به نام یگانه مهندس هستی
اتصال گیردار و مفصلی پای ستون
مقدمه:
ستون‌ها یکی از اصلی ترین اجزای تشکیل دهنده سازه به شمار می‌روند.به طوری که در دسته بندی اعضای سازه ای درجه یک قرار می‌گیرند.به همین جهت توجه به ستون‌ها باید بسیار ویژه باشد.
در این مقاله به بررسی انواع اتصالات ستون به پی پرداخته و ویژگی ها و شاخصه های هر کدام را بررسی می‌کنیم.
در مقاله مقابل نیز به انواع اتصالات گیردار و مفصلی اشاره کردیم و این دو مقاله مکمل یکدیگر هستند.(پیشنهاد می‌شود حتما مقاله قبل را مطالعه نمایید.)
اتصال گیردار و مفصلی در سازه های فولادی
اگر بخواهیم ستون را به چندین قسمت تقسیم نماییم میتوان آنرا به سه قسمت تقسیم نمود:
۱:اتصال پای ستون
۲:بدنه اصلی ستون
۳:چشمه اتصال
اتصال گیردار و مفصلی چیست؟
اتصال مفصلی
همانطور که در مقاله قبلی به صورت کامل توضیح دادیم در اتصالات مفصلی دوران آزاد بوده و ستون می‌تواند نسبت به تکیه گاه به راحتی و بدون قرارگرفتن نیرویی در مقابل خود دوران کند و زاویه بین ستون و تکیه نیز تغییر خواهد کرد.
همانطور که می‌بینید زاویه بین ستون و تکیه گاه تغییر کرده و ستون نسبت به تکیه گاه دوران داشته
اتصال گیردار
اما این امر در اتصال گیردار کاملا برعکس بوده و ستون در مقابل خود لنگری خلاف جهت لنگرایجاد شده می‌بیند که ناشی از اتصال گیردار ستون به پی می‌باشد همچنین زاویه مابین ستون و پی ثابت و ۹۰ درجه باقی خواهد ماند.
مشاهده می‌شود که زاویه بین ستون و تکیه گاه ثابت بوده و ۹۰ درجه باقی می‌ماند
به این نکته توجه داشته باشید که اتصال کاملا گیردار و کاملا مفصلی تنها در تئوری بوده و هیچگونه اتصال کاملا گیردار و کاملا مفصلی در واقعیت نمی‌توانیم داشته باشیم.
شاخصه های اتصال گیردار به فونداسیون
در اتصال گیردار ستون به پی چندین عامل مهم وجود دارد که این گیرداری را تامین کرده و مانع دوران ستون و تحمل لنگر خمشی می‌شود.
این عوامل به شرح زیر می‌باشد که آنها را به مورد توضیح خواهیم داد.
- سختی خمشی فونداسیون
- تعداد و آرایش بولت‌ها و بازوی لنگر مقاوم
- سختی بیس پلیت و استفاده از سخت کننده یا استیفنر(stiffener)
سختی خمشی فونداسیون:
یکی از شاخصه های اتصال گیردار وجود فونداسیونی با سختی خمشی بالا و صلبیت بالا بوده و به اصطلاح فونداسیونی قوی داشته باشیم.اگر فونداسیون به قدر کافی سختی خمشی بالایی نداشته باشد با اعمال لنگر خمشی از ستون به بیس پلیت و بیس پلیت به فونداسیون،این لنگر به راحتی می‌تواند فونداسیون را از جا کنده و آنرا بلند کند.با بلند شدن فونداسیون زاویه بین تکیه گاه و ستون تغییر کرده و عامل مفصلی شدن اتصال ستون پدیدار می‌شود.
به تصویر بالا دقت کنید
همانطور که مشاهده می‌کنید در این اتصال که اتصالی مفصلی بوده وجود فونداسیونی با سختی خمشی پایین مشکلی در عملکرد اتصال ایجاد نخواهد کرد زیرا اتصال مفصلی بوده اما اگر این اتصال گیردار فرض شود با ایجاد لنگر خمشی فونداسیون از کنده شده و همراه ستون دوران می‌کند.لازم به ذکر است در فونداسیون های نواری که با شناژبه یکدیگر متصل شده، شناژها صرفا برای یکپارچه بودن دو فونداسیون منفرد به کار رفته و نقشی در تحمل لنگر خمشی ایفا نخواهد کرد.
تعداد و آرایش بولت‌ها و بازوی لنگر مقاوم:
با ایجاد لنگر خمشی در ستون و انتقال آن به بیس پلیت،بیس پلیت در جهتی تمایل به برخواستن از روی فونداسیون و در جهت مقابل تمایل به وارد کردن فشار به فونداسیون را دارد. با ایجاد این دو حالت در بیس پلیت،بولت ها وارد عمل شده و مانع برخواستن بیس پلیت از روی فونداسیون می‌شود(لنگر خمشی باعث به کشش افتادن بولت ها خواهد شد).
از این جهت تعداد و نحوه قرارگیری بولت ها در صفحه ستون بسیار مهم بوده
نکته:
هرچه بولت ها در محیط بیس پلیت پراکنده تر باشد بازوی لنگر ایجاد شده افزایش پیدا می‌کند و اتصال می‌تواند لنگر بیشتری تحمل نماید.(بازوی لنگر مقاوم در شکل بالا یا علامت * مشخص شده است)
سختی بیس پلیت و استفاده از سخت کننده یا استیفنر(stiffener):
در ذهنتان یک ستون قرار گرفته برروی بیس پلیت را فرض کنید.
اگر این ستون دارای نیروی فشاری باشد و ضخامت بیس پلیت مناسب نباشد چه اتفاقی خواهد افتاد؟
احتمالا به یک پاسخ مشترک برسیم:
ستون احتمالا باعث پانچ شدن بیس پلیت شده و اعوجاج در صفحه ستون ایجاد می‌کند.
برای از بین بردن این مسئله دو روش وجود دارد:
۱ افزایش ضخامت بیس پلیت ۲ استفاده از سخت کننده و استیفنر
به تصویر بالا دقت کنید:
هنگامی که ورق های سخت کننده درپای ستون استفاده نشده نیروی فشاری در سطح کوچکتری به صفحه ستون اعمال شده و باعث اعوجاج در آن می‌شود اما در ستون سمت راست که دارای استیفنر می‌باشد نیرو در سطح بزرگتری اعمال شده و به همان نسبت تنش ایجاد شده کاهش می‌یابد و از اعوجاج صفحه ستون جلوگیری می‌شود.
به عبارتی دیگر سخت کننده ها نیرو را توزیع کرده و آنرا در سطح بیشتری پخش می‌کند.
نمونه اتصالات گیردار و مفصلی:
به تصویر بالا دقت کنید
می‌توانید نوع اتصال را تشخصی بدهید؟
این اتصال اتصال گیردار است که شاخصه های آن را بررسی می‌کنیم
۱ ستون دارای فونداسیونی با سختی خمشی بالا می‌باشد(در تصویر مشخص نمی‌باشد)
۲ مشاهده می‌کنید که این اتصال دارای تعداد زیادی بولت بوده و اصله بولت ها از مرکز صفحه ستون زیاد است.
۳ این اتصال دارای تعداد زیادی استیفنر یا سخت کننده بوده
تمامی شاخصه های بالا گواهی گیردار بودن این اتصال است.
مشخص است که این اتصال ستون به پی مفصلی بوده به دلایل زیر:
عدم وجود تعداد مناسب بولت ها و عدم توانایی آنها در تحمل کشش ناشی از لنگر و عدم وجود استیفنر به جهت توزیع یکپارچه نیرو گواهی این است که این اتصال مفصلی بوده و توانایی تحمل لنگر را نداشته.
منابع:
-
مبحث دهم مقررات ملی ساختمان
“امیدواریم این مقاله براتون مفید بوده باشه”
