نحوه اتصال تیرآهن در سازه های فولادی چگونه است؟

سازه‌های فولادی بر پایه اتصال صحیح و اصولی اجزای مختلفی مانند تیرآهن‌ها، ستون‌ها و سایر مقاطع فولادی شکل می‌گیرند. در این‌میان، علاوه‌بر انتخاب تیرآهن مناسب از نظر ابعاد، وزن و مشخصات فنی، نحوه اتصال مقاطع فولادی نیز نقش مهمی در استحکام و ایمنی نهایی سازه دارد. اجرای نادرست اتصالات می‌تواند باعث کاهش مقاومت سازه دربرابر نیروهای وارده و ایجاد مشکلات جدی در طول عمر ساختمان شود. شناخت روش‌های مختلف اتصال تیرآهن و آشنایی با اصول اجرایی آن‌ها، یکی از مراحل مهم در ساخت سازه‌های فولادی به‌شمار می‌رود. 

نحوه اتصال دو تیرآهن به هم باتوجه‌به نوع سازه، میزان بارگذاری، شرایط پروژه و روش اجرای مورد استفاده می‌تواند متفاوت باشد. در این مقاله، نحوه اتصال تیرآهن در سازه‌های فولادی را بررسی کرده و نکات مهم مربوط به اجرای صحیح آن را توضیح می‌دهیم.

نحوه اتصال دو تیرآهن به هم

اتصال دو تیرآهن به یکدیگر زمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد که نیاز به افزایش طول تیر، تقویت عضو سازه‌ای یا انتقال بهتر نیروها در سازه وجود داشته باشد. اجرای این اتصال با روش‌هایی مانند جوشکاری، اتصال پیچی و پرچی انجام می‌شود که انتخاب روش مناسب، به شرایط پروژه بستگی دارد. در این فرآیند، نحوه قرارگیری تیرآهن‌ها، کیفیت اجرای اتصال و میزان مقاومت قطعات به‌کاررفته اهمیت زیادی دارد؛ زیرا اتصال باید بتواند نیروهای وارده را به‌صورت یکنواخت منتقل کرده و پایداری سازه را حفظ کند. به همین‌دلیل، اجرای صحیح نحوه اتصال دو تیرآهن به هم نیازمند رعایت اصول فنی و استانداردهای مهندسی است تا عملکرد سازه در شرایط مختلف تضمین شود.

اتصال تیرآهن طبق چشمه اتصال

محل قرارگیری تیرآهن نسبت به ستون و نحوه انتقال نیروها، نقش مهمی در انتخاب نوع اتصال دارد. به همین‌دلیل، مهندسان برای اجرای اتصالات تیرآهن، شرایط چشمه اتصال را بررسی می‌کنند تا مناسب‌ترین روش اتصال باتوجه‌به الزامات سازه‌ای انتخاب شود. در ادامه، انواع اتصال تیرآهن براساس چشمه اتصال بررسی می‌شود.

• اتصال تیرآهن در داخل ستون: در این روش، تیرآهن از داخل ستون رد می‌شود و هیچ اتصال پیچ‌دار یا جوشی در آن صورت نمی‌گیرد. ناگفته نماند که ممکن است در شرایطی هم، چشمه اتصال شامل 2 تیرآهن مجزا باشد که به واسطه اتصال جوش‌دار به همدیگر متصل شده‌اند. در این روش، انتخاب سایز و نوع تیرآهن مورد استفاده اهمیت زیادی دارد؛ زیرا مشخصات فنی مقطع فولاد می‌تواند بر هزینه نهایی پروژه تأثیر بگذارد و قیمت تیرآهن نیز با توجه به عواملی مانند وزن، ابعاد، استاندارد تولید و شرایط بازار تغییر می‌کند.
• اتصال تیرآهن روی ستون: در این روش، ساختار داخلی ستون با میلگرد، پروفیل یا پلیت ترکیب می‌شود و تیرآهن روی ساختار بیرونی آن نصب خواهد شد. برای اتصال تیرآهن روی ستون به این روش، باید 2 نبشی موجود در کناره‌ها یا بالا و پایین انتهای تیرآهن را با پیچ محکم نمود و در نهایت همه این سازه را به بدنه ستون پیچ کرد. از طرفی، نحوه اتصال تیرآهن در این روش از طریق پوشاندن اطراف ستون (در قسمت اتصال) با استفاده از ورق سیاه به صورت غلافی هم ممکن است که در نهایت باید تیرآهن را روی ستون با گل‌میخ متصل کرد.

نحوه اتصال تیرآهن به صورت گیردار و اتصالات مفصلی

نحوه اتصال دو تیرآهن به هم به صورت گیردار و مفصلی در 3 نوع مختلف صورت می‌گیرد. البته این نکته را نباید از قلم انداخت که درجه اتصال گیردار در تیرآهن با درجه لنگر منتقل‌شده در اتصال، رابطه مستقیم دارد.

• اتصال گیردار تیرآهن: در این نوع اتصالات، قطعات متصل‌شده بین ستون و تیرآهن هیچ امکانی برای حرکت کردن در محورهای Z، Y و X را ندارند و تنها ممان لنگر در بین آن‌ها وجود خواهد داشت. به این نوع اتصالات به دلیل عدم امکان حرکات قطعات، اتصالات صلب گفته می‌شود.

• اتصال نیمه‌گیردار: از این نوع اتصالات معمولاً برای مناطقی که کمتر در آسیب‌های زلزله قرار می‌گیرند، استفاده می‌شود. در اتصالات نیمه‌گیردار علاوه بر نیروهای محوری، نیروی لنگر خمشی هم به قطعات موجود در اتصال وارد می‌شود. چنانچه که این اتصال نتواند بار سازه های فولادی را به درستی به ستون منتقل کند، کارایی آن به عنوان یک سیستم باربر جانبی کاهش می‌یابد. از این لحاظ است که این نوع اتصالات در مناطق زلزله‌خیز مورد استفاده قرار نمی‌گیرند.
• اتصالات مفصلی: در این روش، برای اتصال دو تیرآهن به هم می‌توان برای ایجاد یک سیستم باربر جانبی برای سازه های فولادی کوتاه استفاده کرد. در این روش، از حرکت تیرآهن در 2 محور Y و X جلوگیری می‌شود و در نهایت اتصال مفصلی به وجود می‌آید. این نحوه اتصال دو تیرآهن به هم نیازمند متصل شدن تیرآهن با استفاده از جوشکاری، پیچ یا نبشی به بدنه ستون است.

سازه فولادی و انواع آن در صنعت ساختمان

حالا که با انواع اتصال تیرآهن آشنا شدیم، بهتر است تا انواع سازه‌های فولادی را هم مورد بررسی قرار دهیم. سازه‌های فولادی همیشه پای ثابت اتصالات تیرآهن هستند و با استفاده از آن‌ها می‌توان انواع مهاربندی را در سیستم‌های باربر جانبی ایجاد کرد. در ادامه این مطلب با 4 سازه فولادی مختلف با ویژگی‌های متنوع آشنا خواهید شد.

• سازه فولادی با چند طبقه بتنی و چند طبقه فولادی: همان‌طور که از عنوان این سازه فولادی پیداست، از آن برای ساخت ساختمان‌های تجاری با پارکینگ‌های چندبقه‌ای استفاده می‌شود. قسمتی از سازه فولادی که در خاک قرار می‌گیرد و قرار است تا فشار را متحمل شود، از بتن مسلح ساخته می‌شود. نحوه اتصال تیرآهن در این سازه فولادی بسیار مهم است تا بتواند در نهایت، نیروهای طبقات بالایی را به خوبی متحمل شود.
• سازه فولادی با هسته بتنی مرکزی: این سازه فولادی معمولاً دارای یک یا چند ستون بتنی عرضی است که قطعات دیگر مثل تیرآهن در اطراف آن روی هم قرار می‌گیرند. این سازه، بخش عمده‌ای از نیروهای جانبی سازه فولادی را به هسته بتنی منتقل می‌کند. نحوه اتصال تیرآهن در این سازه فولادی بسیار حساس و حائز اهمیت است.

• سازه فولادی با تیرآهن و ستون بتنی: نحوه اتصال تیرآهن در این سازه فولادی با استفاده از ستون‌های داخل سازه که از جنس بتن آرمه ساخته شده‌‌اند، صورت می‌گیرد.
• سازه فولادی ترکیب‌شده با مقاطع فولادی: برای ساخت این سازه فولادی از بتن و مقاطع فولادی استفاده می‌شود. اهمیت قابل توجه این سازه فولادی با توجه به بهره‌مندی آن از قوطی صنعتی است که درون آن با بتن، میلگرد و تیرآهن پر می‌شود. انتخاب نوع و مقدار میلگرد مورد استفاده، علاوه بر تأثیر بر مقاومت سازه، می‌تواند بر هزینه نهایی اجرای پروژه نیز اثرگذار باشد؛ به همین‌دلیل بررسی قیمت میلگرد و نوسانات آن پیش از تأمین مقاطع فولادی، اهمیت زیادی دارد.

نحوه اتصال تیرآهن در سازه های فولادی چه اهمیتی دارد؟

سازه‌های فولادی فاقد هرمقدار بتن در ساختار خود هستند و به همین دلیل نیاز دارند تا برای نگهداری مقاطع فولادی از اتصالات متعدد بهره‌مند شوند. برای این کار و جبران خلأ ناشی از وجود بتن در سازه فولادی باید از انواع نحوه اتصال تیرآهن استفاده کرد. مهم‌ترین موضوعی که اهمیت اتصالات در سازه فولادی را پررنگ می‌کند، نگه داشتن قطعات و اعضای مختلف موجود در یک سازه است که معمولاً به وسیله تیرآهن و ستون صورت می‌گیرد.

نحوه اتصال تیرآهن، ستون و همچنین بادبند از اعضا و قطعات مهم موجود در یک سازه فولادی هستند که باید قسمت‌های مهمی به یکدیگر متصل شوند. تمامی این مجموعه در نهایت باید توانایی افزایش استحکام سازه را به دوش بکشد تا همه نیروهای ممکن را در جای‌جای سازه به صورت مساوی تقسیم کند.