کتاب سازه های فولادی

کتاب سازه های فولادی

---

کتاب سازه های فولادی

حجم فایل: ۶٫۷۵۱KB

تعداد صفحه : ۱۰۷ صفحه

فرمت فایل: PDF

قیمت فایل: رایگان

طراحی سازه های فولادی اتصالا

کتاب سازه های فولادی

منابع

• مقررات ملی ساختمان – مبحث دهم (طراحی ساختمانهای فولادی)
• راهنمای جوش و اتصالات جوشی
• مقررات ملی ساختمان- مبحث ششم (بارگذاری)
• طراحی سازه های فولادی- جلد ششم
• طراحی سازه های فولادی به روش LRFD
• طراحی سازه های فولادی
• طراحی سازه های فولادی

مقدمه

• آلیاژ فولاد
• فولاد ساختمانی
• خواص مکانیکی فولاد
• رفتار مصالح فولاد
• انواع اتصالات فولادی

آلیاژ فولاد

ترکیبی از آهن، کربن، منگنز، سیلیسیوم، نیکل، مس و …

هر عنصر اثر خودش را بر خواص آلیاژ دارد:

1. کربن: با افزودن کربن به فولاد ، مقاومت تا به مقدار مشخص زیاد می شود ، ولی فولاد شکننده و ترد و مقاومتش در مقابل بار های دینامیکی کم می شود.
2. منگنز : افزودن هنگز در مقابل ضربه و سابش را زیاد می کند. وشکل پذیری فولاد را هم افزایش می دهد. .
3. سیلیسیوم : افزایش این عنصر ،مقاومت فولاد در مقابل خوردگی را افزایش می هد.
4. نیکل و مس  : شکل پذیری فولاد را افزایش می دهند.

کتاب سازه های فولادی

آلیاژ فولاد

فولادهای کربن دار حد فاصل آهن خالص (صفر % کربن)و چدن ( ۱/۷% کربن )

1. :فولاد کم کربن : مقدار آن کم تر از ۰/۱۵ درصد.
2. فولاد با کربن ملایم : مقدار آن حدود ۰/۱۵ الی ۰/۲۹ درصد.
3. فولاد با کربن متوسط : مقدار آن حدود ۰/۳۰ الی ۰/۵۹ درصد.
4. فولاد با کربن زیاد : مقدار آن حدود ۰/۶۰ الی ۱/۷ درصد.

افزایش درصد کربن باعث افزایش تنش تسلیم، کاهش شکل پذیری و مشکلات در جوش پذیری می شود.

در صورتیکه مقدار کربن از ۳ درصد تجاوز نماید عمل جوشکاری پر خرج شده و احتیاج به پیش گرمایش، پس گرمایش و الکترودهای خاص خواهد بود.

فولاد ساختمانی

استاندارد AISC

۱- فولاد ۳۷ ST یا فولاد نرمه :این فولاد در رده فولاد با کربن ملایم قرار دارد. این فولاد دارای پله تسلیم مشخص بوده که کاربرد اصلی آن در ساخت پروفیل های ساختمانی و ساختمان سازی می باشد.

۲- فولاد۵۲ ST یا فولاد های پر مقاومت کم آلیاژ : این فولاد با افزایش مقادیر نا چیزی آلیاژ نظیر کروم ، کلمبیم ، مس ، منگنز ،نیکل و… به فولاد های کربن بدست می آید.افزایش آلیاژ های فوق باعث ریز تر شدن ساختمان بلوری آهن ودر نتیجه افزایش مقاومت آن می شود .این فولاد ها مانند فولاد نرمه دارای

پله تسلیم مشخص بوده و به راحتی جوشکاری می شوند وکاربرد بیشتر آن در صنعت است .

خواص مکانیکی فولاد

مبحث دهم مقررات ملی صفحه ششم

کتاب سازه های فولادی

۲-۴-۱-۱۰- از نظر این مبحث ،مدول الاستیسیته (ضریب ارتجاعی ) مصالح فولادی (E) مساوی با ۱۰۵*۲مگاپاسکال در نظر گرفته می شود.

۳-۴-۱-۱۰- از نظر این مبحث ضریب پواسون مصالح فولادی مساوی ۳% در نظر گرفته می شود.

اتصالات ساده

۲-۱-۹-۲-۱۰- اتصال ساده

اتصال ساده تیر ها ،شاه تیر ها و خر پاها اتصالی گفته می شود که انعطاف پذیری بوده و میتوان آن ها فقط در برش و اثرات ناشی از آن طراحی نمود .اتصال ساده باید شرایط آزادی دوران در انتها اعضا را تامین نمایند. برای تامین این شرایط برخی تغییر شکل های غیر الاستیک با رعایت محدودیت های مربوطه در اتصال مجاز می باشد.

اتصالات خمشی

الف ) اتصالات خمشی کاملا گیر دار ، اتصالات خمشی کاملا گیر دار به اتصالی گفته می شود که در آن چرخش نسبی بین اعضا متصل شده به یکدیگر نا چیز است . این نوع اتصال به منظور حفظ زاویه بین اعضا متصل شده به یکدیگر باید در حالت حدی از مقاومت و سختی کافی برخوردار باشند .

ب ) اتصال خمشی نیمه گیر دار ، اتصال خمشی نیمه گیر دار  به اتصالی گفته می شود که از طریق ان اگر چه لنگر ها منتقل می شوندلیکن چرخش نسبی بین اعضا متصل شده به یکدیگر نا چیز نبوده و غیر قابل طرف نظر می باشد در هنگام استفاده از این نوع اتصال ویژگی های پاسخ نیرو تغییر شکل بایستی در تحلیل سازه در نظر گرفته شود. ویژگی های پاسخ نیرو تغییر شکل یک اتصال نیمه گیر دار باید به شیوه تحلیلی یا بر اساس نتایج آزمایشگاهی معتبر تعیین گردد.

اتصال نیمه گیر دار باید در حالت های حدی از مقاومت ، سختی و ظرفیت تغییر شکل کافی بر خوردار باشند.

انواع اتصالات فولادی از نظر قطعات الحاقی

1. وصله تیر
2. وصله ستون
3. وصله اعضای کششی
4. اتصال تیر به ستون
5. اتصال بادبند به اسکلت
6. اتصال اعضای خرپایی به یکدیگر
7. اتصال ستون به صفحه ستون
8. اتصال تیر فرعی به تیر اصلی

انواع اتصالات فولادی از نظر ابزار اتصال

1. جوش
2. پیچ
3. پرچ

جوشکاری: اتصال و یکپارچه کردن قطعات فلزی به کمک حرارت فشار و یا ترکیبی از حرارت و فشار جوش قوس الکتریکی: در این روش از انتقال بار در یرک قروس الکتریکی به عنوان منبع حرارت استفاده می شود تا در محل اتصال حوضچه کوچکی از فلز پایه از هر دو قطعه که مذاب شده است و فلز پرکننده تشکیل شرود. برا سرد شدن فلزات قطعه یکپارچه ای تشکیل می شود.

قوس الکتریکی: هوا در حالت عادی نارساناست. اما تحت اثر میدان الکتریکی پر آمپر ذرات هوا بار دار شده و به طور تسلسل بار را منتقل مینمایند. این انتقال به علت مقاومت بالای هوا با آزاد شدن انرژی زیاد همراه است.

فرآیندهای جوشکاری

• دستی

در این روش انبر  توسط انسان در محل درز حرکت داده می شود و طول الکترود محدود است

• نیمه خودکار

در این روش هدایت انبر توسط انسان انجام می شود ولی طول الکترود نا محدود است

• خودکار

در این روش هدایت انبر توسط انسان انجام نمی شود

کتاب سازه های فولادی

ابزار و تجهیزات لازم برای جوشکاری

• منبع انرژی
• کابل
• انبر
• الکترود
• گیره اتصال

ابزار حفاظتی جوشکاری

• ماسک
• عینک
• دستکش
• لباس محافظ
• چکش گل زن

منبع انرژی

• موتور مولد
• مبدل – یکسو کننده (رکتیفایر)
• مبدل(ترانس)

الکترود روکش دار

تعریف: فلز پرکننده به شکل مفتول که جریان بین انبر الکترود و فلز پایه را به صورت قوس ایجاد می کند

وظایف الکترود:

1. بهبود خواص اتصال با جایگزینی فلز الکترود به جای فلز مادر
2. رسانایی بهتر برای تولید قوس
3. حفاظت از اتصال در برابر اکسیداسیون

نامگذاری الکترودها AWS

• یک عدد ۴ یا ۵ رقمی بعد ازE

دو یا سه رقم بعد از E میزان مقاومت کششی فلز الکترود برحسب   KSI 60،۷۰،۸۰،۱۱۰،….

سطح موثر جوش

• به منظور محاسبه تنشهای وارد بر سطح جوش لازم است سطح محاسباتی آن مشخص شود تا با توجه به نیروی وارد بر جوش و سطح مقطع بحرانی آن محاسبات مربوط به تنش را انجام داد.

۱)جوش شیاری:

• همواره مساحت موثر جوش برابر است با حاصلضرب طول جوش در گلوی موثر جوش
• گلوی موثر جوش:
• جوش شیاری با نفوذ کامل: ضخامت ورق نازک تر
• جوش شیاری با نفوذ نسبی: عمق شیار منهای سه میلیمتر

۲)جوش گوشه

• در این نوع جوش نیز برای محاسبه سطح مقطع موثرجوش بلزم است طول جوش در گلوی موثر ان ضرب شود.
• طول جوش گوشه: طول جوش ممتد با بعد ثابت
• گلوی موثر جوش:

محدودیت ابعادی جوش گوشه

• در صورتیکه نتوان ضخامت های حداقل فوق را با یکبار عبور تامین نمود باید از پیش گرمایش و یا فرآیند های کم هیدروژنی استفاده کرد.
• در سازه تحت بار دینامیکی حداقل اندازه جوش ۵ میلی متر باشد.

محدودیت ابعادی جوش گوشه

• طول جوش گوشه حداقل باید چهار برابر بعد آن باشد
• طول جوش گوشه در انتهای تسمه کششی از ۲۰۰ میلیمتر و چهار برابر عرض تسمه بیشتر باشد

محاسبه تنش در جوش

در حقیقت ساختار جوش بسیار پیچیده بوده و در مورد ایزوتروپ بودن یا ارتو تروپ بودن و نیز همگن
بودن آن در واقعیت بحثهای زیادی وجود دارد که موضوع علم مهندسی متالوژی می باشد. از این رو یافتن تنش های واقعی وارد بر هر نقطه از جوش به راحتی ممکن نیست. اما با فرضیات ساده کننده در حد مهندسی عمران به بحث می پردازیم.

جوش گوشه برش خالص

• در مواردی که فقط یک خط جوش وجود دارد و راستای نیرو از جوش عبور می کند
• اما در مواردی که دو خط جوش یا بیشتر وجود دارد فقط در صورتی برش خالص رخ می دهد که راستای نیرو از مرکز هندسی مجموعه جوش ها عبور کند در غیر اینصورت می بایست از تنش های ترکبی برش و لنگر خمشی یا پیچشی استفاده کرد

 

کتاب سازه های فولادی

کتاب ترمیم سازه ها