اتصالات ساده (Simple connections) و انواع آن
کیفیت و دوام یک ساختمان تا حد زیادی به استحکام و پایداری اتصالات سازهای آن بستگی دارد. اتصالات ساده و گیردار دو نوع اتصال هستند و معمولاً در ساخت و ساز ساختمان مورد استفاده قرار میگیرند. طبق نظر تیم تخصصی ACE اتصالات ساده معمولاً در شرایطی استفاده میشود که بارها نسبتاً کم هستند و اتصال به درجه بالایی از صلبیت نیاز ندارد. از سوی دیگر، اتصالات گیردار زمانی استفاده میشود که برای مقاومت در برابر بارهای بزرگتر و حفظ پایداری سازه، به سطح بالایی از صلبیت نیاز است. هر دو نوع اتصال ویژگیها و مزایای منحصر به فرد خود را دارند و درک تفاوتهای بین آنها برای اطمینان از ایمنی و طول عمر یک ساختمان ضروری است. در این مقاله، انواع مختلف اتصالات ساده و گیردار مورد استفاده در ساخت و ساز ساختمان را بررسی خواهیم کرد و کاربردها و مزایای مربوط به آنها را مورد بحث قرار خواهیم داد.
اتصالات ساده (Simple connections) و انواع آن
دوران در اتصال ساده انعطافپذیر بوده و در واقع لنگری در تکیهگاه ایجاد نمیشود و به تکیهگاه هیچ گونه لنگری منتقل نمیشود و تنها برای تحمل بار قائم طراحی (با درصد گیرداری کمتر از 20 درصد) میشود؛ بنابراین میتوان اتصال ساده را فقط در برابر برش (عکسالعمل تکیهگاهی) و آثار ناشی از آن طراحی و اجرا نمود. مطابق با بند 10-2-9-1-2 مبحث دهم در اجرای اتصال ساده، معمولاً از نبشیهای نشیمن (شکل 10-2-9-4) یا نبشی جان تیر به ستون (شکل 10-2-9-5) استفاده میشود. در اتصال ساده با نبشی نشیمن با استفاده از نبشی به عنوان نشستگاه انعطافپذیر برای تیر ساخته میشود و عموماً نبشی فوقانی که به عنوان نبشی پایدار میباشد فقط جنبه اجرایی دارد و طراحی خاصی نخواهد داشت. در صورتی که از نبشیهای قطور ویا ضخیم استفاده شود میزان انعطافپذیری کاهش یافته و در نتیجه میزان گیرداری افزایش خواهد یافت.
در اتصال ساده نبشی جان تیر به ستون، تیر فرعی و یا اصلی را به ستون از طریق جوش و یا پیچ متصل میسازند. در این نوع اتصال ورقها یا نبشی به جان تیر جوش میشوند و میزان فاصله بادخور را به میزان 10 تا 20 میلیمتر به عنوان امکان دوران در انتهای عضو و مسائل اجرایی ایجاد میکنند.
اتصال نیمگیردار یا نیمصلب (Partially Restrained) و انواع آن
در اتصال مفصلی و گیردار در صورتی که لنگر ایجاد شده در اتصال بین 20 تا 90 درصد باشد اتصال نیمصلب نامیده میشود و عموماً اجرا و عمویت کمتری دارد. این نوع اتصال مابین اتصال ساده و گیردار قرار دارد. اتصال نیمهگیردار دارای سختی 20 برابر تا 2 برابر سختی خمشی سکانتی تیر (EI/L) قرار میگیرد. اتصال نیمصلب قابلیت انتقال لنگر را دارا بوده ولی نه بطور کامل، زیرا سختی آنها باعث ایجاد دوران در ناحیه اتصال میشود. اجرای اتصالات نیمه صلب چیزی بین اجرای اتصال ساده (مفصلی) و گیردار میباشد. در این اتصالات میتوان از یک ورق نشیمن با نبشی نشیمن و با یا بدون لچکی در زیر تیر و یک ورق روسری در روی تیر استفاده کرد. در اینصورت ما به تیر با نبشی نشیمن اجازه دوران دادهایم و از ورق روسری برای انتقال نیروی لنگر خمشی استفاده کردهایم و تنها بالا و پایین اتصال به وسیله جوش به ستونها متصل میشود. منحنی لنگر-دوران این نوع اتصال بایستی به روش تحلیلی و یا نتایج آزمایشگاهی معتبر بدست آید. اتصالهای مفصلی دارای دو جهت ممانعت حرکتی X و Y هستند. در صورت نیاز اتصال مفصلی دارای ورق یا نبشی جان (تودلی) خواهد بود. در این نوع اتصال به فاصله d از بر ستون، عمق موثر تیر را با آرایش آرماتورها (ضربدری) به صفر میرسانند تا از ایجاد کوپل نیرو (P=M×d) به تکیهگاه جلوگیری میشود. خصوصیت اصلی اتصال مفصلی این است که زاویه بین تیر و ستون بتواند تغییر کند و خصوصیت اصلی اتصال صلب این است که زاویه بین تیر وستون نتواند تغییر کند.
با عدم استفاده از قلاب در انتهای تير فرعي ميتوان رفتار مفصلي اتصال را انتظار داشت. نمونه چنين حالتي در تيرچههاي بتني سقف تيرچه بلوك وجود دارد و براي طراحي آنها از فرض دو سر مفصل بودن تيرچهها استفاده ميشود. درصورت استفاده از اتصال مفصلي براي تيرهاي بتني توصيه ميشود كنترل شود و آرماتورهاي قسمت فوقاني تير، حداقل معادل 15 درصد حداكثر آرماتور خمشي تير، تامين شده باشند. ممکن است در اتصال مفصلی پیوستگی کامل بین تیر و ستون وجود نداشته باشد و در حالت براکتی باشد.
اتصال گیردار یا صلب (Fully Restrained):
اتصال گیردار اتصالی است که علاوه بر تحمل نیروی برشی حاصل از بار قائم، توانایی تحمل لنگر حاصل از بارهای جانبی (زلزله یا باد) و بار قائم را نیز دارد. در این نوع اتصال چرخش نسبی اعضا با یکدیگر به حداقل و ناچیز میرسد و در صورت ایجاد تغییر شکل زاویه بین تیر و ستون بدون تغییر میماند. لنگر گیرداری در این نوع اتصال بیش از 90 درصد است و با استفاده از ورقهای تحتانی و فوقانی تحمل میشود. در نتیجه تحمل برش بر عهده نبشی جان و نشیمنها است. اتصال صلب تحت اثر بارهای بهرهبرداری دارای سختی بیش از 20 برابر سختی خمشی سکانتی تیر میباشد. به طوری که زاویه بین اعضا در قبل و بعد از انتقال نیرو تقریباً ثابت است. به همین علت میتوانند لنگر خمشی بالایی را تحمل و انتقال دهند لازم بذکر است که این اتصالات را به صورت کاملاً گیردار (ایدهآل) معمولاً مدل میکنند.
تبصره مهم دررابطهبا انواع اتصالات طبق مطالب مبحث 10
طبق تبصره بند پ در بند10-2-9-1-2 اگر به هر نحوی جزئیات اتصالات با استانداردهای مطروحه در آییننامه مغایرت داشته باشد باعث تغییر منحنی لنگر – شیب میشود. مثلاً با یک جوشکاری اضافی این امکان وجود دارد که نوع اتصال از ساده به نیمهگیردار و یا حتی گیردار تبدیل شود.
انواع اتصالات گیردار پیش تأیید شده طبق مبحث دهم
از انواع اتصالات گیردار پیش تأیید شده در بخش 10-3-7 و در جدول 10-3-7-1 مبحث دهم میتوان با توجه به نوع قاب و بدون انجام آزمایشات بخش 10-3-8 استفاده نمود.
اتصال گیردار تیر با مقطع کاهشیافته (RBS)
در اتصال RBS قسمتی از بال تیر در مجاورت اتصال آن به ستون بر اساس مباحث بند 10-3-7-2 در آییننامه کاهش مییابد. هدف این کاهش بال تیر، رخ دادن تسلیم و تشکیل مفصل پلاستیک در ناحیه کاهشیافته است. در تیر این اتصالات به صورت مقاطع نورد شده و ساخته شده از ورق در شکلهای I و H شکل و در ستون به صورت مقاطع نورد شده و ساخته شده از ورق به شکل H شکل و مقاطع صلیبی ساخته شده با نیمرخهای نورد شده و یا ورق مجاز میباشد. باید اثر مقاطع کاهشیافته در کنترل تغییر مکان جانبی نسبی قابهایی که این نوع اتصالات استفاده شده است لحاظ شود.
اتصال گیردار فلنجی چهارپیچی بدون استفاده از ورق لچکی(BUEEP) و اتصال گیردار فلنجی چهار یا هشت پیچی با استفاده از ورق لچکی (BSEEP)
در اتصال گیردار فلنجی چهارپیچی بدون استفاده از ورق لچکی، با جوشکاری تیر به ورق انتهایی در کارخانه و سپس پیچکردن این ورق به بال ستون در حین اجرای کار در کارگاه انجام میشود. در تیر این اتصالات استفاده از مقاطع نورد شده I و H شکل و نیز مقاطع ساخته شده از ورق در شکلهای I و H شکل مجاز بوده و نیز در ستونها استفاده از مقاطع نورد شده با شکل H و مقاطع ساخته شده با مقطع H شکل و همچنین مقاطع صلیبی ساخته شده با نیمرخهای نورد شده و یا ورق مجاز است.
در اتصال گیردار فلنجی چهار یا هشت پیچی با استفاده از ورق لچکی همانند اتصال گیردار فلنجی چهارپیچی بدون استفاده از ورق لچکی، با جوشکاری تیر به ورق انتهایی در کارخانه و سپس پیچکردن این ورق به بال ستون در حین اجرای کار در کارگاه انجام میپذیرد. در تیر این اتصالات استفاده از مقاطع نورد شده I و H شکل و نیز مقاطع ساخته شده از ورق در شکلهای I و H شکل مجاز بوده و نیز در ستونها استفاده از مقاطع نورد شده با شکل H و مقاطع ساخته شده با مقطع H شکل و مقاطع صلیبی ساخته شده با نیمرخهای نورد شده و یا ورق مجاز میباشد.
برای اینکه با بدونی نیرو های طراحی اتصالات چجوری به دست میان و طراحی پیچهای این نوع اتصال چجوری به دست میاد حتما ایسبوک اتصال گیردارفلنجی 8 پیچی با استفاده از ورق لچکی مطالعه بکن.
اتصال گیردار پیچی به کمک ورقهای روسری و زیرسری (BFP)
این نوع اتصال ورقهای روسری و زیرسری به بال ستون جوشکاری میشود و پیچ کردن آن به بال تیر ساخته میشود. استفاده از مقاطع نورد شده I و H شکل و نیز مقاطع ساخته شده از ورق در شکلهای I و H شکل مجاز بوده و نیز در ستونها استفاده از مقاطع نورد شده با شکل H و مقاطع ساخته شده با مقطع H شکل و نیز مقاطع ساخته شده از ورق و یا مقاطع H شکل با ورقهای کناری و مقاطع صلیبی ساخته شده با نیمرخهای نورد شده و یا ورق مجاز میباشد.
اتصال گیردار جوشی به کمک ورقهای روسری و زیرسری (WFP)
در این نوع اتصال از طریق جوشکاری ورقهای روسری و زیرسری به بال ستون و بال تیر ساخته میشود. همچنین در این نوع اتصال، جان تیر توسط ورق یا ورقهای جان و یا با جفت نبشی به بال ستون متصل میگردد. استفاده از این نوع اتصال به قابهای خمشی متوسط محدود شده و در قابهای خمشی ویژه کاربرد ندارد. در تیر این اتصالات استفاده از مقاطع نورد شده و ساخته شده به شکل I و یا H مجاز است. در ستون استفاده از مقاطع نورد شده و ساخته شده به شکل H و مقاطع جعبهای ساخته شده از ورق یا ساخته شده از مقاطع H شکل همراه با ورقهای کناری و مقطع صلیبی ساخته شده از نیمرخ نورد شده و یا ساخته شده از ورق مجاز است:
اتصال گیردار تقویت نشده جوشی (WUF-W)
در این نوع اتصال بال تیر به بال ستون توسط جوش شیاری بانفوذ کامل ساخته میشود و سپس جان تیر توسط جوش شیاری بانفوذ کامل به بال ستون متصل میشود و سپس جوشکاری ورق تکی جان به بال ستون انجام شده و در انتها ورق تکی جان نیز توسط جوش گوشه به جان تیر متصل میگردد. در این نوع اتصالات مقاطع مجاز برای تیر مقاطع نورد شده و ساخته شده I و یا H شکل است. برای مقاطع ستون نیز مقاطع نورد شده و ساخته شده H شکل، جعبهای ساخته شده از ورق و یا مقاطع H شکل همراه با ورق کناری و مقطع صلیبی ساخته شده از ورق یا ساخته شده از نیمرخ نورد شده مجاز هستند.
اتصال گیردار پیچی با جفت سپری (DT)
در این نوع اتصال، اتصال پیچی با جوشکاری محدود ساخته میشود و با استفاده از مقاطع سپری نورد شده و یا ساخته شده از ورق به شکل H و یا I انجام میگیرد. با پیچکردن این سپریها به بالهای تیر و ستون با 4 و یا 8 پیچ به بال ستون متصل شده و جان تیر نیز با پیچهایی به ورق تکی جان که به بال ستون جوش شده است اتصال مییابد. باید دقت شود در تیرها استفاده از مقاطع نورد شده با بال دارای ضخامت متغیر مانند INP مجاز نمیباشد. در ستونها استفاده از مقاطع نورد و یا ساخته شده دارای مقطع H شکل و مقطع صلیبی ساخته شده از ورق یا نیمرخهای نورد شده مجاز میباشد.
اتصال گیردار تیر با مقطع کاهشیافته و دیافراگم عبوری از ستون (TD-RBS)
در کنترل تغییر مکان جانبی نسبی قابهایی با این نوع اتصال باید اثر مقاطع کاهشیافته لحاظ شود. در قاب خمشی ویژه، اتصال جان تیر به بال ستون باید از طریق جوش شیاری بانفوذ کامل صورت گیرد اما در قاب خمشی متوسط میتوان از طریق یک ورق تکی پیچ شده به جان تیر ساخت و در این صورت اتصال ورق تکی به جان تیر باید از نوع لغزش بحرانی باشد. در تیر این اتصال استفاده از مقاطع نورد شده و ساخته شده I و H شکل مجاز است. در مقطع ستون در این نوع اتصال استفاده از مقاطع جعبهای ساخته شده از ورق یا مقاطع قوطی شکل بهعنوان ستون مجاز است.
اتصال گیردار تقویت نشده جوشی با دیافراگم عبوری از ستون (TD-WUFW)
در تیر این نوع اتصال استفاده از مقاطع نورد شده و ساخته شده از I و H شکل مجاز است و در مقطع ستون در این نوع اتصال استفاده از مقاطع جعبهای ساخته شده از ورق یا مقاطع قوطی شکل بهعنوان ستون مجاز میباشد.
اتصال گیردار تیر با بال پهن شده و دیافراگم عبوری از ستون (TD-Widened)
دو نوع اتصال طبق مباحث دهم پیشنهاد میکند و در این اتصال باید توجه شود که در قاب خمشی ویژه، اتصال جان تیر به بال ستون باید از طریق جوش شیاری با نفوذ کامل صورت گیرد اما در قاب خمشی متوسط میتوان از طریق یک ورق تکی پیچ شده به جان تیر انجام پذیرد. فقط در این صورت اتصال ورق تکی به جان تیر باید از نوع لغزش بحرانی باشد. در تیر این نوع اتصال استفاده از مقاطع نورد شده و مقاطع ساخته شده I و H شکل و از ورق به شکلهای I و H شکل مجاز است. در مقطع ستون استفاده از مقاطع جعبهای ساخته شده از ورق یا مقاطع قوطی شکل به عنوان ستون مجاز میباشد.
نتیجهگیری:
انتخاب بین اتصالات ساده و اتصالات کاملاً مهار شده در طراحی ساختمان به عوامل مختلفی مانند بارهای سازهای، ارتفاع ساختمان و هزینه بستگی دارد. اتصالات ساده معمولاً در ساختمانهای کممرتبه استفاده میشوند، زیرا انعطافپذیری در طراحی و ساخت دارند. همچنین هزینه کمتری دارند و نصب آنها راحتتر است. از سوی دیگر، اتصالات گیردار در ساختمانهای بلند ترجیح داده میشوند زیرا پایداری و مقاومت بیشتری در برابر نیروهای جانبی مانند باد و زلزله ایجاد میکنند. با این حال، نصب آنها پیچیدهتر و پرهزینهتر است. در نهایت، تصمیمگیری بین اتصالات ساده و اتصالات گیردار باید بر اساس تجزیه و تحلیل کامل الزامات سازهای ساختمان، ملاحظات ایمنی و محدودیتهای بودجه در نظر گرفته شود.
منابع:
مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1399
مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1401
گردآورندگان:
