بخش 10.2.9.3

۳-۹-۲-۱۰ پیچ‌ها و میله‌های دندانه شده

۱-۳-۹-۲-۱۰ انواع پیچ‌ها

رده مکانیکی و مشخصات انواع متداول پیچ‌های مورد استفاده در سازه‌های فولادی برای پیچ‌های معمولی و پرمقاومت در جدول ۱۰-۱-۵ ارائه شده است. برای میله‌های دندانه شده استفاده از کلیه فولادهای مجاز ساختمانی معرفی شده در بخش ۱۰-۱ بلامانع است. برای هر پیچ باید واشر و مهره سازگار مورد استفاده قرار گیرد.

اتصالات پیچی از لحاظ نحوه اجرای پیچ‌ها (سفت کردن آنها) و مقاومت موجود آن‌ها به شرح زیر به سه دسته "اتکایی"، "پیش تنیده" و "لغزش بحرانی" تقسیم بندی می‌شوند:

اتصالات پیچی اتکایی:
اتصالات پیچی اتکایی اتصالاتی هستند که سفت کردن آن‌ها در حد "سفتی کامل" بوده و به لحاظ مقاومت برشی، پیچ‌ها نیروی برشی را از طریق اتکای تند پیچ به جداره سوراخ انتقال می‌دهند و از مقاومت لغزشی موجود بین سطوح تماس اتصال صرفنظر می‌شود.
سفتی کامل نحوه سفت کردنی است که با یک آچار ساده و حداکثر توان یک کارگر معمولی یا چند دور آچارهای بادی و الکتریکی قابل حصول فرض می‌شود. در این حالت سطوح اتصال باید در تماس کامل قرار گیرند و تمامی پیچ‌ها باید به حدی سفت باشند که باز شدن آن‌ها بدون آچار ممکن نباشد. ممکن است در یک اتصال با تعداد پیچ زیاد، عمل سفت کردن هر پیچ چند بار انجام شود تا حصول این امر احراز گردد. در بستن پیچ‌های یک اتصال باید از قسمت سخت‌تر شروع به سفت کردن کرد تا این عمل موجب جدایش قطعات در قسمتهای دیگر نشود.
به جز مواردی که در بخش (ب) و (پ) همین بند و نیز در اتصالات اعضای فشاری ساخته شده مطابق بند ۱۰-۲-۴-۶-۲ قید شده است، استفاده از اتصالات اتکایی با پیچ‌های معمولی یا پرمقاومت مجاز است. مقاومت موجود پیچ‌ها در اتصالات اتکایی براساس بندهای ۱۰-۲-۹-۳-۳ و 10-2-9-3-4 و جدول ۱۰-۲-۹-۹ به دست می‌آید. همچنین، مقاومت اتکایی و پارگی موجود باید مطابق بندهای ۱۰-۲-۹-۳-۷ و ۱۰-۲-۹-۳-۸ کنترل گردد.
اتصالات پیش تنیده
: اتصالات پیش تنیده اتصالاتی هستند که اولاً پیچ‌های آن از جنس فولاد پر مقاومت باشد و ثانیاً به لحاظ مشخصات هندسی قابلیت پیش تنیدگی داشته باشند و ثالثاً پیچ‌ها در هنگام سفت کردن پس از حصول حالت سفتی کامل، به روش مناسبی پیش تنیده شوند. روش‌های مناسب پیش تنیده کردن یک پیچ شامل روش «سفت کردن اضافی مهره»، استفاده از «واشر نیروسنج»، «آچار مدرج کالیبره شده»، «پیچ‌های کشش کنترل» و استفاده از دیگر ابزارهای ویژه هستند. در فصل ۱۰-۴ در مورد این روش‌ها توضیحات بیشتری ارائه شده است. حداقل نیروی پیش تنیدگی در این پیچ‌ها باید مطابق مقادیر جدول ۱۰-۲-۹-۵ باشد. مقاومت برشی و اتکایی موجود این نوع اتصالات مطابق اتصالات اتکایی تعیین می‌گردد و در آن‌ها از مقاومت لغزشی موجود سطوح تماس اتصال صرفنظر می‌شود. در اتصالات پیش تنیده به غیراز اتصالاتی که ملاک طراحی آن‌ها نیروهای ناشی از زلزله بوده و باید الزامات فصل ۱۰-۳ این مبحث برای سطوح تماس آن‌ها تأمین شود، رعایت شرایط اضافی الزامی نیست. استفاده از این نوع اتصالات علاوه بر مواردی که در این مبحث ذکر شده، در شرایط زیر الزامی است:
- در اتصالات اعضای فشاری ساخته شده مطابق الزامات بخش ۱۰-۲-۴
- در اتصالاتی که تحت اثر ارتعاش احتمال شل شدگی پیچ‌ها وجود داشته باشد.
- در مواقعی که اتصال تحت اثر نیروهای رفت و برگشتی قابل ملاحظه بدون اثر خستگی قرار دارد.
- در مواقعی که اتصال تحت اثر نیروهای خستگی آور قرار دارد.
- کلیه پیچ‌ها در رده مقاومتی A490 مطابق استاندارد ASTM و 10.9 مطابق استانداردهای EN و ISIRI و بالاتر که تحت اثر نیروی کششی همراه با نیروی برشی یا بدون آن قرار دارند.

اتصالات لغزش بحرانی:

اتصالات لغزش بحرانی اتصالاتی هستند که در آن‌ها پیچ‌ها مانند پیچ‌های پیش تنیده به یکی از روش‌های مجاز سفت می‌شوند؛ لیکن انتقال نیروی برشی در اتصال، توسط مقاومت در برابر لغزش بین سطوح در تماس اتصال انجام می‌پذیرد. در اتصالات لغزش بحرانی، سطوح تماس باید دارای وضعیت سطحی کلاس A یا B مطابق بند ۱۰-۲-۹-۳-۵ باشند. در سطوح در تماس این نوع اتصالات نباید لغزش رخ دهد و پیچ به جداره سوراخ اتکاء نمی‌یابد. با این وجود، مقاومت اتکایی و پارگی موجود باید مطابق بندهای ۱۰-۲-۹-۳-۷ و ۱۰-۲-۹-۳-۸ کنترل شود. مقاومت موجود این پیچ‌ها مطابق بند ۱۰-۲-۹-۳-۵ و ۱۰-۲-۹-۳-۶ انجام می‌پذیرد.

استفاده از اتصالات لغزش بحرانی علاوه بر مواردی که در سایر بخش‌های این مبحث ذکر شده در شرایط زیر الزامی است:

- در کلیه مواردی که لغزش در اتصال موجب ناپایداری با کاهش مقاومت موجود سازه می‌شود.

- در مواقعی که اتصال تحت اثر نیروهای رفت و برگشتی توأم با اثر خستگی قرار دارد. بار باد مصداق بار خستگی آور نیست.

- در مواردی که در اتصال از سوراخ بزرگ شده یا لوبیایی در امتداد نیرو استفاده شده باشد و استفاده از آن‌ها در این مبحث مجاز شمرده شده باشد.

- در اتصال انتهای ورق‌های پوششی بال‌های تیر مطابق بند ۱۰-۲-۵-۱۳ .

جدول

قطر اسمی پیچ (برحسب میلی متر)	پیچ‌های نوع A490 مطابق استاندارد ASTM و 8.8 مطابق استانداردهای EN و ISIRI	پیچ‌های نوع A490 مطابق استاندارد ASTM و 10.9 مطابق استانداردهای EN و ISIRI
M16	91kN	114kN
M20	142kN	179kN
M22	176kN	221kN
M24	205kN	257kN
M27	267kN	334kN
M30	326kN	408kN
M36	475kN	595kN

جدول c-10-2-9-5: جدول ۱۰-۲-۹-۵: حداقل نیروی پیش تنیدگی (T _b) در اتصالات پیش تنیده و لغزش بحرانی

۲-۳-۹-۲-۱۰ مشخصات و فواصل سوراخ‌ها در اتصالات پیچی

در اتصالات پیچی لازم است قطعات فولادی به نحو صحیح و متناسب با قطر پیچ سوراخ شوند. دقت در سوراخ کاری و سالم بودن جداره سوراخ و رعایت فواصل سوراخ‌ها از لبه قطعه و نیز از یکدیگر نقش مهمی در میزان مقاومت و باربری اتصالات پیچی ایفا می‌کند از این رو، باید به شرح زیر الزامات بندهای (الف) تا (ج) در طراحی و محاسبه رعایت گردند.

انواع سوراخ‌ها در اتصالات پیچی
مطابق شکل ۱۰-۲-۹-۱۵ در اتصالات پیچی سوراخ‌ها باید یکی از انواع زیر باشند:
۱- سوراخ استاندارد
۲- سوراخ بزرگ شده
۳- سوراخ لوبیایی کوتاه
۴- سوراخ لوبیایی بلند

محدودیت ابعاد اسمی سوراخ‌ها و دامنه کاربرد آنها

۱- ابعاد حداکثر سوراخ پیچ‌ها باید مطابق جدول ۱۰-۲-۹-۶ باشند.

۲- سوراخ‌های بزرگ شده فقط در اتصالات لغزش بحرانی مجاز است.

۳- سوراخ لوبیایی کوتاه در تمام امتدادها در اتصالات لغزش بحرانی مجاز است اما در اتصالات اتکایی و پیش تنیده استفاده از آن‌ها زمانی مجاز است که امتداد طولی سوراخ عمود بر امتداد نیرو باشد.

۴- سوراخ لوبیایی بلند در تمام امتدادها در اتصالات لغزش بحرانی مجاز است اما در اتصالات اتکایی و پیش تنیده استفاده از آن‌ها زمانی مجاز است که امتداد طولی سوراخ عمود بر امتداد نیرو باشد. لیکن در هر سه نوع اتصال، سوراخ لوبیایی بلند باید فقط در یکی از ورق‌های اتصال تعبیه شود.

۵- در ورق کف ستونها برای عبور میل مهارها، استفاده از سوراخ استاندارد بدون استفاده از واشر تنظیم کننده اضافی در روی ورق کف ستون در محل سوراخ، مجاز است. در صورتی که برای نصب سازه نیاز به تعبیه سوراخ‌های با قطر بزرگتر از سوراخ‌های استاندارد باشد، در این صورت لازم است بر روی ورق کف ستون در محل سوراخ، از واشر تنظیم کننده اضافی با ابعادی بزرگتر از ابعاد سوراخ کف ستون و دارای سوراخ استاندارد که به نحو مناسبی به ورق کف ستون جوش می‌شود، استفاده شود. این واشر باید دارای مقاومت موجود کافی در برابر اتکا و اتصال آن به ورق کف ستون دارای مقاومت برشی موجود کافی در برابر برش میل مهار باشد. در هر حال قطر سوراخ‌های تعبیه شده در ورق کف ستون نباید از قطر سوراخ‌های بزرگ شده به اضافه دو میلی متر بزرگتر باشد.

۶- در صورت استفاده از پیچ‌هایی با قطر اسمی به غیر از آنچه در جدول ۱۰-۲-۹-۶ آمده است، ابعاد اسمی سوراخ‌های متناظر با آن‌ها از طریق درون یابی مقادیر مندرج در این جدول به دست می‌آید.

جدول

قطر پیچ (mm)	ابعاد اسمی سوراخ (mm)
قطر پیچ (mm)	سوراخ استاندارد	سوراخ بزرگ شده	سوراخ لوبیایی کوتاه (طول×عرض)	سوراخ لوبیایی بلند (طول×عرض)
M16	18	20	22×18	40×18
M20	22	24	26×22	50×22
M22	24	28	30×24	55×24
M24	27	30	32×27	60×27
M27	30	35	37×30	67×30
M30	33	38	40×33	75×33
M36≤	d _b+3	d _b+8	(d _b+10)×( d _b+3)	$(d_{b}+3)\times 2.5d_{b}$

جدول c-10-2-9-6: جدول ۱۰-۲-۹-۶: ابعاد اسمی سوراخ پیچ برحسب میلی متر

حداقل فواصل سوراخ‌ها
فاصله مرکز تا مرکز سوراخ‌های استاندارد، سوراخ‌های بزرگ شده و سوراخ‌های لوبیایی نباید از سه برابر قطر اسمی پیچ یا میله دندانه شده کوچکتر باشد. در هر حال فاصله خالص دو سوراخ متوالی نباید از d _bکمتر باشد.
تصویر
شکل ۱۰-۲-۹-۱۵: انواع سوراخ پیج‌ها در اتصالات پیچی

حداقل فاصله سوراخ‌ها تا لبه

فاصله مرکز سوراخ‌های استاندارد تا لبه قطعه متصل شونده نباید از مقادیر داده شده در جدول 10-2-9-7 کوچک‌تر باشد. برای سوراخ‌های بزرگ شده و لوبیایی فاصله مرکز سوراخ تا لبه نباید از آنچه برای سوراخ استاندارد تعیین شده به اضافه مقدار C مطابق جدول ۱۰-۲-۹-۸ ، کوچک‌تر باشد.

جدول

لبه بریده شده با قیچی (گیوتین) (d _b = قطر اسمی پیچ)	لبه نورد شده ورق - نیمرخ، تسمه و نیز لبه بریده شده با شعله اتوماتیک یا اره
2d _b	1.5d _b

جدول c-10-2-9-7: جدول ۱۰-۲-۹-۷: حداقل فاصله مرکز سوراخ استاندارد تا لبه در هر راستا

جدول

سوراخ بزرگ شده (mm)	سوراخ لوبیایی (mm)
	عمود بر امتداد لبه		موازی با لبه
	لوبیایی کوتاه	لوبیایی بلند	موازی با لبه
3mm	5mm	0.75d _b	0

جدول c-10-2-9-8: جدول ۱۰-۲-۹-۸: مقادیر افزایش حداقل فاصله سوراخ تا لبه (C)

حداکثر فاصله مرکز سوراخ تا لبه
حداکثر فاصله مرکز سوراخ تا نزدیک‌ترین لبه قطعه در هر راستا به شرح زیر است:
۱- برای قطعات رنگ شده و قطعاتی که رنگ نمی‌شوند ولی احتمال زنگ زدگی و خوردگی ندارند، فاصله از مرکز هر سوراخ تا نزدیک‌ترین لبه قطعه در هر راستا نباید از 12 برابر ضخامت نازک‌ترین قطعه و 150 میلی متر بیشتر شود.
۲- برای قطعات رنگ نشده‌ای که تحت اثر خوردگی ناشی از عوامل جوی قرار داشته باشند، فاصله از مرکز هر سوراخ تا نزدیک‌ترین لبه قطعه در هر راستا نباید از هشت برابر ضخامت نازکترین قطعه و 125 میلیمتر بیشتر شود.
حداکثر فاصله مرکز تا مرکز سوراخ‌ها در اتصالات پیچی
حداکثر فاصله مرکز تا مرکز سوراخ‌ها در اتصالات پیچی در هر راستا به شرح زیر است:
۱- در قطعات رنگ شده و قطعاتی که رنگ نمی‌شوند ولی احتمال زنگ زدگی و خوردگی ندارند، فاصله بین مرکز سوراخ‌ها نباید از 24 برابر ضخامت نازک‌ترین قطعه متصل شونده و 300 میلی متر بیشتر شود.
۲- در قطعات رنگ نشده‌ای که تحت اثر خوردگی ناشی از عوامل جوی قرار داشته باشند، فاصله بین مرکز سوراخ‌ها نباید از 14 برابر ضخامت نازک‌ترین قطعه متصل شونده و 180 میلی متر بیشتر شود.

۳-۳-۹-۲-۱۰ مقاومت کششی و برشی موجود پیچ‌ها و میله‌های دندانی شده در اتصالات اتکایی و پیش تنیده

در تعیین مقاومت‌های موجود پیچ‌ها و میله‌های دندانه شده، سطح مقطع اسمی پیچ‌ها (خارج از ناحیه دندانه شده) و میله‌های دندانه شده (خارج از ناحیه دندانه شده) ملاک است. همچنین در مواردی که میله‌های دندانی شده از میلگرد آجدار ساخته می‌شوند، در تعیین مقاومتهای موجود آن‌ها، سطح مقطع ناحیه تراشکاری شده (خارج از ناحیه دندانه شده)، که عموماً کوچک‌تر از قطر زمینه میلگرد است، ملاک محاسبه خواهد بود.

در اتصالات اتکایی و پیش تنیده، در طراحی به روش LRFD مقاومت کششی و برشی طراحی مساوی ØR _nو در طراحی به روش ASD مقاومت کششی و برشی مجاز مساوی R _n/Ω بوده که در آن مقدار R _nبرای پیچ‌های معمولی، پیچ‌های پرمقاومت و میله‌های دندانی شده باید براساس حالت‌های حدی گسیختگی کششی و برشی از رابطه زیر تعیین شود:

$R_{n}=F_{n}A_{b}$

$\phi =0.75 (LRFD) , \Omega =2.00(ASD)$

جدول

نوع وسیله اتصال	تنش کششی اسمی ^[1] (F _nt)	تنش برشی اسمی (F _nv) در اتصالات اتکایی و پیش تنیده ^[2]
پیچ‌های معمولی در حالتی که سطح برش در داخل یا خارج ناحیه دندانه شده قرار دارد	^[3] 0.75F _u	^[4] 0.45F _u
پیچ‌های پرمقاومت در حالتی که سطح برش در داخل ناحیه دندانه شده قرار دارد	0.75F _u	^[4] 0.45F _u
پیچ‌های پرمقاومت در حالتی که سطح برش خارج ناحیه دندانه شده قرار دارد	0.75F _u	^[4] 0.55F _u
میله دندانه شده در حالتی که سطح برش در داخل ناحیه دندانه شده قرار دارد	0.75F _u	0.45F _u
میله دندانه شده در حالتی که سطح برش خارج ناحیه دندانه شده قرار دارد	0.75F _u	0.55F _u

جدول c-10-2-9-9: جدول ۱۰-۲-۹-۹: تنش اسمی پیچ و میله‌های دندانه شده

تبصره: در اتصالات پیچی تحت اثر کشش خالص یا کشش ناشی از خمش، هنگامی که لبه قطعه پیچ شده به لب قطعه دیگر اتکا می‌کند، در تعیین مقاومت موردنیاز پیچ‌ها باید آثار ناشی از عمل اهرمی نیز در نظر گرفته شود.

۴-۳-۹-۲-۱۰ اثر مشترک کشش و برش در اتصالات اتکایی و پیش تنیده

در اتصالات اتکایی و پیش تنیده، در مواردی که تنش کششی یا برشی موردنیاز کمتر از 30 درصد تنش موجود متناظر باشد، لزومی به در نظر گرفتن اثر مشترک کشش و برش نیست. در غیر این الاصورت مقاومت کششی و برشی اسمی پیچ‌ها ناشی از اثر توأم کشش و برش باید براساس حالت‌های حدی گسیختگی کششی و برشی و نیز مقادیر ضرایب Ø و Ω به شرح زیر تعیین شوند:

$R_{nt}=F_{nt}^{'}A_{b} , R_{nv}=F_{nv}^{'}A_{b}$

$\phi =0.75 (LRFD) , \Omega =2.0(ASD)$

$F_{nt}^{'}=F_{nt}[1.3-\frac{f_{uv}}{\phi F_{nv}}] , F_{nv}^{'}=F_{nv}[1.3-\frac{f_{ut}}{\phi F_{nt}}] (LRFD)$

$F_{nt}^{'}=F_{nt}[1.3-\frac{\Omega f_{av}}{F_{nv}}] , F_{nv}^{'}=F_{nv}[1.3-\frac{\Omega f_{at}}{F_{nt}}] (ASD)$

۵-۳-۹-۲-۱۰ مقاومت کششی و برشی موجود در اتصالات لغزش بحرانی

مقاومت کششی موجود پیچ‌های پرمقاومت در اتصالات لغزش بحرانی عیناً مشابه مقاومت کششی موجود آن‌ها در اتصالات اتکایی و پیش تنیده بوده و براساس الزامات بند ۱۰-۲-۹-۳-۳ تعیین می‌شود.

مقاومت برشی موجود پیچ‌های پرمقاومت در اتصالات لغزش بحرانی براساس حالت حدی لغزش مساوی ØR _nvدر طراحی به روش LRFD و مساوی R _nv/Ωدر طراحی به روش ASD بوده که در آن، Øf (ضریب کاهش مقاومت)، Ω (ضریب اطمینان) و R _nv(مقاومت برشی اسمی) به شرح زیر تعیین می‌شوند:

$R_{nv}=\mu D_{u}h_{f}T_{b}n_{s}$

۶-۳-۹-۲-۱۰ اثر مشترک کشش و برش در اتصالات لغزش بحرانی

در اتصالات لغزش بحرانی، در صورت حضور همزمان نیروی کششی و برشی، مقاومت برشی اسمی براساس کنترل لغزش (در حالتی که نیروی کششی واردشده باعث کاهش پیش فشردگی اتصال می‌شود) مطابق رابطه ۱۰-۲-۹-۱۱ باید به شرح زیر در ضریب کاهش k _scضرب گردد:

$k_{sc}=1-\frac{T_{u}}{D_{u}T_{b}n_{b}}\geq 0 (LRFD)$

$k_{sc}=1-\frac{1.5T_{a}}{D_{u}T_{b}n_{b}}\geq 0 (ASD)$

۷-۳-۹-۲-۱۰ مقاومت اتکایی موجود در جدار سوراخ‌ها

مقاومت اتکایی موجود در جدار سوراخ پیچ در اتصالات اتکایی، پیش تنیده و لغزش بحرانی در روش LRFD مساوی ØR _nو در روش ASD مساوی R _n/Ω بوده که در آن Ø (ضریب کاهش مقاومت)، Ω (ضریب اطمینان) و R _n(مقاومت اتکایی اسمی) براساس حالت‌های حدی اتکایی، در حالت‌های مختلف به شرح زیر تعیین می‌شوند:

$\phi =0.75 (LRFD) , \Omega =2.00 (ASD)$

1- برای سوراخ استاندارد، سوراخ بزرگ شده، سوراخ لوبیایی کوتاه (مستقل از راستای نیرو) و سوراخ لوبیایی بلند (در حالتی که نیرو در امتداد طولی سوراخ باشد) :

R _n=2.4d _btF _u

۲- برای سوراخ لوبیایی بلند در حالتی که نیرو در امتداد عرضی باشد (محور شکاف عمود بر امتداد نیرو باشد) :

R _n=2.0d _btF _u

۳- برای اتصالاتی که با عبور کامل پیچ‌ها در بدنه مقاطع قوطی شکل (HSS) و مقاطع جعبه‌ای ساخته شده‌اند، مقدار R _nاز رابطه ۱۰-۲-۹-۲۳ تعیین می‌شود.

۸-۳-۹-۲-۱۰ مقاومت پارگی موجود در حدفاصل بین سوراخ‌ها و نیز در فاصله بین سوراخ‌ها تا لبه قطعات

مقاومت پارگی موجود در حدفاصل بین سوراخ‌ها و نیز در فاصله بین سوراخ‌ها تا لبه قطعات در اتصالات اتکایی، پیش تنیده و لغزش بحرانی در روش LRFD مساوی ØR _nو در روش ASD مساوی R _n/Ω بوده که در آن Ø (ضریب کاهش مقاومت)، Ω (ضریب اطمینان) و R _n(مقاومت پارگی اسمی) براساس حالت‌های حدی پارگی، در حالت‌های مختلف به شرح زیر تعیین می‌شوند:

$\phi =0.75 (LRFD) , \Omega =2.00 (ASD)$

۱- برای سوراخ استاندارد، سوراخ بزرگ شده، سوراخ لوبیایی کوتاه (مستقل از راستای نیرو) و سوراخ لوبیایی بلند (در حالتی که نیرو در امتداد طولی باشد):

R _n=1.2l _ctF _u

۲- برای سوراخ لوبیایی بلند در حالتی که نیرو در امتداد عرضی باشد (محور شکاف عمود بر امتداد نیرو باشد):

R _n=1.0 l _ctF _u

نظرات (0)

برای ثبت نظر، لطفا وارد شوید یا ثبت‌نام کنید.

در حال بارگذاری نظرات...