صفحه 1:
و کده علم و داتش ابران!!
ویستافایل» شبکه آموزشی پژوهشی دانشجویان
ايران
OistaP ile .i-
صفحه 2:
اجرای سازه های فولادی
رضا راستی
دکترای مهندسی عمران - زلزله
استاديار دانشكاه
صفحه 3:
۱- تهیه فولاد
۲- انواع فولاد
۳- پروفیل های فولادی
۴- مقادیر هندسی پروفیل های فولادی
۵- مشخصات مکانیکی پروفیل های فولادی
۶- کلیات طراحی سازه های فولادی
صفحه 4:
فولاد الیاژی از آهن . کربن و چند فلز دیگر است
آهن فلزی بسیار نابایدار است؛ خالص آن وجود ندارد»
بسیار گران و دارای مقاومت کم و نرم و نامناسب است.
آهن با اضافه شدن کربن پایدار میشود. به آهن پر کربن
چدن گویند
فولاد ساختمانی دارای ۰/۲ درصد کربن است
صفحه 5:
آهن - آیرون تسا - آیزن مس آلمانی
پنج درصد پوسته زمین آهن است- ۹۵ درصد تولید فلز دنیا آلیاژ
آهن یعنی فولاد است.
در رت آیدا واقع درسرزمین تروا (ترکیه) و در کناردریای اژه
جكل ate hte Fe uty زمين أن
نواحی از آهن غنی بوده است. به این جهت حرارت حاصل ازحریق
سبب ذوب آهن موجود در منطقه شده و کربن ناشی از سوختن
جوت پس از اتمام حریق فولاد منجمد شکلپذیر در محل باقی
اند
صفحه 6:
آهن ازسنگ آهنهای زیراستخراج میشود
ن کالی یاه است.
: این سنک معدن حاوی کانی هماتیت به فرمول (اکسیدفریک) است. ۰ ٩۰۱ درصد آهن دارد.
.كشورها يافت ميشود. رتت این کانی قرمزاست. (افق, کل کهر سیرجان, خراسان )
۳-ستك معدنهای هیدرانه: این سنگها حاوی کانیهای لیموئیت هستند و آغلب در نقاط باتلاقى يافت ميشوند. اين نوع
سنك آهن میتواند ۵۰8 درصد سنک آهن داشته باشد. رتک کانی لیمونیت قهوهای مایل به زرد است. (بندر عباس+
فطنزء کردستان آذربايجان غربى)
4- ستكك معدن كربناته: اين سنک معدن حاوی سيدريت به فرمول (كربنات آهن) است وحداكثر تا 44 درصد آهن
دارد. رتك كانى اين سنك آهن سياه مايل به قهوهاى است.
صفحه 7:
تهیه فولاد:
فولادهای ساختمانی بیشتر از کورههای بلند تهیه میشود. جهت سوزاندن کربن آهن خام مذاب از هوای داغ
و یا اکسیژن صنعتی استفاده میشود. درروش هوای داغ, هوای داغ بافشاری بین ۰۷ ۲۷ کیلو گرم
برسانتیمترمربع بهمدت ۱۸ ۲۰ دقیقه بهدرون مبدل دمیده ميشود. هوای مورد نیاز ۵۰۰ مترمکعب بهازای
هرتن فلز مذاب است. درصورتی که از اکسیژن صنعتی استفاده شود, اکسیژن ازطریق لولهای که به
فاصلةه۰۷ تا ۳۰۱ متر بالای فلز مذاب قرارگرفته است. با فشار به داخل فلز مذاب دمیده میشود. دراین روش
دمای فلزمذاب تا۳۰۰۰ 90 dep سانتیگراد هم میرسد.
در کارخانُذوب آهن اصفهان فلزمذاب حاصل از کورث بلند را پس ازخالی شدن از کوره درظرفهای خمره
مانند ريخته و به وسیلة واگنهای مخصوص به قسمت مبدل میبرند. دراین قسمت درحدود ۸۰ تن فلز مذاب به
مدت ۵) دقيقه تحت دمش اکسیژن از بالا قرارگرفته وتبدیل به فولاد میشود.
صفحه 8:
انواع فولاد:
مقدار کرینفولاد مهمترین عامل تمينکنند؛ خواص مکانیکی آن است. باکم و زیاد کردن کربن متران فولادهایی بااستحکام و
شکلپذیری مختلف به دست آوود.
زياد شدن كرين استحكام فولاد را
۱- فولادنرم(ساختمانی) که دارای۰.۰۹ تا۰.۳۹ درصدوزنی کربن است.
۲- فولادباکرین متوسط(فولاداعلای ساختمانی) که دارای ۰.۳۰ ۰.۵۹۷ درصد وزنی کربن است.
۳- فولادپ رکربن (فولادابزار) که دارای ۰۶ ۱:۷۷ درصد وزنی کرین است.
فولادهاى نرم وبا کرین متوسط ضمن داشتن استحکامقابلتوجه از نظر قابليت تفیبرشکل و نرمینیزخواصی که در کارهای
صاخعبانی و متس مود تظرانت را برآورده مشاب
ايش ميدهد درحاليكه شكليذيرى آن را كاهش ميدهد.
ازقولاة باكربن زياد ذرساختن ابزازماشيتكارئ. چاقوه رما ساچمه فثر و نظاي رآن اسظادة ميتمايند. وجوه منگنز در فولاد باصث
1 رد و از طرف دیگر منگنز سختی فولاد را بالا برده وشکل دادن آن را دشوار میسازد.
صفحه 9:
شکل دهی فولاد (ریخته گری)
دراین روش فولاد مذاب را به صورت شمش شمشال ویا لوحه (ورق ضخیم) درمیآ ورن
برای تهیهٌ شمش فولاد مذاب را در قالبهایی به حجم تا ۸۰۰ لیتر ازجنس چدن
ا آجرهای نسوز میریزند.
بااستفاده اززریختهگری مداوم بهصورت پیوسته؛ از فولاد مذاب نیمرخهای طویلی با
ضخامت ۵ تا ۳۰ سانتیمتر ساخته ميشود.
صفحه 10:
شكل دهى فولاد (نورد)
هرگاه یک قطعة فولادتحت اثرچنان تغیبر شکلی قرار کیرد که پس از حذف عامل
تغیبرشکلدهنده, شکل اولية خود راپیدا نکند. این تغییرشکل راتغییرشکل خمیری مینامند.
درنورد گرم؛ قطعات نورد برحسب نوع فولاد و محصول مورد نیاز ٩۰۰ ۱۱۵۰۱
درجه‌سانتیگراد گرم میشود تا فولاد مقاومت دربرابر تغیبرشکل خود را تاحد مناسبی ازد:
بدهد. دراین صورت با مصرف انرژی کمتر قادر به نورد کردن می شود.
درروش نورد پس از کرمکردن فولاد تا دمای مناسب» آن رابه دفعات متعدد از بين
استوانههای درحال دوران میگذرانند که پس از طی مراحل لازم به شکل مورد نظردرمیاید.
درشکل ۱ مراحل مختلف نوردتیرآهن نشان داده شده است.
صفحه 11:
مراحل مختلف نورد تیرآهن
صفحه 12:
پروفیل های فولادی گرم‌نورد شده
صفحه 13:
تیر آهن دازیات 1
رديف -1
طول استاندارد
در پروفیل‌هاتی به ارتفاع کمتر از ۲۰۰ میلیمتر 4 تا ١
3 از ۳۰۵ میلیمتر به بالا ۸ تا ۱۶
,هت فأصلهبين د ومركزد وتيرآ هن براى! ينكه هردو
گشتاورمانداصلی مساوی‌هم وسادل ,له شوند
غنة ود ده جع را درصفحه ۲۱ ملاحظه‌کتيد.
تهر آهن باریک با ليه شیب‌دار از طرف داخل
ردیف (کرم غللک خورده) طق دین ۱۰۲۵ برگ 1 انتتار اکتبر ۱9۶۲
]300 ]629
امه وود
5و2
)107 )352
a7 ras
213 10a!
117/260)
صفحه 14:
تي رآهن نيم بهن 7
ردیف ۳۶ 1
طول استاندارد.
i در پروفیل‌هائی به ارتهاع
ee کمتر از ۲۰ میلیمتر نا و متر
Be + “7 ۳ تا 1۶ مت
- فاصله‌بیند ومرکز تی رآهن‌برای| ينكدهرد وكشتاور
ماتداصلی مساوی‌هم وسادل رد2 هوند
Jo OM ۰۷ 5 راد رصفحه ۳۱ ملاحظه‌کنید.
17 ۱ 2
3
re bia oltre oe pe ea: slave رديه
ری و te rela an
کر ۰ ۵۸ ۲ب توا مود فمم آنشد وی [ دوه ]مره امه اه أ
ی ]293 fe} ies] 33 )38 )89 )185
۳ و ام اه تاه امه اه اه ele
St 7 اه افو ام اک مه
رو اس و اه ام ما
3 او 0 ا با لاله 83 رش
SS | ها خن (صورک | داق Se |00 |2
so | و راهم دی ولد اه انم مها 99 ادن لد ]مد
ی ۳ ۳
8 اده | ان هر )$983 3s) ا
هدع مه آقد اک اه عم of لم
ی ای ده مر هروه ای ]دود 74 ام له مد
ae بح | مه ماوت ام ]مود | دق ها |
no. ee te |e | 3300 | seo] elise |130 S26) 55] aoteza| 39 ]$50 ]355
بر | ge سای اه | دب افده 2 100 ]20 ۳
eo Rae] |
صفحه 15:
کلیات طراحی سازه فولادی
نقشه هلي معماري( پلانها, نماهاء مقاطع)
انتخاب نوع ساختمان
انتخاب سیستم ساختمان
تعیین محل ستونها
تعیین جهت تيرريزي
محاسبات زلزله
بارگذاري قابها
تحلیل قابها
طراحی بادبندها
طراحي ستونها
طراحي تیرها
صفحه 16:
© سايت يلان
* يلان ياركينك
* يلان طبقات
* پلان شیب بندي بام
* نماي شمالي
© نماي جنوبي
ی
* جزئیات معماري
صفحه 17:
انتخاب نوع ساختمان
معماری
ارتفاع کل ساختمان
دهانه ها
اتفاع طبقه همکف
نور گیری
پار کینگک
زمان ساخت
آتش سوزی
اقتصادی
صفحه 18:
براي سیستم ساختماني در يك ساختمان فولادي يكي از سه حالت
زیر مطرح است:
1 -قاب بادبندي_قاب بادبندي
2-قاب بادبندی- قاب خمشي
3-قاب خمشی- قاب خمشی
صفحه 19:
قاب خمشي(مزایا)
* بارهاي جانبي بعلت پيوستگي اعضا بوسیله خمش در تیرها وستونها
تحمل شده وبه تكيه كاه منتقل مي شود.
* ازلحاظ سازه اي, قابهاي خمشي بعنوان سیستم مقاوم باربر جانبي,
ذاراي انعطاف پتيري مناسبی می باشند. تفییرشکل باعف جذب
ssl در قاب شده ودر نتيجه مقاومت در برابر نيروهاي برشي
افزایش مي یابد ونيروهاي لرزه اي توسط ضریب؟) کاهش مي يابد.
؟ این نوع قابها ازلحاظ معماري از سهولت و آزادي عمل بالايي
برخوردارند و بعلت عدم وجود اعضاي قطري تقسیم بندي فضاهاي
داخلی براحتی انجام می شود.
صفحه 20:
* تغییر شکل جانبي وتغیبر شکل نسبي بین طبقات زیاد است وبراي
افزایش سختی لازم است تعداد ستونها افزایش یابد.
* طراحي و اجراي اتصالات از ضوابط خاصي برخوردار بوده و بطور معمول
پر هزینه تر و مشکلتر از اتصالات مفصلي است و بايد بطور دقيق
طراحي و اجرا شوند.
* رفتار ديناميكي آنها بعلت اثر نيروي شلاقي وتناوب ارتعاش پیچیده
است.
* در يك ردیف بودن ستونها در اين قابها از اهمیت بيشتري نسبت به
قابهاي بادبندي برخوردار است.
صفحه 21:
قاب بادبندي(مزایا)
* سختي خوب دربرابر بارهاي جانبي
* ساده بودن اتصالات و سرعت اجراي آن
* مقاومت بسیار خوب در برابر بارهاي جانبي استاتيکي
صفحه 22:
قاب بادبندي (معايب)
این قایها در مناطق:با زلزله خیزی بالا توصیه نمي تنوذ زیر[ غناصرر
فشاري آنهامانند ستونها و مهاربندها در برهاي تناوبي ضعیف عمل
کرده و در سیکلهای متعدد بارگذاري و با داري تا حدود زيادي
مقاومت خود را از ز دست مي دهند به عبا ديكر اين نوع قابها با
وجود مقاومت” خوب در برابر بارهاي استاتيكي مثل باد. بدلیل عدم
JSS پذيري مناسب. از لحاظ جذب انرزي در برابر بارهاي متناوب
ژلزله ضعیف عمل مي کنند. ولي به علت مسائل اجرليي در اتصالات
ترجیج داده میشود که سیستم ساختمان فولادي در يك جهت
بادبندی باشد.
صفحه 23:
با در نظر گرفتن a مسائل اجرايي و طراحي و ايمني
ساختمانهاي فولادي بیشتر از 5 طبقه . بهترین سیستم براي این
نوع سازه ها ب خمشي-قاب بادبندي مي باشدكه قاب
خمشي بصورت شرقي-غربي وقاب بادبندي بصورت شمالي-جنوبي
قرار میگیرند. اما براي سازه هاي کمتر از 5 طبقه بدلیل اجراي
مشكل اتصالات كيردار و عدم نظارت كافي سیستم دو جهت بادبند
توصيه ميكردد.
صفحه 24:
در تعيين محل ستونها بايد به نکات ذیل توجه کرد:
* نقشه معماري
* فضاي پارکینگ که بتوان تعداد لازم وسیله نقلیه سواري را بدون
فزاخمت قرارداد.
# حداکثر طول دهانه ها(5 تا 6 متر)
یا فضاي داخلي(قرار دادن ستونها در بین دیوارها و مخفي
كردن آنها در پلان)"
* در يك راستا بودن ستونها که تشکیل قاب مستوي دهند.
صفحه 25:
Gye وق ی
در تعین جهت تيريزي سازه ها را به دو دسته تقسیم میکنیم:
سازه ها با سیستم دو جهت یکسان
اد
0سازه ها با سیستم دو جهت متفاوت
صفحه 26:
»در اين سازه ها بايد جهت تيرريزي بگونه اي باشد که بار به
دهانه هاي کوتاهتر منتقل شود چون لنگر بیشینه علاوه بر
مقدار بار به طول دهانه نیز بستكي دارد يس بايد بار بيشتر را
به دهانه كوجكتر انتقال داد كه بين تيرها ازلحاظ ابعاد مقطع
تعادل بر قرار شود
+
صفحه 27:
براي سازه ها با سیستم دوجهت متفاوت
* در اين سازه ها بايد هميشه بار را به قابهاي بادبندي منتقل كرد
جون نيروي زلزله در اين قابها توسط بادبندها تحمل مي شود
وتیرها فقط بارهاي مرده و زنده را تحمل مي كنند در صورتيكه در
قابهاي خمشي کلیه بارها توسط تیر و ستونها تحمل میشود بنابراین
بهتر است سهم قابهاي خمشي از
بارهاي زنده و مرده کمتر شود و اين قابها
بیشتر نيروي زلزله را تحمل کنند تا تعادل
در ابعاد مقاطع بر قرار گردد.
صفحه 28:
٩ بارهاي وارد به سازه ها به دو دسته تقسیم میشوند:
)-بارهاي عمودي
©-بارهاي جانبي
صفحه 29:
#بارزنده: با توجه به کاربری ساژه از جداول آیین نامه:ها بر اسان
مقدار بار بر متر مربع تعیین ميشوند و به صورت بارگسترده در هر
طبقه به سازه اعمال می شوند.
#بار مرده: با توجه به جزئیات سقف و دیوارها و وزن تیرها و ستونها
محاسبه میشوند وبه صورت بارگسترده درهرطبقه به سازه اعمال می
شوند.
بار برف: با توجه به منطقه و شیب بام و..محاسبه و بر روی بام و بر
اساس مقدار بار بر متر مربع تعیین میشوند وبه صورت بارگسترده
اعمال ميكردد
صفحه 30:
بارگذاري بارهاي عمودي(مرده و زنده)
باگذاري بارهاي عمودي(مرده و زنده) با توجه به جهت تیر ريزي انجام
ميگيرد.تيرهايي که جهت تيرريزي به سمت آنهاست نيمي از بارزنده و
مرده دهانه را آز هر طرف تحمل میکنند و تيرهايي که موازي با جهت
تيرريزي هستند فقط به اندازه 0.5 متراز هر طرف باربري دارند.
صفحه 31:
بارگذاري بارهاي عمودي(مرده و زنده)
با توجه به چشمه باربر هر تیر قابها
با بارهای گسترده بارگذاری می گردند
1
1
1
1
صفحه 32:
#بار زلزله: به یکی از روشهای استاتیکی یا دینامیکی طیفی یا
تاریخچه زمانی محاسبه میشوند و به صورت جانبی به سازه اعمال
هی شنوند.
#بار باد: با توجه به هندسه سازه و منطقه وارتفاع آن به روشهلیی که
در آیین نامه ها آمده است محاسبه و به صورت بار بر متر مربع
(فشار) به سازه وارد ميشوند.
#هر کدام از لین دو بار که تاثیر بیشتری روی سازه داشته باشند مد نظر
قرار میگیرد.
صفحه 33:
بارگذاري بارهاي جانبي
بارهای جلنبی بصورت بار متمرکزبه سقفها اعمال ميشهند و بسته به
تعداد قاب در جهت موازی با نیرو بین قابها تقسیم ميشود.
2 BB کت 2
صفحه 34:
بدلیل معین بودن این قابها تحلیل آنها بسیار ساده است بارهاي
جانبي کاملا توسط بادبندها تحمل مي شود وبارهاي عمودي نیز
pigs nya Legs مستقل مجفود. تونها فقط داراي بار وحوري
هستند وتير ها نیز داي لنگر بيشینه /۹7 وبرش بیشینه وا
هستند و تحلیل میتواند بصورت کاملا دستي صورت پذیرد
صفحه 35:
تحلیل قابهاي
© براي تحليل این قابها باید چند حالت بارگذاري زیر را در نظر
گرفت و آن حالت که بیشترین اثر را روي سازه مي گذارد را
انتخاب کرد.
cond
OL+LL(S
OL+E(9
0)
صفحه 36:
تحلیل قابهاي خمشي
تحلیل اين قابهاي خمشي بدلیل نامعيني آنها ساده نیست و باید
توسط يكي از روشهاي تحلیل سازه هاي نامعین مانند شیب افت
توزیع لنگرء‌كاني ویا روشهاي تحلیل ماتريسي تحلیل گردند.
ویا براي راحتي وسرعت عمل بیشتر میتوان از نرم افزارهاي
تحلیل سازه GHPCODD-CNPOEG cis استفاده نمود
لازم به ذکر است چون در اين روشها به مشخصات تقريبي
مقاطع نیار است استفاده از يكي ازروشهاي تحلیل تقريبي مانند
پرتال یا کانتلیور الزامي است.
تحلیل تقريبي -طراحي تقريبي -تحلیل دقیق -طراحي نهايي
صفحه 37:
بادیشد بصورنت: یک :عضع کقلقی طرالحی متگردده التنا باید برش dH
در راستای بادبند تصویر شود.
صفحه 38:
۱- بدست آوردن نیروی موثر بر بادیند: 3
F _
cosA
اديت أوردق اع سطع لادقة 4 ا
P
ae 062,
۷ تخاب قطی از تیفی: تاتدانی«جویل تبفی» حول تاودانی وب و تیاگه
۴-کنترل لافری: 424
ل
Fain
صفحه 39:
طراحی ستونها بسته به اينکه در قاب بادبندی هستند یا خمشی
متفاوت است. ستونهای قابهای خمشی دارای لنگر و بار محوری
هستند ولی ستونها در قابهای بادبندی فقط دارای بار محوری
صفحه 40:
گامهاي طراحي ستونها تحت بار محوري تنها
صفحه 41:
گامهاي طراحي ستونهانتحت بار محوري و لنگر خمشي
1 - تعیین PIM
2- ماه مقداز واقعی با
3-فرض تنش ۰ )280 و
4 - حدس مقطع
5 - کنترل رابطه 1 ول
مرو
6 - کنترل رابطه 2 > _بطلسك,
Fivl- Fr)
eY
صفحه 42:
SE Bas oul 3s Le مجورهاسست:و ملظع دازای: ۲ مور
تقارن است.
۱- محاسبه مهار M,
axX
۲-محاسبه ۷ عم ۳ 2-06۲
۳- انتخاب مقطع