شاید بتوان گفت که برای اولین بار مصریان هنگام ساخت اهرام ثلاثه در اندیشه ساخت سازه‌هایی مستحکم و قوی از تیرآهن‌ها البته نه به شکل امروزی استفاده کردند. اگر شما به معماری‌های باستانی نگاه کنید، از این روش در ساخت بسیاری از ساختمان‌ها استفاده شده است.
موفقیت ساختار تیرآهن‌ها تا به امروز ادامه داشته است، زمانی که از فولاد بادوام و قابل بازیافت برای ساختمان‌های مسکونی و غیرمسکونی استفاده می‌کنیم، باعث خواهد شد تا نقش تیرآهن‌ها در ساختمان‌های فلزی بیشتر به چشم آید.
فریم‌های فولادی تیرآهن‌ها و ستون‌ها
سازه‌ها با قاب‌بندی فولادی ستون‌ها و تیرآهن ها، شامل اسکلت‌های فلزی با اتصالات پیچ و مهره یا جوشکاری به عنوان بخش حمایت کننده از بقیه ساختمان عمل می‌کنند. یک ستون و قاب‌بندی با تیرآهن‌های فولادی می‌تواند دارای برش و یا به صورت پیوسته باشد.
در قاب‌بندی ساختمان‌های فلزی برای ایجاد ثبات و ارائه مقاومت بیشتر از تیرآهن‌ها با اتصالات پیچ و مهره استفاده می‌شود. نیروهای برشی به صورت افقی و یا عمودی به فریم اصلی در ساختمان اضافه می‌شوند و اغلب طراحی‌ها به منظور تسهیل انتقال تنش بار صورت می‌گیرد.
در یک فریم پیوسته، پیچ و مهره یا جوشکاری در اتصالات سفت و سخت باعث می‌شود که تحمل بارهای ساختمان توسط تیرآهن‌های فولادی به‌سادگی امکان‌پذیر باشد. مزیت کلیدی تیرآهن‌های فولادی مستمر و پیوسته به حداقل رساندن عمق تیرآهن‌ها می‌باشد. علاوه بر این یک فریم مستمر و پیوسته دارای مزایای زیبایی شناختی و ارتقاء قابلیت دسترسی بدون نیاز به سیستم‌های پیچیده می‌باشد. تیرآهن‌های طولانی یک انتخاب گران خواهد بود، با این حال می‌تواند در آینده موجب صرفه‌جویی‌های اقتصادی بسیاری شود.
یک فریم پیوسته به عنوان یک قاب مقاومتی لحظه‌ای تعریف می‌شود که در آن اتصال تیرآهن‌ها به ستون به صورت محکم و مقاوم متصل می‌باشند. در این نوع فریم، تیرآهن‌ها به ستون اصلی متصل نمی‌شوند.
فریم‌های پیوسته در ساختمان‌های خاص استفاده می‌شوند، در بسیاری از ساختمان‌های پزشکی نظیر بیمارستان‌ها و ساختمان‌هایی با تجهیزات حساس از این ساختار استفاده شده است.
اتصالات مستحکم ارائه شده توسط تیرآهن‌های فولادی باعث تحمل هر چه بهتر و بیشتر نیروهای برشی و مقاومت در برابر بارهای جانبی می‌شود. فریم‌های پیوسته با استفاده از تیرآهن‌های فولادی دارای قابلیت تحمل در برابر ارتعاشات موجود در کف ساختمان می‌باشند.
اتصالات سفت و مقاوم در یک فریم پیوسته به دلیل ایجاد ثبات و عمق لرزه‌ای در محل ساخت و ساز بهتر از یک چارچوب و قاب‌بندی مستطیلی شکل عمل می‌کنند.
اهمیت اتصالات
اتصالات بین تیرآهن‌های فولادی و ستون‌ها از مهم‌ترین بخش‌های ساختمان به شمار می‌آیند. بهتر است بدانید که اکثر شکست‌های ساختاری در اتصالات رخ می‌دهند.
سازندگان و پیمانکاران ساختمانی باید به این مفهوم دست یابند. آن‌ها مسئول انتخاب و نصب مناسب اتصالات درون قاب‌بندی ساختمان می‌باشند، زیرا مهندسین سازه به ندرت اتصالات را طراحی و بررسی می‌کنند. در اکثر موارد لازم است که دستورالعمل‌ها با طرح‌های ساختمانی ارائه شوند.
با گذشت زمان، سازندگان سیستم‌های ارتباطی را توسعه دادند، در این ارتباطات لازم است که مهندس سازه از اندازه‌های اعضای ساختمانی اطلاع داشته باشد، سازنده فولاد اتصالات را طراحی کند و در نهایت مهندس سازه اتصالات را بررسی و تایید کنند.
به کمک این روش بسیاری از خطاها از سیستم حذف شد، زیرا برای نظارت در ساخت و ساز یک ساختمان بسیار مهم است که اتصالات تیرآهن‌ها به ستون‌ها در نظر گرفته شود.
انواع تیرآهن‌ها
انتخاب نوع تیرآهن در ساختمان به طرح و نقشه ساختمانی بستگی دارد. شما معمولا با سه نوع اساسی رو به رو می‌باشید.
- تیرآهن‌هایی با بخش‌های انتهایی مسطح و عمق جزئی
- بخش انتهایی مسطح و عمیق
- صفحات باله دار
استفاده از تیرآهن‌های مسطح با عمق جزئی برای ساخت و ساز بسیار آسان بوده و از مقاومت بالایی برخوردار می‌باشند. به طور کلی می‌توان 75 درصد از مقاومت برشی را به عنوان درصدی از مقاومت تیرآهن‌ها در نظر گرفت. این نوع تیرآهن‌ها به راحتی در محل نصب و تنظیم می‌شوند و از ثبات نسبتا قابل قبولی برخوردار می‌باشند. پایه‌های انتهایی در این تیرآهن‌ها بهتر از تیرآهن‌های متقاطع عمل می‌کند.
تیرآهن‌ها با بخش انتهایی مسطح و عمیق قادر به مقاومت 100 درصد نیروهای برشی می‌باشند. آن‌ها می‌توانند در برابر انقباض جزئی بهتر عمل کنند. این اتصالات برای حمایت از ستون‌ها نیز به طور موثر عمل خواهد کرد. از مهم‌ترین مزیت‌های این تیرآهن‌ها این است که به آسانی در محل مورد نیاز تنظیم می‌شوند. استفاده از این تیرآهن‌ها لزوما ساده‌ترین و بهترین راه نخواهد بود، اما می‌تواند بهترین انتخاب برای طرح‌های تیرآهن‌های مشترک در ساختمان‌ها باشد.
صفحات باله دار برای نصب و تنظیم در محل بسیار مناسب می‌باشند، آن‌ها قادر به ارائه ثبات موقت می‌باشند. همچنین می‌توانند برای اتصالات تیرآهن‌ها بسیار مقاوم عمل کنند.
با این حال این صفحات تنها قادر به تحمل 50 درصد نیروی برشی می‌باشند، از این رو اتصالات ضعیف‌تری نسبت به سایر همتایان خود ارائه می‌دهند.
طبقه بندی اتصالات
همانطور که به آن اشاره کردیم، اتصالات به دو صورت پین شده و یا ثابت وجود دارند، این موضوع به منزله یک مفهوم حیاتی برای مهندسین ناظر برای درک کلی از ساختار ساختمان‌ها می‌باشد.
اتصالات پین شده
در اتصالات پین شده مقاومت در برابر چرخش‌ها ناچیز می‌باشد. این بدان معنی است که تیرآهن‌ها نباید به داخل یا خارج، بالا یا پایین حرکت کنند، در غیر این صورت ممکن است باعث ایجاد ضعف در ساختار ساختمان شود. یکی از اشکالات این اتصالات این است که در آن‌ها از ورق‌های انعطاف‌پذیر استفاده می‌شود. در ساختمان‌هایی که تیرآهن‌ها به صورت ستونی به یکدیگر متصل هستند، اتصالات خاصی نیاز می‌باشد. اتصالات پین شده توسط سختی و قدرت طبقه بندی می‌شوند.
اتصالات ثابت
اتصالات ثابت به عنوان مقاومت‌های لحظه‌ای استفاده می‌شوند، مقاومت در برابر چرخش‌ها برابر مقاومت اتصالات پین شده می‌باشد. صفحات به فلنج‌های بالا و یا پایین در تیرآهن‌ها جوش داده می‌شوند.
اتصالات انشعاب
اتصالات برای قدرت و تداوم در برابر سختی در اطراف هر دو محور ستون‌ها مورد نیاز می‌باشند. انشعابات اعضا را به ترتیب نگه می‌دارند، مواد مورد نیاز اضافی در ساختار باعث افزایش هزینه‌ها خواهد شد. اتصالات در ساختار اجازه می‌دهند تا دسترسی برای طبقات مجاور به‌سادگی انجام شود. اتصالات انعطاف‌پذیر امکانات بیشتری برای ساخت، حمل و نقل و نصب در محل فراهم می‌کنند.
سازه‌های فریم به همراه ستون‌ها و تیرآهن‌های فولادی که استانداردهای جهانی تیرآهن برای آن‌ها رعایت شده است با اتصالات ثابت عرضه می‌شوند، مقاومت زیادی در برابر نیروهای لحظه‌ای دارند و انتخاب بسیار مناسبی برای مناطق با فعالیت‌های لرزه‌ای بالا و مناطق بادخیز می‌باشند.
برای محیط‌های آرام‌تر و یا ساختمان‌های کم ارتفاع، اتصالات پین یک گزینه مناسب و اقتصادی برای استفاده از ستون‌ها و تیرآهن‌ها می‌باشند. به طور کلی انتخاب نوع اتصال به عهده سرپرست ساخت و ساز می‌باشد. این باعث حصول اطمینان برای جلوگیری از شکست ساختاری در پروژه‌های ساختمانی خواهد شد.
دیدگاه خود را ثبت کنید
میخواهید به بحث بپیوندید؟مشارکت رایگان.