0912-1001763

88259793

از 10 صبح تا 16

جستجو

تقویت اتصالات فولادی

تقویت اتصالات فولادی

فولاد یکی از مناسب ترین و بهترین متریال برای ساخت و ساز سازه ها می باشد. این متریال ویژگی های بسیاری دارد که سبب می شود استفاده از آن برای ساخت انواع سازه ها مناسب باشد. امروزه سازه های بسیاری را می بینید که از فولاد ساخته شده اند. برخی از این سازه ها عمری بالا ( 20 به بالا ) دارند و بر اثر بهره برداری از سازه یا موارد دیگر، به مقاوم سازی نیاز دارند. حتی برخی از سازه های جدید نیز به دلیل مشکل در حین طراحی و اجرا نیاز به تقویت یا مقاوم سازی دارند تا بتوانند در برابر بارهای وارده از خود مقاومت مطلوبی را نشان دهند.

یکی از مهم ترین قسمت های هر سازه فولادی، اتصالات آن می باشد. اگر این اتصالات با مشکل مواجه شود، سازه را با خطرات بسیاری روبه رو خواهد کرد به همین دلیل باید در صورت بروز مشکل، به تقویت اتصالات فولادی بپردازیم. در این مقاله از وب سایت آرین تیس به بررسی تقویت اتصالات فولادی و هم چنین سازه فولادی می پردازیم، بنابراین برای کسب اطلاعات بیشتر درباره این موضوع تا انتهای این مقاله با ما همراه باشید.

اتصالات سازه فولادی:

لازم به ذکر می باشد که سازه های فولادی از اتصال چندین عضو به یکدیگر تشکیل می‌ شوند و زمانی که این عضوها در کنار یکدیگر قرار می گیرند، اسکلت یک سازه فولادی را تشکیل می دهند. وظیفه کنار هم نگه داشتن عضوها و توزیع مناسب نیروهای اعمال شده به آن‌ها بر عهده اتصالات است. می توان اذعان داشت که اتصالات، به عنوان یکی از مهم ترین بخش‌های سازه های فولادی به حساب می ‌آیند و طراحی و اجرای آن ها از اهمیت بسیاری برخوردار می باشد. طراحی اتصالات سازه های فولادی همیشه مطابق با مقررات و دستورالعمل ‌های مربوطه صورت می ‌گیرد، برای طراحی اتصالات فولادی از آیین نامه فولاد ( مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ) استفاده می شود.

این اتصالات باید به بهترین نحو یا شیوه ممکن طراحی شوند تا سازه در برابر بارهای وارده از ناحیه اتصالات ضعیف عمل نکند و بتواند در هنگام بهره برداری در بهترین حالت خود قرار گیرد. اجرای اتصالات فولادی نیز از اهمیت بسیاری برخوردار است به دلیل آن که اگر این اجرا بر اساس ضوابط و مقررات انجام نگیرد، می تواند جان بسیاری را به خطر بیاندازند. به علاوه هزینه اولیه اجرای سازه های فولادی بالا می باشد و در صورت اجرای نامناسب اتصالات می تواند مشکلات متعددی را برای سازه به وجود بیاورد و حتی باعث خرابی آن شود.

انواع اتصالات فولادی:

اتصالات سازه های فولادی می تواند با راه ها و روش های مختلفی انجام شود. از انواع اتصالات سازه های فولادی می توان به موارد زیر اشاره داشت:

  • اتصالات جوشی
  • اتصالات پیچی
  • اتصالات پرچی

در زیر به تشریح هر کدام از انواع اتصالات سازه فلزی می پردازیم.

اتصالات جوشی:

در اتصالات جوشی، عضوهای مورد نظر توسط جوش به یکدیگر متصل می گردند و بر روی آن ها عملیات جوشکاری انجام می شود. اتصالات جوشی را می ‌توان بر اساس نوع جوش، حالت جوش و نوع اتصال به انواع زیر تقسیم ‌بندی کرد:

1_ نوع جوش:

  • جوش ماهیچه ای (نبشی)
  • جوش شیاری
  • جوش انگشتانه (انسدادی یا نقطه‌ای)
  • جوش کام

2_ حالت جوش:

  • جوش افقی
  • جوش عمودی
  • جوش بالاسری
  • جوش تخت

3_ نوع اتصال:

  • اتصال سر به سر
  • اتصال روی هم
  • اتصال گوشه
  • اتصال لبه
  • اتصال سپری

نکات بسیار مهم، مربوط به اتصالات جوشی:

  • جوش ماهیچه ای نسبت به جوش شیاری ضعیف‌تر است. با این وجود، به دلیل استحکام بالای جوش ماهیچه ای در حین اجرا، کاربرد بیشتری نسبت به دیگر گزینه‌ ها دارد.
  • هزینه جوش انگشتانه و جوش کام بالا است. به علاوه، این جوش‌ها در انتقال نیروهای کششی عمود بر سطح ضعیف عمل می‌کنند.
  • در مجموع، کیفیت اتصالات جوشی به توانایی جوشکار بستگی دارد.

مزایای اتصالات جوشی:

مزایای اتصالات جوشی در سازه های فولادی به صورت زیر می باشد:

  • فراهم کردن اتصالات صلب
  • مقاومت بسیار مناسب در برابر بارهای اعمال شده
  • اجرا نسبتا ساده در سازه‌ های پیچیده و خاص
  • سهولت در طراحی
  • بهره ‌وری بسیار بالا
  • ظاهر مناسب ( اگر اتصالات جوشی توسط جوشکار حرفه ایی انجام شود )
  • ایجاد یک سازه یکپارچه

معایب اتصالات جوشی:

لازم به ذکر است که از معایب اتصالات جوشی می ‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • اتصالات جوشی در مقابل انقباض ضعف دارد و احتمال ترک خوردگی در آن ‌ها بسیار است.
  • نیاز به نیروی کار ماهر
  • رخ دادن پدیده خستگی در دما های بالا
  • جمع شدن سرباره جوش
  • دشوار بودن و هزینه بالای بازرسی
  • نیاز به دقت بالا و دشوار بودن تعمیر و نگه داری

اتصالات پیچی:

باید بیان شود که پیچ، یکی از پرکابرد ترین ابزار اتصال در سازه های فولادی می باشد که طراحی بسیار خاص خود را دارد.  این ابزار به همراه مهره در اتصال عضوهای مختلف سازه‌های فولادی مورد استفاده قرار می ‌گیرد و اگر به درستی طراحی و اجرا شود، یکی از بهترین یا مناسب ترین روش های اتصال سازه های فولادی می باشد. متداول‌ترین انواع پیچ مورد استفاده در اتصالات سازه های فولادی، پیچ‌های با مقاومت بالا و پیچ‌های معمولی هستند. پیچ ‌های فولادی با مقاومت بالا به دو گروه خاص تقسیم بندی می شوند و همان گونه که از نامشان مشخص است دارای مقاومت بسیار بالا می باشند، لازم به ذکر است که پیچ ها با مقاومت بسیار بالا به عنوان پیچ های ساختمانی شناخته می شوند و مورد استفاده قرار می گیرند.

نکات مربوط به اتصالات پیچی

نکات مربوط به اتصالات پیچی:

در ابتدا لازم به ذکر است که به فرآیند اتصال عضوهای سازه با استفاده از پیچ و مهره، پیچ کاری گفته می‌ شود. از نکات خاص اتصالات پیچی می توان به موارد زیر اشاره نمود:

  • این فرآیند بسیار ساده است و بر خلاف پرچ کاری، اجرای آن نیازی به نیروی کار متخصص ندارد.
  • اتصالات پیچی انعطاف ‌پذیری بسیار خوبی دارند. به علاوه، نصب و باز کردن قطعات آن در هنگام بازرسی یا نگه داری ‌های دوره ‌ای ساده می باشد.
  • این نوع از اتصالات برای استفاده در اعضای تحت کشش، برش یا ترکیبی از این نوع بارگذاری ‌ها مناسب هستند.

مزایای اتصالات پیچی:

از مزیت ‌های بسیار مهم اتصالات پیچی در سازه های فولادی می‌توان به مواردی که در زیر بیان می شود، اشاره داشت:

  • سرعت بالا در نصب اتصالات و ساخت سریع ‌تر سازه
  • عدم نیاز به کارکنان متخصص و باتجربه
  • عدم ایجاد صدا در هنگام نصب اتصالات
  • کاهش نیروی انسانی مورد نیاز
  • فراهم شدن امکان استفاده فوری از سازه
  • امکان استفاده از اعضای جایگزین در بخش های مختلف سازه
  • امکان انجام کار در فضا های کوچکتر

معایب اتصالات پیچی:

از معایب اتصالات پیچی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • شل شدن اتصالات در هنگام اعمال بارهای لرزشی یا ضربه ‌ای
  • بالا بودن هزینه مصالح
  • کاهش مقاومت کششی در سقف به دلیل کاهش سطح درگیر اتصالات
  • احتمال شکست دائمی اتصال در هنگام اعمال بارهای بیش از حد
  • احتمال شکست اتصال بر اثر خوردگی پیچ یا مهره

اتصالات پرچی:

می توان اذعان داشت که میخ پرچ به عنوان یکی از قدیمی ‌ترین ابزار اتصال در سازه ‌های فولادی در نظر گرفته می ‌شود. در گذشته نه چندان دور، تمام اتصالات سازه های فولادی با پرچ کاری یا جوش کاری انجام می‌ گرفت. با گذشت زمان، پیچ ‌های با مقاومت بالا جایگزین پرچ‌ها شدند. امروزه، اتصالات پرچی تقریبا منسوخ شده به حساب می ‌آیند و کمتر کسی از ان ها استفاده می کند، به دلیل آن که معایب این اتصالات بسیار خاص می باشد.ما در این مقاله از وب سایت آرین تیس به این نوع اتصالات نیز اشاره می کنیم، به دلیل ان که آشنایی با این نوع اتصالات به منظور درک صحیح در ارزیابی و بازسازی و مقاوم سازی سازه ‌های قدیمی ضروری است.

دو نکته مهم:

  • میخ پرچ معمولا از سه جز اصلی کلاهک، «شنک» یا تنه و دم تشکیل می ‌شود.
  • ساختار تنه میخ پرچ به صورت توخالی و جنس آن از فولاد کربنی یا فولاد با مقاومت کششی بالا است

معایب اتصالات پرچی:

همان گونه که بیان شد امروزه، پرچ کاری در سازه‌ های فولادی به دلیل وجود معایب زیاد از استاندارد های مختلف حذف شده است. از معایب به کارگیری پرچ به عنوان جز اصلی اتصالات سازه های فولادی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • نیاز به نیروی انسانی ماهر و باتجربه (هزینه بالاتر)
  • مصرف انرژی بالا و احتمال رخ دادن آتش‌سوزی در حین پرچ کاری
  • مقاومت پایین در برابر بارگذاری‌ های دینامیکی نظیر زلزله
  • ایجاد صدای زیاد در حین نصب
  • دشوار بودن باز کردن و جایگزینی پرچ‌ های نصب شده در حین عملیات تعمیر و نگه داری

آسیب های اتصالات فلزی:

بنا به دليل عدم شناخت مناسب از رفتار اتصالات سازه های فولادی، بسياري از آسيب هاي ايجاد شده در سازه ها از ضعف در طراحي يا اجراي اتصالات ناشي مي شود و این موضوع برای ما مهندسان سازه بسیار نگران کننده است به دلیل آن که ضعف در اتصالات می تواند خطرات جبران ناپذیری را برای سازه های فولادی داشته باشد. بنابراين بررسي آسيب هاي وارد شده بر اتصالات در اثر زلزله هاي گذشته و ارائه راهکار های مقاوم سازی مناسب امري ضروري مي نمايد.

آسيب هاي اتصالات فولادی در اثر زلزله هاي گذشته را مي توان به موارد زیر تقسیم بندی نمود:

  • آسيب هاي تير
  • آسیب های ستون
  • آسیب های جوش
  • آسیب های اجزا و چشمه اتصال

لازم به ذکر است که آسيب هاي وارده به اتصال ممكن است يكي از انواع فوق و يا چند نوع مختلف باشد. مشاهده وسيع اين گونه آسيب ها در اتصالات بر اثر زلزله هاي گذشته بسيار هشدار دهنده است به دلیل آن که خطرات وسیعی کاربران سازه را تهدید می نماید.

خرابی تیرها:

همان گونه که می دانید معمولا تیرهای سازه های فولادی از نوع تیر های آی شکل هستند. خرابی تیرها در زلزله های مختلف وجود دارد که بیشتر خرابی‌ها در بال پایینی تیر مربوطه مشاهده شده است، هر چند که خرابی‌هایی در بال فوقانی نیز وجود خواهد داشت. این موضوع با دلایل متعددی به شرح زیر قابل توجیه می باشد:

  • عملکرد مختلط دال بتنی با بال فوقانی که موجب انتقال تار خنثی به طرف بالا می شود و این موضوع افزایش تنش در بال تحتانی را به دنبال خواهد داشت.
  • کیفیت پایین جوش لب به لب بال تحتانی به ستون مورد نظر که به علت دسترسی ناقص جوشکار به قسمت مربوطه در حین جوشکاری اتفاق می افتد.

دو نکته بسیار مهم:

  • لازم به ذکر است که وجود تسمه پشت بند عامل تمرکز تنش می ‌باشد. تسمه پشت بند جوش در بال پایینی در تار تنش حداکثر قراردارد، در حالی که در بال فوقانی در تار تنش حداکثر نیست.
  • باید بدانید که انجام آزمایش فراصوت در بال فوقانی به آسانی امکان ‌پذیر می باشد در نتیجه کیفیت پذیرش آن نیز افزایش می ‌یابد.

نارسایی های اتصالات فلزی:

در اتصالات فلزی ممکن است نارسایی هایی وجود داشته باشد که مهندسان برای بر طرف کردن آن ها به تقویت اتصلات نیاز داشته باشند. با توجه به آسیب ‌های به وجود آمده در اتصال در اثر زلزله ‌های قبلی و بارهای جانبی که به سازه تحمیل شده است، می ‌توان نارسایی ‌های اتصالات سازه فلزی را به صورت زیر تقسیم بندی کرد:

  • جزئیات اتصالات بسیار مهم می باشد و ممکن است در طراحی و اجرا به آن توجه نشود و باید بیان شود که عدم انتخاب جزئیات مناسب (ساختار غلط اتصال) یکی از نارسایی های اتصال است.
  • ورق های اتصال سازه باید با یک دیگر تناسب داشته باشند تا سازه عملکرد مناسبی را از خود نشان دهد و عدم تناسب در ورق‌ های اتصال باعث نارسایی هایی در اتصالات می شود.
  • ورق های اتصال نباید لاغر باشند و باید بر اساس نیرو های وارده به سازه محاسبه و طراحی شوند، باید بیان شود که عدم توجه به لبه ‌های آزاد و لاغری ورق ‌های اتصال سبب نارسایی در اتصال می شود.
  • فاصله ‌بندی غلط وسایل اتصال نیز یکی دیگر از نارسایی های اتصال است که در هنگام طراحی و اجرای اتصالات باید به آن توجه شود.
  • عدم توجه به دسترسی به نقاط کور اتصال
  • عدم دقت در اجرای جوش ‌ها با طول و بعد صحیح

ورق های تقویتی:

لازم به ذکر است که ورق ‌های پیوستگی که برای تقویت سازه به کار می روند، باید در مقابل بال های تیر یا ورق های پوششی اتصال بال بالایی و پایینی تیرهای متصل شونده به ستون و به صورت کاملا مناسب و متقارن نسبت به محور ستون، قرار داده شوند و نصب گردد. این ورق‌ ها برای انتقال نیرو های درون صفحه‌ ای حاصل از لنگر تیر به چشمه اتصال در ستون به کار برده می ‌شوند. ممکن است برای شما این سوال به وجود بیاید که مقاومت برشی چشمه اتصال و در کل ضوابط طراحی آن چگونه تعیین می شود؟برای پاسخ به این سوال، می توان اذعان داشت که  مقاومت برشی چشمه اتصال و سایر ضوابط طراحی چشمه اتصال، در هریک از روش های طراحی براساس ضوابط مبحث دهم مقررات ملی ساختمان تعیین می گردد.

روش ها و راهکار های تقویت اتصالات جوشی

در برخی از موارد ممکن است که چشمه اتصال نتواند نیروهای مربوطه را تحمل نمایند، لازم به ذکر است که اگر چنانچه چشمه اتصال نتواند برش ناشی از نیروهای کششی و فشاری موجود در بال تیرهای متصل به ستون را تحمل نماید و سبب انتقال آن ها شود، باید ورق های تقویتی چشمه اتصال به منظور کاستن از تنش برشی در جان ستون و یا برای جلوگیری از ناپایداری آن به کار گرفته شود. این ورق ها را می‌ توان چسبیده به جان ستون و یا با فاصله از آن، به صورت متقارن نسبت به محور تقارن مقطع ستون که موازی جهت اعمال نیروی برشی می باشد، به کار برد.

دو نکته بسیار مهم:

  • این ورق‌ ها باید به بال های ستون و ورق های پیوستگی بالایی و پایینی متصل گردند.
  • جوش اتصال لبه‌ های بالایی و پایینی ورق های تقویت چشمه اتصال به ورق ‌های پیوستگی و جوش اتصال لبه‌ های قائم این ورق ها به بال های ستون، باید برای سهمی از برش چشمه اتصال که توسط آن ها تحمل می‌ گردد، طراحی شود.

روش ها و راهکار های تقویت اتصالات جوشی:

روش های بسیار متعددی برای مقاوم سازی و تقویت اتصالات جوشی در سازه فلزی وجود دارد که از آن ها به صورت زیر اشاره می کنیم:

  • بهره گیری از ورق روسری و زیر سری مضاعف

در برخی از مواقع ممکن است که به جوش ورق‌ های زیرسری و روسری به ستون اطمینان نداشته باشیم و یا در حین زلزله و وارد شدن بارهای جانبی به سازه بـه آن ها صدمه خاصی وارد شده باشد، در این صورت استفاده از ورق های زیرسری و روسری مضاعف می‌ تواند در مقاوم سازی ناحیه مورد نظر به کار گرفته شود. لازم به ذکر می باشد، در صورتی که هیچ اطمینانی از جوش ورق روسری موجود به ستون نباشد و یا جوش مورد نظر بنا به دلایل مختلف از بین رفته باشد، ضخامت ورق روسری و زیرسری باید برای لنگر پلاستیک تیر طراحی گردد. اما اگر اضافه کردن ورق زیرسری و روسری به منظور تقویت اتصالات فلزی وضعیت موجود باشد، ضخامت آن بر اساس تجربه و قضاوت تعیین خواهد شد.

  • بهره گیری از ماهیچه:

می توان اذعان داشت که اضافه کردن این ماهیچه باعث انتقال مفصل پلاستیک از بر ستون به داخل تیر می ‌شود. اضافه نمودن ماهیچه در صورت امکان بهتر است تنها در بال پایینی انجام شود به دلیل آن که بر اثر زلزله های به وجود آمده و تجربه هایی که در این زمینه داریم، شروع خرابی از بال تحتانی تیر می باشد و هم چنین اضافه نمودن ماهیچه در بال بالایی مستلزم خراب نمودن دال می ‌باشد.

اضافه کردن ماهیچه در قسمت پایین در صورتی که ساختمان دارای سقف کاذب باشد، عملی است و نیاز به تعمیر جوش ورق زیرسری به ستون را از بین می ‌برد، در غیر این صورت عملی نمی باشد. در صورتی که از جوش ورق روسری به ستون نیز اطمینان نداشته باشیم و نخواهیم آن را تقویت و تعمیر نماییم، می‌توانیم ماهیچه را در بالا نیز اجرا نماییم. در این حالت نیز احتمال تداخل ماهیچه با کف ‌سازی وجود دارد.

  • نصب لچکی‌ های قائم در بال فوقانی و تحتانی

یکی دیگر از راه های تقویت اتصالات سازه فولادی، نصب لچکی های قائم می باشد که می تواند عملکرد ناحیه مورد نظر را بهبود ببخشد. این لچکی های قائم می تواند به صورت زوج یا حتی تک ( بسته به نظر طراح محترم ) نصب شوند.

  • بهره گیری از ورق کناری

این راه کار نیز یکی از روش های تقویت اتصالات سازه فلزی یا فولادی می باشد. لازم به ذکر است که در این روش نیروهای کششی و فشاری بال های فوقانی و تحتانی تیر به کمک ورق‌ های گونه به ستون انتقال داده می‌ شود.

تقویت یا مقاوم سازی اتصالات فولادی با پیش‌تنیدگی خارجی:

لازم به ذکر است که یکی از روش های بسیار مناسب برای مقاوم سازی اتصالات سازه های فولادی بهره گیری از پیش تنیدگی خارجی به وسیله کابل های کششی می باشد. بهره گیری از روش مقاوم سازی یا تقویت اتصالات با استفاده از پیش تنیدگی خارجی یکی از جدید ترین روش های بهسازی اتصالات فولادی می باشد که در سال های اخیر توسعه های فراوانی یافته است. حال ممکن است برای شما این سوال به وجود بیاید که این کابل ها دقیقا در کدام قسمت تیر نصب می شوند؟لازم به ذکر است که کابل با مقاومت بالا معمولاً در قسمت میانی تیر تعبیه می ‌گردد

نکته بسیار مهم:

  • تقویت اتصالات فولادی با استفاده از پیش تنیدگی خارجی را با چهارکابل نیز می ‌توان اجرا نمود. مزیت استفاده از چهار کابل این است که با از بین رفتن یک کابل عملکرد اتصال با مشکل مواجه نمی شود.
  • مقاومت برشی اتصال توسط دو نبشی که در قسمت فوقانی و تحتانی قرار دارد و نیروی اصطکاکی بین تیر و ستون که به علت پیش‌تنیدگی کابل نیز افزایش یافته، تامین می‌ گردد.
  • استفاده از این روش منجر به افزایش مقاومت، سختی و  شکل‌پذیری اتصال می‌گردد.

شایان به ذکر می باشد که جدایی تیر از ستون منجر به جذب انرژی می‌ شود به دلیل آن که با جدا شدگی تیر از ستون کابل ها به کشش افتاده و عملکرد غیر خطی کابل ها باعث جذب انرژی می‌ گردد.

در استفاده از این روش بعضی از مشکلات خاص مانند موارد زیر نیز وجود دارد :

  • تسلیم شدن کابل ها
  • کمانش موضعی تیر و …

مزایای تقویت اتصالات فولادی با پیش تنیدگی خارجی

مزایای تقویت اتصالات فولادی با پیش تنیدگی خارجی:

تقویت اتصالات فولادی با استفاده از این روش مزایایی دارد که از آن ها می توان به صورت زیر اشاره نمود:

  • یکسان سازی عملکردی غیر خطی اجزای سازه ای و در نتیجه محدود نمودن نیروهای لرزه ای به وجود آمده و هم چنین فراهم کردن میرایی اضافی برای سازه
  • برگشت سیستم به حالت اولیه بعد از ایجاد تغییر شکل های به وجود آمده در اثر بارهای جانبی مانند زلزله
  • کاهش و یا حذف خسارت های شدید به المان های سازه‌ای اصلی

شما می توانید برای کسب اطلاعات بیشتر به وب سایت آرین تیس مراجعه نموده و یا با کارشناسان این مجموعه درباره مقاوم سازی سازه ها مشورت نمایید.

انصراف از نظر
فیلترها
Sort
display