ورق کله گاوی چیست؟ و چه کاربردی دارد؟

ورق کله گاوی که به عنوان WPF نیز شناخته می‌شود، یکی از ورق‌های فولادی پرکاربرد است. از ورق کله گاوی برای طراحی اتصال آن چه به صورت دستی و چه به صورت نرم افزاری، باید اتصالات سازه‌های فولادی و رفتار آن‌ها را به خوبی بشناسیم. با این حال هنوز برای بسیاری از افرادی که در پروژه‌های عمرانی شرکت دارند، این سوال مطرح می‌شود که ورق WPF یا کله گاوی چیست و چگونه طراحی می‌شود. در ادامه این مطلب همراه ما باشید تا به طور مفصل به این سوالات پاسخ داده شود. در سایت پیوان نیز قیمت نبشی به صورت روزانه و متناسب با نوسانات بازار فولاد درج می‌شود.

ورق کله گاوی چیست؟

این ورق در واقع یکی از انواع اتصالات تیر به ستون اتصال با ورق سیاه روسری و زیرسری است که متناسب با سیستم باربر جانبی می‌تواند شکل‌های متفاوتی داشته باشد. در واقع علت نام گذاری این اتصال، به دلیل شباهت آن با کله گاو است و نام‌های دیگری نظیر ورق WFP یا ورق روسری نیز دارد. به عبارتی دیگر در اتصال گیردار تیر به ستون، تیر باید روی ورق نشیمن نشسته و ابعاد ورق نشیمن باید از عرض تیر بیشتر باشد تا امکان بُعد جوش لازم جهت جوشکاری وجود داشته باشد. برای اینکه عملیات جوشکاری ورق روسری با تیر کامل صورت بگیرد، روی تیر هم ورق روسری گذاشته و به ورق فوق یک شکل مخصوصی می‌دهند تا هم بعد جوش مناسب تامین شود و هم طول جوش لازم ایجاد گردد. در اجرا معمولا به این ورق روسری در اتصالات صلب یا گیردار کامل فلزی، کله گاوی گفته می‌شود.

اجزا تشکیل ‌دهنده اتصال کله‌ گاوی (WFP-Welded Flange Plate)

ورق کله گاوی از سه قسمت تشکیل شده است :

• ورق روسری و ورق زیرسری

از دو ورق بالا با جوش مناسب به بال‌های بالا و پایین تیر به منظور انتقال و افزایش تحمل تیر در برابر حداکثر نیروی خمشی‌ای که به آن وارد می‌شود، استفاده می‌کنند. درواقع لنگر خمشی وارده بر تیر بصورت یک کوپل نیروی کششی به ورق‌های روسری و زیرسری وارد می‌شود. این ورق‌ها باید با جوش مناسب این نیرو را تحمل کنند. هنگام نصب و اجرای ورق‌های زیر سری و روسری یک فاصله 1 سانتی‌متری تا 2 سانتی‌متری بین تیر و ستون ایجاد شود تا بتوان تیر را به راحتی روی ورق زیرسری نصب کرد و آن را در زمان تغییر شکل محل اتصال دوران داد (اصطلاحا به این فاصله بادخور می‌گویند).

بیشتر بخوانید: تیرآهن inp و جدول اشتال آن

• ورق نبشی جان

برای تحمل نیروی برشی وارده بر تیر در قسمت اتصال، از نبشی جان استفاده می‌کنند. نبشی آهنی از یک سمت به جان تیر با جوش گوشه جوش داده شده و از سمت دیگر با جوش گوشه به بال ستون متصل می‌شود. با طراحی جوش مورد نیاز می‌توان نبشی مورد نیاز را برای اتصال انتخاب کرد. توجه داشته باشید که در صورت نیاز، ورق پیوستگی و مضاعف نیز در جان ستون و بخش چشمه اتصال مورد استفاده قرار می‌گیرد.

وظیفه ورق روسری یا کله گاوی چیست؟

همانطور که پیش‌تر اشاره کردیم، جهت تحمل نیروی خمشی که به تیر وارد می‌شود، از ورق با جوش مناسب به بال‌های بالا و پایین تیر استفاده می‌کنند. در واقع لنگر خمشی وارده به تیر مانند یک نیروی کششی به ورق‌ها وارد شده است. و این وظیفه ورق روسری یا کله گاوی است که باید این نیرو را تحمل کند.

نحوه اتصال ورق روسری

جوش نفوذی با نفوذ کامل، نوع جوشی است که برای ورق‌های روسری مورد استفاده قرار می‌گیرد. علاوه بر این باید توجه داشت که جوش ورق روسری به بال تیر، باید از نوع جوش گوشه باشد. در نظر داشته باشید که جوش گوشه باید در حالت افقی انجام شود. برای این منظور باید طول جوش لازم ورق در محل اتصال به ستون تامین شود. همچنین برای جوش گوشه، بقیه ورق به بال تیر نباید در حالت سقفی انجام شود.

بیشتر بخوانید: تفاوت کربن استیل با استنلس استیل؟

عرض ورق روسری

عرض ورق روسری باید به بال ستون اتصال پیدا کند. و حدود 3 الی 5 سانتی متر از عرض بال ستون کمتر باشد. دلیلش این است که اجرای جوش با بال ستون به راحتی انجام شود و مشکلی در روند کار پیش نیاید.

طراحی اتصال کله گاوی

برای طراحی ورق کله گاوی (WFP) مبحث دهم مقررات ملی ساختمان در بند 10-3-13-5 ضوابط و محدودیت هایی را آورده که باید آن‌ ها را رعایت کنیم:

کاربرد اتصالات گیردار جوشی به کمک ورق‌های روسری و زیرسری فقط به قاب‌های خمشی متوسط محدود می‌شود. در این نوع اتصالات، علاوه بر الزامات عمومی بخش 10-3-13-1 باید الزامات زیر تامین شود:

1. در دو انتهای تیر، تعبیه سوراخ‌های دسترسی برای انجام جوشکاری مجاز نیست.
2. در دو انتهای تیر، ناحیه محافظت شده باید برابر فاصله از بر ستون تا انتهای ورق‌های روسری و زیرسری (هر کدام که بزرگ‌تر است) به علاوه نصف عمق تیر بعد از آن، در نظر گرفته شود.
3. محل تشکیل مفصل پلاستیک در روی تیر باید در محل انتهای ورق‌های روسری و زیرسری (هر کدام که بزرگ‌تر است)، در نظر گرفته شود.

قاب خمشی چیست؟

بهتر است در راستای طراحی ورق کله گاوی، با تعریف قاب خمشی متوسط و ضوابط طراحی لرزه‌ای آن و همین طور تعریف ناحیه حفاظت شده در اتصالات آشنا شویم. قاب خمشی متوسط به قابی اطلاق می‌شود که در برابر نیروی جانبی زلزله بتواند تغییر شکل‌های فرا ارتجاعی محدودی را تحمل کند. در طراحی و اتصالات این نوع قاب‌ها باید سعی شود که در نزدیکی دو انتهای تیر مفصل‌های پلاستیک تشکیل شوند. همچنیت ظرفیت دورانی آن‌ها به حدی باشد که دوران نظیر تغییر مکان جانبی نسبی طبقه حداقل به 0.02 رادیان برسد. که حدود 0.01 رادیان آن در ناحیه فرا ارتجاعی باشد.

بیشتر بخوانید: کار با دستگاه شات بلاست

تعیین ابعاد و ضخامت ورق جان در اتصال کله گاوی

ابعاد و ضخامت ورق کله گاوی و مشخصات جوش‌های آن به بال‌های تیر باید بر اساس مقاومت خمشی مورد نیاز اتصال تیر به ستون تعیین شود. ضریب کاهش مقاومت را برای تعیین مشخصات جوش می‌توان برابر 0.9 و برای تعیین ضخامت ورق‌‌های روسری و زیرسری برابر یک در نظر گرفت.

وظیفه ورق جان کمک به تحمل و انتقال نیروی برشی وارده بر جان تیر و جلوگیری از کمانش موضعی یا پارگی جان تیر می‌‌باشد. پس برای محاسبه ابعاد این ورق نیاز به ظرفیت برشی جان تیر داریم که بصورت زیر عمل می کنیم:

Vu= +

Vpr= +

Vu= ظرفیت برشی مورد نیاز تیر

Vpr= برش وارد بر تیر در مفصل پلاستیک

Lh= فاصله خالص بین مفصل های پلاستیک ایجاد شده در تیر  Lh = L -2Sh

برای به دست آوردن ابعاد ورق نبشی جان کافی است ابعاد ابتدایی را فرض کنیم. و روابطی که در ادامه می‌آید را کنترل کنیم. برای این کار کافی است ضخامت ورق جان را با ضخامت جان تیر برابر فرض کنیم. همچنین عرض آن را حدود 5 سانتی متر کمتر عمق آزاد تیر فرض کنیم (برای راحتی اجرای جوش اتصال نبشی به جان تیر).

 

ضخامت ورق جان (twp) را باید فرض کنیم بنابراین:

برای محاسبه طول نبشی جان، می‌توان مقدار اولیه آن را فرض کرد. سپس از آن برای کنترل جوش مورد نیاز برای اتصال نبشی به جان تیر استفاده کرد. در صورتی که جوش جوابگو بود، فرض ما درست بوده است. در غیر این صورت باید عملیات طی شده را تکرار کرد.

ورق کله گاوی چگونه به تیرآهن و ستون متصل می‌شود؟

برای این که کله گاوی یک اتصال گیردار باشد یا این که در مقابل دوران بدون حرکت بماند، با یک ورق در بالای آن، تیر مربوطه رو به ستون متصل می‌کنند. این ورق به شکل ذوزنقه یا در حالت کلی به شکل برشی عرضی از جمجمه یک گاو می‌باشد. توجه داشته باشید که اگر اتصال “گیردار” به “بال ستون” دارید، با توجه به فرم شکل کله گاوی (ورق روسری اتصال گیردار) باید عرض بال تیر کوچک‌تر یا مساوی عرض بال ستون باشد.

سخن پایانی

برای طراحی دستی اتصال ورق کله ‌گاوی تیر به ستون باید مراحل زیادی را پشت سر گذاشت و در جزئیات زیادی دقت کرد. در این مطلب تلاش کردیم تا به طور مفصل به این موضوع بپردازیم و به سوالات شما در این زمینه پاسخ دهیم.