحاتی در پیرامون ستون به گونه ای طراحی می گردد که علاوه بر انتقال کامل نیروهای ناشی از خمش تیر به ستون، از لهیدگی موضعی ستون نیز جلوگیری کند.
  • اتصال ConXL برای دستیابی به اتصالی محکم و مطمئن، با حذف جوش های کارگاهی و نصب آسان، طراحی و ارائه شده است که یک اتصال خمشی تیر بال پهن فولادی به ستون قوطی نورد شده با باکس ساخته شده از ورق است.
    دستگاه تست استاتیک
  • بولت عبوری
  • ساید پلیت

اتصال ConXL


اتصال ConXL برای دستیابی به اتصالی محکم و مطمئن، با حذف جوش های کارگاهی و نصب آسان، طراحی و ارائه شده است که یک اتصال خمشی تیر بال پهن فولادی به ستون قوطی نورد شده با باکس ساخته شده از ورق است. کالر، قطعه ی پیرامونی اصلی این اتصال است که شامل بال و جان فولادی است که از قبل در کارخانه به بالهای تیر جوش شده است (جوش شیاری با نفوذ کامل)، به صورت استاندارد و با شیوۀ فورج تولید می شود.

  • سیستم کان ایکس ال ConXL، سیستم اتصالات سازه ای، با فن آوری نوینی است، بر پایه ی شاسی های مدولار، که توسط یک مهندس با تجربه آمریکایی به نام رابرت سیمون، که بیش از 30 سال درصنعت ساختمان فعالیت دارد، جهت اجرای انواع سازه های فولادی مانند: سازه های مسکونی، صنعتی، تجاری، پتروشیمی، نفت وگاز، بیمارستانها، هتل ها، پارکینگ های طبقاتی، مراکز خرید و مرکز داده و همچنین سازه های حیاتی و زیربنایی نظیر لابراتوارها و مراکز تحقیقاتی مهم، ابداع و نخستین بار در سال 2008 میلادی به جامعه علمی و مهندسی معرفی گردید.
  • تیرها
    فقط تیرهای I شکل آماده و یا ساخته شده از ورق مورد پذیرش است.
    حداکثر عرض بال تیر I شکل، 300 میلی متر است.
    حداکثر ضخامت بال تیر I شکل، 25 میلی متر است.
    در صورت استفاده از تیر ورق I شکل، جوش اتصال ورق جان به ورق بال نباید از ضخامت ورق جان و یا 8 میلی متر کمتر باشد.
    نسبت دهانه خالص به ارتفاع تیر برای قابهای خمشی متوسط نباید از 5 و برای قابهای خمشی ویژه نباید از 7 کمتر باشد.

    ستونها

    ستون باید از مقطع قوطی (Box) باشد.
    حداقل بُعد ستون 400 میلی متر است.
    حداقل ضخامت جدار مقطع 10 میلی متر است.
    کلیه ستونها باید با بتن با وزن مخصوص حداقل 1700 کیلوگرم بر متر مکعب و حداقل مقاومت 28 روزه با 210 کیلوگرم بر سانتی متر مربع روی نمونه استوانه ای استاندارد پر شوند. بتن داخل ستون بجز کنترل هسته اتصال در سایر موارد در محاسبات وارد نمی شوند و صرفاً از آن به عنوان یک حاشیه اطمینان استفاده می شود.
  • شکل دهی فلزات تحت فشار و یا در حالت گداخته توسط قالب و به کمک پرس های هیدرولیک، مکانیک و یا پتک های ضربه ای را فورج می نامند. بسیاری از قطعات مهم در صنایع ماشین سازی، خودروسازی و صنایع نظامی با روش فورج ساخته می شوند. عملیات فورج منقطع بوده و بخاطر امکان کنترل جریان مواد و دانه بندی ساختار و همچنین فشرده کردن مادۀ اولیه، قطعات فورج شده، استحکام و سختی بالایی دارند. اکثر فلزات چکش خوار مانند فولادها و و آلیاژهای مس و آلومینیوم قابلیت عملیات فورج را دارند.

    عملیات فورج به دو دستۀ کلی فورج سرد و فورج گرم تقسیم می شود.
    فورج سرد در دمای محیط و با نیروی زیاد روی قطعات با چکش خواری بالا انجام می شود. فورج گرم در درجۀ حرارت بالا (بالاتر از دمای تبلور مجدد ماده) و با نیروی فشار کمتر اجرا می گردد. شکل پذیری و یکنواختی قطعه در این شیوه، بیشتر است.
    عملیات فورج با توجه به اینکه فلز در ضمن تغییر شکل «از قسمتی» و یا «تمام جهات» توسط قالب محبوس شده باشد، به صورت زیر دسته بندی می شود:
    • فورجینگ با قالب باز
    • فورجینگ با قالب بسته
    در مواردی که تغییر فرم مادۀ اولیه نسبت به قطعۀ نهایی زیاد است، فورج در مراحل متعدد انجام می شود.
  • استفاده از اتصال ConXL دارای مزیت های بسیاری نسبت به سایر اتصالات رایج است. در این بخش، نگاهی اجمالی به عمده مزیت های این اتصال می اندازیم.
    -کارایی و استحکام
    در اتصال ConXL (تصویر1) نیروهای خمشی بال تیر از طریق جوش نفوذی کامل در ناحیه ی اتصال، به فلنج بال انتقال می یابد. فلنج های بال، نیروهای فشاری بال تیر را از طریق خمش فلنج بال و فشار مستقیم به کالرها انتقال می دهند. فلنج ها، نیروی کششی بال تیر را در حالت خمشی به بولتها و آنها به فلنج های کناری و در نهایت به فلنج روبرو انتقال می دهند. این نیروهای ترکیبی از طریق سطح تماس کالرها و ستون و جوش های گوشه که کالرها را به ستون متصل می کنند، به دیواره ستون منتقل می شوند. عملکرد اجزای این اتصال به صورت کاملاً یکپارچه است.
    ولی در اتصالات رایج (تصویر2)، نیروی فشاری بال تیر از طریق جوش نفوذی به یکی از وجوه باکس منتقل شده و انتظار می رود توسط استیفنر به سایر وجوه انتقال داده شود.
    -کارایی و استحکام
    حجم جوشکاری در این نوع اتصال به مراتب کمتر از اتصالات نوع معمول است و در ضمن تمامی مراحل جوشکاری با دقت و کیفیت بالا در کارخانه صورت گرفته، بطوریکه در محل پروژه به هیچگونه جوشکاری نیاز ندارد.
    -استیفنر
    در اتصال conXL مجموعه ای از قطعات به نام کالر و فلنج بال جایگزین استیفنرها (ورق پیوستگی) در اتصالات معمول شده اند.
    -دقت و سرعت
    با استفاده از فیکسچر مخصوص جهت نصب کالر بر روی ستون، ضمن بالا رفتن دقت کار، سرعت انجام آن نیز به طور قابل توجهی افزایش می یابد.
  • مؤسسه AISC در سال 2010 اتصال ConXL را مورد بررسی قرار داده و پس از تأیید منتشر نموده است. در فصل دهم این آیین نامه، به صورت مفصل به این اتصال پرداخته شده است که می توانید از طریق لینک زیر، اقدام به دانلود آن نمایید.
    دانلود