روش های اتصال تیرآهن و مشکلات آنها
دسترسی سریع به محتوای مقاله
کاربرد اصلی تیرآهن در ساخت‌وسازها شامل استفاده به‌عنوان ستون، تکیه‌گاه، شاه‌تیر وغیره می‌شود که وظیفه تحمل بار و انتقال بار به ستون‌ها و دیوارهای اصلی را بر عهده دارد. این مقاطع فولادی لازم است تا به یکدیگر و یا به سایر اجزای اسکلت فلزی متصل شوند تا آن را شکل دهند و یک ساختار منسجم و مستحکم ایجاد نمایند. درنتیجه، روش های اتصال تیرآهن ها و انتخاب مناسب‌ترین روش از بین آنها اهمیت می‌یابد. در این مقاله به بررسی انواع روش اتصال تیرآهن در سازه فولادی پرداخته خواهد شد. به منظور اطلاع از قیمت تیراهن به این لینک مراجعه نمایید.
اتصال تیرآهن به چه منظور انجام می شود ؟
برخلاف سازه‌های بتنی که در آنها، میلگردها و سایر مقاطع فولادی در دل بتن نگهداری می‌شوند، در سازه‌های فلزی دیگر بتن وجود نداشته و برای نگهداری مواد و مقاطع به‌صورت پیوسته و یکپارچه در کنار هم، نیازمند برقراری اتصال بین آنها هستیم. ازجمله این موارد، اتصال تیرآهن ها در محل تلاقی آنها با یکدیگر است که با یک اتصال صحیح و مطمئن، استحکام سازه تضمین می‌شود.
اتصال تیرآهن ها می‌تواند به شکل‌های مختلفی صورت پذیرد که این امر متناسب با نوع سازه و ساختار آن متفاوت است. همچنین، برخی تیرآهن ها برای استفاده در اسکلت فلزی رایج تر هستند که شامل سایزهای 12، 14، 16 و 18 هستند. با مقاومت تیرآهن 12 و 14 و 16 در این لینک آشنا شوید.
اهمیت اتصال تیرآهن ها
اتصال تیرآهن ها به یکدیگر منجر به تحمل و تقسیم نیروهای عمودی و جانبی در کل سازه می‌شود تا از تمرکز تنش در یک نقطه جلوگیری شود و از طریق آن، دوام و پایداری سازه فولادی افزایش یابد. به همین دلیل، اتصال تیرآهن ها در سازه‌ها امری حیاتی بوده و اجرای صحیح آن، یکی از الزامات ساخت هر سازه فلزی است.
انواع روش های اتصال تیرآهن
اتصال تیرآهن ها در اسکلت‌های فلزی به دو دسته کلی تقسیم می‌شود که عبارت‌اند از:
- اتصالات بر اساس شرایط چشمه اتصال: شامل اتصال تیر روی ستون و اتصال تیر داخل ستون
- اتصالات گیردار و اتصالات مفصلی: شامل اتصالات گیردار، اتصال نیمه گیردار و اتصالات مفصلی
این اتصالات، درواقع یک قطعه رابط هستند که انواع تیرآهن ها را به یکدیگر متصل می‌کنند. با به‌کارگیری این قطعات رابط، نیروهای وارد بر سازه بین اعضا تقسیم می‌شود و این اتصالات به هنگام اعمال بار، از خود تغییر شکل نشان می‌دهند.
اتصال تیر روی ستون
اتصال تیرآهن به صورت تیر روی ستون، بر اساس شرایط چشمه اتصال تعریف می‌شود، به‌گونه‌ای که در داخل ستون مجموعه‌ای از مقاطع فولادی، مانند میلگرد، صفحه و پروفیل وجود دارد و تیر روی قسمت بیرونی ستون نصب‌شده یا به مقدار کم وارد آن می‌شود.
برای ایجاد اتصال تیر روی ستون می‌توان از روش‌های مختلفی استفاده کرد. یکی از رایج‌ترین آنها، استفاده از نبشی در کناره‌ها یا بالا و پایین قسمت انتهایی تیرآهن است، به‌طوری‌که این نبشی‌ها در قسمت یادشده پیچ شده و سپس به خود ستون پیچ می‌شوند. دیگر روش موجود، استفاده از ورق سیاه به‌جای نبشی است. همچنین، از ورق سیاه می‌توان همچون یک غلاف که دورتادور ستون را بپوشاند، استفاده کرد و سپس با گل‌میخ، تیرآهن را بر روی آن نصب کرد.
اتصال تیر داخل ستون
دیگر نوع اتصال تیرآهن بر اساس چشمه اتصال، اتصال تیر داخل ستون است. اتصال تیر داخل ستون شامل عبور پیوسته تیر از داخل ستون بدون استفاده از پیچ یا جوشکاری است. البته شرایطی وجود دارد که چشمه محل اتصال، محل تلاقی دو تیرآهن است. آنگاه، یکی از تیرآهن‌ها برش خورده و به تیرآهن دیگر توسط جوش یا پیچ، متصل می‌شود.
اتصالات گیردار
اتصال گیردار تیرآهن ها به این دلیل که به اجزای تحت اتصال اجازه حرکت در جهت‌های X و Y و Z نمی‌دهد، نوعی اتصال صلب محسوب می‌شود. تحت چنین شرایطی، تنها ممان‌ها یا لنگرها در این نوع اتصالات و اجزای آنها ایجاد می‌شود. همانند روش‌های قبل، در اتصال گیردار نیز از ورق‌ها و نبشی‌ها برای اتصال تیر به ستون استفاده می‌شود که به‌صورت فلنجی یا ورق گیردار است.
اتصالات نیمه گیردار
این نوع اتصال، متداول‌ترین اتصال در سازه‌های فولادی است و بیشتر در مناطقی با خطر زمین‌لرزه کم، به کار می‌رود. در اتصال تیرآهن‌ها به‌صورت نیمه گیردار، علاوه بر نیروهای محوری، لنگر خمشی نیز به اعضای اتصال وارد می‌شود. چنانچه اتصال نیمه گیردار به‌خوبی عمل نکند، بار سازه به‌صورت کامل به ستون منتقل نمی‌شود و درنتیجه، عملکرد این اتصال به‌عنوان سیستم باربر جانبی تضعیف می‌شود.
اتصالات مفصلی
اتصال مفصلی تیرآهن ها تنها در دو جهت X و Y مانع از حرکت آنها می‌شود. همچنین، این نوع اتصال ممان یا لنگر را منتقل نمی‌کند و قابلیت استفاده به‌عنوان سیستم باربر جانبی در سازه‌های کوتاه را دارد. به‌منظور دستیابی به چنین اتصالی، باید که بالا و پایین تیرآهن را به‌وسیله جوش یا پیچ و با کمک نبشی و ورق، به ستون متصل کرد.
در چه سازه هایی اتصال تیرآهن انجام می شود ؟
باوجوداینکه استفاده از تیرآهن‌ها در اسکلت‌های فلزی ساختمان‌ها رایج است، اما خود این ساختمان‌ها نیز براساس پارامترهای مختلفی از یکدیگر متمایز می‌شوند. اتصال تیرآهن اغلب در سازه‌هایی با ویژگی‌های زیر انجام می‌شود:
- سازه فولادی با چند طبقه بتنی و چند طبقه فولادی
- سازه فولادی با هسته بتنی مرکزی
- سازه فولادی با تیرآهن و ستون بتنی
- سازه فولادی ترکیب‌شده با مقاطع فولادی
مشکلات اتصالات در سازه های فولادی
در صورت عدم ایجاد یک اتصال سالم و استاندارد، آسیب‌های جدی متوجه سازه فلزی خواهد شد. این آسیب‌ها به‌خصوص در اثر زمین‌لرزه ایجاد خواهند شد که شامل آسیب به تير، ستون، جوش، اجزا و چشمه اتصال می‌شوند. بر همین اساس، مشکلات اتصال در سازه‌های فولادی شامل موارد زیر می‌شوند:
- خرابی در تیرها
- خرابی در بال ستون‌ها
- خرابی در جوش
- خرابی در ورق برشی جان
- خرابی در چشمه اتصال
مشکلات یادشده در بالا دارای منشأهایی هستند که به عدم رعایت استانداردها در اجرای اتصالات مربوط می‌شود. این عوامل عبارت‌اند از:
- انتخاب ساختار اتصال غلط و اشتباه
- عدم تناسب در ورق‌های اتصال
- عدم توجه به لبه‌های آزاد و ضخامت ورق‌های اتصال
- عدم رعایت فاصله مناسب بین اجزای اتصال
- عدم توجه به دسترسی به نقاط کور اتصال
- عدم دقت در اجرای صحیح جوش‌ها
جمع بندی
تیرآهن‌ها برای اینکه در سازه‌های فلزی مورداستفاده قرار گیرند، نیازمند به اتصال به یکدیگر و یا سایر اجزای سازه هستند. این اتصال با روش‌های مختلفی صورت می‌گیرد که اتصال تیر داخل ستون، اتصال تیر روی ستون، اتصال گیردار، نیمه گیردار و مفصلی را شامل می‌شوند. در صورت عدم رعایت استانداردها و نیز اجرای غیر صحیح اتصالات، خرابی‌هایی در تیرها، بال ستون‌ها، جوش، ورق برشی و چشمه اتصال رخ خواهد داد که منجر به آسیب‌های جدی مخصوصاً هنگام وقوع زمین‌لرزه خواهد شد.