فهرست مطالب فصل اول : تعریف مسئله، ضرورت و اهداف انجام کار. 11 – 1 ) مقدمه. 21 – 2 ) تعریف مسئله. 31 –3 ) ضرورت و اهداف انجام کار. 41-4 ) ساختار پایان نامه . 5 فصل دوم : برش قالبی ( تئوری ، روابط و نکات آیین نامه ای ) 62 – 1 ) مقدمه. 72 – 2 ) تعریف برش قالبی و علل وقوع آن. 72 – 3 )تعاریف اولیه و ضوابط آیین نامه ای. 92 – 3 – 1 ) اتصال جوشی و تعاریف آن. 92 – 3 – 2 ) اتصال تیر به تیر. 112 – 3-3 ) برش بال تیر در اتصال تقویت شده. 122 – 3 – 4 ) صلیب اتصال نبشی جان. 122 – 3- 5 ) تعیین ابعاد نبشی اتصال. 132 – 3-6 ) معیارهای محاسبه ظرفیت برش قالبی. 132 - 3 - 7 ) آیین نامه ایران. 162- 4 ) کارهای انجام شده. 182-5 ) معیار پیشنهادی برای طراحی اتصال بر اساس برش قالبی. 202-6 ) نتیجه گیری از مباحث تئوری . 25فصل سوم : مدلسازی و تحلیل چند نمونه اتصال تقویت شده263 – 1 ) مقدمه. 273 –2 ) روش المان محدود و مزیت استفاده از آن. 273-3 ) مش بندی و روش آنالیز. 293 -4 ) تعریف مسئله. 303 – 4 – 1 ) مقایسه انواع تقویت اتصال و بررسی کارایی آنها (تحلیل شماره 1 ). 303 – 4-2 ) بررسی تغییر شکل و تنش تیرهای متعامد (تحلیل شماره 2 ) 323 – 4-3 ) بررسی شدت بحرانی بودن فاق بالا و پایین (تحلیل شماره 3 ) 333 – 4-4 ) بررسی تأثیر طول فاق بر مقاومت اتصال (تحلیل شماره 4 ) 343-5 ) مدلسازی جوش. 353 – 6 ) چگونگی تحلیل و بررسی. 35فصل چهارم : آنالیز و بررسی اتصال های آزمایشی نمونه. 374 – 1 )مقدمه. 384 – 2 )تحلیل شماره (1). 384 – 3 )تحلیل شماره (2). 554 – 3-1) مقدمه. 554 – 3-2 ) اتصال بدون ورق تقویت فوقانی بال. 554 –3-3 ) اتصال با ورق تقویت فوقانی بال. 594 – 4 ) تحلیل شماره (3). 674 – 4-1 ) تیر با فاق بالا. 684-4-2 )تیر با فاق زیر. 694 – 4-3 ) تیر با فاق دوبل. 704 – 5 ) تحلیل شماره (4). 724-6 ) تأثیر خط جوش به برش قالبی. 764-3-3) فصل پنجم : نتیجه گیری وپیشنهادات..........................................................................................805-1 ) مقدمه ..........................................................................................................................................815-2 ) توضیح کلی روند تحلیلی انجام شده.............................................................................................. 815-3 ) نتیجه گیری .............................................................................................................................. 855-4 ) پیشنهادات ................................................................................................................................ 875-2 ) منابع و مآخذ ........................................................................................................................... 88پیوست (1) نقشه های ساخت اتصال تحلیل شماره (1)...........................................................................91پیوست (2) گزارش تحلیل با روش المان محدود نرم افزار کتیا برای اتصال تحلیل شماره (1)....................97 فهرست شکل هاشکل 1 - 1 برش قالبی در جان تیر و محل رشد ترک.............................................................................2شکل 2 – 1 مقایسه دو اتصال پیچی و جوش با نبشی کمکی در جان تیر................................................8شکل 2 – 2 گسیختگی در اثر کشش برای سوراخ های گاست پلیت.................................................................16شکل 2 – 3 دیاگرام توزیع تنش کشش و برش در نبشی اتصال جان برای تیر تقویت شده.........................21شکل 2 – 4 رابطه خطی میان شیب تنش در وجه پایین نبشی و طول وجه a..........................................22شکل 2 – 5 رابطه میان طول اضلاع a و b نبشی بر روی توزیع تنش برشی تیر....................................24شکل 3 – 1 مدل سازی تیر به کمک روش المان محدود........................................................................28شکل 3-2 اتصال تحلیل شماره (2)............................................................................................................................32شکل 3 – 3 تیر 1 با فاق از بالا ، تیر 2 با فاق از پایین و تیر 3 با فاق دوبل تحلیل شماره ( 3 )............33شکل 4-1 ) مش بندی اتصال ( 1 ).........................................................................................................39شکل 4-2) تنش فون میزز در اتصال (1).................................................................................................39شکل 4 – 3 خیز و تغییر مکان اتصال ( 1 )...........................................................................................40شکل 4 – 4 نتیجه نهایی اتصال ( 1 ).....................................................................................................41شکل 4-5 مش بندی اتصال (2)..............................................................................................................42شکل 4 – 6 تنش فون میزز در اتصال ( 2 )...........................................................................................43شکل 4 – 7 خیز و تغییر مکان نقاط اتصال ( 2 ) ..................................................................................43شکل 4 – 8 ) نتیجه نهایی اتصال ( 2 )....................................................................................................44شکل 4 – 9 مش بندی اتصال ( 3 )........................................................................................................46شکل 4-10 تنش فون میزز در اتصال (3).................................................................................................47شکل 4 – 11 خیز و تغییر مکان نقاط در اتصال ( 3 )...........................................................................47شکل 4 – 12 نتیبجه نهایی اتصال ( 3 )..................................................................................................48شکل 4 – 13 مش بندی اتصال ( 4 ).......................................................................................................494 – 14 ) تنش فون میزز در اتصال ( 4 )..................................................................................................50شکل 4 – 15 خیز و تغییر مکان نقاط در اتصال ( 4 ).............................................................................50شکل 4 – 16 نتیجه نهایی اتصال ( 4 )....................................................................................................51شکل 4 – 17 مش بندی اتصال ( 5 )......................................................................................................52شکل 4 – 18 تنش فون میزز در اتصال ( 5 )...........................................................................................53شکل 4 – 19 خیز و تغییر مکان نقاط در اتصال ( 5 ).............................................................................53شکل 4 – 20 نتیجه نهایی اتصال ( 5 )....................................................................................................54شکل 4 – 21 مش بندی تحت تنش .......................................................................................................56شکل 4 – 22 نمودار تنش بر حسب زمان در محل اتصال........................................................................57شکل 4 – 23 نمودار تغییر مکان بر حسب زمان در نقطه بالای نبشی اتصال جان...................................57شکل 4 – 24 نمودار میانگین تغییر مکان بر حسب زمان در کل تیر........................................................58شکل 4 -25 مش بندی تحت تنش در نمای دور.....................................................................................59شکل 4 – 26 نمودار تنش بر حسب زمان................................................................................................60شکل 4 – 27 نمودار تغییر مکان بر حسب زمان در نقطه بالای نبشی اتصال جان...................................61شکل 4 – 28 نمودار میانگین تغییر مکان بر حسب زمان در کل تیر.........................................................61شکل4-29 نمودار تنش برحسب زمان برای نیروی KN 20.....................................................................62شکل 4-30 نمودار تغییر مکان برحسب زمان برای نیروی KN 20 در نقطه بالای نبشی اتصال جان.......634-31 نمودار تنش برحسب زمان برای نیروی KN 40..............................................................................63شکل 4-32 نمودار تغییر مکان بر حسب زمان برای نیروی KN 40 در نقطه بالای نبشی اتصال جان......64شکل 4-33 نمودار تنش برحسب زمان برای نیروی KN 60....................................................................64شکل4-34 نمودار تغییر مکان برحسب زمان برای نیروی KN 60 در نقطه بالای نبشی اتصال جان........65شکل 4-35 مش بندی تحت تنش برای نیروی KN20.............................................................................65شکل 4-36 مش بندی تحت تنش برای نیروی KN40.............................................................................66شکل 4-37 مش بندی تحت تنش برای نیروی KN60.............................................................................66شکل 4 – 38 کانتور تنش تیر فاقدار از بالا...............................................................................................68شکل 4 –39 تمرکز تنش در جان تیر فاقدار از بالا...................................................................................68شکل 4 – 40 کانتور تنش تیر فاقدار از زیر..............................................................................................69شکل 4 – 41 تمرکز تنش در جان تیر فاقدار از زیر................................................................................70شکل 4 – 42 کانتور تنش تیر فاقدار دوبل................................................................................................71شکل 4 – 43 تمرکز تنش در جان تیر فاقدار دوبل...................................................................................71شکل 4 – 44 نقاط بحرانی در فاق دوبل...................................................................................................72شکل 4 – 45 تنش برشی در تیر شماره 1..................................................................................................73شکل 4 – 46 تنش برشی در تیر شماره 2..................................................................................................73شکل 4 – 47 تنش برشی در تیر شماره 3..................................................................................................74شکل 4 – 48 تنش برشی در تیر شماره 4..................................................................................................74شکل 4 – 49 تنش برشی در تیر شماره 5..................................................................................................74شکل 4 – 50 تمرکز تنش در تیر بحرانی 5 با طول فاق 80 میلیمتر...........................................................75شکل 4 – 51 جدول مقایسه تنش های ماکزیمم برش در تحلیل شماره (4)...................................................75شکل 4 – 52 آنالیز حالت 1......................................................................................................................77شکل 4 – 53 آنالیز حالت 2......................................................................................................................77شکل 4 – 54 آنالیز حالت 3......................................................................................................................77شکل 4 – 55 آنالیز حالت 4......................................................................................................................78شکل 4 –56 تنش های ایجاد شده در خط جوش برای حالت های چهارگانه..................... 79 1-1 مقدمهدر سازه های فلزی اتصال تیر به تیر به کرات به چشم می خورد . در موارد بسیاری لازم است که به صلاحدید مهندسین طراح ، جان تیر در محل اتصال تقویت شود . عموماً تقویت جان تیر در محل اتصال یا با ورق و یا با نبشی جان صورت می گیرد و نوع اتصال یا جوش و یا پیچ و مهره می باشد . نیروی عمودی وارد بر تیر در محل اتصال تنش برشی زیادی را در پی داشته و در حالتی خاص احتمال گسیخته شدن تمامی و یا قسمتی از جان تیر وجود خواهد داشت . چرا که می دانیم در محل جوش حالت ترد شدگی و تنش پسماند وجود داشته و ضمنا در نزدیکی سوراخ های پیچ نیز مقطع بدلیل مساحت کمتر ضعیف شده است . بنابراین نیروی عمودی به راحتی ممکن است در مقطع ضعیف باعث رشد ترک ها شده و برش قالبی رخ دهد .در شکل زیر یک تیر نشان داده شده است که بال بالایی آن برش خورده و جان آن برای اتصال پیچ و مهره ای سوراخ شده است . محل رشد ترک و گسیختگی جان در شکل مشخص گردیده است]1[ . 1-2 تعریف مسئلهاصطلاح برش قالبی در جان تیر در محل اتصال به سرعت ذهن را معطوف می کند به رفتار پلاستیک ماده در معرض تنش های شدید . بنابراین روابط ریاضی شاید بدلیل پیچیده بودن چندان با نتایج تجربی و تحلیل نرم افزاری انطباق نداشته باشند . اما می توان با مقایسه اطلاعات نظری و عملی و نیز تحلیل نرم افزاری به یافته های سودمندی دست یافت که امید می رود این امر منجر به بهتر شدن طراحی اتصال تیر به تیر شود .در این تحقیق ابتدا موارد آیین نامه ای را بررسی کرده و سپس روابط ریاضی و مدل های پیشنهادی بررسی می شود . که این روابط طبیعتاً بر پایه آزمایشهای عملی هستند که منابع هر کدام ذکر شده است . بعد از آشنایی مقدماتی با رفتار سازه در محل اتصال ،کار اصلی یعنی تحلیل چند تیر تقویت شده به کمک تحلیل المان محدود[1] پیش گرفته می شود که این امر باعث خواهد شد به مسئله برش قالبی و گسیختگی های جان تیر بیشتر توجه کرده و راهکارهایی برای پیشگیری از آن پیدا شود . بدیهیست هر چه مدل پیشرفته تر فرض شود روابط ریاضی پیچیده تر و نتایج دقیقتر خواهد بود اما بهتر است برای درک بهتر از موضوع ساده سازی هایی در نظر گرفته شود . در مجموع بررسی ها بر این پایه است که جان تیر در حال تقویت است یا ضعیف شدن ، چرا که استفاده بیش از حد از پیچ و یا جوش در محل اتصال ممکن است شرایط را کاملاً وارونه سازد و مقطع جان را در معرض برش قالبی قرار دهد و پدیده برش قالبی که موضوع این تحقیق می باشد در این اتصالات افزایش یابد. 1-3 ضرورت و اهداف انجام کارتقویت تیر در محل اتصال یا در بال ها و یا در جان انجام می شود و نوع تقویت در جان دارای حساسیت بیشتری است چرا که احتمال برش قالبی وجود دارد . معمولا نیروهای سیکلی خستگی مانند زلزله نیز در ابتدا اتصالات ضعیف را هدف قرار می دهند و این موضوع اهمیت تحقیق در زمینه اتصال و تقویت آن را دو چندان می کند . اگر اتصال نبشی یا ورق تقویتی جان با پیچ و مهره صورت می گیرد باید توجه داشت که تعداد سوراخ ها و نیز قطر آنها نباید بیش از حد مقطع جان تیر را ضعیف نماید . اگر هم نوع اتصال جوشی است ، باید توجه داشت که محل و موقعیت هر خط جوش به مقاومت جان تیر لطمه نزده باشد .