تالیف : (مارتا اشنایدر بورگر)
ترجمه :محمد رضا عباسی
در این کتاب جداول پروفیل اشتال و مهمترین پروفیلها ، مواد اولیه نوع اتصالات ، مقررات ساخت و سازه های فولادی در یک مجموعه فشرده و گرد آوری شده است .
این کتاب در ۱۵۹ صفحه کاملترین مجموعه از جداول اشتال را در خود جا داده است .
ادامه مطلب ...این کتاب 50 صفحه ای کتاب بسیار عالی و راهنمای خوبی است برای کسانی که میخواهند نکات و مراحل ساخت یک ساختمان اسکلت فلزی را یادبگیرند که در این کتاب بصورت کاملا مفصل این نکات و مسائل شرح داده شده است و کاری است از جناب مهندس عبدلله زاده از دفتر فنی ایمن سازه.در ادامه به شما پیشنهاد میکنم حتما این کتاب بسیار عالی را دانلود کرده و استفاده های لازم را ببرید
احداث ساختمان بمنظور رفع احتیاج انسانها صورت گرفته و مهندسین، معماران مسئولیت تهیه اشکال و اجراء مناسب بنا را برعهده دارند؛ محور اصلی مسئولیت عبارت است از:
الف ) ایمنی ب ) زیبائی ج) اقتصاد
با توجه به اینکه ساختمان های احداثی در کشور ما اکثرا" بصورت فلزی یا بتنی بوده و ساختمانهای بنایی غیر مسلح با محدودیت خاص طبق آئین نامه 2800 زلزله ایران ساخته میشود، آشنایی با مزایا و معایب ساختمانها می تواند درتصمیم گیری مالکین ، مهندسین نقش اساسی داشته باشد.
مزایای ساختمان فلزی:
مقاومت زیاد: مقاومت قطعات فلزی زیاد بوده و نسبت مقاومت به وزن از مصالح بتن بزرگتر است ، به این علت در دهانه های بزرگ سوله ها و ساختمان های مرتفع ، ساختمانهائی که برزمینهای سست قرارمیگیرند ، حائز اهمیت فراوان میباشد .
خواص یکنواخت : فلز در کارخانجات بزرگ تحت نظارت دقیق تهیه میشود ، یکنواخت بودن خواص آن میتوان اطمینان کرد و خواص آن بر خلاف بتن با عوامل خارجی تحت تاثیر قرار نمی گیرد ، اطمینان در یکنواختی خواص مصالح در انتخاب ضریب اطمینان کوچک مؤثر است که خود صرفه جو یی در مصرف مصالح را باعث میشود .
دوام : دوام فولاد بسیار خوب است ، ساختمانهای فلزی که در نگهداری آنها دقت گردد . برای مدت طولانی قابل بهره برداری خواهند بود - خواص ارتجاعی : خواص مفروض ارتجاعی فولاد با تقریبی بسیار خوبی مصداق عملی دارد . فولاد تا تنشهای بزرگی از قانون هوک بخوبی پیروی مینماید . مثلآ ممان اینرسی یک مقطع فولادی را میتوان با اطمینان در محاسبه وارد نمود . حال اینکه در مورد مقطع بتنی ارقام مربوطه چندان معین و قابل اطمینان نمی باشد .
شکل پذیری : از خاصیت مثبت مصالح فلزی شکل پذیری ان است که قادرند تمرکز تنش را که در واقع علت شروع خرابی است ونیروی دینامیکی و ضربه ای را تحمل نماید ،در حالیکه مصالح بتن ترد و شکننده در مقابل این نیروها فوق العاده ضعیف اند. یکی از عواملی که در هنگام خرابی ،عضو خود خبر داده و ازخرابی ناگهانی وخطرات ان جلوگیری میکند.
پیوستگی مصالح : قطعات فلزی با توجه به مواد متشکه آن پیوسته و همگن می باشد و ولی در قطعات بتنی صدمات وارده در هر زلزله به پوشش بتنی روی سلاح میلگرد وارد میگردد ، ترکهائی که در پوشش بتن پدید می آید ، قابل کنترل نبوده و احتمالا" ساختمان در پس لرزه یا زلزله بعدی ضعف بیشتر داشته و تخریب شود .
مقاومت متعادل مصالح،مقاومت : مصالح فلزی در کشش و فشار یکسان ودر برش نیز خوب و نزدیک به کشش وفشار است .در تغییر وضع بارها، نیروی وارده فشاری ، کششی قابل تعویض بوده و همچنین مقاطعی که در بار گذاری عادی تنش برشی در انها کوچک است ، در بارهای پیش بینی شده ،تحت اثر پیچش و در نتیجه برش ناشی از ان قرار میگیرند. در ساختمانهای بتنی مسلح مقاومت بتن در فشار خوب ، ولی در کشش و یا برش کم است. پس در صورتی که مناطقی احتمالآتحت نیروی کششی قرار گرفته و مسلح نشده باشد تولید ترک و خرابی مینماید.
انفجار : در ساختمانهای بارهای وارده توسط اسکلت ساختمان تحمل شده ، از قطعات پرکننده مانند تیغه ها و دیواره ها استفاده نمی شود . نیروی تخریبی انفجار سطوح حائل را از اسکلت جدا می کند و انرژی مخرب آشکار میشود ، ولی ساختمان کلا" ویران نخواهد گردید . در ساختمانهایی بتن مسلح خرابی دیوارها باعث ویرانی ساختمان خواهد شد .
تقویت پذیری و امکان مقاوم سازی : اعضاء ضعیف ساختمان فلزی را در اثر محاسبات اشتباه ، تغییر مقررات و ضوابط ، اجراء و .... میتوان با جوش یا پرچ یا پیچ کردن قطعات جدید ، تقویت نمود و یا قسمت یا دهانه هائی اضافه کرد .
شرایط آسان ساخت و نصب : تهیه قطعات فلزی در کارخانجات و نصب آن در موقعیت ، شرایط جوی متفاوت با تهمیدات لازم قابل اجراء است .
سرعت نصب : سرعت نصب قطعات فلزی نسبت به اجراء قطعات بتنی مدت زمان کمتری می طلبد .
پرت مصالح : با توجه به تهیه قطعات از کارخانجات ، پرت مصالح نسبت به تهیه و بکارگیری بتن کمتر است .
وزن کم : میانگین وزن ساختمان فولادی را می توان بین 245 تا 390 کیلوگرم بر مترمربع و یا بین 80 تا 128 کیلوگرم بر مترمکعب تخکین زد ، درحالی که در ساختمانهای بتن مسلح این ارقام به ترتیب بین 480 تا 780 کیلوگرم برمترمربع یا 160 تا 250 کیلوگرم برمترمکعب می باشد .
اشغال فضا : در دو ساختمان مساوی از نظر ارتفاع و ابعاد ، ستون و تیرهای ساختمانهای فلزی از نظر ابعاد کوچکتر از ساختمانهای بتنی میباشد ، سطح اشغال یا فضا مرده در ساختمانهای بتنی بیشتر ایجاد میشود .
ضریب نیروی لرزه ای : حرکت زمین در اثر زلزله موجب اعمال نیروهای درونی در اجزاء ساختمان میشود ، بعبارت دیگر ساختمان برروی زمینی که بصورت تصادفی و غیر همگن در حال ارتعاش است ، بایستی ایستایی داشته و ارتعاش زمین را تحمل کند . در قابهای بتن مسلح که وزن بیشتر دارد ، ضریب نیروی لرزه ای بیشتر از قابهای فلزی است . تجربه نشان میدهد که خسارت وارده برساختمانهای کوتاه و صلب که در زمینهای محکم ساخته شده اند ، زیاد است . درحالیکه در ساختمانهای بلند و انعطاف پذیر ، آنهائی که در زمینهائی نرم ساخته شده اند ، صدمات بیشتری از زلزله دیده اند . بعبارت دیگر در زمینهای نرم که پریود ارتعاش زمین نسبتا" بزرگ است ، ساختمان های کوتاه نتایج بهتری داده اند و برعکس در زمینهای سفت با پریود کوچک ، ساختمان بلند احتمال خرابی کمتر دارند.
عکس العمل ساختمانها در مقابل حرکت زلزله بستگی به مشخصات خود ساختمان از نظر صلبیت و یا انعطاف پذیری آن دارد و مهمترین مشخصه ساختمان در رفتار آن در مقابل زلزله ، پریود طبیعی ارتعاش ساختمان است.
معایب ساختمانهای فلزی:
ضعف در دمای زیاد : مقاومت ساختمان فلزی با افزایش دما نقصان می یابد . اگر دکای اسکلت فلزی از 500 تا 600 درجه سانتی گراد برسد ، تعادل ساختمان به خطر می افتد .
خوردگی و فساد فلز در مقابل عوامل خارجی : قطعات مصرفی در ساختمان فلزی در مقابل عوامل جوی خورده شده و از ابعاد آن کاسته میشود و مخارج نگهداری و محافظت زیاد است .
تمایل قطعات فشاری به کمانش : با توجه به اینکه قطعات فلزی زیاد و ابعاد مصرفی معمولا" کوچک است ، تمایل به کمانش در این قطعات یک نقطه ضعف بحساب می رسد .
جوش نامناسب : در ساختمانهای فلزی اتصال قطعات به همدیگر با جوش ، پرچ ، پیچ صورت میگیرد . استفاده از پیچ و مهره وتهیه ، ساخت قطعات در کارخانجات اقتصادی ترین ، فنی ترین کار می باشد که در کشور ما برای ساختمانهای متداول چنین امکاناتی مهیا نیست . اتصال با جوش بعلت عدم مهارت جوشکاران ، استفاده از ماشین آلات قدیمی ، عدم کنترل دقیق توسط مهندسین ناظر ، گران بودن هزینه آزمایش جوش و ...... برزگترین ضعف میباشد.
تجربه ثابت کرده است که سوله های ساخته شده در کارخانجات درصورت رعایت مشخصات فنی و استاندارد ، این عیب را نداشته و دارای مقاومت سازه ایی بهتر در برابر بارهای وارده و نیروی زلزله است.
1. در صورت استفاده از سقف مرکب، طراحی تیرچه های فولادی و کنترل تغییر شکل آنها در فایل سازه یا در دفترچه محاسبات انجام شود. طراحی کامل برش گیرهای لازم در تیرهای مرکب نیز در دفترچه محاسبات ذکر گردد. در توضیحات نقشه لزوم یا عدم لزوم شمع بندی زیر تیرچه ها، با توجه با فرضیات طراحی، به طور دقیق مشخص شود.
2. در مورد اعضای فشاری با مقطع دوبل به ویژه بادبندها، باید طبق بند 10-1-5-4-ب مبحث دهم، قطعات لقمه به فواصل مناسب در طول اعضاء به نحوی به کار روند که ضریب لاغری نیمرخ بین دو قطعه لقمه از 4/3 ضریب لاغری تعیین کننده کل عضو مرکب تجاوز نکند.
3. در مورد ورقهای تقویتی بال تیرها، توجه شود که طبق بند 10-1-2-6-پ باید سطح مقطع ورق تقویتی بال تیر از 70% مجموع سطح مقطع بال تیر و ورق تقویتی کمتر باشد. (به عبارت دیگر سطح مقطع ورق تقویتی از حدود دو برابر سطح مقطع بال کمتر باشد) همچنین طول ورقهای تقویتی تیرها و نحوه قطع آنها، طبق بند 10-1-2-6-ث محاسبه و جزئیات لازم شامل ابعاد ورقها و نحوه جوشکاری در نقشه ها ذکر گردد.
4. توجه شود که در اتصالات گیردار تیر به ستون، عرض بال تیر متناسب با عرض بال ستون باشد به نحوی که امکان انتقال کامل نیروها از طریق ورقهای اتصال گیردار به ستون امکان پذیر باشد.
5. برای قابهای خمشی با شکل پذیری متوسط، باید ضوابط بخش 10-3-8 درباره اتصالات تیرها و ستونها، ورقهای پیوستگی و مقاومت برشی تیرهای قاب خمشی رعایت شود و محاسبات مربوطه در دفترچه محاسبات و فایل سازه انجام شود.
6. برای قابهای خمشی ویژه، رعایت کلیه بندهای مربوطه (10-3-9-1 الی 10-3-9-6) الزامی است. محاسبات و کنترلهای مربوط به این بندها باید در دفترچه محاسبات و فایل سازه انجام شود. در این مورد به ویژه به لزوم مهار جانبی هر دو بال تیرها طبق بند 10-3-9-4-ت توجه شود.
7. در مهاربندی های هم محور رعایت ضوابط بخش 10-3-10 الزامی است و محاسبات مربوطه باید در دفترچه محاسبات و فایل سازه در نظر گرفته شود. از جمله نکات مهم در این بخش، اعمال ضریب کاهش تنش مجاز B (بند 10-3-10-2-ب) و طراحی مهاربندیهای 7 و 8 برای 5/1 برابر نیروی زلزله است. همچنین حداکثر ضریب لاغری، طبق بند 10-3-10-2-الف به محدود شده است.
8. برای اتصالات تیرها، ستونها، بادبندها و وصله های آنها تعداد کافی جزئیات در وضعیت های مختلف موجود در سازه رسم شود. توجه شود که مطابق شکل زیر ورقهای پیوستگی در داخل ستونها به نحوی ارائه شوند که با اتصال تیر متعامد برخورد نداشته باشند.
9. در صورت استفاده از اتصالات پیچی، توصیه می شود همواره از اتصالات اصطکاکی استفاده شود. به هرحال برای شرایط ذکر شده در بند 10-1-7-1-ش استفاده از اتصالات اصطکاکی (یا جوشی) الزامی است و کاربرد اتصالات پیچی اتکایی مجاز نیست.
10. در صورت استفاده از ستون های فلزی در ترکیب با دیوارهای برشی به موارد ذیل توجه گردد:
10-1. برای عملکرد یکپارچه ستون فلزی و دیوار بتنی، باید انتقال نیرو بین دو مجموعه توسط برش گیرهایی از پروفیل ناودانی در ارتفاع ستون انجام گیرد.
10-2. در صورتی که ستون کاملا در داخل دیوار محاط شود آرماتور های افقی دیوار باید به صورت پیوسته از کنار ستون عبور کنند.
10-3. در صورتی که ستون دیوار را به دو بخش تقسیم کند و امکان اجرای پیوسته آرماتور افقی دیوار در محل ستون وجود نداشته باشد، باید آرماتورهای افقی در بر ستون به قلاب استاندارد ختم شوند.
10-4. اگر مقطع ستون بسته باشد (نظیر قوطی یا لوله) در محل تماس با دیوار برای جلوگری از لهیدگی ستون، توصیه می شود مقطع آن با بتن (عیار 150) پر شود.
11. توصیه میشود در قابهای خمشی فولادی متوسط و ویژه، حتی المقدور از پروفیل های I شکل (IPE یا تیر ورق) با ورقهای تقویتی بال، با توجه به مشکلاتی که در کنترل ضوابط لرزه ای ایجاد میکنند استفاده نشود. معمولا کاربرد ورق های تقویتی مذکور ظرفیت خمشی پلاستیک مقطع را تا حدی بال می برد که مقاومت برشی جان، جوابگوی نیروهای برشی ذکر شده در بند 10-3-8-4 یا 10-3-9-4-الف نخواهد بود.
بادبندهای خارج از محور و برخی ایرادات در طراحی این بادبندها
نوع
جدیدی از بادبندها که به تازگی استفاده از آن رو به افزایش می باشد سیستم بادبندی
خارج از محور1(EBF) میباشد. اما متاسفانه اکثر طراحان آشنایی اندکی با نحوه طراحی
این سیستم بادبندی
دارند.و اکثرا” به این سیستم به چشم یک بادبند پرده ای و در جهت تطبیق با نقشه
معماری (به طور مثال در محل در و پنجره )نگاه میشود ؛ به همین جهت به نظر می رسد
لازم باشد که در این زمینه بحث بیشتری انجام گیرد.
در طرح و محاسبه شکلهای مشبک و خرپاها تاکید بر این نکته هست که تلاشهای به وجود
آمده همه به صورت نیروهای محوری باشند و امتداد محور اعضای جمع شده در یک گره تا حد
امکان در یک نقطه تلاقی نماید تا از به وجود آمدن لنگرهای خمشی جلوگیری شود.
تحقیقات سالهای اخیر در طراحی سازه های مقاوم در برابر زلزله نشان داده که با طرح
مهاربندی خارج از مرکز، در سازه های فولادی می توان مزایایی در تامین شکلپذیری سازه
و اطمینان بر رفتار آن در زلزله به دست آورد. چنانچه در شکل (1) دیده می شود
مهاربندی خارج از محور به این ترتیب به عمل می آید که طراح به میل خود مقداری خروج
از مرکز (e) را در مهاربندیهای نوع 7 و8 (و یا انوا ع دیگر) تعبیه می کند ، به طوری
که لنگر خمشی و نیروی برشی در طول کوتاهی از تیر (یعنیe) که به نام تیرچه ارتباطی
(Link beam) نامیده می شود به وجود آید. تیرچه ارتباطی ممکن است در اثر لنگر خمشی
به جاری شدن برسد؛ در این صورت ارتباط را خمشی(Moment link) میگویند ویا اینکه اگر
طول (e) خیلی کوتاه باشد جاری شدن در برش اتفاق افتد که در این صورت ارتباط را
برشی(Shear link) می نامند. به این ترتیب می توان با کنترل شکلپذیریی تیرچه
ارتباطی، شکلپذیری قابل اطمینانی برای کل سازه ، درزلزله به دست آورد. مطابق آیین
نامه 2800 ضریب شکلپذیری برای این سیستم سازه ای R=7 میباشد، که در مقایسه با سیستم
هم محور R=6)) حدود 15 درصد شکلپذیرتر میباشد ، که همین مساله باعث کاهش برش پایه
زلزله به همین میزان می شود.
-ترکیب این سیستم با سیستمهای سازه ای دیگر:
الف: ترکیب در پلان:در بسیاری از موارد دیده شده است که طراحان در یک طبقه در یک یا
چند دهانه از سیستم خارج از محور و در یک یا چند دهانه دیگر به موازات بادبندهای
نوع اول از بادبندهای هم محور استفاده نموده اند. در اینجا باید به این نکته توجه
داشت که از آنجایی که نوع رفتار این سیستم با سیستم هم محور متفاوت می باشد، اساساً
استفاده از این سیستم در ترکیب با سیستم هم محور در یک جهت و یک پلان کاملاً مردود
میباشد و باعث ایجاد رفتارهای غیر متعارف در سازه در هنگام زلزله میشود؛ به همین
جهت به طراحان توصیه میشود که اگر تمایل به استفاده از این نوع سیستم بادبندی دارند
، در پلان، تمامی دهانه های بادبندی را به صورت خارج از محور طراحی نمایند . البته
این مساله مانع استفاده از ترکیب این سیستم با سیستم قاب خمشی به صورت سیستم دوگانه
و ضریب رفتار R=7.5 و یا استفاده از یک سیستم مقاوم متفاوت در جهت متعامد با جهتی
که از سیستم برون محور استفاده شده است ، نمی باشد.
ب: ترکیب در ارتفاع:در این زمینه نیز در موارد بسیاری دیده شده است که طراحان در یک
دهانه بادبندی خاص در برخی طبقات (عموماً بنا به ملاحظات معماری) از سیستم خارج از
محور استفاده کرده و باقی طبقات را به صورت بادبند هم محور طراحی نموده اند. در
اینجا نیز باید به این نکته توجه داشت که آیین نامه2 ترکیب این سیستم با سیستمهای
دیگر را در ارتفاع، به طور کامل ممنوع کرده است ، مگر در موارد زیر:
1- برای بادبندهای برون محور بالاتر از 5 طبقه میتوان بادبند طبقه آخر را به صورت
هم محور و بدون تیرچه ارتباطی طراحی نمود.
2- طبقه اول یک بادبند برون محور بیش از 5 طبقه می تواند هم محور باشد به شرط آنکه
بتوان نشان داد که ظرفیت الاستسک آن 50 درصد بزرگتر از ظرفیت تسلیم طبقه بالاتر از
طبقه اول باشد.
پس همانطور که دیده میشود بهتر است در صورت تمایل طراحان به استفاده از این سیستم
بادبندی ، تمامی طبقات (مگر در موارد استثنا شده در بالا) به صورت خارج از محور
طراحی گردند.
-طراحی تیر در دهانه بادبندی: در سیستم بادبندی هم محور طراحی تیرها در دهانه های
بادبتدی همانند دیگر تیرهای معمولی وتحت بارهای ثقلی انجام می پذیرد و در ترکیب بار
زلزله نیروی قابل توجهی در این تیرها ایجاد نمیشود ؛ اما در سیستم برون محور علاوه
بر برش و لنگرهای بارهای ثقلی ، در ترکیب بار زلزله ودر اثر نیروهای محوری ایجاد
شده در بادبندها یک سری لنگر و برش اضافی در این تیرها ایجاد می شود و باعث بحرانی
شدن ترکیب بار زلزله برای طراحی این تیرها می شود . معمولاً محل بحرانی در این
تیرها محل اتصال بادبند به تیر می باشد و در این محل عموماً احتیاج به ورق تقویتی
بال بالا وپایین می باشد.
-طراحی تیرچه ارتباطی :یکی از مهمترین و حساسترین مسایل در سیستم برون محور ، طراحی
تیرچه ارتباطی می باشد ؛ مساله ای که اکثر طراحان به راحتی از کنار آن میگذرند.
برخی از مسایلی که در طراحی تیرچه ارتباطی باید به آن توجه نمود ، به شرح زیر می
باشد:
1- مطابق آیین نامه(( تیرچه ارتباطی باید تمامی شرایط مقطع فشرده را دارا باشد.))
به این ترتیب در صورت عدم استفاده از مقاطع نورد شده و استفاده از مقاطع ساخته شده
(تیرورق) باید محدودیتهای مقطع فشرده در آن رعایت شود و مخصوصاً اتصال بال و جان
تیرورق (حداقل در قسمت تیرچه ارتباطی) باید با جوش پیوسته (ونه جوش منقطع) انجام
گیرد. ضمن آنکه باید توجه داشت که جوش اتصال بال به جان باید در برابر تنشهای برشی
موجود کفایت لارم را داشته باشند.(این مساله در تیرچه های ارتباطی کوتاه که معمولاً
به صورت برشی عمل نموده و داراری برشهای زیادی هستند بسیار حساستر میباشد.)
3- مطابق آیین ئامه ((جان قطعه رابط باید از یک ورق تک بدون هرگونه ورق مضاعف کننده
تشکیل یابد و هیچگونه بازشویی نباید در جان قطعه رابط تعبیه شود.)) به این ترتیب
همانطور که مشخص است استفاده از مقاطع دوبل (به علت وجود بیش از یک جان ) و مقاطع
زنبوری (به علت وجود سوراخ در جان ) برای قطعه رابط از نظر آیین نامه یک امر کاملاً
مردود می باشد؛ امری که متاسفانه بسیار معمول می باشد. گاهی دیده شده است که برخی
طراحان برای قطعه رابط از مقطع زنبوری استفاده نموده و تمامی سوراخها را در قسمت
تیرچه ارتباطی به وسیله ورق تقویتی جان می پوشانند، که این مساله نیز به این دلیل
که ورق تقویتی جان به نوعی یک ورق مضاعف کننده می باشد، از نظر آیین نامه مردود
میباشد. پیشنهاد میشود که در صورت عدم جوابگویی مقاطع نورد شده تک برای این تیرها،
طراحان از مقطع I شکل و به صورت تیرورق و با جوش پیوسته جان وبال در قسمت قطعه رابط
استفاده نمایند و به هیچ وجه از مقاطع دوبل وزنبوری استفاده ننمایند.
4- مطابق آیین نامه ((در انتهای قطعه رابط که عضو قطری به آن متصل است، باید سخت
کننده جان در تمام ارتفاع ، در دو طرف قرار داده شود.)) یکی از شایعترین ایرادات در
طراحی قطعه رابط همین مساله میباشد ، که طراحان باید به این مساله توجه بیشتری
نمایند. این مساله به غیر از سخت کننده های میانی قطعه رابط میباشد که لزوم
قرارگیری یا عدم قرارگیری آنها باید توسط طراحان مورد بررسی قرار گیرد.
-طراحی عضو قطری (بادبند):طراحی عضو قطری در این سیستم مشابه سیستم هم محور میباشد
با این تفاوت که طبق آیین نامه ((هر بادبند باید دارای مقاومت فشاری 1.5 برابر
نیروی محوری نظیر مقاومت خمشی قطعه رابط باشد.)) با توجه به اینکه در حالت طراحی
معمولی مقاومت فشاری بادبند و مقاومت خمشی قطعه رابط به همدیگر نزدیک میباشند ،
رعایت این بند باعث بالا رفتن سطح مقطع بادبند تا حدود 50 درصد نسبت به طراحی حالت
معمولی در این سیستم میشود؛ ضمن آنکه باید توجه داشت که در این سیستم به دلیل آنکه
معمولاً زاویه بادبندها با افق نسبت به سیستم هم محور بیشتر می باشد ، نسبت به
سیستم هم محور نیروی محوری بیشتری در بادبندها ایجاد می شود.
-نتیجه گیری:استفاده صحیح از این سیستم بادبندی باعث شکلپذیری بیشتر سازه و کاهش
برش پایه زلزله میشود ؛ اما در طراحی این بادبندها باید دقت کافی در جهت رعایت کلیه
نکات آییننامه ای چه از طرف طراحان و چه از طرف دستگاههای نظارتی انجا م پذیرد.
طراحی صحیح این بادبندها منجر به بادبندها و تیرهایی سنگینتر از حالت بادبند هم
محور می شود ؛ به همین جهت پیشنهاد می شود که طراحان حتی الامکان از این سیستم به
عنوان اولین گزینه استفاده ننمایند
برای ایجاد اتصال مفصلی تیر به ستون در سازه های فولادی می توان از نبشی به عنوان قطعه اتصال دهنده بهره برد. نبشی قطعه ای می باشد که به خودی خود دارای مقاومت خمشی خیلی ناچیزی است ، مگر آنکه توسط قطعات دیگری مانند لچکی مقاومت خمشی آنرا افزایش دهیم.
جهت اجرای این نوع اتصال ابتدا نبشی زیر سری ( نشیمن ) در روی زمین بر روی ستون در کد ارتفاعی مورد نظر جوش داده می شود. در جوشکاری این قطعه بایستی به این نکته دقت داشت که تمام سطوح تماس نبشی به ستون جوش داده نشود. نحوه جوشکاری این نبشی به این صورت می باشد که سطوح قائم آن به صورت کامل جوشکاری می شود و سطح مماسی افقی در طرفین نبشی به اندازه 20% ارتفاع جوش قائم ، جوشکاری می شود.
این عمل بدان سبب انجام می پذیرد تا نبشی جوش داده شده دارای مقاومت پیچشی نباشد. البته متاسفانه در اکثر سازه های فولادی دیده می شود که تمامس سطوح تماس نبشی جوش داده می شود که باعث ایجاد جریان پیچش در ستون می شود بدون آنکه نبشی دارای مقاومت پیچشی داشته باشد.
بعد از استوار کردن ستونها و قرار گیری تیرها ، نبشی زیر سری به صورت کامل به بال زیرین جوش داده می شود. البته برای خودداری از جوشکاری سر بالا می توان طول نبشی را از عرض بال بیشتر در نظر گرفت تا جوشکار به راحتی عمل جوشکاری را اجرا کند. سپس محل نبشی بالاسری ( زبرین ) از یک طرف به ستون و از طرف دیگر به بال فوقانی تیر جوش داده می شود. جوشکاری این نبشی نیز بدین صورت می باشد که فقط بایستی سطح مماس افقی نبشی بر روی ستون و پیشانی نبشی بر روی بال فوقانی جوش داده شوند.
شایان ذکر می باشد که از به کار بردن هر گونه نبشی اتصال جان تبر به ستون بایستی خودداری کرد.
در ضمن در این نوع اتصال ، فقط نبشی زیر سری جزء قطعات محاسباتی می باشد و بایستی مشخصات نبشی به همراه طول جوش مورد نیاز با توجه به نیروی محوری وارده به تیر محاسبه شود. اما نبشی بالاسری قطعه محاسباتی نبوده و صرفا نقش تکیه گاهی دارد.
از جمله سازه به شکل یک شبکه 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. (معمولاً محورهای یک امتداد با اعداد 3،2،1 و... شماره گذاری می شوند و محورهای امتداد دیگر با حروف C-B-A و... مشخص می گردند. همچنین باید توجه داشت ستونها و فونداسیونهایی را که وضعیت مشابهی از نظر بار وارد شده دارند، با علامت یکسان نشان می دهند : ستون را با حرف C و فونداسیون را با حرف F نشان میدهند. ترسیم مقاطع و نوشتن رقوم زیر فونداسیون، رقوم روی فونداسیون، 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 اینامتداد محور مبنا گفته می شود؛ حال سایر محورهای طولی و عرضی را از روی محور مبنامشخص می کنیم (بوسیله میخ چوبی یا فلزی روی زمین) که با دوربین تیودولیت و برایکارهای کوچک با ریسمان کار و متر و گونیا و شاقول اجرا می شود. حال اگر بخواهیم محلفونداسیون را خاکبرداری کنیم به ارتفاع خاکبرداری احتیاج داریم که حتی اگر زمین دارای پستی و بلندی جزیی 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 زیرزمینی، 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 زیرزمین 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 فونداسیون ستونها اجرا شود و در مرحله بعدی، پس از حفاری تدریجی، اجزای دیگر دیوارسازی انجام گیرد.
نکات فنی و اجرایی مربوط به خاکریزی و زیرسازی فونداسیون : 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 نماییم، البته خاکریزی و تراکم فقط برای محوطه سازی و کف سازی است و خاکریزی زیر فونداسیون مجاز نمی باشد. در برخی موارد، برای حفظ زیر بتن مگر، ناچار به زیرسازی فونداسیون هستیم، اما ممکن است ضخامت زیرسازی کم باشد (حدود 30 سانتیمتر) در این صورت می توان با افزایش ضخامت بتن مگر، زیرسازی را انجام داد و در صورت زیاد بودن ارتفاع زیرسازی، می توان با حفظ اصول فنی لاشه چینی سنگ با ملات ماسه سیمان انجام داد.
بتن مگر چیست؟
بتن با عیار کم سیمان زیر فونداسیون که بتن نظافت نیز نامیده می شود، معمولاً به ضخامت 10 تا 15 سانتیمتر و از هر طرف 10 تا 15 سانتیمتر بزرگتر از خود فونداسیون ریخته میشود.
قالب بندی فونداسیون 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 را 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 فونداسیون نباید از 4 سانتیمتر کمتر باشد
با 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 حد 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 کنیم. تعداد بولت هابسته 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 کند، 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 حتماً 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 اندازه ای باشد که کشش وارد شده را تحمل نماید که این امر با محاسبه تعیین خواهد شد.
انواع اتصال ستون به شالوده :
جزییات 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 آن 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 خواهیم 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 دوربین تیودولیت با میخهای کنترول محور کلی فونداسیون 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 فونداسیون منطبق می شود و در ارتفاع صحیح و به صورت کاملاً تراز نصب می گردد. ) سپس به وسیله قطعات آرماتور آن را به میلگردهای شبکه آرماتور فونداسیون 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 نشود. برای این منظور، معمولاً 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 حاصلشود.
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 مهره 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 پیچاندن 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 کاملاً 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 فونداسیون 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 معمولاً 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 کاملاً 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 فونداسیون، قسمت حدیدها به وسیله پلاستیک یا گونی یا سیم مناسب بسته شده، پوشش مناسب صورت گیرد.
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 فونداسیون ، 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 فونداسیون 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.