“قاب” (Frame) را عمدتاً مجموعه به‌هم‌پیوسته اعضای یک سازه معرفی می‌کنند. طریقه اتصال و رفتار قطعات نسبت به هم در تکیه‌گاه (محل تقاطع اعضا)، در محاسبات سازه‌های فولادی بسیار پراهمیت هستند. مشخص کردن ویژگی‌های مقاطع ستون‌ها و شاه‌تیرها بدون مدنظر قرار دادن نحوه رفتار قطعات نسبت به یکدیگر، امکان‌پذیر نیست.
انواع اتصالات سازه‌های فولادی:
اصولاً اسکلت فلزی مجموعه‌ای از اعضای متصل فولادی است که با اتصالات و جزئیات سازه‌ای به واحد یکپارچه‌ای تبدیل میشود. اگر یکپارچگی اصل باشد، نقش اساسی اتصالات و جزئیات بیشتر نمایان میشود. یکی از مشکلات مهم امر ساختمان‌سازی در کشور ما عدم توجه به این جزئیات مهم است. در اسکلت فولادی حتی اگر نیروها و ستون‌ها محافظه‌کارانه طراحی‌شده باشند. در صورت عدم طراحی و اجرای مناسب اتصالات و جزئیات کارآمد، ایمنی لازم را برای ساختمان در برابر نیروهای قائم و جانبی نمی‌توان متصور شود.
در سازه‌های اسکلت فلزی جوشی یا اسکلت فلزی پیچ و مهره جهت اتصال هر یک از اجزا در سازه‌های فولادی وجود یک قطعه رابط برای جوش با پیچ ضروری است. این قطعه رابط همان انواع اتصالات هستند که در ادامه به آنها اشاره خواهیم کرد.
در حالت کلی انواع اتصالات به‌صورت زیر است:
– اتصال مفصلی
در این نوع اتصال تیر می‌تواند آزاد بوده و به‌راحتی دوران زاویه‌ای داشته باشد؛ بنابراین در این تکیه‌گاه لنگر گیرداری وجود ندارد؛ یعنی تکیه‌گاه لنگری رو منتقل نمی‌کند، برا همینه که به اتصالات برشی معروف شدند.
– اتصال صلب (گیردار)
در تکیه‌گاه کاملاً گیردار، دوران زاویه‌ای (چرخشی) بین تیر و ستون وجود ندارد. در این نوع اتصال برای جلوگیری از تغییر زاویه، درصد گیرداری در حدود 90 درصد یا بیشتر لازمه. هدف طراح موقع استفاده از اتصال صلب تیر به ستون این است که اتصال قادر به انتقال کامل لنگر بوده و هیچ‌گونه چرخش نسبی بین تیر و ستون به وجود نیاید.
تنوع اتصالات صلب تیر به ستون اونقدر زیاده که مشکل بتوانیم لیست کاملی از آنها ارائه بدهیم. در اکثر این نوع اتصالات، قسمتی از جوش در کارخانه و یا در روی زمین انجام‌شده و بقیه‌ی آن پس از نصب، توسط جوش در محل و یا پیچ‌های پر مقاومت تکمیل میشود.
1- اتصال با جفت نبشی جان:
اتصال ساده‌ی برشی به کمک نبشی جان، برای اتصال تیرچه به شاه‌تیر یا تیر به ستون به کار می‌رود. در این نوع اتصال، باید تا جایی که امکان داره نبشی انعطاف‌پذیر باشد. در این اتصال ساده‌ی تیر به تیر، دو عدد نبشی را در یک سر تیر به جان آن جوش کرده و در سمت دیگر با خال‌جوش به ستون یا شاه‌تیر متصل میشود. جوش بین نبشی و ستون یا شاه‌تیر رو بعد ازاین که اتصال تنظیم شد، بر روی کار انجام می‌دهند. در ضمن، معمولا تیر به مقدار حدود 2 سانتیمتر (مقدار پاخور) مطابق شکل از ستون فاصله دارد تا امکان دوران و ایجاد زاویه بین آنها فراهم بوده و مفصلی بودن برآورده شود.
برای اتصال تیرچه به شاه‌تیرهایی که بالهای فوقانی آنها (تیرچه و شاه‌تیر) در یک تراز قرار دارند، باید قسمتی از بال تیرچه را برش داد که زیاد به این مطلب نمی‌پردازیم.
2- اتصال با نبشی نشیمن:
مانند اتصال ساده با نبشی جان، از اتصال با نبشی نشیمن تنها برای انتقال واکنش تکیه‌گاهی قائم استفاده میشود؛ بنابراین اتصال نباید در انتهای تیر، گیرداری قابل‌توجهی ایجاد کند. به این دلیل است که نبشی نشیمن و نبشی بالایی باید نسبتاً قابل‌انعطاف باشند. بعلاوه، در این نوع اتصال، تیر بر روی یک نشیمن که هیچ‌گونه تقویتی در آن صورت نگرفته، قرار می‌گیرد.
نبشی نشیمن عمل نصب و تنظیم تیر را آسان می‌کند. این نوع نبشی معمولاً ابتدا در کارخانه یا در کارگاه در ارتفاع لازم به ستون جوش داده‌شده و پس از نصب ستون، تیر را روی آن سوار کرده و به آن جوش می‌دهند. در این اتصال، نبشی کمکی دیگری در بالای تیر نصب و جوش داده میشود که در باربری قائم مشارکت نداشته و تنها برای ثابت نگه‌داشتن تیر در محل خود و جلوگیری از غلتیدن تیر بکار می‌رود؛ به همین دلیل است که ابعاد و اندازه کوچک‌تری نسبت به نبشی پایینی دارد.
3- اتصال با نبشی نشیمن تقویت‌شده:
وقتی‌که عکس‌العمل قائم در محل تکیه‌گاه زیادتر از حد تحمل نشیمن ساده باشد، باید از نشیمن تقویت‌شده استفاده کنیم. ضخامت صفحه‌ی نشیمن‌گاه در حدود ضخامت بال تیر انتخاب‌شده و از صفحات تقویت‌کننده (محکم کننده) زیر نشیمن به‌صورت مستطیلی یا مثلثی (لچکی) استفاده میشود (ورق سخت‌کننده مثلثی نسبت به ورق سخت‌کننده مستطیلی، اتصال سخت‌تری ایجاد می‌کند).
علی‌رغم اینکه چنین اتصالی برای نیمرخ‌های تکی هم قابل‌استفاده است، اما نیمرخ‌های زوج به خاطر عکس‌العمل‌های تکیه‌گاهی بالاتر، نیاز اساسی‌تری به تکیه‌گاه‌های تقویت‌شده دارند.
برای جوشکاری ورق سخت‌کننده در داخل نبشی تکیه‌گاه، رعایت نکات ذیل نباید فراموش گردد:
- الف) در انتهای جوش هر سمت سخت‌کننده یک برگشت به‌طرف مقابل انجام می‌گیرد (قلاب کردن جوش).
- ب) از تشکیل حوضچه‌ی مذاب پر نشده خودداری گردد.
- ج) جهت حرکت جوشکاری از گیرداری بیشتر به‌طرف آزادی بیشتر است به‌عبارتی‌دیگر از محل کنج داخلی نبشی به‌طرف بیرون.
4- اتصال مستقیم:
بال فوقانی و تحتانی به‌طور مستقیم و بدون هیچ واسطه‌ای با جوش شیاری با نفوذ کامل به ستون جوش داده میشود. اجرای این جزئیات در پای‌کار مشکل می‌باشد، زیرا طول تیر باید دقیقاً به‌اندازه‌ی فاصله‌ی آزاد دو ستون بریده شود که این عمل به‌راحتی امکان‌پذیر نیست.
لنگرهای خمشی از بالهای کششی و فشاری به ستون منتقل‌شده و جان تیر نیز به بال ستون جوش میشود. این نوع اتصال خیلی کاربرد کمی داشته و در برابر زلزله عملکرد ضعیفی دارد.
5- اتصال با ورق زیرسری روسری:
برای هر دو بال تحتانی و فوقانی به ترتیب از ورق‌های زیرسری و روسری استفاده میشود. ورق زیرسری در کارگاه بر روی زمین به ستون جوش شده و ورق روسری پس از نصب تیر روی آن مونتاژ و جوش میشود. لنگر خمشی وارده به تیر از طریق ورق‌ها به ستون منتقل میشود.
ورق تحتانی که وظیفه تحمل تنش فشاری را بر عهده دارد، عریض‌تر از بال تیر می‌باشد تا از ایجاد جوش سربالا جلوگیری شود چون این جوش سختی کار بسیاری دارد. ورق فوقانی که وظیفه تحمل تنش کششی را بر عهده دارد به‌صورت ضخامت متغیر ایجاد میشود که به آن کله‌گاوی نیز گفته میشود.
نکته پایانی:
بسیاری از مطالب و عکس‌های مربوط به این مقاله، از چندین سایت مختلف به‌ویژه سایت الفبای عمران برداشت‌شده است.
