چگونه تیرها و ستون‌ها را در یک سازه فولادی قابی به هم متصل کنیم؟

انواع اصلی اتصالات در ساخت‌وساز قاب فولادی

در سازه‌های قابی، جزئیات اتصال تیر به ستون شامل طیفی از انواع اتصالات برای در نظر گرفتن اثرات مختلف است. به‌طور کلی، اتصال تیر به ستون با پیچ‌کشی، جوشکاری یا استفاده از اتصالات ثابت I/J انجام می‌شود. انتخاب نوع اتصال بستگی به نیازهای سازه دارد. برای مثال، در یک قاب بدون سختی‌بخش که تحت گشتاور خمشی قرار دارد، ممکن است از اتصالات کاملاً جوشی I/J استفاده شود. در سازه‌های متحرک، اتصالات ایجادشده با پیچ‌های ردهٔ ۸٫۸ می‌توانند مانند کمربندهای ایمنی، مهاری فراهم کنند. این اتصالات را به‌راحتی می‌توان برداشت و جایگزین کرد. رویکرد طراحی مشابهی نیز می‌تواند برای اتصالاتی به‌کار رود که حرکت‌های احتمالی را در نظر می‌گیرند؛ مثلاً از اتصالات مفصلی (پینی) استفاده می‌شود. در سازه‌های پل، از اتصالات مفصلی برای جبران حرکت استفاده می‌شود. اتصالات ثابت در قاب‌ها در قاب‌های عظیم و آسمان‌خراش‌ها برای مقاومت در برابر بارهای جانبی به‌کار می‌روند. از دیدگاه اقتصادی، سایر قاب‌ها ممکن است جزئیات کمتری داشته باشند. از دیدگاه زیبایی‌شناسی، قاب‌های عظیم سطح بالایی از جزئیات را شامل می‌شوند. برای اعضای با قطر بزرگ، اتصالات جوشی الزامات بیشتری از استاندارد EN 1993-1-8 را نسبت به اتصالات پیچی برآورده می‌کنند.

استفاده از جوش‌ها در اتصالات تیرهای فولادی به ستون‌ها، سختی کلی قاب را افزایش می‌دهد و به توزیع بارها در سراسر قاب کمک می‌کند. در مورد جوش‌های نفوذی کامل، این اتصال به‌عنوان یک اتصال پیوسته در نظر گرفته می‌شود. بارها بر روی این اتصال در طول دوره‌ای طولانی اعمال می‌شوند و مدت زمان طولانی‌ای نیز تحمل می‌شوند. بنابراین، استفاده از جوش‌های نفوذی کامل، ترجیح داده می‌شود تا استفاده از تعدادی پیچ. عبارت «مقررات موجود در استاندارد EN 1993-1-8، مشارکت افراد صلاح‌دید را تأیید می‌کند» بدین معناست که مشارکت چنین افرادی قابل تحسین است. تعیین و تأیید اینکه آیا جوش‌کاری مطابق با استانداردهای تعریف‌شده انجام شده یا خیر، مسئولیت این افراد صلاح‌دید است. یک کارگاه ممکن است آزمون‌های اولتراسونیک را برای شناسایی نقص‌های احتمالی در جوش انجام دهد. چنین جوش‌هایی مشکلات مربوط به استفاده از پیچ‌ها را از بین می‌برند. با این حال، از منظر مسئولیت‌پذیری و مدیریت استرس، کارکنان باید به‌دلیل تأثیرات محیط اطراف و شرایط آب‌وهوایی — به‌ویژه تغییراتی که در حین فرآیند جوش‌کاری رخ می‌دهند — احتیاط بیشتری به خرج دهند.

اتصال‌ها: صفحه‌های انتهایی، اتصال‌های نشسته‌شده، سیستم‌های صفحه‌ی بالا (فین)

در مونتاژ قاب‌های فولادی، اتصال‌های پیچی مزایای متعددی فراهم می‌کنند. مهم‌ترین سیستم‌های به‌کاررفته در حال حاضر عبارت‌اند از:

— اتصال‌های صفحه‌ی انتهایی که انتقال لنگر را از جان کششی پایینی به جان کششی بالایی یا از جان فشاری پایینی به جان فشاری بالایی تسهیل می‌کنند.

— اتصال‌های نشسته‌شده که با کمک زاویه‌ی پایینی (کلیت) از نوع زیرپایه، تکیه‌گاه عمودی فراهم می‌کنند.

— استفاده از اتصال‌های صفحه‌ی بالا (فین) در سال‌های اخیر روند رو به رشدی داشته است. گفته می‌شود این نوع اتصال‌ها زمان مورد نیاز برای اتصال اعضا در محل را کاهش می‌دهند.

همان‌طور که در بالا ذکر شد، هدف اصلی تمام این سیستم‌های اتصال، کاهش نیازهای مربوط به تحملات طراحی و اجرایی است که تحت تأثیر تغییرات مختلفی قرار می‌گیرند. آزمایش‌های انجام‌شده نسبتاً اخیراً بر روی صفحه‌های انتهایی امتدادی (EEP) بهبودی در مقاومت لنگر تا ۱۵ درصد نسبت به طراحی با ضخامت صفر نشان داده‌اند. میزان تغییرپذیری در تغییرات محلی بیشتر از حد مجاز معمول در طراحی سازه‌ای است.

عامل اتصال: جوشی یا پیچی

سرعت نصب: سریع (پیش‌ساخته) در مقابل کند (جوشکاری در محل)

انعطاف‌پذیری اصلاحات: محدود (جوشکاری) در مقابل انعطاف‌پذیر (پیش‌ساخته)

پیچیدگی بازرسی: نیازمند آزمون‌های غیرمخرب در مقابل بازرسی بصری (پیش‌ساخته)

مقاومت برتر در برابر لرزش نیازمند استفاده از مهره‌های قفل‌کننده است

ملاحظات مختلف طراحی برای اتصالات فولادی کارآمد و اقتصادی (پیش‌ساخته)

انتقال گشتاورها، شکل‌پذیری و بازده اتصال

در قاب‌های خمشی، انعطاف‌پذیری برای کنترل میزان تغییرشکل جانبی قاب لازم است. برای کنترل تغییرشکل اتصالات خمشی، انعطاف‌پذیری اتصال باید به‌اندازه‌ای کافی باشد تا بتواند تغییرشکل قاب را جذب کند. اتصالات باید به‌گونه‌ای طراحی شوند که سطح مورد نیاز انعطاف‌پذیری را تأمین کنند. در طول رویداد زلزله، اگر اتصالات به‌صورت بسیار سفت طراحی شده باشند، ممکن است به‌صورت شکننده و زودهنگام از کار بیفتند. این بدان معنا نیست که اتصالات بسیار انعطاف‌پذیر توصیه می‌شوند؛ بلکه تعادل ایده‌آلی بین این دو حالت ضروری است.

طراحی و مونتاژ مقاطع Hشکل

در مونتاژ در محل، پروتکل این است که پیچ‌های با استحکام بالا را تا حدود ۷۰ درصد گشتاور کامل بست، و تیرها را تا حد مجاز L/۵۰۰ هم‌تراز کرد. تا زمانی که ۷۵ درصد اتصالات به استحکام کامل برسند، سازه‌ها نیازمند تکیه‌گاه‌های موقت هستند. این امر به کاهش مشکلات اجرایی در محل کمک می‌کند. توزیع یکنواخت بار، عملکرد سازه را بهبود می‌بخشد.

پرسش‌های رایج

انواع مختلف اتصالات در سازه‌های فولادی چیست؟

انواع مختلف اتصالات در سازه‌های فولادی شامل جوشکاری، پیچ‌بندی، riveting و اتصالات محوری است که این فهرست محدود نمی‌شود.

مزایای استفاده از اتصال جوشی در سازه‌های فولادی چیست؟

استفاده از اتصال جوشی منجر به ایجاد اتصالی با سفتی بسیار بالاتر می‌شود و بنابراین نقشی کلیدی در عملکرد سازه قابی دارد. همچنین، اتصال قابی امکان انتقال بار به‌صورت یکنواخت را فراهم می‌کند که این بار بر سطح اتصال توزیع می‌شود.

مزایای استفاده از اتصالات پیچی در سازه‌های فولادی چیست؟

مزیت اصلی استفاده از اتصال پیچ‌بندی این است که سازهٔ قاب را می‌توان به‌راحتی مونتاژ، جداسازی و حمل کرد. اتصال‌های پیچ‌بندی اعضای قاب را در صورت بزرگ بودن سازه به‌راحتی می‌توان حمل کرد.

اتصال‌های قاب برای سازه‌های فولادی چیست و چگونه طراحی می‌شوند؟

گشتاورهای بار واردبر روی یک قاب خاص به اعضای مجاور منتقل می‌شوند. گره‌ها در سازه‌های فولادی به‌گونه‌ای طراحی می‌شوند که ساخت سازه‌ها را آسان‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر کنند.