در این برگه قصد داریم اتصالات تیرآهن و انواع آن را بررسی کنیم. پس با ما همراه باشید.
فهرست مطالب
1- علت استفاده از اتصالات تیرآهن
2- انواع اتصالات تیرآهن
3- چه سازه‌‌هایی نیاز به اتصال تیرآهن دارند؟
4- نکات مهم در انتخاب نوع اتصالات تیرآهن
1- علت استفاده از اتصالات تیرآهن
اتصال تیرآهن به منظور ایجاد اتصالات قوی و پایدار بین قطعات تیرآهن استفاده می‌شود. تیرآهن به دلیل خواص فیزیکی و مکانیکی قوی خود، به عنوان یکی از مهمترین مواد ساختمانی در ساخت و ساز به کار می‌رود. با این حال، برای ایجاد سازه‌ها و ساختمان‌های پایدار و ایمن، نیاز است که قطعات تیرآهن با هم به شیوه‌ای صحیح و قوی متصل شوند. روش های مختلفی برای اتصالات تیرآهن وجود دارد که هر یک از این روش‌ها برای اتصال قطعات تیرآهن با شکل و ابعاد مختلف استفاده می‌شود. به طور کلی، اتصال تیرآهن به منظور ایجاد اتصالات قوی و پایدار بین قطعات تیرآهن، و در نهایت ایجاد سازه‌های پایدار و ایمن استفاده می‌شود.
اهمیت اتصال تیرآهن ها
اتصال تیرآهن‌ها بسیار مهم است زیرا در ساخت و ساز، تیرآهن‌ها به عنوان اعضایی کلیدی در ساخت بسیاری از سازه‌ها مانند پل، ساختمان‌ها، برج‌ها و سازه‌های صنعتی به کار می‌روند. به طور کلی، اتصالات تیرآهن‌ها باعث ایجاد یک سازه سازگار و قوی می‌شود. بنابراین، اطمینان از اتصال صحیح تیرآهن‌ها بسیار اهمیت دارد، زیرا در صورت نادرست بودن اتصال، احتمال شکست سازه و خطرات جدی برای افراد درون و نزدیک به سازه افزایش خواهد یافت.
2- انواع اتصالات تیرآهن
اتصالاتتیرآهن را می‌توان به دو دسته‌ی زیر طبقه‌بندی کرد:
اتصالاتتیرآهن بر اساس شرایط چشمه اتصال
اتصال تیر روی ستون
اتصال تیر روی ستون یکی از مهمترین اتصالات در صنعت ساختمان است که جهت ایجاد سازه‌های فلزی و فولادی باربر استفاده می‌شود. این نوع اتصال، به طور عمده برای اتصال ستون‌ها به تیرهای سطحی استفاده می‌شود. در اتصال تیر به ستون، تیرآهن با استفاده از پروفیل‌هایی که روی ستون قرار دارند، به ستون متصل می‌شود. این پروفیل‌ها به عنوان پایه‌های اتصال شناخته می‌شوند و در حین اجرای اتصال، تیر و ستون با هم پیچیده می‌شوند.
اصولاً در اتصال تیر به ستون، از روش جوش و یا پیچ و مهره استفاده می‌شود. در‌روش جوش، تیر و ستو با توجه به مقاومت لازم با هم جوش داده می‌شوند. در روش پیچ و مهره، تیر و ستو با استفاده از پیچ و مهره به هم متصل می‌شوند.
عواملی که باید در طراحی و اجرای صحیح اتصالات تیر روی ستون مورد توجه قرار گیرند عبارتند از:
- رعایت استانداردهای لازم در طراحی و اجرای اتصالات
- استفاده از مواد با کیفیت برای اجرای اتصالات
- مطابقت مناسب بین قطر و ضخامت تیر و ستو
- رعایت نکات ایمنی در حین اجرای اتصالات جوشی
- رعایت نکات فنی در حین نصب پروفیل‌های اتصال به ستون
- در شرایط چشمه اتصال برای این نوع اتصال، فاصله حداقلی بین انتهای تیر و ستون باید حداقل ۲٫۵ برابر قطر محوری تیر باشد.
اجرای صحیح اتصال تیر روی ستون باعث افزایش قدرت و مقاومت سازه و بهبود عمر مفید آن می‌شود.
اتصال تیر درون ستون
اتصال تیر درون ستون یکی از رایج‌ترین اتصالات در صنعت ساختمان است. در این نوع اتصال، برخلاف اتصال تیر به ستون، تیر آهن داخل ستون قرار می‌گیرد و در ادامه با استفاده از جوش یا پیچ و مهره، به ستون متصل می‌شود. این نوع اتصال، به دلیل برطرف کردن مشکلاتی مانند تلاقی تیر با ستون و افزایش قدرت و مقاومت سازه، مورد توجه قرار می‌گیرد.
برای اجرای اتصال تیر درون ستون، ابتدا یک سوراخ به قطر تیر درون ستون حفر می‌شود و سپس تیر داخل ستون قرار می‌گیرد. در ادامه با استفاده از جوش یا پیچ و مهره، تیر به ستون متصل می‌شود. در روش جوش، تیر آهن داخل ستون با هم جوش داده می‌شود و در روش پیچ و مهره، از پیچ و مهره برای اتصال استفاده می‌شود.
عواملی که باید در اجرای صحیح اتصال تیر درون ستون مورد توجه قرار گیرند عبارتند از:
- رعایت استانداردهای لازم در طراحی و اجرای اتصالات
- استفاده از مواد با کیفیت برای جلوگیری از خرابی در اجرای اتصالات
- مطابقت مناسب بین قطر تیر و سوراخ حفر شده در ستون
- رعایت نکات ایمنی در حین اجرای اتصالات جوشی
- رعایت نکات فنی در حین نصب تیر داخل ستون
- برای اتصال تیر درون ستون با استفاده از پرچ های بولتی (Bolted Shear Connection)، فاصله حداقلی بین ۲ پرچ مجاور نباید کمتر از دو قطر محوری پرچ باشد.
اجرای صحیح اتصال تیر درون ستون باعث افزایش قدرت و مقاومت سازه و بهبود عمر مفید آن می‌شود.
اتصالاتتیرآهن گیردار و اتصالات مفصلی
اتصالات تیرآهن گیردار و اتصالات مفصلی دو نوع اتصال متفاوت برای اتصال قطعات فلزی به هم می‌باشند.
اتصالات‌گیردار
اتصالاتتیرآهن گیردار (یا Beam Clamps) از اجزای مهم در نصب و نگهداری تیرآهن‌ها و پروفیل‌های فلزی هستند. این اتصالات برای اتصال تیرآهن‌ها به سطوح دیواری، سقفی و پایه‌های فلزی استفاده می‌شوند. با استفاده از این اتصالات، امکان نصب و نگهداری تیرآهن‌ها و پروفیل‌های فلزی روی سطوح مختلف با درجه شیب و زاویه‌های مختلف فراهم می‌شود.
اتصالات تیرآهن گیردار به صورت دو قسمت تشکیل شده‌اند: یک قسمت ثابت که به تیرآهن یا پروفیل فلزی متصل می‌شود و یک قسمت متحرک که به پایه، دیوار یا سقف متصل می‌شود. در این روش، قسمت متحرک با گرفتن تیرآهن یا پروفیل فلزی در داخل آن، به صورت محکمی به سطح دیوار، سقف یا پایه متصل می‌شود. اتصالاتتیرآهن گیردار به عنوان یک راه حل ساده و مقرون به صرفه برای نصب و نگهداری تیرآهن‌ها شناخته شده‌اند و در محل‌هایی که اتصالات با فشار، کشش، خمش و لرزش مواجه هستند به کار می‌روند.
اتصالات نیمه گیردار
اتصالات تیرآهن نیمه گیردار، نوعی اتصالات جوشی هستند که برای اتصال دادن قطعات فلزی به یکدیگر استفاده می‌شوند. در این نوع اتصال، قطعات فلزی با استفاده از الکترودها و بدون استفاده از مواد اضافی مانند جوشکاری معمولی به هم متصل می‌شوند. در این روش اتصال، قطعات فلزی به صورت هم‌زمان یک حرکت دائمی و چرخشی انجام می‌دهند که باعث ایجاد اتصال پایدار و محکم بین آن‌ها می‌شود. همچنین، با استفاده از این روش اتصال، خطر تغییر شکل قطعات کاهش می‌یابد. اتصالات نیمه گیردار مناسب برای استفاده در صنایع ساختمانی، خودروسازی، دریایی و… هستند.
به طور کلی، اتصالات تیرآهن نیمه گیردار باعث کاهش هزینه‌ها، زمان و نیروی کار مورد نیاز برای جوشکاری معمولی می‌شوند و به عنوان روشی سریع و اقتصادی برای اتصال قطعات فلزی شناخته می‌شوند.
اتصالات مفصلی
اتصالات‌مفصلی تیرآهن یا همان اتصالات پیچی تیرآهن، نوعی اتصالات سخت‌افزاری هستند که برای اتصال دادن قطعات فلزی به هم مورد استفاده قرار می‌گیرند. این اتصالات در واقع از یک پیچ و یک مهره تشکیل شده‌اند که قابلیت چرخش حول محور خود را دارند. با استفاده از اتصالات مفصلی تیرآهن، قطعات فلزی با دقت به هم متصل می‌شوند. همچنین، برای جایگزینی یا تعویض قطعات، این نوع اتصالات را می‌توان به صورت سریع و آسان باز کرد و مجدداً بست.
اتصالات مفصلی تیرآهن در بسیاری از صنایع مانند ساختمان‌سازی، ماشین‌سازی، اتومبیل‌سازی و… مورد استفاده قرار می‌گیرند. علاوه بر این، این اتصالات به دلیل پایداری و مقاومت زیادی که در برابر نیروهای فشاری و کششی دارند، برای استفاده در سازه‌های بلند مانند پل‌ها و برج‌ها نیز مناسب هستند. در کل، اتصالات مفصلی تیرآهن باعث سهولت و سرعت در اتصال قطعات فلزی می‌شوند و با توجه به ویژگی‌های متفاوتی که دارند، یکی از راه‌حل‌های مناسب برای اتصال دادن قطعات فلزی به هم محسوب می‌شوند.
3- چه سازه هایی نیاز به اتصال تیرآهن دارند؟
اتصال تیرآهن در سازه‌های بتنی و فلزی انجام می‌شود. در سازه‌های بتنی، تیرآهن‌ها به کمک پروفیل‌های آهنی به یکدیگر و به بتن متصل می‌شوند. در سازه‌های فلزی نیز، اتصال تیرآهن با استفاده از پیچ و مهره و همچنین جوش انجام می‌شود. علاوه بر این، در سازه‌های چوبی نیز ممکن است از تیرآهن به عنوان قطعات اتصالی استفاده شود.
مشکلات اتصالات در سازه های فولادی
در سازه‌های فولادی، اتصالات یکی از بخش‌های حیاتی و مهم هستند که در صورت عدم اجرای صحیح و کامل آن‌ها، می‌تواند به مشکلات جدی در سازه منجر شود. برخی از مشکلات رایج در اتصالات سازه‌های فولادی عبارتند از:
۱- فرسودگی مواد: در اثر تغییر شدید دما، ارتعاش و تنش‌های مکانیکی، ممکن است اتصالات، فرسودگی مواد پیدا کنند و در نتیجه باعث خرابی و ضعف در سازه شوند.
۲- خوردگی: خوردگی نیز از مشکلاتی است که ممکن است در اتصالات سازه‌های فولادی به وجود آید و باعث کاهش قدرت و مقاومت اتصالات شود.
۳- عدم اتصال صحیح: در صورتی که اتصالات سازه به درستی صورت نگیرد، ممکن است در صورت وقوع زلزله یا بارهای دیگر، اتصالات قابلیت تحمل نداشته باشند و باعث خرابی سازه شوند.
۴- عدم رعایت استانداردها: عدم رعایت استانداردهای لازم در طراحی و ساخت اتصالات نیز می‌تواند باعث کاهش قدرت و مقاومت اتصالات شود و در نتیجه به خرابی و ضعف سازه منجر شود.
سازه فولادی و انواع آن در صنعت ساختمان
سازه‌های فولادی از جمله رایج‌ترین نوع سازه در صنعت ساختمان محسوب می‌شوند که به دلیل ویژگی‌های باربری، سرعت ساخت، قابلیت تولید به صورت پیش‌ساخته و قابلیت حمل، مقاومت بالا در مقابل زلزله و عدم نیاز به نگهداری و تعمیرات زیاد، بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرند.
برخی از انواع سازه‌های فولادی در صنعت ساختمان عبارتند از:
۱- سازه تیر و ستو: که در آن از تیرهای فولادی برای ایجاد سازه باربر استفاده می‌شود.
۲- سازه فضایی: این نوع سازه‌ها شامل پوشش‌های فضایی، سایبان‌ها، بام‌های خمیده و غیره می‌شوند.
۳- سازه با دیوار برشی: که در آن از تیرها و ستوهای فولادی به همراه دیوارهای برشی استفاده می‌شود.
۴- سازه پیچیده: این نوع سازه شامل پل‌های فولادی، تله‌ها، بالابرها و انواع سیستم‌های پوششی مانند سازه‌های آلاچیقی می‌شوند.
هریک از این سازه‌های فولادی، در بخش‌های مختلفی از ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرند و با توجه به نوع و مصرف ساختمان، یکی از این نوع سازه‌های فولادی برای طراحی و ساخت انتخاب می‌شود.
4- نکات مهم در انتخاب نوع اتصالات تیرآهن
برای انتخاب نوع اتصال تیرآهن به دیگر عناصر سازه، باید نکات زیر را در نظر گرفت:
۱- محل استفاده: نوع اتصالی که در هر نقطه از سازه استفاده می‌شود، ممکن است با توجه به قدرت و نحوه انتقال بار، متفاوت باشد.
۲- قطر تیرآهن: با توجه به قطر تیرآهن، باید نوع و روش اتصال را انتخاب کرد. برای تیرآهن‌های بزرگ و با قطر بیشتر، اتصالات جوشی و پروفیلی مناسب هستند.
۳- باربری: برای اتصال تیرآهن در بخش‌های باربر سازه، باید از نوع اتصال با قدرت و مقاومت بالا استفاده شود.
۴- استانداردها: در انتخاب نوع اتصال تیرآهن باید به استانداردهای لازم در صنعت ساختمان توجه کرد.
۵- زمان ساخت: نوع اتصالی که انتخاب می‌شود، باید با توجه به زمان ساخت سازه و قابلیت تولید پیش‌ساخته مناسب باشد.
۶- هزینه: با توجه به بودجه موجود، باید نوع اتصال را انتخاب کرد. هزینه‌های اتصالات جوشی و پروفیلی بیشتر از سایر نوع اتصالات است.
استفاده از نوع اتصال مناسب، علاوه بر کاهش خطر خرابی سازه، موجب افزایش کیفیت و مقاومت سازه نیز می‌شود.