اتصال صلب یا مفصلی

منظور از اتصال صلب یا مفصلی، میزان صلبیت این اتصال در برابر تغییر شکلهای خمشی هستش.
در شکل زیر انواع اتصالات رایج آورده شده (همه اتصالات پیچی میتونه جوشی هم باشه)
در نمودار پایین که نمودار تحمل خمش در برابر دوران اتصال آورده شده، هر چی شیب این نمودار بیشتر باشه اتصال دارای صلبیت بیشتری است. هر چند اتصال صلب یا مفصلی 100% وجود ندارد ولی اتصالات 1و 2 رو تقریبا مفصلی و اتصال 8 رو تقریبا صلب و بقیه رو نیمه صلب میگن.

 

ستون ها

ستون ها

ستون ها {از سری درس های سازه های فولادی}

ستون ها اعضای فشاری هستند که بار وارده بر انها از طریق تیرها است. این بار یا به صورت محوری یا برون محوری {لنگر خمشی} است. اصولا در طراحی ستون ها از مهمترین عوامل کمانش عضو است.

کمانش ستون ها به 2 دسته کلی و جزئی صورت می گیرد. در کمانش جزئی {موضعی} که از تئوری صفحات و پوسته ها اثبات می گردد فقط قسمتی از مقطع کمانش می کند و برای کنترل این کمانش ائین نامه {مبحث 10} نسبت عرض ازاد به ضخامت برای قسمت های تحت فشار را از مقادیر مجازی کمتر می داند.

ذکر این نکته لازم است که اعضای غیرفشرده در طراحی ستون ها و اعضای فشرده در طراحی تیرها کاربرد دارند.

ستون ها {از سری درس های سازه های فولادی}

ستون ها اعضای فشاری هستند که بار وارده بر انها از طریق تیرها است. این بار یا به صورت محوری یا برون محوری {لنگر خمشی} است. اصولا در طراحی ستون ها از مهمترین عوامل کمانش عضو است.

کمانش ستون ها به 2 دسته کلی و جزئی صورت می گیرد. در کمانش جزئی {موضعی} که از تئوری صفحات و پوسته ها اثبات می گردد فقط قسمتی از مقطع کمانش می کند و برای کنترل این کمانش ائین نامه {مبحث 10} نسبت عرض ازاد به ضخامت برای قسمت های تحت فشار را از مقادیر مجازی کمتر می داند.

ذکر این نکته لازم است که اعضای غیرفشرده در طراحی ستون ها و اعضای فشرده در طراحی تیرها کاربرد دارند.

اصولا هیچ ستونی تا اخرین ظرفیت مقطع خود نمی تواند باربری کند و زودتر توسط کمانش از بین میرود. طبق یک رابطه خطی : اگر ستون بلند و دارای سطح مقطع کوچک باشد { ستون لاغر } به نسبت ستون کوتاه و سطح مقطع بزرگ { ستون چاق } زودتر از بین می رود.

نقطه ضعف دیگری که در ستون ها به چشم می خورد وجود تنش های پسماند در مقطع انهاست.

که مقدار این تنش ها در ائین نامه به kg/cm² 1400 محدود گردیده است که البته این میزان به شکل هندسی مقطع نیز وابسته است.

در پروفیل های نورد شده عامل اصلی در ایجاد تنش های پسماند سرد شدن غیر یگنواخت پروفیل است.

قبل از وارد شدن به مبحث طراحی ستون ها اشنا شدن با پارامتر های زیر لازم است :

- ضریب طول موثر ستون ها {K} :

این ضریب بر اساس شرایط تکیه گاهی موجود در بالا و پایین ستون بدست می اید که در اینجا به چند حالت کاربردی اشاره می گردد :

- ستون 2 سر گیردار {مقید} 0.5

- ستون بکسر گیردار یکسر مفصل {مقید} 0.7

- ستون 2 سرمفصل {مقید} 1

- ستون بکسر گیردار یکسر مفصل {نامقید} 1

- ستون یکسر گیردار بکسر ازاد 2

-ستون 2 سر مفصل { نامقید2 {



E : مدول الاستیسیته فولاد مصرفی

:I ممان اینرسی مقطع

L: طول مهار نشده ستون

λ : ضریب لاغری ستون

r: شعاع ژیراسیون مقطع

دلایل استفاده از صفحه کف ستونی و بولت:

دلایل استفاده از صفحه کف ستونی و بولت:

دلایل استفاده از صفحه کف ستونی و بولت:
ستونهای یک ساختمان اسکلت فلزی ، نقش انتقال دهنده بارهای وارد شده را به فنداسیون (به صورت نیروی فشاری ، کششی ، برشی یا لنگر خمشی) به عهده دارند. در این میان ، ستون فلزی با صفحه ای فلزی که از یک سو با ستون و از سوی دیگر با بتن درگیر شده است روی فنداسیون قرار می گیرد. 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 خد 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 کند. تعداد بولت ها بسته به نوع کار از دو عدد به بالا تغییر می کند ، حداقل قطر این میله های مهاری میلگرد نمره ۲۰ است ؛ در حالی که صفحه تنها فشار را تحمل می کنر ، 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 حتما 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 :
جزئیات 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 ان 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 خواهم 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 دوربیت تئودولیت با میخهای کنترول محور کلی فنداسیون 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 فنداسیون منطبق می شود و در ارتفاع صحیح و به صورت کاملا تراز نصب می گردد.) سپس به وسیله قطعات آرماتور آن را به میلگردهای شبکه آرماتور فنداسیون 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 نسود . برای این منظور ، معمولا 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 حاصل شود.
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 مهذه 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 پیچتندن 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 کاملا 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 فنداسیون 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 معمولا 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 کاملا 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 فنداسیون ، قسمت حدیدها به وسیله پلاستیک یا گونی یا سیم مناسب بسته شده ، پوشش مناسب صورت گیرد .

تاریخچه ای کوتاه از تیر ها

تاریخچه ای کوتاه از تیر ها

تا هنگامی که ساخت چدن در مقیاس وسیع میسر گشت ، تنها ماده ای که برای تیرهای به کار می رفت همانا چوب بود ( البته به جز سنگ که به علت مقاومت کششی کمی که دارد بسیار غیر اقتصادی و غیر عملی است ) استفاده از تیر های چدنی در ساختمانها در حدود اواخر قرن 18 آغز شد . در سال 1801 " جیمز وات " تیر هایی از جنس چدن به دهانه حدود 4 متر را برای کارخانه پنبه لانکاشایر انتخاب کرد . تیر های چدنی به دهانه تقریبا 5/12 متر در احداث موزه بریتانیا در لندن به کار رفته است.

نخستین کاربرد تیر های چدنی بیش از آن که بر اساس محاسبات ریاضی باشد ، نتیجه آزمون و خطا بود و معمولا قبل از خروج از کارگاه ریخته گری آنها را تحت اثر یک بار آزمایشی قرار می دادند . محققین بسیاری از جمله "ویلیام فربرن " و " ایتون ها کینسون " آزمایشاتی را د جهت تعیین اقتصادی ترین شکل برای مقاطع تیرهای پدنی به عمل آوردند و تیرهای کینسون که بعد از حدود سال 1830 عموما از آن استفاده می شد .

چدن ماده ای ترد ( شکننده ) بوده و مقاومت آن در فشار خیلی بیشتر از کشش است.بنابراین مقدار چدنی که برای جذب تنش های فشاری ناشی از خمش لازم است خیلی بیشتر از آن مقدار است که جهت گرفتن تنشهای کششی مورد نیاز می باشد .

به علت خاصیت تردی یا شکنندگی و سایر خواص چدن و نیز به علت عدم اطلاعات کافی در باره تئوری سازه ها گاهی سازه های چدنی مقاومت خود را از دست می دادند . ولی با این وجود بایستی افزود که بسیاری از سازه ها نیز استوار باقی می مانند که از آن جمله می توان ساختمان طراحی شده توسط "جیمز پکستون " را که برای برپایی نمایشگاه بزرگ سال 1851 در هاید پارک لندن ساخته شد نام برد . این ساختمان را که از نخستین نمونه های پیش ساختگی در مقیاس وسیع بود پس از پایان کار نمایشگاه از هم جدا کرده و آن را مجددا با اسم "کریستال پالاس " در محله ای به نام پنج بنا ساختند که بعد ها در سال 1936 در طی یک آتش سوزی از بین رفت.

تقریبا در اواسط قرن نوزدهم چدن به تدریج جای خود را به آهن کار شده داد . آهن کار شده فلزی نرم و تغییر شکل پذیر بوده و در حالت کشش مقاومت آن بیشتر از چدن است . همچنین در مقابل ضربه دارای آسیب پذیری کمتری است . به علت هزینه بیشتری که ساخت آهن کار شده در بر دارد ، این فلز به طور کامل به جای چدن برای تهیه تیر های طیقات ساختمان مورد استفاده قرار نگرفت هر چند پس از سال 1840 تمایل به استفاده از آهن کار شده برای تیر ها رو به شدت نهاد ولی چدن همچنان برای ستون ها به کار می رفت .

آهن کار شده بنا به دلیل روش ساخت آن برای انجام عملیات نورد تیرهای بزرگ به صورت یکپارچه مناسب نیست . با روش هایی که "بسمر" و " زیمنس مارتین " برای ساخت فولاد ابداع کردند و به علت قوی تر ( مقاوم تر ) بودن فولاد نسبت به آهن کار شده به تدریج فولاد مورد بهره برداری قرار گرفت . احتمالا آخرین سازه بزرگ از جنس آهن کار شده در اروپا برج ایفل بود که در سال 1879 با استفاده از تقریبا 7300 تن از این فلز در پاریس بنا شد .

نورد تیرهای از جنس فولاد برای نخستین بار در سال 1885 توسط شرکت انگلیسی به نام "دوران لانگ" انجام گرفت که بزرگترین پروفیل تولیدی آن به عمق 16 اینچ ( یعنی حدود 41 سانتی متر بود ) . امروزه در کشور های مختلف جهان تیرهای استاندارد به ابعاد و مقاطع مختلف ساخته می شوند. مپلا بزرگترین تیر های استاندارد آلمان به عمق حدود 100 سانتی متر و عرض 30 سانتی متر ، کوچکترین آنها به عمق 8 سانتی متر و عرض 5/4 سانتی متر می باشد.

به عنوان مثال : تیر استاندار انگلیسی 24 اینچ با عرض 5/7 اینچ در صورتی که دو انتهای آن به طور آزاد ( یعنی بر روی تکیه گاهی ساده ) با دهانه 5/9 متر قرار داشته باشد ، قادر است با اطمینان باری کلا حدود 46 تن را به طور یکنواخت بر روی طول آن وارد می آید را تحمل کند .

اجرای دال پله

اجرای دال پله

پ) اجرای دال پله
برای اجرای دال پله مراحل زیر انجام می‌شود:
1. خم‌زدن ریشه
2. قالب‌بندی اولیه
3. آرماتوربندی
4. قالب‌بندی نهایی
5. بتن‌ریزی
اینک هر کدام از این راحل را توضیح می‌دهیم:
1) خم‌زدن ریشه
در این مرحله ریشه‌های تیر که داخل پاگرد قرار گرفته‌اند خم زده می‌شوند شیب خم‌زدن با شیب دال پله برابر است.
2) قالب‌بندی اولیه
برای آرماتوربندی دال پله لازم است آرماتوربند روی یک قالب قرار بگیرد و میلگردها را ببندد به همین دلیل ابتدا قالب‌بندی انجام می‌شود برای قالب‌بندی به این صورت عمل می‌کنند که ابتدا دو عدد پروفیل قوطی از زیر میلگردهای ریشه رد می‌کنند و آن‌ها را به میلگردهای ریشه با سیم می‌بندند زیرا این پروفیل‌ها را شمع می‌کوبند سپس تخته‌هایی را از روی پروفیل‌ها رد می‌کنند تا کف قالب تشکیل شود این تخته توسط چهارتراش از زیر به هم متصل می‌شوند و زیر آن‌ها شمع کوبیده می‌شود.
3) آرماتوربندی
میلگردهای طولی به ریشه‌های خم‌زده‌شده پیونده زده می‌شوند ابتدا میلگردهای طولی سفره پایین را گره می‌زنند سپس میلگردهای عمود بر میلگرد طولی را می‌بندند و توسط نخ فاصله آن‌ها را تا لبه میلگرد تنظیم می‌کنند سپس میلگرد سفره بالا و میلگردهای عمودی بسته می‌شوند سپس در کنار میلگرد صفحات فلزی کار گذاشته می‌شود.
4) قالب‌بندی نهایی
در این قالب‌بندی آویزها را نصب می‌کنند و آن‌ها را به چهارتراش زیر پروفیل میخ می‌کنند به این علت که پس از بتن‌ریزی آویز ساختار خود را حفظ کند و تحت بتن‌ریزی یا عوامل دیگر ساختار خود را حفظ کند سپس زیر میلگردها و کنار قالب سنگ گذاشته می‌شود تا بتن در این فضاها قرار گیرد.


5) بتن‌ریزی
چون حجم بتن‌ریزی کم است بتن به صورت دستی در محل ساخته می‌شود و از همان‌جا با بیل در داخل قالب ریخته می‌شود. بعد از ریختن مقداری زیادی بتن می‌توان بتن نرا ویبره کرد پس از تمام‌کردن ریختن بتن بر روی بتن ماله کشیده می‌شود برای ساختن پله موقت آجر کوبیده می‌شود.
نکته: اطراف آجر سیمان می‌ریزند تا آجر بخوبی به پله بچسبد.

اجرای پاگرد

اجرای پاگرد

اجرای پاگرد
برای اجرای پاگرد مراحل زیر انجام می‌شود:
1. بستن تیر پاگرد
2. قالب‌بندی پاگرد
3. بستن میلگردهای ریشه شمشیری
4. بتن‌ریزی
اینک هر یک از این عناوین را شرح می‌دهیم:
1) بستن تیر پاگرد
هر پاگرد به یک تیر وصل است که باید پاگرد را نگه دارد این تیر بعد از ستون‌های پله آرماتوربندی می‌شود.
2) قالب‌بندی پاگرد
برای بستن میلگردهای ریشه تیر ابتدا باید قالب کف پاگرد بسته شود بنابراین ابتدا قالب کف پاگرد را می‌بندند.
3) بستن میلگردهای ریشه شمشیری
بعد از بستن قالب کف پاگرد میلگردهای ریشه را می‌بندند نکته قابل توضیح این است که این میلگردها معمولاً در 2 سفره اجرا می‌شوند که برای فاصله‌ انداختن بین میلگردها از یک لوله یا چوب استفاده می‌شود.
4) بتن‌ریزی
مرحله آخر بتن‌ریزی پاگرد است که مشابه بتن‌ریزی ستون و … است.

اجرای ستون پله‌ها

اجرای ستون پله‌ها

4) قالب‌بندی مرحله 2
بعد از اجرای پاگرد، نوبت به ادامه قالب‌بندی ستون می‌رسد و از روی پاگرد تا ارتفاع موردنظر بتن‌ریزی می‌شود.
5) بتن‌ریزی مرحله 2
بعد از قالب‌بندی، نیمه ستون بتن‌ریزی می‌شود و بدین وسیله بتن‌ریزی ستون و اجرای ستون خاتمه می‌یابد.

اجرای ستون پله‌ها

اجرای ستون پله‌ها

1) آرماتوربندی
آرماتوربندی این ستون‌ها مشابه ستون‌های قبل است و تا ارتفاع کامل این ستون‌ها آرماتوربندی می‌شوند.
2) قالب‌بندی مرحله 1
به علت اجرای پاگرد ستون‌های پله در 2 مرحله اجرا می‌شوند و ابتدا تا زیر پاگرد قالب‌بندی می‌شوند این قالب‌بندی مشابه قالب‌بندی سایر ستون‌ها است.
3) بتن‌ریزی مرحله 1
بعد از قالب‌بندی تا زیر پله نوبت به بتن‌ریزی می‌رسد بتن‌ریزی این ستون‌ها مشابه ستون‌های قبلی است.