استانداردهای ایران (اتصالات خرچینی)

[javad jan]

ضوابط طراحی ساختمان های
با اتصال خرجینی

نشریه شماره 324


پیشگفتار
استفاده از ضوابط و معیارها در مراحل تهیه (مطالعات امکان سنجی)، مطالعه، طراحی و اجرای
طرحهای تملک دارایی سرمایه ای به لحاظ توجیه فنی و اقتصادی طرحها و ارتقای کیفیت طراحی و اجرا
(عمر مفید) از اهمیت ویژه برخوردار است. از ای نرو نظام فنی و اجرایی طرحهای عمرانی کشور (مصوبه
1375 هیأت وزیران) به کارگیری معیارها، استانداردها و ضوابط /4/ شماره 24525 /ت 14898 ه مورخ 4
فنی در مراحل تهیه و اجرای طرح را مورد تأکید قرار داده است.
بنابر مفاد ماده ( 23 ) قانون برنامه و بودجه، سازمان مدیریت و برنام هریزی موظف به تهیه و ابلاغ
ضوابط، مشخصات فنی، آیین نامه ها و معیارهای مورد نیاز طرحهای عمرانی م یباشد. با توجه به تنوع و
گستردگی طرحهای عمرانی، طی سالهای اخیر سعی شده است در تهیه و تدوین ای نگونه مدارک علمی
از مراکز تحقیقات دستگا ههای اجرایی ذ یربط استفاده شود. در این راستا مقرر شده است مرکز تحقیقات
ساختمان و مسکن وزارت مسکن و شهرسازی در تدوین ضوابط و معیارهای فنی بخش ساختمان و
مسکن، ضمن هماهنگی با دفتر امور فنی، تدوین معیارها و کاهش خطرپذیری ناشی از زلزله سازمان
مدیریت و برنام هریزی کشور، عهده دار این مهم باشد.
در سال 1383 ، به منظور هدایت، راهبری و برنامه ریزی امور مرتبط با تدوین ضوابط و معیارهای فنی
بخش ساختمان و مسکن، کمیته راهبری متشکل از نمایندگان سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور
(دفتر امور عمران شهری و روستایی و دفتر امور فنی، تدوین معیارها و کاهش خطرپذیری ناشی از زلزله)
و مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن تشکیل گردید. این کمیته با تشکیل جلسات منظم نسبت به هدایت
و راهبری پروژه های جدید و جاری، در مراحل مختلف تعریف و تصویب پروژ هها، انجام، نظارت و
- یک-
آماده سازی نهایی و ابلاغ آنها، اقدامهای لازم را انجام داده است. یکی از پروژه های حاصل از این فرآیند
نشریه حاضر می باشد.
،« کلیات » شامل سه فصل « ضوابط طراحی ساختمانهای با اتصال خرجینی » این نشریه با عنوان
بوده و همچنین به ارائه « قابهای با اتصال خرجینی گیردار » و « قابهای با اتصال خرجینی ساده »
نمونه هایی از ترکیب اتصالات خرجینی گیردار با انواع دیگر سیستم های سازه ای و تفسیر و راهنمای
طراحی آنها در دو پیوست می پردازد.

[javad jan]

1-1 حدود کاربرد
این ضوابط به منظور طرح و اجرای ساختمانهای اسکلت فولادی با اتصال خرجینی تهیه شده است .
اتصال خرجینی طبق تعریف، اتصالی است که تیری را که به طور پیوسته از کنار ستون عبور نموده به
ستون متصل م یسازد.
”ضوابط طراحی ساختمانهای با اتصال خرجینی“ حداقل ضوابط و مقررات لازم را برای طرح، محاسبه
و اجرای ساختمانهایی که با اتصال خرجینی ساخته می شوند بر اساس روش ارتجاعی (تنشهای مجاز )
تعیین می کند و برای طرح و محاسبه این ساختمانها می توان طبق ضوابط مبحث 10 مقررات ملی
ساختمانی ایران از دو روش ارتجاعی و خمیری استفاده نمود و یا از روش طراحی حدی با ضرایب بار و
مقاومت برمبنای یکی از آیی ننامه های معتبر بین المللی بهره گرفت.
کاربرد این ضوابط در محدوده ساختمانها با کاربریهای مندرج در مجموعه مقررات ملی ساختمانی
ایران می باشد و شامل سازه های خاص از قبیل پلهای جاده و را هآهن نیست.
مقررات مندرج در این ضوابط باید توأم با معلومات و قضاوت مهندسی به کار رود.
2-1 انواع اتصال خرجینی
اتصال خرجینی بر حسب عملکرد سازه ای به دو نوع ساده و گیردار تقسیم می شود. ضوابط مربوط به این
دو نوع اتصال، در فصلهای 2 و 3 ارائه شده است . اتصالات خرجینی رایج که با اتصالات معرفی شده در
این آیین نامه مطابقت ندارند از شمول ضوابط این آیین نامه خارج اند و کاربرد آنها منوط به انجام مطالعات
ویژه و مورد قبول مراجع معتبر می باشد.

[javad jan]

6-3 ضوابط طراحی قاب با اتصال خرجینی گیردار (نوع 1 و 2
1-6-3 ستون
1-1-6-3 ضریب طول مؤثر
ضریب طول مؤثر ستون مطابق مبحث دهم مقررات ملی ساختمانی ایران در نظر گرفته م ی شود. ضریب طول
مؤثر ستون در قابهای با اتصال خرجینی گیردار (نوع 1 و 2)، چنانچه در صفحه قاب، سیستم لرزه بر سخت
(بادبند، دیوار برشی مسلح یا میانقاب مسلح) به میزان کافی وجود داشته باشد، برابر یک منظور م یگردد.
ضریب طول مؤثر ستون در قابهای با اتصال خرجینی گیردار (نوع 1 و 2) چنانچه در صفحه قاب،
سیستم لرزه بر سخت به میزان کافی وجود نداشته باشد، در صورت ارضای شرایط زیر برابر یک می باشد.
fa ≤ 0.3 f y ( الف
ب) پیوستگی ستونها در محل اتصال
پ) 0.04
دو انتهای ستون و از طریق نمودار GB و GA در صورت فراهم نبودن شرایط فوق، بر اساس ضرایب
زیر محاسبه می گردد. چنانچه اتص ال ستون به کف ستون مفصلی باشد، مقدار این ضریب برای پای
ستون برابر 10 ، و اگر گیردار باشد برابر 1 فرض خواهد شد.


تغییر δ ، جمع نیروی ثقلی (محوری) ستونهای طبقه Σ p . دو انتهای ستون می باشند B و A که
ارتفاع طبقه م یباشد. h برشی ستونها طبقه، و V ، مکان نسبی طبقه

[javad jan]

3-1 مصالح فولادی
مصالح به کار رفته شامل نیمرخ، ورق، تسمه، میلگرد، پرچ، پیچ، واشر، مهره، میل مهار، الکترود و ... باید
با استانداردهای ملی ایران مطابق باشد . در صورتی که برای بعضی از مصالح، استاندارد ملی تهیه نشده
باشد می توان یکی از استانداردهای معتبر بی نالمللی (ترجیحاً استاندارد ایزو) را مورد استفاده قرار داد.
4-1 بارهای محاسباتی
بارهای محاسباتی باید با مشخصات مبحث ششم مقررات ملی ساختمانی ایران (بارهای وارده) مطابق باشد.
5-1 مدارک طراحی و محاسبه
نقشه های سازه باید طرح کامل مقاطع، محل قرار گرفتن اعضای سازه نسبت به یکدیگر، تراز کفهای
ساختمانی، محورهای گذرند ه بر مرکز ستونها، پیش آمدگیها و پس نشستگی ها با اندازه های مربوط را
شامل باشد.
در مدارک طراحی و محاسبه باید نوع اتصال خرجینی مشخص شود (ساده یا گیردار ). همچنین این
مدارک باید حاوی اطلاعاتی در مورد مقادیر بار، نیروهای برشی، لنگرهای خمشی و نیروهای محوری که
توسط اعضا و اتصالات آنها تحمل می گردد باشد، به طوری که با مراجعه به آنها بتوان نقشه های سازه ای
را تهیه کرد.
اگر استفاده از پیچ با مقاومت زیاد، برای اتصالات مورد نظر باشد، مدارک طرح و محاسبه و نقشه ها
باید نوع عملکرد پیچ (اصطکاکی، برشی معمولی (اتکایی) و یا کششی) را معین کند.
میزان پیش خیز در ساخت (در صورت لزوم ) تیر، شاهتیر، خرپا و مانند آنها، باید روی مدارک
محاسباتی و نقشه ها قید گردد.

[javad jan]

مقطع ستونها باید برای ترکیب نیروی محوری و لنگر خمشی در کلیه بارگذاریها مطابق مبحث دهم
مقررات ملی ساختمانی ایران، و ضوابط پیوست 2 استاندارد 2800 طراحی گردد
2-1-6-3 ستون مرکب
در ستونهای مرکب قابهای خمشی، باید از بکارگیری بستهای موازی برای اتصال دو نیمرخ تشکیل دهنده
ستون، خودداری، و در صورت نیاز از ورقهای سرتاسری استفاده گردد . چنانچه از بستهای مورب استفاده
شود، ابعاد و زاویه بستها و اتصالات آنها باید برای حداقل نیروی محوری فشاری و کششی که تصویر آن
در راستای افق برابر برش ناشی از بارهای ثقلی مرده و زنده به اضافه نیروی برشی جانبی ستون، در کلیه
0 بار محو ری ثقلی مرده / ترکیبات بارگذاری باشد، طراحی شود . همچنین نیروی برشی مزبور نباید از 02
4 مبحث 10 مقررات -5-1- و زنده ستون کمتر باشد . در طراحی این بستها همچنین باید ضوابط بند 10
ملی ساختمانی ایران رعایت گردد.
در صورتی که نیمرخهای تشکیل دهنده ستون از هم فاصله داشته باشند، لازم است در محل گره
(اتصال تیر به ستون )، صفحه ای که ابعاد آن روابط زیر را ارضا نماید، نصب گردد . لبه های قائم این
صفحه باید به طور کامل و با برگشت حداقل 4 برابر بعد جوش به ستون جوش شود . ابعاد این صفحه در
صورت لزوم باید به منظور نصب سیستم های سازه ای دیگر، در جهت عمود بر صفحه قاب و تحمل
نیروهای وارده ناشی از آنها افز ایش یابد . برای ستونهای مرکب، علاوه بر کنترل مقطع مرکب، تک
نیمرخها باید در فاصله بین بستها، برای نیروی محوری سهم هر نیمرخ و نیروی محوری متناظر با لنگر
خمشی موجود در مقطع ستون، در آن نیمرخ به صورت یک عضو محوری فشاری طرح گردد.

[javad jan]

6-1 حروف و علائم و یادداشتهای فنی
در مدارک محاسباتی و نقشه ها باید از حروف و علائمی که به طور استاندارد از طرف مقررات ملی
ساختمانی ایران تعیین می شود، استفاده گردد. در صورت ناکافی بودن آنها، استفاده از علائم دیگر به
همراه توضیحات کافی به منظور جلوگیری از هرگونه اشتباه و سوء تعبیر احتمالی مجاز می باشد.
یادداشتهای فنی برای تفهیم روش کار و یا نتایج مورد نظر باید روشن و بدون ابهام باشد.
7-1 شکل پذیری
ضوابط موجود در این آیین نامه، عموماً احتیاجات شکل پذیری معمولی و ویژه مندرج در آیی ننامه 2800 را
بر حسب مورد تأمین می نماید.

[javad jan]

2-6-3 تیر
تیرها باید دارای شرایط زیر باشند:
تیرها باید حتی الامکان به بر ستون و یا صفحه ای که در محل گره اتصال روی ستون نصب شده
است بچسبند.
40 بیشتر نباشد به یکدیگر متصل ry بالهای دو تیر خرجینی دو طرف ستون باید در فواصلی که از
شوند. در هر موضع ا تصال دو تیر، دو تسمه که ابعاد آنها از ابعاد بال تیرها کمتر نباشد باید بالهای فوقانی
و تحتانی دو تیر خرجینی را به یکدیگر متصل سازد . سر تسمه در امتداد محور طولی تیر باید به صورت
کامل به بال تیر جوش شود.
نسبت عرض به ضخامت بال تیر،
fb
fb
t
b
2 ، نباید در قابهای با شکل پذیری ویژه از
y f
435
، و در
قابهای با شکل پذیری معمولی از
y f
545 کمتر باشد .
برای بارگذاری عادی نباید Vg تنش برشی در جان تیر در حد فاصل دو ستون مجاور تحت نیروی
g 0/4 و تحت نیروی fy از
b
pb V
l
M
+
2
برش Vg . 0/55 بیشتر باشد fy برای بارگذاری فوق العاده نباید از
M pb = Zf y فاصله آزاد تیر در حد فاصل دو ستون مجاور، و lb ، ناشی از بارهای ثقلی مرده و زنده
می باشد. اتصال بال به جان تیر در تیرهای ساخته شده از ورق نیز برای جریان برشی برابر با ن یروهای
برشی فوق طراحی می گردد. باید توجه داشت که تنشهای مجاز در فولاد و جوش در حالت بارگذاری فوق
العاده، در مقایسه با بارگذاری عادی به میزان یک سوم افزایش م ییابند.
در قابهای دارای اتصال گیردار نوع 2، حداقل مقاومت برشی نهایی تیر در حد فاصل دو ورق اتصال
نباید از مقدار زیر کمتر باشد:

[javad jan]

1-2 تعریف اتصال خرجینی ساده
اتصال خرجینی ساده اتصالی است که در برابر تغییر زاویه بین تیر و ستون از خود مقاومت چندانی بروز
نمی دهد، و در ساختمانهای متعارف، حداکثر سختی چرخشی اولیه آن از 150 تن متر بر رادیان تجاوز نمی کند.
3 اتصال از نوع خرجینی ساده محسوب م یگردد. . در صورت استفاده از جزئیات ارائه شده در بند 2
در صورت استفاده از جزئیاتی متفاوت با جزئیات بیان شده، لازم است سختی اتصال با استفاده از
آزمایش و یا با تحلیل دقیق و در نظر گرفتن همه شرایط و محدودیتهای اتصال تعیین گردد و چنانچه
سختی چرخشی اولیه اتصال مورد استفاده در ساختمانهای متعارف از 150 تن متر بر رادیان تجاوز نکند
اتصال ساده محسوب م یگردد.
2-2 انواع اتصال خرجینی ساده
اتصال خرجینی ساده بر دو نوع است : اتصال با نشیمن نرم و اتصال با نشیمن سخت . در اتصال ساده ب ا
نشیمن نرم، تیر روی نشیمن انعطاف پذیر قرار می گیرد، و در اتصال ساده با نشیمن سخت، تیر روی
نشیمن بدون انعطاف مستقر م یگردد.
3-2 جزئیات
جزئیات مناسب برای اتصالات ساده با نشیمن نرم و سخت در شکلهای 1 و 2 ارائه شده است.

[javad jan]

3-6-3 اتصال گیردار نوع 1
جزئیات این اتصال در شکلهای 9 و 11 نشان داده شده است . در این اتصال نیروهای قائم (برش )
تیرها از طریق اتصال با نشیمن نرم یا سخت مذکور در فصل 2 به ستون منتقل می گردد و نیروی
محوری و لنگر خم شی تیرها از طریق ورقهای اتصال افقی جوش شده روی بالهای فوقانی و تحتانی
تیرها به ستون منتقل می شود. مطابق شکل 16 ، ورقهای اتصال افقی فوقانی و تحتانی ( 1 و 4) زبانه
می شوند و توسط جوش گوشه یا شیاری به بال و جان ستون جوش می گردند. برای افزایش سطح اتصال
این ورقه ا به ستون صفحات قائم (شماره 2) به بال ستون و این صفحات جوش می شود . علاوه بر آن،
برای افزایش کارایی جان ستون، به محاذات هر صفحه اتصال و در سمت دیگر جان ستون، یک صفحه
پشتبند (شماره 3) قرار می گیرد که به جان و بالهای ستون جوش می شود.
1. ورق اتصال افقی فوقانی 2. صفحات قائم 3. صفحه پشتبند 4. ورق اتصال افقی تحتانی
شکل 16 . ورقهای اتصال افقی فوقانی و تحتانی، صفحات قائم و ورقهای پشتبند در اتصال گیردار نوع 1
1-3-6-3 طراحی ورقهای اتصال
1-1-3-6-3 تعیین ابعاد ورقها
نیروی افقی وارد بر ورقهای اتصال فوقانی و تحتانی از رابطه زیر به دست م یآید.

[javad jan]

چنانچه در قابهای انتهایی امکان اجرای تیر در دو طرف ستون میسر نباشد، استفاده از اتصال
خرجینی ساده با عبور تیر فقط از یک طرف ستون بدلیل عدم تقارن مجاز نمی باشد. در قابهای انتهایی
می توان با قطع تیر در محل ستون از اتصال معمولی ساده تیر به ستون استفاده نمود . یک نمونه از چنین
اتصالی در شکل 5 نشان داده شده است.
شکل 5. جزئیات اتصال ساده در قابهای انتهایی
4-2 تحلیل قاب با اتصال خرجینی ساده زیر اثر بار وزنی
اتصال خرجینی ساده به صورت یک اتصال شبه غلتکی در نظر گرفته می شود به طوری که می تواند نیروی
قائم را از تیر به ستون منتقل سازد، اما در برابر نیروی افقی و لنگر مقاومتی برای آن منظور نم یشود.
برای انتقال نیروی افقی از تیر به سیستم مهاربندی باید اتصال دیگری در نظرگرفته شود . نمونه
چنین اتصالی در شکل 3 نشان داده شده است.
قاب متشکل از تیرها و ستونهایی که با اتصال خرجینی ساده به هم متصل شد هاند قاب ساده خوانده م یشود.
تحلیل قاب ساده زیر اثر بار وزنی، و تعیین نیروی برشی و لنگر در تیرها، و نیروی محوری در
ستونها با فرض ساده بودن اتصالات انجام می گیرد. در مدل تحلیلی، لازم است که تیرها در محل
اتصال به صورت پیوسته در نظر گرفته شوند . در تحلیل ستون، علا وه بر بار محوری، باید اثر لنگر ناشی
از عدم تقارن بار نیز در نظر گرفته شود.