نحوه اتصال تیرآهن در سازه های فولادی چگونه است؟
اتصال تیرآهن در سازه های فولادی به دلیل نقش کلیدی در انتقال بار و پایداری کلی سازه، از اهمیت بالایی برخوردار است. انتخاب نوع اتصال مناسب به عواملی چون الزامات آیین‌نامه طراحی، نوع بارگذاری سازه و شرایط اجرایی بستگی دارد.
در هر سازه‌ای، چه پل و یا ساختمان چند طبقه، اگر اتصالات تیرآهن ها به درستی طراحی و اجرا نشوند، حتی اگر قوی‌ترین و مرغوب‌ترین مصالح در دسترس باشد، سازه پایداری ساخته نخواهد شد. در نتیجه شناخت انواع اتصال و نحوه صحیح اجرای آن همیشه یک ضرورت است. در ادامه با هم به بررسی نحوه اتصال تیرآهن در سازه های فولادی و انواع آن می‌پردازیم.
نحوه اتصال تیرآهن در سازه های فولادی به شیوه مفصلی (ساده)
برای انتقال نیروی برشی از این اتصالات استفاده می‌شود. این اتصالات به طور معمول در سازه‌هایی استفاده می‌شوند که نیازی به انتقال لنگر خمشی ندارند.
اتصال با نبشی نشیمن و اتصال با ورق نشیمن و ورق برشگیر از روش‌های رایج این نوع هستند.
اتصال با نبشی نشیمن
در این روش تیرآهن با جوش و یا پیچ بر روی نبشی نشیمن قرار گرفته و به ستون متصل می‌شود. این روش اتصال به دلیل سادگی و سرعت اجرا، در پروژه‌های مختلف مورد استفاده قرار میگیرد.
اتصال با ورق نشیمن و ورق برشگیر
در این روش در پایین جان تیرآهن یک ورق نشیمن و در آن یک ورق برشگیر است که تیرآهن را به ستون وصل می‌کنند. این نوع اتصال به دو نوع طراحی استیفنر (سخت کننده) و غیر استیفنر تقسیم می‌شود. نوع اول برای بارهای سنگین‌تر و نوع دوم برای بارهای سبک‌تر طراحی می‌شود. این روش برای انتقال بهتر نیروهای برشی مناسب بوده و قابلیت جداسازی و استفاده مجدد دارد.
نحوه اجرای اتصالات صلب (گیردار)
این نوع از اتصال برای همزمانی انتقال نیروی برشی و لنگر خمشی طراحی و در سازه‌هایی که نیاز به پایداری بیشتری دارند، استفاده می‌شود. از جمله این اتصالات عبارتند از:
اتصال فلنجی (End Plate)
این اتصال شامل جوش دادن یک ورق فلزی به انتهای تیرآهن و پیچ کردن آن به ستون است. انتقال لنگرهای خمشی با این روش اتصال انجام می‌شوند. ظرفیت این نوع اتصال بستگی به قدرت برش جان تیرآهن و مقاومت جوش‌ها دارد. این روش اتصال نیاز به دقت بسیار بالا داشته و برای سازه‌های بلند پیشنهاد نمی‌شود.
اتصال تیرآهن در سازه های فولادی با ورق‌های موازی
در این روش دو ورق فولادی در دو طرف جان تیرآهن قرار می‌گیرند و بعد به ستون جوش داده می‌شوند. این روش برای انتقال بهتر نیروهای خمشی و برشی فوق العاده عمل می‌کند.
نحوه اجرای اتصالات با جوش زدن
دلیل استفاده از اتصالات جوشی در سازه های مختلف، یکپارچگی و مقاوت بالای آنها در برابر نیروهای مختلف است. از مزایای این اتصال به این موارد می‌توان اشاره کرد:
یکپارچگی سازه‌ای: جوشکاری موجب شده بین اعضای سازه یکپارچگی ایجاد شود و در نتیجه سازه مقاومت بالایی در برابر نیروها نشان دهد.
کاهش وزن سازه: اگر پیچ و مهره‌ها حذف شوند، وزن کلی سازه کاهش می‌یابد.
ظاهر زیبا: به دلیل عدم وجود اجزای اضافی مثل پیچ و مهره، سازه ظاهر بهتر و یکدست‌تری دارد.
نحوه اجرای اتصالات به شیوه پیچ و مهره‌ای
دلیل استفاده از این روش در بسیاری از پروژهها، سهولت در نصب و قابلیت باز و بسته شدن است. از ویژگی این اتصالات می‌توان به این موارد اشاره کرد:
سرعت اجرا: نصب سریع و آسان بدون نیاز به تجهیزات خاصی.
قابلیت باز و بسته شدن: امکان تعویض یا تعمیر قطعات بدون آسیب به سایر بخش‌ها.
مناسب شرایط خاص: در مکان‌هایی که جوشکاری مناسب نیست، پیچ و مهره گزینه بسیار مناسبی است.
نحوه اجرای اتصالات خاص
در برخی موارد وجود اتصالات خاص با ویژگی‌های منحصر به فرد نیاز است. از نوع این اتصالات می‌توان به این موارد اشاره کرد:
اتصال تیرآهن فولادی به ستون بتنی (RCS)
این نوع اتصال در ساختمان‌های بلند مورد استفاده قرار میگیرد و به دلیل ترکیب مصالح مختلف، نیاز به طراحی دقیقی دارد.
اتصال تیرآهن در سازه های فولادی با مقطع کاهش یافته (RBS)
دراین نوع اتصال برای عملکرد لرزه‌ای بهتر، بخشی از مقطع تیر کاهش پیدا می‌کند تا محل تشکیل مفصل پلاستیک کنترل شود.
نکات مهم برای نحوه اتصال تیرآهن
رعایت نکات زیر در اجرای اتصالات تیرآهن ضروری هستند:
طراحی و اجرای اتصالات باید طبق آیین‌نامه‌های معتبر ملی (مثل بخش دهم مقررات ملی ساختمان) و بین‌المللی (مثل AISC) باشد.
استفاده از جوشکاران حرفه‌ای و انجام تست‌های غیرمخرب مثل اولتراسونیک و یا رادیوگرافی برای اطمینان از کیفیت کار، بسیار مهم است.
برای تضمین عملکرد بایستی در اتصالات پیچ و مهره‌ای از پیچ‌های مقاوم (مثل پیچ‌های اصطکاکی کلاس 10.9) استفاده شود.
مهندسین طراح باید با در نظر گرفتن وزن سازه، زلزله‌خیزی منطقه، روش اجرای پروژه و نوع بارگذاری آن، اتصالی را انتخاب کنند که هم از نظر اقتصادی به صرفه و هم ایمن باشد.
جزییات در اجرا مثل فاصله مناسب پیچ‌ها، ضخامت ورق‌ها، روش نصب، شرایط محیطی و محدودیت‌های فضایی بایستی در نظر گرفته شوند.
انتخاب نوع اتصال تیرآهن بر اساس سازه
بدیهی است که نوع سازه‌ای که انتخاب می‌شود نقش مهمی در انتخاب نوع اتصال تیرآهن دارد. در ادامه نمونه‌های کوچکی آمده است:
سازه های صنعتی: به طور معمول در این سازه ها، برای افزایش سرعت اجرا و قابلیت باز و بسته شدن اتصالات، از اتصالات پیچ و مهره‌ای استفاده می‌شود.
سازه های بلند: در این نوع سازه‌ها برای انتقال بهتر نیروهای جانبی مثل زلزله، استفاده از اتصالات صلب و جوشی ضروری است.
سازه های موقت یا قابل بازسازی: برای این نوع سازه ها اتصالات پیچ و مهره‌ای بهتر هستند.
تنها نحوه‌ی اتصال تیرآهن‌ها در سازه های فولادی و رسیدن به یک روش مناسب برای انجام آن، مهم نیست. این تصمیم باید بر اساس نوع سازه، بارهای وارده، الزامات لرزه‌ای و شرایط اقلیمی گرفته شود. همچنین برای رسیدن به بهترین عملکرد، رعایت نکاتی چون استفاده از نیروی متخصص در اجرا، انتخاب درست بین جوش و پیچ، بازرسی‌های دوره‌ای و مستند سازی و رعایت دقیق آیین‌نامه‌ها نیاز است.
