X
تبلیغات
saze - مقاله ی در مورد سازه های اسکلت فلزی

saze

omran

مقاله ی در مورد سازه های اسکلت فلزی

 

قبلا مقاله ای در مورد اجرای ساختمانهای بتنی در وبلاگ قرار داده بودم و در ادامه مقاله ای در مورد ساختمانهای اسکلت فلزی را جهت استفاده دانشجویان عزیز قرار می دهم امیدوارم که برایتان قابل استفاده باشد
ضمنا منتظر نظرات و پیشنهادات شما هم هستم

**** مراحل ساخت فنداسیون ساختمان های اسکلت فلزی

نکات اجرایی زیر سازی پی :

فرض کنید یک پروژه اسکلت فلزی را بخواهیم به اجرا در آوریم ، مراحل اولیه اجرایی شامل ساخت پی مناسب است که در کلیه پروژه ها تقریبا یکسان اجرا می شود، اما قبل از شرح مختصر مراحل ساخت پی ، باید توجه داشت که ابتدا نقشه فنداسیون را روی زمین پیاده کرد و برای پیاده کردن دقیق آن بایستی جزئیات لازم در

نقشه مشخص گردیده باشد. از جمله سازه به شکل یک شیکه متشکل از محورهای عمود بر هم تقسیم شده باشد و موقعیت محورهای مزبور نسبت به محورها یا نقاط مشخصی نظیر محور جاده ، بر زمین بر ساختمان مجاور و غیره تعیین شده باشد.( معمولا محورهای یک امتداد با اعداد 3،2،1و... شماره گذاری می شوند و محورهای امتداد دیگر با حروف C-B-A و ... مشخص می گردند. همچنین باید توجه داشت ستونها و فنداسیونهایی را که وضعیت مشابهی از نظر بار وارد شده دارند ، با علامت یکسان نشان می دهند : ستون را با حرف C و فنداسیون را با حرف F نشان میدهند . ترسیم مقاطع و نوشتن رقوم زیر فنداسیون ، رقوم روی فنداسیون ، ارتفاع قسمت های محتلف پی ، مشخصات بتن مگر ، مشخصات بتن ، نوع و قطر کلی که برای بریدن

میلگرد ها مورد نیاز است باید در نقشه مشخص باشد. قبل از پیاده کردن نقشه روی زمین اگر زمین ناهموار بود یا دارای گیاهان و درختان باشد ، باید نقاط مرتفع ناترازی که مورد نظر است برداشته شود و محوطه از کلیه گیاهان و ریشه ها پاک گردد.سپس شمال جغرافیایی نقشه را با جهت شمال جغرافیایی محلی که قرار است پروژه در آن اجرا شود منطبق می کنیم ( به این کار توجیه نقشه می گویند) پس از این کار ، یکی از محورها را (محور طولی یا عرضی ) که موقیعت آن روی نقشه مشخص شده است ، بر روی زمین ، حداقل با دو میخ در ابتدا و انتها ،

پیاده می کنیم که به این امتداد محور مبنا گفته می شود ؛ حال سایر محورهای طولی و عرضی را از روی محور مبنا مشخص می کنیم ( بوسیله میخ چوبی یا فلزی روی زمین ) که با دوربین تئودولیت و برای کارهای کوچک با ریسمان کار و متر و گونیا و شاغول اجرا می شود. حال اگر بخواهیم محل فنداسیون را خاکبرداری کنیم

به ارتفاع خاکبرداری احتیاج داریم که حتی اگر زمین دارای پستی و بلندی جزئی باشد نقطه ای که بصورت مبنا (B.M) باید در محوطه کارگاه مشخص شود ( این نقطه بوسیله بتن و میلگرد در نقطه ای که دور از آسیب باشد ساخته می شود). نکات فنی و اجرایی مربوط به خاکبرداری: داشتن اطلاعات اولیه از زمین و نوع خاک از قبیل : مقاومت فشاری نوع خاک بویژه از نظر ریزشی بودن ، وضعیت آب زیر زمینی ، عمق یخبندان و سایر ویژگیهای فیزیکی خاک که با آزمایش از خاک آن محل مشخص می شود ، بسیار ضروری است. در خاکبرداری پی هنگام اجرا زیر زمین ممکن است جداره ریزش کند یا اینکه زیر پی مجاور خالی شود که با وسایل مختلفی باید

شمع بندی و حفاظت جداره صورت گیرد ؛ به طوری که مقاومت کافی در برابر بارهای وارده داشته باشد یکی از راه حلهای جلوگیری از ریزش خاک و پی ساختمان مجاور، اجرای جز به جز است که ابتدا محل فنداسیون ستونها اجرا شود و در مرحله بعدی، پس از حفاری تدریجی ، اجزای دیگر دیوار سازی انجام گیرد.

نکات فنی و اجرایی مربوط به خاکریزی و زیر سازی فنداسیون :

چاههای متروکه با شفته مناسب پر می شوند و در صورت برخورد محل با قنات متروکه ، باید از پی مرکب یا پی تخت استفاده کرد یا روی قنات را با دال بتن محافظ پوشاند. از خاکهای نباتی برای خاکریزی نباید استفاده کرد . ضخامت قشرهای خاکریز برای انجام تراکم 15 تا 20 سانتیمتر است . برای انجام تراکم باید مقداری آب به خاک

اضافه کنیم و با غلتکهای مناسب آن را متراکم نمایی ، البته خاکریزی و تراکم فقط برای محوطه سازی و کف سازی است و خاکریزی زیر فنداسیون مجاز نمی باشد. در برخی موارد ، برای حفظ زیر بتن مگر ، ناچار به زیر سازی فنداسیون هستیم ، اما ممکن است ضخامت زیر سازی کم باشد ( حدود 30 سانتیمتر ) در این صورت می توان با افزایش ضخامت بتن مگر زیر سازی را انجام داد و در صورت زیاد بودن ارتفاع زیر سازی ، می توان با حفظ اصول فنی لاشه چینی سنگ با ملات ماسه سیمان انجام داد.

بتن مگر چیست؟

بتن با عیار کم سیمان زیر فنداسیون که بتن نظافت نیز نامیده می شود معمولا به ضخامت 10 تا 15 سانتیمتر و از هر طرف 10 تا 15 سانتیمتر بزرگتر از خود فنداسیون ریخته میشود.

قالب بندی فنداسیون چگونه است؟

قالب بندی باید از تخته سالم بدون گره به ضخامت حداقل 5 . 2 سانتیمتر یا ورقه های فلزی صاف یا از قالب آجری (تیغه 11 سانتیمتری آجری یا 22 با اندود ماسه سیمان برای جلوگیری از خروج شیره بتن ) صورت گیرد. لازم به یادآوری است که پی های عادی می توان با قرار دادن ورقه پلاستیکی ( نایلون) در جداره خاکبرداری از آن به عنوان قالب استفاده کرد.

تذکر: در آرماتور بندی فاصله میله گردها تا سطح آزاد بتن در مورد فنداسیون نباید از 4 سانتیمتر کمتر باشد.

**** چگونگی اجراء و نصب پیچهای مهاری ( بولت) و صفحه کف ستونی (Baseplate) :

ابتدا دلایل استفاده از صفحه کف ستونی و بولت را توضیح می دهم :

ستونهای یک ساختمان اسکلت فلزی ، نقش انتقال دهنده بارهای وارد شده را به فنداسیون (به صورت نیروی فشاری ، کششی ، برشی یا لنگر خمشی) به عهده دارند.

در این میان ، ستون فلزی با صفحه ای فلزی که از یک سو با ستون و از سوی دیگر با بتن درگیر شده است روی فنداسیون قرار می گیرد. توجه به اینکه ستون فلزی به علت مقاومت بسیار زیاد تنشهای بزرگی را تحمل می کند و بتن قابلیت تحمل این تنشها را ندارد ؛ بنابراین صفحه ستون واسطه ای است که ضمن افزایش سطح تماس ستون با پی ، سبب می گردد توزیع نیروهای ستون در خد قابل تحمل برای بتن باشد.

کار اتصال صفحه زیر ستونی با بتن بوسیله میله مهار (بولت Bolt) صورت می گیرد و برای ایجاد اتصال ، انتهای آن را خم می کنیم و مقدار طول بولت را محاسبه تعیین می کند. تعداد بولت ها بسته به نوع کار از دو عدد به بالا تغییر می کند، حداقل قطر این میله های مهاری میلگرد نمره 20 است ؛ در حالی که صفحه تنها فشار را تحمل می کنر ، بولت نقش عمده ای ندارد و تنها پایه را در محل خود ثابت نگه می دارد . نکته مهم هنگام نصب ستون بر روی صفحه تقسیم فشار این است که حتما انتهای ستون سنگ خورده و صاف باشد تا تمام نقاط مقطع ستون بر روی صفحه بیس پلیت بنشیند و عمل انتقال نیرو بخوبی انجام پذیرد . از آنجا که علاوه بر فشار ، لنگر نیز بر

صفحه زیر ستونی وارد می شود ، طول بولت باید به علاوه بر فشار ، لنگر نیز بر صفحه زیر ستونی وارد می شود ، طول بولت باید به اندازه ای باشد که کشش وارد شده را تحمل نماید که این امر با محاسبه تعیین خواهد شد.

انواع اتصال ستون به شالوده :

جزئیات اتصال ستون فلزی به شالوده بتنی به نیروی موجود در پای ستون بستگی دارد . در ستون با انتهای مفصلی فقط نیروی فشاری و برشی از ستون به شالوده منتقل می شوند. اگر بخواهیم لنگر خمشی را نیز به شالوده منتقل نماییم ، در ان صورت ، نیاز به طرح اتصال مناسب برای این کار خواهیم داشت که اتصال گیردار خوانده می شود.

روش نصب پیچهای مهاری :

به طور کلی ، دو روش برای نصب پیچهای مهاری وجود دارد :

الف) نصب پیچهای مهاری در موقع بتن ریزی شالوده ها : در این روش ، پیچها را در محلهای تعیین شده قرار می دهند و موقیعت آنها را به وسیله مناسبی تثبیت می کنند ؛ سپس اطرافشان را با بتن می پوشانند . روشهای گوناگونی برای تثبیت پیچهای مهاری در محل خود وجود دارد که صورت زیر توضیح خواهم داد :

روش اول : ابتدا بوسیله صفحه ای نازک مشابه با ورق کف ستونی که شابلن یا الگو نامیده می شود . قسمت فوقانی بولت و قسمت پایین را بوسیله نبشی به یکدیگر می بندیم تا مجموعه ای بدون تغییر شکل به دست آید ؛ آن گاه محورهای طولی و عرضی صفحه الگو را با مداد رنگی ( گچ و یا رنگ) مشخص می کنیم ؛ سپس بوسیله ریسمان کار یا دوربیت تئودولیت با میخهای کنترول محور کلی فنداسیون را در جهتهای طولی و عرضی به دست می آوریم و به کمک شخصی با تجربه در موقیعت مناسب آن قرار می دهیم. ( محور طولی و عرضی صفحه شابلن بر محور طولی و عرضی کلی فنداسیون منطبق می شود و در ارتفاع صحیح و به صورت کاملا تراز نصب می گردد.) سپس به وسیله قطعات آرماتور آن را به میلگردهای شبکه آرماتور فنداسیون یا به قطعات ورقی (که در بتن قرارداده اند ) جوش (منتاژ) داده می شود ؛ به گونه ای که هنگام بتن ریزی ، صفحه از جای خود حرکتی نداشته باشد. باید دقت داشته باشیم که در موقع بتن ریزی ، هوا در زیر صفحه شابلن ، محبوس نسود . برای این منظور، معمولا سوراخ بزرگی در وسط شابلن تعبیه می کنند که وقتی بتن از اطراف زیر صفحه را پر می کند ، هوا از راه سوراخ خارج گردد و با بیرون زدن بتن از وسط صفحه ، از پر شدن کامل زیر آن اطمینان حاصل شود.

روش دوم : صفحه تقسیم فشار پیش از بتن ریزی پی به طور دقیق در محل خود قرار می گیرد و بوسیله آن بولت ها در جای خود ثابت می شوند . پس از بتن ریزی ، صفحه را از جای خود خارج می کنند و در کارگاه به طور مستقیم به پای ستون متصل می نمایند و پس از نصب ستون به همراه صفحه مهذه ها را محکم می بندند. در این حالت ، هر صفحه ای باید کاملا علامت گذاری شود تا هنگام نصب اشتباهی رخ ندهد.

روش سوم : صفحه را قدری بالاتر از محل اصلی خود نگه می دارند تا محل میله های مهار به طور دقیق تعیین شود ؛ سپس میله مهارها را ثابت می کنند و عمل بتن ریزی را انجام می دهند ؛ در حالی که صفحه هنوز در جای خود ثابت است . پس از پایان یافتن بتن ریزی صفحه را در تراز مورد نظر نگه می دارند . این عمل را می توان به وسیله مهره های فلزی در زیر صفحه ای که میله مهارها از درون آنها عبور کرده اند با پیچتندن و تنظیم آنها تا تراز لازم انجام داد. سپس فاصله های بین دو صفحه و روی بتن پی با ملات ماسه شسته و سیمان به نسبت یک حجم سیمان به دو حجم ماسه کاملا پر می گردد یا از ماسه سیمان نرم (گروت) استفاده می گردد.

ب) نصب پیچهای مهاری پس از بتن ریزی شالوده : در این روش ، در محل پیچهای مهاری به وسیله قالب در داخل بتن فضای خالی ایجاد می کنند که این قالب جعبه نامیده می شود . میلگردی در بتن قرار می دهیم ، پس از گرفتن و سخت شدن بتن شالوده ، جعبه را از محل خود خارج می کنیم ؛ سپس پیچ مهاری را در محل خود درگیر با آرماتور قرار می دهیم و تنظیم می کنیم و اطراف آن را با بتن ریزدانه ( با حفظ اصول بتن ریزی) پر می کنیم . لازم به یادآوری است جعبه ای که برای ایجاد فضای خالی لازم برای نصب پیچ مهاری به کار می رود ، باید چنان طرح ریزی و ساخته شده باشد که به سادگی و در حد امکان ، بدون ضربه زدن ، شکستن و خرد کردن از داخل بتن خارج شود. برای این منظور می توان از جعبه هایی که قطعات آنها به صورت کام و زبانه متصل می شوند یا از جعبه های لولایی و سایر اقسام جعبه ها استفاده کرد . در مواردی که از پیچهای مهاری با قلاب انتهایی و رکاب یا از پیچهای مهاری با انتهای کلنگی استفاده می شود . برای سزعت بخشیدن به کار ، از جعبه های ساخته شده یا ورقهای فولادی که در درون بتن باقی می مانند، استفاده می شود . باید توجه داشت که این شیوه کار بیشتر برای فنداسیون ماشین آلات صنعتی در کارخانجات کاربرد دارند . لازم به ذکر است در بعضی مواقع برای اتصال کف ستون به شالوده ، به جای پیچهای مهاری از میلگردها یا تسمه هایی استفاده می کنند که به ورق کف ستون جوش داده می شوند که به این صورت می باشد که معمولا در موقع بتن ریزی ، مجموع ورق کف ستونها و مهارها را در شالوده کار می گذارند ، پس از گرفتن و سخت شدن بتن ، ستون را روی ورق کف ستون قرار می دهند و جوشکاری می کنند.

محافظت کف ستونها و پیچهای مهاری ( مهره و حدیده ):

کف ستون ها از جمله قطعات ساختمانی هستند که اغلب در معرض اثر شدید رطوبت قرار دارند و باید به نحو مطلوب حفاظت شوند . در ساختمانهای معمولی و به طور کلی در ساختمانهایی که پس از پایان یافتن کار اسکلت فلزی دیگر نیازی به بازدید و تنظیم کف ستونها نیست ، اطراف کف ستون را با بتن پر می کنند و در صورتی که قبل از بتن ریزی سطوح فولادی خوب تمیز شده و کا جوش یا زغال جوش برداشته شده باشد ، بتن به فولاد می چسبد و آن را کاملا محافظت می کند . در بعضی دیگر از ساختمانها ، کف ستونها را نظیر سایر قطعات به وسیله رنگ محافظت می کنند . در ساختمانهای صنعتی که امکان باز کردن و نصب مجدد آنها وجود دارد، با مواد قیری مخلوط با ماسه نرم از کف ستون ها حفاظت می شود ؛ همچنین برای تمیز ماندن حدیدهای پیچهای مهاری و دوری از آسیب دیدگی باید قبل از بتن ریزی فنداسیون ، قسمت حدیدها به وسیله پلاستیک یا گونی یا سیم مناسب بسته شده ، پوشش مناسب صورت گیرد .

**** جزئیات و نکات اجرایی ستونها به صورت مختصر:

تعریف ستون فلزی :

ستون عضوی است که معمولا به صورت عمودی در ساختمان نصب می شود و یارهای کف ناشی از طبقات به وسیله تیر و شاهتیر به آن منتقل می گردد و سپس به به زمین انتقال می یابد.

شکل ستونها :

شکل سطح مقطع ستونها معمولا به مقدار و وضعیت بار وارد شده بستگی دارد. برای ساختن ستونهای فلزی از انواع پروفیلها و ورقها استفاده می شود.عموما ستونها از لحاظ شکل ظاهری به دو گروه تقسیم می شوند:

1- نیمرخ (پروفیل) نورد شده شامل انواع تیرآهنها و قوطیها : بهترین پروفیل نورد شده برای ستون ، تیرآهن با پهن یا قوطیهای مربع شکل است؛ زیرا از نظر مقاومت بهتر از مقاطع دیگر عمل می کند.ضمن اینکه در بیشتر مواقع عمل اتصالات تیرها به راحتی روی آنها انجام می گیرد.

2- مقاطع مرکب : هرگاه سطح مقطع و مشخصات یک نیمرخ (پروفیل ) به تنهایی برای ایستایی ( تحمل بار وارد شده و لنگر احتمالی ) یک ستون کافی نباشد ، از اتصال چند پروفیل به یکدیگر ، ستون مناسب آن (مقاطع مرکب ) ساخته می شود.

چگونگی ساخت ستون (مقاطع مرکب):

ستونها ممکن است بر حسب نیاز با ترکیب و اتصالات متنوع از انواع پروفیلهای مختلف ساخته شوند ، اما رایجترین اتصال برای ساخت ستونها سه نوع است :

1- اتصال دو پروفیل به یکدیگر به طریقه دوبله کردن : ابتدا دو تیرآهن را در کنار یکدیگر و بر روی سطح صاف به هم چسبیده گردند ؛ سپس دو سر و وسط ستون را جوش داده و ستون برگردانده شده و مانند قبل جوشکاری صورت می گیرد ؛ آن گاه ستون معکوس و در قسمت وسط ، جوشکاری می شود . همین کار را در سوی دیگر ستون انجام می دهند و به ترتیب جوشکاری ادامه می یابد تا جوش مورد نیاز ستون تامین گردد. این شیوه جوشکاری برای جلوگیری از پیچش ستون در اثر حرارت زیاد جوشکازی ممتد می باشد . در صورتیکه در سرتاسز ستون به جوش نیازی نباشد ، دست کم جوشها باید به این ترتیب اجرا گردد :

الف) حداکثر فاصله بین طولهای جوش در طول ستون به صورت غیر ممتد از 60 سانتیمتر تجاوز نکند.

ب) طول جوش ابتدایی و انتهایی ستون باید برابر بزرگترین عرض مقطع باشد و به طور یکسره انجام گیرد.

ج) طول موثر هر قطعه از جوش منقطع نباید از 4 برابر بعد جوش یا 40 میلیمتر کمتر باشد.

د) تماس میان بدنه دو پروفیل نباید از یک شکاف 5/1 میلیمتری بیشتر ، اما از 6 میلیمتر کمتر باسد ؛ ضمنا بررسیهای فنی نشان دهد مه مساحت کافی برای تماس وجود ندارد ؛ در آن صورت ، این بادخور باید با مصالح پر کننده مناسب شامل تیغه های فولادی با ضخامت ثابت پر شود.

2- اتصال دو پروفیل با یک ورق سراسری روی بالها : در مقاطع مرکبی که ورق اتصال بر روی دو نیمرخ متصل می شود تا مقاطع مرکب تشکیل بدهد ؛ فاصله جوشهای مقطع (غیر ممتد) که ورق را به نیمرخها متصل می کند ، نباید از 30 سانتیمتر بیشتر شود . اندازه حداکثر فاصله فوق الذکر در مورد فولاد معمولی به صورت t22 که t در آن ضخامت ورق است در می آید.

3- اتصال دو پروفیل با بستهای فلزی (تسمه) : متداولترین نوع ستون در ایران ستونهای مرکبی است که دو تیرآهن به فاصله معین از یکدیگر قرار می گیرد و قیدهای افقی یا چپ و راست این دو نیمرخ را به هم متصل می کند ؛ البته بستهای چپ و راست که شکلهای مثلثی را به وجود می آورند ، دارای مقاومت بهتری نسبت به قیدهای موازی می باشند.در مورد اینگونه ستونها ، بویژه ستون با قید موازی مسائل زیر را بایستی رعایت کرد :

الف) ابعاد بست (وصله ) افقی ستون کمتر از این مقادیر نباشد:

L : طول وصله حداقل به فاصله مرکز تا مرکز دو نیمرخ باشد .

B : عرض وصله از 42 درصد طول آن کمتر نباشد .

T : ضخامت وصله از 35/1 طول آن کمتر نباشد.

ب) در اطراف کلیه وصله ها و در سطح تماس با بال نیمرخها عمل جوشکاری انجام گیرد (مجموع طول خط جوش در هر طرف صفحه نباید از طول صفحه کمتر شود) .

ج) فاصله قیدها و ابعاد آن بر اساس محاسبات فنی تعیین می شود.

د) در قسمت انتهایی ستون ، باید حتما از ورق با طول حداقل برابر عرض ستون استفاده کرد تا علاوه بر تقویت پایه ، محل مناسبی برای اتصال بادبندها به ستون به وجود آید.

ه) در محل اتصال تیر یا پل به ستون لازم است قبلا ورق تقویتی به ابعاد کافی روی بالهای ستون جوش شده باشد.

روش نصب نبشی بر روی کف ستونها (بیس پلیت) برای استقرار ستون هنگام محاسبه ابعاد کف ستونها باید حداقل فاصله میله مهاری از لبه کف ستون و محل جاگذاری نبشی با ضخامت جوش لازم برای نگه داشتن ستون ، همچنین ضخامت پلیت انتهایی ستون و ابعاد ستون را با دقت بررسی کرد ؛ سپس با توجه به موارد یاد شده ، به نصب نبشی و استقرار ستون به این صورت اقدام نمود . بر روی بیس پلیت ها محل کف ستون و محل آکس را کنترل می کنیم ؛ سپس نبشیهای اتصال را به صورت عمود بر هم بر روی بیس پلیت جوش داده ، آنگاه ستون را مستقر و اقدام به نصب دگر نبشیهای لازم کرده و آنها را به بیس پلیت جوش می دهیم . از مزایای عمود بر هم بودن دو نبشی روی بیس پلیت علاوه بر سرعت عمل و استقرار بهتر به علت تماس مستقیم ستون به بال نبشی ، اتصال جوشکاری به گونه ای درست تر و اصولی تر صورت می گیرد . روشن است که قبل از جوشکاری باید ستونها را هم محور و قائم نموده و عمود بودن در دو جهت کنترل گردد . پس از نصب ستونها با توجه به ارتفاع ستون و آزاد بودن سر ستون ممکن است تا زمان نصب پلها ، ستونها در اثر شدت باد و وزن خود حرکتهایی داشته باشند که احتمالا تاثیر نا مطلوب و ایجاد ضعف در جوشکاری و اتصالات کف ستونها خواهد داشت . به این سبب ، باید پس از نصب ، فورا به مهاربندی موقت ستونها به وسیله میلگرد یا نبشی بصورت ضربدری اقدام کرد.

طویل کردن ستونها :

سازهای فلزی را اغلب در چندین طبقه احداث می کنند ، طول پروفیلها برای ساخت ستون محدود است . با در نظر گرفتن بار وارده و دهانه بین ستونها و نحوه قرار گرفتن ستونهای کناری ، مقاطع مختلفی برای ساخت ستونها به دست می اید. ممکن است در هر طبقه ، ابعاد مقطع ستون با طبقه دیگر تفاوت داشته باشد ؛ بنابراین، باید اتصال مقاطع با ابعاد مختلف برای طویل کردن با دقت زیادی انجام شود . محل مناسب برای وصله ستونها به هنگام طویل کردن آنها حداقل در ازتفاع 45 تا60 سانتی متر بالاتر از کف هر طبقه یا 6/1 ارتفاع طبقه می باشد. این ارتفاع اندازه حداقلی است که از نظر دسترسی به محل اجرای جوش و نصب اتصالات مورد نیاز برای ادامه ستون یا اتصال بادبند لازم است.

نحوه طویل کردن ستونها :

ابتدا سطح تماس دو ستون را به خوبی گونیا می کنند و با سنگ زدن صاف می نمایند تا کاملا در تماس با یکدیگر یا صفحه وصله قرار گیرد . در صورتی که پروفیل دو ستون یکسان نباسد ، باید اختلاف دو نمره ستون را با گذاردن صفحات لقمه (هم سو کننده) بر ستون فوقانی را پر نمود ؛ سپس صفحه وصله را نصب کرد و جوش

لازم لازم را انجام داد . اگر ابعاد مقطع دو نیمرخ که به یکدیگر متصل می شوند ، تفاوت زیاد داشته باشند ، به طوری که قسمت بزرگی از سطح آن دو در تماس با یکدیگر قرار نگیرد ، در این صورت باید یک صفحه تقسیم فشار افقی بین دو نیمرخ به کار برد . این صفحه معمولا باید ضخیم انتخاب شود تا بتواند بدون تغییر شکل زیاد ، عمل تقسیم فشار را انجام دهد. کلیه ابعاد و ضخامت صفحه و مقدار جوش لازم را باید طبق محاسبه و بر اساس نقشه های اجرایی انجام داد.

ستونها با مقاطع دایره ای :

معمولا مقاطع لوله ای (دایره ای ) از قطر 2 تا 12 اینچ برای ستونها بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند. مقطع لوله در مواقعی که بوسیله اتصال جوش باشد ، آسانتر به کار می رود . کاربرد لوله بیشتر در پایه های بعضی منابع هوایی ، دکلهای مختلف و خرپاهای سبک است . این مقطعها به طور کلی مقاومترند ، برای اینکه ممان انرسی انها در تمام جهات یکسان است . با تغییر ضخامت مقاطع لوله ای می توان اینرسی های مختلف را به دست آورد.

انحراف مجاز پس از نصب ستون :

همان طور که گفتم ، ستونها باید کاملا شاغول بوده و علاوه بر آن ، از محور کلی که در نقشه آکس بندی مشخص شده است ، نباید انحرافی بیش از آنچه در آیین نامه ها تعیین سده داشته باشد. در این جدول میزان انحراف مجاز ستونها در هنگام نصب ، مشخص گردیده است :

قطعه ساختمانی

حداکثر انحراف

ستون با ارتفاع h انحراف موقعیت مکانی

محور ستون از محور انتخاب شده

آن در سطح اتکای ستون

................................................................ 5 - +

انحراف محور ستون در انتهای فوقانی آن از خط شاغول................. 25- +

<=1000/H

انحراف از خط شاغول در اثر خم شدن ستون (شکم دادن)............... 15- +

<=1000/H

**** شرح مختصری از شاهتیرها و تیرهای پوششی

شاهتیرها ( پلها) :

شاهتیرها عضوهای فلزی افقی اصلی هستند که با اتصالات لازم به ستونها متصل می شوند و به وسیله آنها بار طبقات به ستونها انتقال می یابد. شاهتیرهای فلزی ممکن است به صورتهای زیر به کار روند :

الف) تیرهای معمولی بصورت تک یا دوبله

ب ) تیرآهن بال پهن

ج ) تیرآهن معمولی با ورق تقویتی روی بالها و یا بال و جان

د ) پلهای لانه زنبوری از تیرآهن معمولی یا تیرهای بال پهن که بصورت مفصل در این مقاله توضیح خواهم داد

ه ) تیر ورق (گیردار) ترکیب تیرآهن معمولی با ورق یا تیرآهن بال پهن با ورق و یا از ترکیب ورقها درست می شود

و ) خرپاها

ساخت پلها و شاهتیرها : هرگاه در شاهتیرهای فلزی به جای تیر تکی از تیرهای دوبله استفاده شود ، باید دو تیر در محل بالها به یکدیگر به گونه ای مطلوب اتصال داشته باشند . چنانچه پلها (شاهتیرها ) برای لنگر خمشی موجود کفاف ندهد، آنها را با اضافه کردن تسمه یا ورق تقویت می نمایند . در مورد ورق تقویتی در تیرهای معمولی باید نکات زیر را رعایت کرد :

1 ) حداکثر ضخامت ورق تقویتی 8/0 ضخامت بال تیر باشد .

2 ) ورقهای تقویتی به طول کامل با بالها تماس و اتصال داشته باشد.

3 ) ضخامت جوش 75/0 ضخامت ورق باشد.

4 ) ورق تقویتی از هر دو طرف و در قسمت عرض نیز جوش گردد.

پلهای مرکب :

در بارهای سنگین و احتمالا دهانه زیاد که پروفیل استاندارد موجود در بازار کافی یا اقتصادی نباشد ، همچنین مقطع نیر لانه زنبوری که با تسمه یا ورق تقویت شده است ، برای بار وارد شده و دهانه خمش کافی نباشد ، از تیرهای مرکب استفاده می شود که تیر مرکب در چندین حالت استفاده می شود :

1 ) تیر مرکبی که از بریدن پروفیلهای معمولی ایرانی از وسط جان تیر و اتصال صفحه و ورق مناسب به دو قسمت بریده شده ساخته می شود . این روش برای پروفیلهای نمره 20 به بالا اقتصادی خواهد بود .

2 ) تیر مرکبی که از سه صفحه ( قطعات تقویتی ) تشکیل می شود. در این حالت ، در پروفیلهای معمولی از فولاد جان تیر نسبت به فولاد بالها برای مقابله با خمش چندان استفاده نمی شود ، بلکه سعی می گردد ، حتی المکان ، جان تیر را نازکتر و ارتفاع آن را زیاد کنند.

اتصالات ساده تیر به ستون و شاهتیر :

این اتصالات بر دو نوع است :

1 ) اتصال با جفت نبشی جان : معمولا دو عدد نبشی را در کارخانه به جان تیر جوش می دهند . جوشهای بین نبشی و ستون یا شاهتیر را در کارگاه در روی کار انجام می دهند . معمولا نبشیهای اتصال را به اندازه 10 تا 12 میلیمتر از

انتهای جان تیر فاصله آزاد می گذارند تا اگر تیر در حدود رواداریهای مجاز بلند باشد ، بدون بریدن سر آن و تنها با جابه جا کردن نبشی آن را نصب کنند.

2 ) اتصال با نبشی نشیمن : این نوع اتصال را در عکس العملهای نسبتا کوچک تا حدود 15 تن به کار می برند . نبشی نشیمن عمل نصب و تنظیم تیر را آسان می کند. این نبشی را معمولا قبلا در کارخانه یا پای کار در ارتفاع لازم به ستون جوش می دهند و بعد تیر روی آن سوار و به آن جوش می شود . در این اتصال ، نبشی کمکی دیگری در بالای تیر نصب و جوش می شود که در محاسبه در مقابل عکس العملهای تکیه گاه به حساب نمی آید و عمل آن تنها ثابت کردن تیر در محل خود و تامین تکیه گاه عرضی و جلوگیری از غلتیدن آن است . سعی می شود که

اتصال با نبشی نشیمن تا حد امکان انعطاف پذیر باشد تا از آزادی دوران تیر در تکیه گاه جلوگیری نشود و در حقیقت ، اتصال ساده و مفصلی باشد تا در تکیه گاه ایجاد لنگر نکند . معمولا عرض نشیمن گاه نباید از 5/7 سانتیمتر کمتر باشد . در آیین نامه AISC عرض استاندارد را 10 سانتیمتر برای نشیمن انتخابکرده اند . برای این منظور نبشی فوقانی را با ابعاد ظریف و فقط دو لبه انتهایی بالها آن را (در امتداد عرض بال تیر ) جوش می دهند . لازم به ذکر است که وقتی عکس العمل زیادتر از حد تحمل نبشی گردد ، می توان از نبشی تقویت شده با مقطع T استفاده کرد . ضخامت صفحه نشیمن گاه در حدود ضخامت بال تیر انتخاب می شود . استفاده از صفحات تقویت کننده زیر یک نشیمن به صورت مستطیلی یا مثلثی استفاده می گردد.

اتصال چند پل در یک محل به ستون :

مواقعی که با توجه به پوشش سقف به نصب پل در دو جهت عمود بر هم در محل ستون می شود ، یک پل به بالهای ستون و پل دیگر به جان ستون متصل خواهد شد ؛ در نتیجه ، ستون از دو جهت تحت تاثیر بار قرار خواهد گرفت که باید با توجه به بار وارد شده و دهانه پل ، همچنین تعیین نوع گیرداری پلها در محل ستون اقدامات لازم برای اتصال صحیح و مطلوب به عمل آید .

اگر برخورد پل در خارج از ستون باشد ، باید آن ناحیه را از نظر نیروی خارج از مرکز ، همچنین نحوه اتصال صحیح و اصولی به ستون به دقت بررسی و کنترل کرد.

روش نصب پلها در طبقات : محل نصب پلها در اسکلت فلزی بسیار مهم است ، زیرا پلها تحمل کننده بار سقف از طریق تیرها هستند . با توجه به مقدار بار وارد شده و دهانه ، ارتفاع آنها مشخص می شود و معمولا از ضخامت سقف و ارتفاع تیرها بیشتر است ؛ بنابراین ، با توجه به نقشه های معماری و تقسیم فضاها ، پلها باید در جایی طراحی و نصب شوند که به علت ارتفاع زیاد ایجاد اشکال در کف نکنند و سعی شود به صورت آویز در سقف مشخص نباشد ، به این دلیل ، معمولا پلها در زیر دیوارهای جدا کننده بین فضاها مصب می شوند که علاوه بر بار وارد شده باید وزن دیوارهای جدا کننده بر روی آنها در محاسبه منظور شود.

روش اتصال پل به پل :

اتصال دو پل که دارای ارتفاع هستند ، به روش زبانه کردن آنها انجام می گیرد که این روش از نظر اتصالات بهتر است . در صورت امکان پل با دهانه بزرگتر در داخل پل با دهانه کوچکتر زبانه می شود . نصب ورق اتصال در جان و روی بال پل کوچکتر برای برش ضروری است . در این حالت ، به علت کوتاه بودن دهانه ، لنگر خمشی کمتری ایجاد شده در نتیجه ، نمره با سطح مقطع پلها کاهش می یابد

تیر پوشش :

نوع پوشش سقف در طبقات اسکلت فلزی با توجه به کاربرد ساختمان تعیین می شود که معمولا سقفهای بتن آرمه یا طاق ضربی مورد استفاده قرار می گیرند . معمولا تیرآهن پوشش از پروفیلهای IPE و INP استفاده می شود . فاصله تیرها بین 65/0 تا 10/1 متر و طول را حداکثر تا 5 متر در نظر می گیرند . البته خیز باید مورد توجه باشد.

اتصال تیر پوشش به پل به وسیله نبشی :

معمول در اتصال تیر پوشش به پل از حالت جوش و نبشی استفاده می شود . هر چه بتوانیم محل اتصال را تا حدودی گیردار به وجود آوریم ، لرزش در تیر پوشش کمتر خواهد بود و مساله خیز به نحو مطلوبتری حل خواهد شد ؛ البته اگر طبق محاسبات نحوه اتصال نیم گیردار انجام دهیم ، در مصرف پروفیل صرفه جویی خواهد شد.

مهار کردن تیرهای پوشش :

تیرهای پوشش را علاوه بر اتصال درست به تکیه گاه ، بایستی از نظر حرکات جانبی و پیچش ، کمانش قطری ، لهیدگی مورد کنترل قرار داد و آنها را مهار کرد . در اسکلت فلزی معمولا تیرهای پوشش را با گذاردن میلگرد ها بصورت ضربدری و جوش به بال تیر آهن و اتصال به قسمتهای پوشش تکیه گاه اسکلت را مهار کرده و بادبند افقی تشکیل می شود. در دهانه کناری از میلگرد های افقی که مانع رانش دهانه ابتدایی و انتهایی می شود، استفاده می کنند.

لقمه ها و پرکننده ها : طبق آیین نامه سازهای جوشی ، پرکننده (لقمه) با ضخامت6 میلیمتر و یا بیشتر باید به اندازه کافی از لبه های ورق وصله بیرون باشد تا به قطعه ای که به آن نصب می شود ف به حد کافی جوش داده شود . به طوری که بتواند نیروی ورق وصله را که به ورق پرکننده وارد می شود ، منتقل نماید . لبه های پرکننده هایی که ضخامت آنها از 6 میلیمتر کمتر است ، باید با لبه های ورق وصله هم باد باشند . در این حالت ، اندازه جوش باید مساوی مجموع اندازه جوش لازم برای حمل نیروی وصله به اضافه ضخامت ورق پرکننده در نظر گرفته شود.

روش اجرای طویل کردن تیرها :

ابتدا در محل مناسب دو تیرآهن در امتداد یکدیگر قرار داده می شوند . برای جوشکاری کامل بین دو تیرآهن در هر یک از پروفیلها درز با پخ مناسب ایجاد می شود ؛ سپس به جوشکاری با نفوذ لازم اقدام می گردد ؛ آن گاه سطح جوش را سنگ می زنند و بلافاصله با پلیت درز را می پوشانند و اطراف آن را جوش کامل می دهند . اندازه وصله اتصال و طول جوش لازم باید محاسبه شود. بهترین محل مناسب ورق برای طویل کردن ناحیه نقطه عطف لنگر خمشی و تلاش برشی است و باید از اتصال ورق در ناحیه برش ( نزدیک تکیه گاه ) و لنگر ماکزیمم(وسط دهانه ) پرهیز کرد . در صورت اجبار ، باید علاوه بر جان تیرآهن بالها را به نحوه مطلوب با ورق اتصال جوشکاری کرد .

چگونگی اتصال کنسولهای غیر ممتد :

در سیستم اسکلت فلزی ، پیش آمدگی ( کنسول) که در اصطلاح بالکن نامیده می شود ، به دو شیوه اجرا می گردد : یکی پیش آمدگی ممتد که پلها از ستون عبور می کنند و کنسول لازم به دست می آید ؛ دیگر اینکه کنسول به صورت غیر ممتد باسد ، اتصالات باید نسبت به طول کنسول و مقدار بار وارده طراحی شود و نحوه قرار گیری آن به ستون مد نظر باشد . چون کنسول در محل تکیه گاه ممان منفی دارد و باید آن را با گذاشتن ورق مطابق اتصالات صلب ، همچنین در صورت لزوم اضافه کردن لچکی به ورق بالا اتصال صحیح به ستون اجرا شود . کلیه ابعاد و اندازه اتصالات و تقویت کننده ها باید طبق محاسبه صورت گیرد.

**** همه چیز در مورد تیرهای لانه زنبوری

تعریف تیرهای لانه زنبوری :

دلیل نامگذاری تیرهای لانه زنبوری ، شکل گیری این تیرها پس از عملیات ( بریدن و دوباره جوش دادن ) و تکمیل پروفیل است . اینگونه تیرها در طول خود دارای حفره های توخالی (در جان) هستند که به لانه زنبور شبثه است ؛ به همین سبب به اینگونه تیرها لانه زنبوری می گویند.

هدف از ساخت تیرهای لانه زنبوری :

هدف این است که تیر بتواند ممان خمشی بیشتری را با خیز (تغییر شکل ) نسلتا کم، همچنین وزن کمتر در مقایسه با تیر نورد شده مشابه تحمل کند ؛ برای مثال ، با مراجعه به جدول تیرآهن ارتفاع پروفیل IPE-18 را که 18 سانتیمتر ارتفاع دارد ، می توان تا 27 سانتیمتر افزایش داد.

محاسن و معایب تیر لانه زنبوری :

باتوجه به مثال گفته شده در بالا با تبدیل تیرآهن معمولی به تیرآهن لانه زنبوری ، اولا : مدول مقطع و ممان انرسی مقطع تیر افزایش می یابد . ثانیا : مقاومت خمشی تیر نیز افزوده می گردد . در نتیجه ف تیری حاصل می شود با ارتفاع بیشتر ، قویتر و هم وزن تیر اصلی . ثالثا : با کم شدن وزن مصالح و سبک بودن

تیر ، از نظر اقتصادی مقرون به صرفه تر خواهد بود. رابعا : از فضاهای ایجاد شده (حفره ها) در جان تیر می توان لوله های تاسیساتی و برق را عبور داد. در ساختن تیر لانه زنبوری مه منجر به افزایش ارتفاع تیر می شود ، باید استاندارد کاملا رعایت گردد ؛ در غیر اینصورت ، خطر خراب شدن تیر زیر بار وارد شده حتمی است.

از جمله معایب تیر لانه زنبوری ، وجود حفرهای آن است که می تواند تنشهای برشی را در محل تکیه گاهها پل به شتون یا اتصال تیراهن تودلی (تیر فرعی) به پل لانه زنبوری تحمل کند ؛ بنابراین ، برای رفع این عیب ، اقدام به پر کردن بعضی حفره ها با ورق فلزی و جوش می کنند تا اتصال بعدی پل به ستون یا تیر فرعی به پل به درستی انجام شود. تیر لانه زنبوری در ساختمان اسکلت فلزی می تواند به صورت پل فقط در یک دهانه یا به صورت پل ممتد به کار رود . برای ساختن تیر لانه زنبوری دو شیوه موجود است : الف ) شیوه برش پانیر ب) شیوه برش لتیسکا

روشهای مختلف برش تیر آهن :

1- برش به روش کوپال : با استفاده از دستگاه قطع کن سنگین که به گیوتین مخصوص مجهز است ، تیرآهن به شکل سرد در امتداد خط منکسر قطع می شود.

2- برش به روش برنول : برش در این حالت به صورت گرم انجام می گیرد ؛ به این صورت که کارگر ماهر برش را با شعله بنفش رنگ قوی حاصل از گاز استیلن و اکسیژن، به وسیله لوله برنول ، انجام می دهد.

بریدن تیرهای سبک به وسیله ماشینهای برش اکسیژن شابلن دار نسبتا ساده است .

در ایران تیرهای لانه زنبوری را بیشتر با دست تهیه می کنند.

روشهای ساختن تیر لانه زنبوری و تقویت آن :

روش تهیه تیرهای لانه زنبوری از این قرار است که ابتدا در روی جان تیرآهن نورد شده با استفاده از اگو که بصورت 5. شش ضلعی از ورق آهن سفید یم میلیمتری (شابلن) با توجه به استاندارد ساخته شده خط می گردد ؛ سپس تیرآهن را روی یک شاسی افقی با زدن تک خال جوش در نقاط مختلف برای جلوگیری از تاب برداشتن قرار می دهند . آن گاه با استفاده از دستگاه برش (برنول) در امتداد خط منکسر اقدام به برش می کنند تا

پروفیل به دو قسمت بالا و پایین تقسیم شود. حال اگر قسمت بالا را به اندازه یک دندانه جابجا کنیم و دندانه های دو قسمت با و پایین را به دقت مقابل هم قرار دهیم و از دو طرف کارگر ماهر آنرا جوشکاری کند با استفاده از جوش قوسی نیمه اتوماتیک برای اتصال دو نیمه بریده شده ؛ یک جوش خوب ، بی عیب ؛ سریع و مقرون به صرفه خواهد بود . همان طور که در مطالب قبلی نیز گفتم ، تیر ساخته شده در محل تکیه گاهها با توجه به حفره های خالی آن در مقابل تنشهای برشی ضعیف می شود . برای جبران این نقیصه ، با توجه به منحنی نیروی برشی نیز به پر کردن حفره ها با ورقهای تقویتی اقدام می کنیم.لازم به ذکر است که حداقل باید یک حفره با ورق در تکیه گاه به وسیله جوش کامل پر شود.

در پایان یادآور می شوم که یک نوع دیگر از پروفیلهای لانه زنبوری را پس از بریدن قطعات بالا و پایین ورق واسطه اضافه می کنند که این ورق ورق واسطه بین دندانه ها جوش می شود . در نتیجه ، تیر حاصل به مراتب قویتر از تیری است که بدون ورق واسطه ساخته می شود .

تقویت تیرهای لانه زنبوری به کمک رفتار مرکب بتن و فولاد در تیرهای لانه زنبوری علاوه بر تنشهای خمشی اصلی در محل حلقه ها تنشهای خمشی ثانویه حاصل از برش در مقطع ایجاد میگردد که گاهی این تنش از تنشهای خمشی اصلی در تیر بزرگترند. این تنشها از کارایی تیر می کاهند و برای مقابله با آنها باید حلقه های کناری را با ورق پر کرد خصوصا هنگامی که از این نوع تیرها بصورت یکسره استفاده می شود در محل تکیه گاهها که هم نیروی برشی و هم لنگر خمشی زیاد می باشد تنشهای خمشی بشدت افزایش میابد و نیاز به تقویت تیر در این محلها می باشد که از لحاظ اقتصادی قابل توجیه نمی باشد. در این پروژه برای مقابله با این ضعف در تیرهای لانه زنبوری رفتار مرکب بتن و فولاد تهیه شده هست . به این ترتیب که داخل تیر فلزی در نقاطی که تنشهای ثانویه قابل ملاحظه می باشند از بتن پر می شود و کشش حلقه های خالی را به عمل تغییر می دهد و این امر سختی و مقاومت تیر را افزایش می دهد و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه می باشد.

**** شکل پذیری و ظوابط طراحی قابهای متشکل از تیرهای لانه زنبوری از دیدگاه مقاومت در برابر زلزله:

قابهای متشکل از تیر های لانه زنبوری به طور گسترده و روز افزون (غالبا توام با سیستم مهار بندی متقرب المحور ) در صنایع ساختمانی کشورمان مورد استفاده قرار داده می شوند . خصوصیات هندسی تیرهای لانه زنبوری به نحوی است که تحت اثر تغییرات لنگر خمشی ، تغییر شکلهای (اصطلاحا ) ثانوی برشی ، که اغلب قابل ملاحظه اند به وقوع پیوسته تغییر مکان جانبی سازه تحت اثر اعمال نیروهای جانبی ناشی از زلزله در جهت عدم اطمینان می گردد. اثرات این تغییر شکلها ، در تیر های لانه زنبوری در مقایسه با تیرهای دارای جان توپر با سختی خمشی معادل، منجر به بروز تغییر مکان جانبی بیشتر و نتیجتا افزایش اثر بار p ، به ویژه در حیطه رفتار ماوراء الاستیک در این قابه می گردد . بروز تمرکز تنش و شدت زیاد حوضه تنشی در گوشه سوراخها ، ملاحظاتی را در طراحی این تیرها در مقابل اثرات ناشی از پدیده خستگی کم تواتر در اثر وقوع زلزله ، ایجاب می نماید .

گونه های مختلف گسیختگی تیرهای لانه زنبوری ، شامل انحنا ء مختلف کمانش کلی و موضعی و کمانیسم محتمل پلاستیک و شکست می باشد . باتوجه به آنکه شکل پذیری و توانایی جذب انرژی ، تابع میزان قابلیت رفتار عضو سازه ای در حیطه پاسخ غیر خطی ماوراء الاستیک بوده و معیارهای مناسبی از دیدگاه ظرفیت مقاومت و کیفیت رفتار در مقابل نیروهای ناشی از زلزله شدید تلقی می گردند . ضرورت تدوین ظوابط منطقی جهت ایجاد

امکانات رفتار شکل پذیر در قابهای متشکل از تیرهای لانه زنبوری محرز می گردد . بر اساس مطالعات آنالیتیک عددی و آزمایشگاهی رفتار خمیری و حدی این تیرها مورد بررسی قرار داده شده نکاتی در مورد مقولاتی از قبیل اثرات تمرکز تنش ، تنش های پس ماند بروز پلاستیسیته موضعی و گسترده ، مکانیسمهای گسیختگی پلاستیک مورد بحث قرار داده شده است و رفتار غیر خطی تیر لانه زنبوری از نظر عملکرد غیر خطی مصالح ، با در نظر گرفتن اثرات سخت شدگی جنبشی به روش اجزاء محدود مطالعه شده و با ملحوظ داشتن اثرات گسترش ترک در گوشه سوراخها در کاهش ضرفیت باربری حد نهایی تیر ، رفتار غیر خطی تیر به صورت روابط بار تغییر مکان و لنگر و تغییر زاویه ارائه گردیده است که با نتایج حاصل از آزمایش مطابقت داشته است . همچنین از طریق طرح ریزی آزمایشهای ویژه رفتار غیر خطی اجزا تشکیل دهنده تیر لانه زنبوری مطالعه آزمایشگاهی چندی بر تیرهای لانه زنبوری اصلاح شده به منظور بهبود رفتار خمیری و افزایش شکل پذیری گزارش شده است . تحقیقات جاری شامل بررسی آزمایشگاهی رفتار قابهای متشکل از تیرهای لانه زنبوری از دیدگاه شکل پذیری همچنین مطالعه پدیده کمانش جانبی – پیچشی چون در دست انجام است تا بدست آمدن نتایج مطالعات جامعتر از دیدگاه رفتار لرزه ای توصیه های ذیل را می توان به عنوان الگوی اولیه جهت تدوین

ضوابط طراحی سازهای فولادی متشکل از تیرهای لانه زنبوری مقاوم در مقابل زلزله( یا بدون سیستم های مهار بندی ) به عنوان مکمل ضوابط طراحی تیرهای لانه زنبوری تلقی نمود:

1- اثرات تغییر شکلهای برشی ثانویه تیر لانه زنبوری ( و ستونهای تسمه دار) در تحلیل ملحوظ گردد.

2- تحلیل با در نظر گرفتن نیروی p انجام شود.

3- تحلیل با در نظر گرفتن اثرات ناشی از انعطاف پذیری اتصالات مربوطه انجام شود.

4- تا انجام تحقیقات گسترده تر به منظور کاهش تغییر مکان جانبی سیستم مقاوم حتی المقدور از سیستم قاب فضا کار متشکل از تیرهای لانه زنبوری بدون استفاده از سیستم مهاربندی مختلط اجتناب گردد.

5 – در کلیه اجزاء تیر خواص مقاطع فشرده رعایت گردد.

6- طول عضو لانه زنبوری به نحوی اختیار گردد که مقاومت پلاستیک مقطع از نظر کنترل طرح با ایمنس مکفی بر سیلان برشی پیشی گیرد و به طور کلی مکانیسم پلاستیک خمشی یا شبه ویرندیلی مقدم بر سایر گونه های گسیختگی صورت پذیرد و تا میزان قابل ملاحظه ای از تغییر شکل از بروز گونه های گسیختگی ممانعت به عمل آید.

7 – از سخت کننده های جان در پانل های انتهایی استفاده شود و محاسبات با در نظر گرفتن اثر سخت شدگی جان انجام گردد.

8- برای ممانعت از بروز گسیختگی تردگونه و همچنین بروز کمانش موضعی در گوشه بازشوها و بهبود رفتار تحت اثر پدیده خستگی کم تواتر قوسی به مشخصات ارائه شده در ضمیمه الف مبحث دهم مقررات ملی ساختمانی ایران در گوشه بازشوها اجرا گردد.

9 – از جوش با نفوذ کامل استفاده گردد.

10 – به منظور جلوگیری از کمانش جانبی-پیچشی مقاطع T ، تا فاصله 4/1 طول دهانه از اتصال تیر به ستون قیود جانبی به فواصلی برابر با بعد به پانل و از آن به بعد فواصل متناسب برای تیرهای شکل پذیر در نظر گرفته شود.

11 – از تقویتهای مناسب جان برای جلوگیری از کمانش تحت اثر بار متمرکز و برش زیاد استفاده گردد.

12- از تقویتهای مناسب جان برای افزایش ظرفیت چرخشی لوله های مقاطع T در مکانیسم شعبه ویرندیلی در پانلهای بحرانی استفاده گردد.

13 – تا انجام تحقیقات گسترده تر ، تحت بارهای دوره ای و مطالعه رفتار هیستریک ، سیستم های قاب فضا کار متشکل از تیرهای لانه زنبوری ، توام با سیستمهای مهاربندی (مختلط) به عنوان قاب فضا کار لنگر گیر معمولی (بدون قابلیت عملکرد و شکل پذیر ویژه ) و با ضریب رفتار مناسب با آن بکار گرفته شود.

14- حداکثر ارتفاع سیستم های مختلط توام با قاب معمولی متشکل از تیرهای لانه زنبوری به 50 متر محدود گردد.

15 – استفاده از تیرهای لانه زنبوری به عنوان عضو تیر واسط در قابهای مهاربندی شده با سیستم مهاربندی واگرا مجاز نمی باشد.

16 – فولاد مورد استفاده باید از نوع شکل پذیر ، با مقاومت مناسب در مقابل گسیختگی سریع و با دمای انتقال پایین باشد.

17 – حداکثر مقاومت سیلان فولاد مورد مصرف 3600 kg/cm2 محدود گردد.

18 – نوع سطوح برشی حاصل از ماشین و برش اتوماتیک شعله ای با کیفیت خوب قابل قبول می باشد ولی سطوح برشی حاصل از برش شعله ای دستی باید پرداخت داده شود.

19 – حداکثر رواداری مجاز از نظر عدم هم امتداد بودن و دو نیمه جوش شده تیر که بر حسب نسبت اندازه نابجایی اولیه در وسط ارتفاع اعضاء قائم جان به ارتفاع کل جان تعریف می شود.

20 – حتی المقدور طراحی این تیرها به صورت مرکب (مختلط) با عملکرد توام با بتن کف انجام شود. اتصالات موسوم به خورجینی قبل از آنکه بتوان در مورد نحوه عملکرد اتصالات موسوم به خورجینی از دیدگاه رابطه بین لنگر و چرخش اتصال و همچنین شکل پذیری اتصال و در نتیجه میزان مطلوب بودن این اتصالات به عنوان اتصالات قابهای فضایی شکل پذیر یا بدون مهار بندی اضهار نظر قطعی نموده ، لازمست تحقیقات دامنه داری در مورد رفتار استاتیکی و دینامیکی اینگونه اتصالات انجام شود.

مطالعاتی که در حیطه الاستیک روی رفتار تیرهای خورجینی انجام گرفته حاکی از آن است که میزان گیرداری این اتصالات را می توان در جهات تیرهای خورجینی با استفاده از ورقهای اتصال که در بالا و پایین به بال تیرهای خورجینی و به ستون و در عین حال به کناره نبشی های اتصال فوقانی و تحتانی جوش شده اند ، بهبود بخشید و تمایل به پیچش ناشی از برون محوری را در ناحیه اتصال خنثی نمود و در عین حال از نظر میزان تمرکز تنش نیز شرایطی مناسبی را ایجاد کرد استفاده از لچکی هایی جهت جلوگیری از تغییر شکل نبشیهای اتصال فوقانی و تحتانی نه تنها از نظر ایجاد محدودیت و قیود بیشتر در تغییر مکان جانبی پیچشی تیرهای خورجینی بلکه از نظر افزایش میزان گیرداری اتصال تیر فرعی به مجموعه نیز خورجینی و ستون نیز موثر می باشد. در عین حال با توجه به تمایل تیرهای خورجینی به تغییر مکان جانبی پیچشی به علت برون محوری ، انتضار می رود تیرچه ها و مصالح مورد استفاده در کف طبقات معولا قادر به جلوگیری از تغییر مکان جانبی-پیچشی تیرهای خورجینی و بهبود بخشیدن به این نقطه ضعف ناشی از برون محوری اتصال باشند.

استفاده از ورقهای فوقانی و تحتانی به نحوه مذکور در سطور فوق در محل اتصال و همچنین استفاده از تسمه های متصل کننده تیرهای خورجینی در فواصلی متناسب در طول دهانه تیرهای خورجینی از نظر محدود نمودن تغییر شکلهای جانبی پیچشی تیرها مفید خواهند بود . استفاده از تیرهای خورجینی ناودونی و ستونهای دوبل متشکل از پروفیلهای ناودونی به نحوی که جان تیر جان تیر خورجینی در تماس با جان پروفیل ، ستون باشد به لحاظ کاهش میزان برون محوری رفتار من حیث المجموع بهتری ، چه از نظر میزان لنگر قابل انتقال توسط اتصال و چه از نظر نحوه توزیع تنشها و ضرائب تمرکز تنش ، در حیطه الاستیک نشان می دهند . تحقیقات بیشتر در زمینه رفتار ماوراء الاستیک این اتصالات و رفتار در مقابل بارهای متناوب دوره ای و تغییر علامت دهنده در حال حاظر در دست انجام می باشد.

**** نکات اجرایی دیوارهای غیر باربر در اسکلت فلزی :

برای اجرای دیوارهای غیر بار بر با تیغه ها باید ضوابطی را به این شرح در نظر گرفت :

1- حداکثر طول مجاز و دیوار غیر باربر با تیغه بین دو پشت بند عبارت است از40 برابر ضخامت دیوار یا تیغه و یا 60 متر ، هر کدام کمتر است.

2- پشت بند (وادار) باید به ضخامت حداقل معادل ضخامت دیوار و به طول حداقل6/1 بزرگترین دهانه دو طف پشت بند باشد . به جای پشت بند می توان ستونکهای قائم فولادی ، بتن آرمه یا چوبی در داخل تیغه یا دیوار قرار داد و در دو سر ستونکها را به طور مناسبی در کف و سقف طبقه مهار کرد.

3- حداکثر ارتفاع مجاز دیوارهای غیر باربر و تیغه ها از تراز کف مجاور3.5 متر است . در صورت تجاوز از این حد باید همراه با تیغه توسط کلافهای افقی و قائم به طور مناسبی به تقویت دیوار اقدام کرد.

4- تیغه هایی که در تمام ارتفاع طبقه ادامه دارند ، باید کاملا به زیر پوشش سقف مهر شوند ، یعنی رگ آخر تیغه همراه با فشار کافی در سقف جای داده شود .

لبه فوقانی تیغه هایی که در تمام ارتفاع طبقه ادامه ندارند، باید با کلاف فولادی با بتن آرمه یا چوبی که به سازه ساختمان یا به کلاههای احاطه کننده تیغه متصل است، کلاف بندی شود.

5-لبه قائم تیغه ها نباید آزاد باشد . این لبه ها باید به یک تیغه دیگر یا یک دیوار عمود بر آن ، یا یکی از اجزای سازه یا ستونکی که به همین منظور از فولاد ، بتن آرمه یا چوب تعبیه می شود، با اتصال کافی داشته باشد. ستونک می تواند از یک ناودانی حداقل نمره 6 یا معادل آن از فولاد ،بتن آرمه یا چوب تشکیل شده باشد . اگر طول تیغه پشت بند کمتر از 1.5 متر باشد ، از لبه آن می تواند آزاد باشد.

6- در صورتیکه دیوار و تیغه متکی به ان به طور همزمان یا بصورت لاریز یا هشتگیر چیده شوند، اتصال تیغه به دیوار کافی تلقی می گردد. ولی چنانچه تیغه بعد از ساختن دیوار و بدون اتصال به آن ساخته شود ، باسد در محل تقاطع در داخل ملات بین رگها با میلگرد به قطر 8 میلیمتر ( یا تسمه فولادی معادل آن) که حداقل در طول 25 سانتیمتر در داخل دیوار و 50 سانتیمتر در داخل تیغه قرار می گیرد ، به ارتفاع حداکثر 60 سانتیمتر تیغه را به دیوار مهر کرد. در غیر این صورت لبه کناری تیغه آزاد تلقی می شودو طبق مطالب گفنه شده در بالا باید ستونک در این لبه تعبیه گردد. ضمنا در تیغه عمود بر هم با یکدیگر قفل و بست شوند.

سایر توصیه های اجرایی آیین نامه ها در ساختمانهای اسکلت فلزی:

1- اگر دهانه خرپا یا شاهتیری بیش از 8 متر باشد ، برای جبران تغییر شکل در اثر بار مرده باید قبلا به آن کوژ یا خیز منفی (پیش خیز ) یا تغییر شکل رو به بالا بدهیم . مقذار تغییر شکل را مهندس محاسب تعیین می کند.

2- برای جلوگیری از خوردگی قطعات فولادی حداقل ضخامت اجزای اعضای سازه ای که در فضای خارج و در معرض عوامل جوی یا اثرات خورنده دیگر قرار دارند ، از 6 میلیمتر کمتر نباشد. در محیطهای خشک و به دور از هر گونه آثار خورندگی ، این مقدار به 5 میلیمتر کاهش می یابد.

3- به کار بردن روشهای گرم کردن موضعی یا تغییر شکل مکانیکی برای ایجاد انحنا و یا از بین بردن ان ( راست کردن خم ) مجاز است. دمای موضعهای گرم شده نباید از 565 سانتیگراد برای فولادهای قوی مخصوص و 650 درجه سانتیگراد برای فولادهای نرمه بیشتر باشد. صافکاری آهن الات در درجه حرارتهای بالا به نوعی که رنگ محل تحت حرارت آبی باشد ، مجاز نیست.

4- لبه هایی که با شعله بریده می شوند ، ( و در آینده محل وارد شدن تنشهای کششی بزرگی خواهد بود ) باید کاملا یکنواخت و خالی از ناهمواریهای بیش از 5 میلیمتر باشند. ناهمئاریها و خراشیدگیهای بیش از 5 میلیمتر را باید با سنگ زدن و در صورت لزوم با جوش هموار نعمیر کاری کرد ؛ همچنین لبه های بریده شده با شعله که مصالح جوش در آن قرار خواهد گرفت ، باید تا حد امکان عاری از ناهمواری و بریدگی باشد.

5- در درزهای فشاری که در آنها انتقال نیرو از طریق فشار تماسی مستقیم قسمتی از ظرفیت اتصال را تشکیل می دهد ، باید سطوح قطعات در تماس ، به وسیله تراش دادن ، سوهان زدن ، سنگ زدن و روشهای مناسب دیگر به خوبی آماده شده باشد.

6- در بلند کردن قطعات بویژه شاهتیرهای بلند و خرپاها باید از نقاط مخصوص که قبلا معین شده است با احتیاط کامل به منظور جلوگیری از ایجاد تنش زیاد در قطعه استفاده کرد.

7- به منظور تصحیح نقایص جزئی ساخت معمولا می توان از تراش ، ضربه و یا بزش کم استفاده کرد ، ولی هرگز نباید از مشعل برش ، مخصوصا برای رفع نقایص قطعات اصلی که معمولا تحت فشار هستند ، استفاده نمود . استفاده از مشعل ممکن است در رفع نقایص تیرهای فرعی که تحت فشار نیستند ، مجاز باشد. در هر صورت ، پس از رفع نقص ،‌تمیزکاری سطوح ، مخصوصا سطوحی که روی هم قرار می گیرند ، الزامی است.

8- در صورتیکه در ابعاد نهایی اسکلت فلزی انحرافاتی مشاهده شود ، اگر مقادیر آنها از مقادیر انحراف مجاز نصب بیشتر نباشد ، کار انجام شده در ردیف کار خوب به شمار می آید . به طور کلی ، هر یک از قطعات نصب شده باید شاغول یا تراز شود و در محور صحیح تشخیص طبق نقشه قرار می گیرد ، به شرطی که انحراف آن از500/1 بیشتر نباشد.

9- در نصب قطعات فلزی همواره خطرات جانی وجود دارد ؛ بنابراین باید کلیه نکات ایمنی ، چه از نظر پوشش و چه از نظر کاری رعایت شود . قطعات فلزس در نصب مقدماتی (موقت) باید ب پیچ و مهره یا هر وسیله ممکن ، به نحوی که در مقابل تنشهای نصب و مانور کارگران مقاومت نماید ، به هم متصل شوند. به جز در مواردی که در بادبندهای کافی به طور دائمی در اسکلت تعبیه شده است ، همواره باید از مهارها و بادبندهای موقتی و مستحکم تا زمانی که ایمنی ایجاب می کند و اسکلت فلزی پایداری خود را به دست نیاورده است ، برای جلوگیری از خطر سقوط قطعات فلزی استفاده کرد .

**** اثر طراحی و اجرای اتصالات جوشی بر آسیب پذیری لرزه ای سازه های فولادی

باگذشت حدود 50 سال از کاربرد اتصالات جوشی در صنعت ساختمان در ایران هنوز نقایص زیادی در اجرای ساختمانهای فولادی جدید مشاهده می شود. در یک بررسی اولیه عوامل زیر را می توان به عنوان دلایل اصلی نقایص ذکر کرد که در همین بخش اشاره خواهم کرد :

1- عدم طرح دقیق اتصالات جوشی با توجه به عملکرد مورد نظر آنها

2 - عدم انطباق اجرای معمول ساختمان با آیین نامه ها و دستورالعملها

3- کیفیت پایین جوش به علت عدم وجود آموزش کلاسیک کافی در این زمینه برای مهندسان و جوشکاران

4- نبود نظارت اصولی و دقیق بر اجرای جوشکاری در ساختمانهای شهری درکشور.

در این قسمت از مقاله بعد از مرور خرابیهای سازه های فولادی در زلزله های گذشته ایران و جهان سعی گردیده تا طراحی و اجرای معمول و سنتی سازه های فولادی جوش شده درکشور با حالت قابل قبول آن مقایسه گردد. برای این منظور از آیین نامه های معمول طراحی سازه های فولادی ایران و آیین نامه های طراحی کشورهای صنعتی زلزله خیز استفاده شده تا مشخص شود که چه مواردی از اجرا یا آیین نامه ها و دستورالعملهای اجرایی همخوانی ندارد. علاوه بر آن مطالعه ای بر روی نقاط ضعیفی که ناشی از اجرای جوش می باشد انجام گرفته و در پایان پیشنهاداتی برای بهبود وضع موجود و کاهش خطرات ناشی از زلزله ها در این نوع سازه ها ارایه گردیده است.

قبل از شروع این بحث بهتر است بحث را با مقدمه کوتاهی شروع کنم :

سازه فولادی از مجموعه ای از اعضای باربرساخته شده از نیمرخهای فولادی یا ورق می باشد که به کمک اتصالات به یکدیگر متصل می گردند . با توجه به روشهای تکامل یافته ای که برای تولید نیمرخ های فولادی به کار گرفته می شود این مقاطع غالبا رفتار در حد قابل انتظاری از خود نشان می دهند. مساله بسیار مهم رفتار اتصالاتی است که الف) برای ساخت اعضای مرکب از نیمرخ و ورق برای یکپارچه نمودن اعضا (شامل تیر و ستون و مهاربندها ) در محل گره ها مورد استفاده قرار می گیرد . وسایلی که برای ساخت اعضا و اتصال آنها به یکدیگر به کار می رود شامل پیچ و پرچ و جوش است . در این میان استفاده از جوش در ساختمان سازی متعارف در ایران بسیار رایج است.تا زمان وقوع زلزله نورث ریچ (1994 )تصور بر این بود که در صورت رعایت اصول فنی در طرح و اجرای سازه های فولادی جوشی این سازه هادر زلزله عملکرد قابل قبولی از خود نشان می دهند.اما وقوع این زلزله این فرض را زیر سوال برد . در این زلزله مشاهده شد که در بسیاری از اتصالات , در محل درز جوش اتصال , فلز مادر (Base metal) دچار ترک یا بعضا شکست شده است. این مساله باعث شد تا تحقیقات گسترده ای در مورد علت این پدیده صورت گیرد که این تحقیقات تا به امروز ادامه دارد . از طرف دیگر مشاهده و تحقیق درباره وضعیت ساخت و ساز ساختمانهای فولادی نشان می دهد که اتصالات جوشی متداول در ایران از کیفیت مناسبی برخوردار نیستند و با وجود سابقه نسبتا طولانی در استفاده از جوشکاری در صنعت ساختمان هنوز نقایص زیادی در این زمینه مشاهده می شود.

عملکرد لرزه ای ساختمانهای فولادی

براساس تجربه های حاصل از زلزله های گذشته و مطالعات انجام گرفته سازه هایی در برابر زلزله دارای عملکرد بهتری هستند که بتوانند ضمن حفظ پایداری و انسجام کلی خود انرژی ناشی از زلزله را تا حد امکان جذب و مستهلک نمایند.با توجهبه منحنی نیرو-تغییر مکان سازه ها و توجه به این مطلب که سطح بین منحنی نیرو-تغییرمکان و محور تغییرمکان نشان دهنده میزان انرژی جذب شده توسط سازه است.هر چه سازه شکل پذیرتر باشد انرژی بیشتری را هنگام زلزله جذب کرده و رفتار مطلوبتری دارد. فولاد نرمه به علت طبیعت شکل پذیر از این نظر ماده مناسبی می باشد و می تواند میزان زیادی انرژی جذب کند . اما تجربه نشان داده است که در سازه های فولادی در صورت عدم استفاده از اتصالات مناسب عملکرد مناسب لرزه ای آنها مناسب و قابل قبول نخواهد بود و در اثر زلزله دچار شکست سازه ای و یا انهدام خواهد شد.در زلزله منجیل (1369) مشاهده شد که تعدادی از ساختمانهای فولادی دچار تخریب کامل شدند. رفتار این سازه ها در این زلزله ثابت کرد که در بسیاری از موارد سازه های موجود دارای سیستم مقاوم زلزله مناسبی نیستند.استفاده از تیرهای خورجینی(تیرهای سرتاسری در دو طرف ستون با اتصال نبشی) و عدم شناخت سیستم حاصل و مدل صحیح برای این اتصالات باعث شده این سیستم از نظر مهندسی زلزله بسیار آسیب پذیر تلقی گردد .درس حاصل از این زلزله کیفیت پایین ساخت و ساز شهری بودکه در سالهای اخیر تلاشهایی برای اصلاح آن به عمل آمده است. در زلزله نورث ریچ آمریکا مشاهده شد که در بسیاری ازساختمانهای فولادی اتصال تیرها و ستونها دچار ترک ویا بعضا شکست شد . بیشتر این ترکها و شکستها در بال ستون اتفاق افتاده است.

صنعت جوشکاری ساختمان در ایران

با گذشت 50 سال از استفاده از جوش در ساختمان دهه اخیر (80-1370 ) از نظر تعداد ساختمانهایی که با سازه های فولادی طراحی و اجرا شده اند کاملا استثنایی به شمار می آید. در نیمه دوم این دهه دهها هزار سازه فولادی در تهران و شهرهای بزرگ ایران به ناگهان سر از زمین برآورد . گسیل سرمایه ها به سوی ساخت و ساز شهری و تبدیل ساخت سرپناه به ماشین سرمایه گذاری جهت سودهایکلان باعث گردید تا رعایت اصول فنی و ایمن سازی ساختمانها در برابر زلزله در برابر منفعت طلبی صاحبکاران عملا مورد توجه قرار نگیرد.از طرف حجم عظیم ساخت و ساز نیروی انسانی زیادی اعم از مهندس و تکنسین و جوشکار احتیاج داشت که باعث ورود افراد غیرمتخصص به این جرگه گردید.تمامی این مسایل دست به دست هم داد تا طرح و اجرای ساختمانهای فولادی آنچنان که باید از کیفیت مطلوبی برخوردار نباشد.تخریب کلی ساختمانهای فولادی در زلزله منجیل موید پایین بودنکیفیت ساختمانهای فولادی کشور می باشد. از میان تمامی عوامل دخیل در طرح و ساخت سازه های فولادی اتصالهای جوشی از نارساییهای بیشتری برخوردارند. علل اصلی پایین بودن کیفیت جوش درساخت و سازهای شهری را می توان به صورت زیر بیان نمود :

1- عدم انطباق اجرای معمول سازه های فولادی با آیین نامه ها و دستورالعملها

2- کیفیت پایین جوش به علت عدم آموزش کلاسیک کافی در این زمینه برای جوشکاران و مهندسان

3- نبود نظارت اصولی و دقیق بر اجرای جوشکاری در ساختمانهای شهری درکشور

4- عدم طرح دقیق اتصال جوشی با توجه به عملکرد مورد نظرآنها

1- عدم انطباق اجرای معمول سازه های فولادی با آیین نامه ها و دستورالعملها:

در بسیاری از موارد طرز اجرای متداول جوش باجزییات ارایه شده در آیین نامه تطابق ندارد. این موارد ناشی از موارد متعددی است که از میان آنها به موارد زیر می توان اشاره کرد:

الف) آشنا نبودن مهندسین سازه به مسایل اجرایی و در نتیجه ارایه نقشه ها و جزییات غیرقابل اجرا

ب) گران تر بودن هزینه اجرای جزییات آیین نامه نسبت به روش سنتی اجرا

پ)آگاه نبودن کارفرما و یا مهندس مجری طرح به جزییات آیین نامه و عدم توانایی در تمیز دادن حالات مختلف ازیکدیگر بعد از اجباری شدن آیین نامه 2800(1368) اهمیت وجود سیستم مقاوم در برابر زلزله از یک طرف و محدودیتهای معماری برای استفاده از سیستم مهاربندی از طرف دیگر باعث استفاده روزافزون از سیستم قاب خمشی در جهت عرضی ساختمانها شد.در این سیستم اتصال تیر به ستون از نوع گیردار بوده یعنی باید توانایی انتقال برش و لنگراز تیر به ستون وجود داشته باشد . در این نوع اتصالات از ورقهای بالاسری و زیرسری که در محل اتصال به ستون برای ایجاد جوش نفوذی کامل خورده است استفاده می شود. اما از آنجاییکه متاسفانه عملیات جوشکاری در محلکارگاههای ساختمانی و نه در محل کارخانه صورت می گیرد کنترل کیفیت جوش بخصوص در هنگام مونتاژ درارتفاع زیاد از سطح زمین حتی به صورت عینی(Visual) امکان پذیر نمی باشد. همچنین معمولا در محل اتصال ورق به ستون به جای جوش نفوذی از جوش گوشه استفاده می شود در نتیجه هنگام زلزله این نقاط علاوه بر تحمل نیروی کمتر در حالت تردشکن گیسخته خواهد شد. زمانی که در یک عضو فشاری ازدومقطع در کنار یکدیگر استفاده می شود باید هم پایداری کل عضوبه عنوان یک المان و هم پایداری تک تک مقاطع کنترل شود تا هیچ کدام تحت تاثیر نیروی فشاری به طور جداگانه دچار کمانش نشوند . برای این منظور این مقاطع باید در فواصل مشخص به یکدیگر متصل شوند تاطول آزاد آنها کاهش یابد. بسیاری از اوقات بادبندهای دوبل در طول خود به یکدیگر وصل نمی شوند و در نتیجه دومقطع بایکدیگر عمل نمیکنند و بار بحرانی عضو کمتر از مقداری است که مهندس سازه در محاسبات خود منظور نموده است. مبحث دهم مقررات ملی ساختمان حداکثر فاصله بین جوش دومقطع در ستونهای ترکیبی را مقرر نموده است.اما در موارد زیادی مشاهده می شود که فاصله بین جوش ستونها بیشتراز این مقدار است.

2- کیفیت پایین جوش به علت عدم آموزش کلاسیک کافی در این زمینه برای جوشکاران و مهندسان یکی از مهمترین اشکالات موجود در اجرای ساختمانهای فولادی در کشور کیفیت پایین جوشکاری ساختمان می باشد . عوامل مختلفی در این امر تاثیر می گذارند .

استفاده ازجوشهای کارگاهی حتی در مورد جوشهای نفوذی و اجرای کل جوشکاری درکارگاه ساختمانی و استفاده از نیروی انسانی غیرمجرب از عوامل اصلی پایین آمدن کیفیت جوشکاری ساختمان می باشد. در نتیجه عوامل برشمرده شده مشکلات عدیده ای گریبانگیر اتصالات جوشی می باشد.

در بسیاری از موارد سطح فلز در حال جوش آلوده به روغن یا مواد نامناسب دیگر است و یا اینکه روی فلززنگ زده یا رنگ خورده جوش داده می شود . گاه در فاصله بین پاسهای متوالی جوش حتی از جدا نموده گل جوش نیز خودداری می شود و یابدون برداشتن گل جوشکاری اقدام به زدن رنگ ضدزنگ می شود.از انواع جوشهایی که درکارهای ساختمانی بسیار از آن استفاده می شود جوش سربالا می باشد. به علت سختی اجرا در غالب موارد

این نوع جوش از کیفیت پایینی برخوردار است. در بسیاری از موارد در اثر استفاده از تکنیکهای نامناسب جوشکاری نقایصی چون تابیدگی و پیچش در قطعات اتفاق می افتد.

عیوبی نظیر نفوذ ناقص بریدگی کناره جوش اختلاط سرباره تخلخل و وجود ترک درفلز مادر باعث کاهش ظرفیت باربری قطعات می شود. یکی از متداولترین اشکال مقاطع مورد استفاده در سازه های فولادی تیرهای لانه زنبوری می باشد . بسیاری از مجریان طرح این تیرها را در وضعیت نامطلوبی در کارگاه ساختمانی مونتاژ میکنند. در بسیاری از موارد جوش میانی تیر از کیفیت پایینی برخورداراست و با توجه به اهمیت عملکرد مناسب این قسمت و تقویتهای لازم درمحل تکیه گاه تیر و وسط آن صورت نمی پذیرد. متاسفانه طراحی و اجرای پلکانهای فولادی در ساختمانها نیز از کیفیت پایینی برخوردار است و با توجه به اهمیت عملکرد مناسب این قسمت ساختمان پس از زلزله دقت لازم در ساخت آن مبذول نمی شود .

3- نبود نظارت اصولی و دقیق بر اجرای جوشکاری در ساختمانهای شهری درکشور:

با توجه به اهمیتی که شهرداری برای مسایلی از قبیل پارکینگ و نورگیرها و مسایلی از این دست قایل است مشاهده می شود که بیشتر توجه مهندسان نیز به این امور معطوف می باشد و توجه چندانی به مسایل سازه ای نمی شود. البته باید به این نکته نیز اشاره شود که به علت عدم وجود آموزش جوشکاری در واحدهای درسی دانشجویان عمران مهندسینی که از دانشگاه فارغ التحصیل می شوند در این زمینه دارای اطلاعات کافی نیستند و به عنوان مهندس ناظر نمی توانند مسوولیت خود را به نحواحسن انجام دهند.البته باید به این موارد مساله سختی کار را نیز افزود.به علت جوشکاری در ارتفاع غالب مهندسین از انجام بازدید از این جوشها طفره می روند. در نهایت امر اینکه آنطور که از ظواهر امر مشخص است شهرداریها نیز در این زمینه کوچکترین نقشی ایفا نمی کنند و هیچگونه نظارتی بر اجرای ساختمانها ندارند.

4- عدم طرح دقیق اتصال جوشی با توجه به عملکرد مورد نظرآنها:

بسیاری از کارفرمایان عمل طراحی سازه و ایجاد تمهیدات مقابله با زلزله را یک امر زاید می دانند و تلاش می کنند تا کمترین هزینه ممکن را صرف این کار نمایند.از طرف دیگر شهرداریها کمترین نظارتی بر طرح و اجرای سازه ها نداشته فقط به مسایل معماری دقت می کنند. این عوامل دست به دست هم می دهد تا فقط حق امضای مهندسین سازه اهمیت داشته باشد و طرح از حداقل اهمیت برخوردار باشد به خاطر همین موضوع مهندسین سازه اغلب کمترین وقت را صرف این عمل می نمایند و بالطبع دقت لازم را در طرح اتصالات جوشی مبذول نمی شود. بعضی اوقات از اتصالات طرح شده برای یک ساختمان در نقشه های دیگر ساختمانها استفاده می شود.

در بسیاری از موارد جزییات اتصالات موجود در نقشه ها نامفهوم بی دقت و ناقص است.

نتیجه گیری از این بخش و همچنین ارائه چند پیشنهاد :

از بررسی های انجام شده بر روی ساخت وساز ساختمانهای فلزی در سطح تهران مشخص است که هنوز مشکلات زیادی در طرح و اجرای این سازه ها وجود دارد. و عمده مشکلات و نقایص مربوط به اتصالات جوشی است.اجرای جوش کارگاهی و نبود آموزشکافی برای مهندسان عمران و عدم نظارت کافی بر حسن اجرای جوش و ... مشکلاتی است که این صنعت را رنج میدهد.و برای رفع این موارد بهترین راه:

1- در صورت امکان استفاده از جوش در کارخانه به جای جوش کارگاهی

2- بالابردن سطح آگاهی عمومی جامعه درباره زلزله بر ساختمانها

3- آموزش جوشکاری به جوشکاران و دادن گواهینامه به جوشکاران ماهر ساختمانی

4- آموزش جوشکاری به عنوان واحد درسی به مهندسین عمران و یا ایجاد شاخه جدیدی تحت عنوان بازرسی جوش اسکلت برای مهندسین ناظر

5- تقویت سیستم نظارتی موجود و ایجاد سیستم های نظارتی ناظربر کار مهندسین عمران

**** دیوار برشی

در پایان این مقاله بد نیست در مورد دیوار های برشی که نقش عمده ای در سازه های ساختمانی را ایفا می کنند اشاره نمایم.مطالب زیر در مورد دیوار های برشی است :

با نیروهای جانبی مؤثر بر یک سازه ( در اثر باد یا زلزله ) به طرق مختلف مقابله می شود که اثر زلزله بر ساختمانها از سایر اثرات وارد بر آنها کاملا متفاوت می باشد . ویژگی اثر زلزله در این است که نیروهای ناشی از آن به مراتب شدیدتر و پیچیده تر از سایر نیروهای مؤثر می باشند . عناصر مقاوم در مقابل نیروهای فوق شامل قاب خمشی ، دیوار برشی و یا ترکیبی از آن دو می باشند . استفاده از قاب خمشی به عنوان عنصر مقاوم در مقابل نیروهای جانبی بخصوص اگر نیروهای جانبی در اثر زلزله باشند احتیاج به جزئیات خاصی دارد که شکل پذیری کافی قاب را تأمین نماید .این جزئیات از لحاظ اجرایی غالبا دست و پاگیر بوده و در صورتی می توان از اجرای دقیق آنها مطمئن شد که کیفیت اجرا و نظارت در کارگاه خیلی بالا باشد از لحاظ برتری می توان گفت که دیوار برشی اقتصادی تر از قاب می باشد و تغییر مکانها را کنترل می کند در حالی که برای سازه های بلند قاب به تنهایی نمی تواند در این زمینه جوابگو باشد . حال به ذکر چند نمونه از دیوارهای برشی می پردازیم :

1-دیوار های برشی فولادی : بعضی مواقع ورقهای فولادی به عنوان دیوارهای برشی بکار می روند . برای جلوگیری از کمانش موضعی چنین دیوارهای برشی فولادی لازم است از تقویت کننده های قائم و افقی استفاده شود.

2-دیوارهای برشی مرکب : دیوارهای برشی مرکب شامل : ورقها ی تقویت شده فولادی مدفون در بتن مسلح ، خرپاهای ورق فولادی مدفون در داخل دیوار بتن مسلح و دیوارهای مرکب ممکن دیگر ، که تماما با یک قاب فولادی و یا با یک قاب مرکب تؤام هستند می شود .

3- دیوارهای برشی مصالح بنایی : از دیر زمان در ساختمانهای مصالح بنایی از دیوارهای مصالح بنایی توپر غیر مسلح استفاده می شده است ولی روشن شده است که این دیوارها از نقطه نظر مقاومت در مقابل زلزله ضعف دارند و لذا اکنون به جای آنها از دیوارهای برشی مسلح نظیر دیوارهای با آجر تو خالی و پر شده با دوغاب استفاده می شود .

4-دیوارهای برشی بتن مسلح : نوع دیگری از دیواهای برشی ، دیوارهای برشی بتن مسلح است که در این مقاله به آن می پردازیم. یکی از مطمئن ترین روشها برای مقابله با نیروهای جانبی استفاده از دیوار برشی بتن مسلح است. دیوار برشی به عنوان یک ستون طره بزرگ و مقاوم در برابر نیروهای لرزه ای عمل می کند و یک عضو ضروری برای سازه های بتن مسلح بلند و یک عضو مناسب برای سازه های متوسط و کوتاه می باشد .

انواع دیوار برشی بتن مسلح : دو نوع دیوار برشی بتن مسلح وجود دارد :

1-دیوار برشی در جا : در دیوار برشی در جا به منظور حفظ یکنواختی و پیوستگی میلگرد های دیوار ، به قاب محیطی قلاب می شوند.

2-دیوار برشی پیش ساخته : در دیوار های برشی پیش ساخته یکنواختی و پیوستگی با تهیه کلیه های ذوزنقه شکل در طول لبه های پانل و یا از طریق اتصال پانلها به قاب توسط میخهای فولادی صورت می گیرد . تأثیر شکل دیوار : تعبیه بال در دیوارها برای پایداری و شکل پذیری سازه بسیار مفید می باشد . نیروهایی که به دیوارهای برشی وارد می شوند : به طور کلی دیوار های برشی تحت نیروهای زیر قرار می گیرند :

1-نیروی برشی متغیر که مقدار آن در پایه حداکثر می باشد .

2-لنگر خمشی متغیر که مقدار آن مجددا در پای دیوار حداکثر است و ایجاد کشش در یک لبه ( لبه نزدیک به نیروها و فشار در لبه متقابل می نماید ) با توجه به امکان عوض شدن جهت نیروی باد یا زلزله در ساختمان ، کشش باید در هر دو لبه دیوار در نظر گرفته شود.

3-نیروی محوری فشاری ناشی از وزن طبقات که روی دیوار برشی تکیه دارد .

توجه : در صورتی که ارتفاع دیوار برشی کم باشد ، غالبا نیروی برشی حاکم بر طراحی آن خواهد بود لیکن اگر ارتفاع دیوار برشی زیاد باشد لنگر خمشی حاکم بر طراحی آن خواهد بود . به هر حال دیوار باید برای هر دو نیروی فوق کنترل و در مقابل آنها مسلح گردد.

طراحی دیوار برشی در مقابل برش :

اگر Vu تلاش برشی نهایی در مقطع مورد طراحی باشد بر طبق آیین نامه ایران باید Vu=5υchd=φchd(fc)^0.5 تعیین نیروی برشی مقاوم نهایی بتن :

الف- حالتی که دیوار تحت اثر برش یا تحت اثر تؤام برش و فشار قرار دارد Vc=υcbwd:

ب- حالتی که دیوار تحت اثر برش و کشش فرار دارد : Vc=υc(1+Nu/(3Ag))bwd (A)

در این رابطه کمیت Nu/Ag بر حسب ( N/mm^2 ) می باشد و Nuدر این رابطه منفی می باشد حال اگر محاسبه نیروی برشی مقاوم نهایی بتن ( Vc) با جزئیات بیشتر مورد نظر باشد آنرا برابر با کمترین مقدار به دست آمده از دو رابطه زیر در نظر گرفته می گیریم و Vc=1.65υchd + (Nud)/(5Lw)

وVc=(0.3υc+(Lw(0.6υc+0.15Nu/(Lwh)))/(Mu/Vu-Lw/2))hd Nu

نیروی محوری برای فشار مثبت و برای کشش منفی است چنانچه Mu/Vu-Lw/2 منفی باشد رابطه A بکاربرده نمی شود . نیروی برشی مقاوم نهایی Vc برای کلیه مقاطعی که در فاصله ای کمتر از کوچکترین دو مقدار Lw/2 و hw/2 از پایه دیوار قرار دارند برابر با مقاومت برشی مقطع در کوچکترین این دو مقدار در نظر گرفته می شود .

نیروی برشی مقاوم نهایی آرماتور ها (Vs) از رابطه زیر محاسبه می شود Vs = φsAvfy d/S2 Av سطح مقطع آرماتور برشی در امتداد برش و در طول فاصله S2 می باشد چنانچه مقدار Av را در اختیار نداشتیم می توان Vs را از رابطه زیر به دست آورد Vs=Vu-Vc سپس به کمک رابطه فوق Av را به دست می آوریم . برای تأمین برش مقاوم Vsعلاوه بر آرماتور های برش افقی Av آرماتور های برشی قائم نیز باید در دیوار پیش بینی شود آرماتور گذاری در دیوار مطابق زیر انجام می شود :

چنانچه Vu=0.0025 فاصله میلگرد های (S2 ) از هم نباید از مقادیر زیر بیشتر باشد : ρn= 3h Lw/5 350سطح مقطع کل بتن در امتداد برش / سطح مقطع آرماتور برشی در امتداد عمود بر برش نباید کمتر از 0.0025 و یا کمتر از مقدار زیر در نظر گرفته شود : ρn=0.0025+0.5(2.5-hw/Lw)( ρh-0.0025) لزومی ندارد ρn>ρh در نظر گرفته شود . طراحی دیوار برشی در مقابل خمش : چنانچه ارتفاع دیوار برشی بلندتر از دو برابر عمق آن باشد مقاومت خمشی آن مشابه تیری که آرماتور گذاری آن در لبه های آن متمرکز است محاسبه می شود .

مقاومت خمشی Mu یک دیوار برشی مستطیلی نظیر دیوار برشی این چنین محاسبه می شود : Mr=0.5AsφsFyLw(1+Nu/(AsφsFy))(1-C/Lw) در رابطه فوق : Mr مقاومت خمشی نهایی دیوار :Nu نیروی محوری موجود در مقطع دیوار: As سطح مقطع کل آرماتور های قائم دیوار Fy : تنش تسلیم فولاد : Qs ضریب تقلیل ظریب فولاد Lw : طول افقی دیوار مقدار C/Lw از رابطه زیر به دست می آید C/Lw=(w+α)/(2w+0.85β1) مقدار β 1 از روابط زیر به دست می آید : Fc=55 N/mm^2

β1=0.65، w=As/(Lwh)*(φsFy)/( φcfc) φs=0.85 φc=0.6 a=Nu/(Lw*h*φcfc) h

عرض دیوار : Fc مقاومت فشاری بتن ابتدا با توجه به آرماتور های قائم حداقل که به علت نیازهای برشی در دیوار تعبیر شده اند ظرفیت خمشی مقطع را به دست می آوریم . همواره باید ظرفیت خمشی بزرگتر یا مساوی نیروی خمشی نهایی دیوار باشد.

( Mr>=Mu) چنانچه ظرفیت خمشی کمتر از نیروی خمشی دیوار به دست آید باید یا با کاهش فواصل یا افزایش قطر آرماتور های قائم مقدار As آنقدر افزایش یابد تا خمش بزرگتر از لنگر خمشی مقطع گردد . شکست برشی لغزشی : در شکست برشی لغزشی ، دیوار برشی به طور افقی حرکت می کند برای جلوگیری از این نوع شکست آرماتورهای تسلیح قائم که به طور یکنواختی در دیوار قرار گرفته اند مؤثر خواهد بود و تسلیح قطری نیز می تواند مؤثر باشد . در قسمت زیر انواع مودهای شکست یک دیوار برشی طره ای گفته شده است : الف ـ گسیختگی خمشی ب ـ شکست لغزشی ج ـ شکست برشی د ـ دوران پی دیوارهای برشی با بازشو ها: شکست برشی یک دیوار برشی با بازشو ها ، اگرچه می توان با به کار بردن مقدار زیادی خاموت باعث اتلاف انرژی شد اما نمی توان انتظار شکل پذیری زیادی از آن داشت بنابراین بهتر است در چنین شرایطی از تسلیح قطری استفاده کرد .

+ نوشته شده در  جمعه هفدهم آذر 1391ساعت 10:4  توسط piralilo  |