گروه مقاله : مقالات و انتشارات
تاريخ انتشار : 1396/08/03 - 11:56
كد :380

مقاومت ستون های فولادی در برابر زلزله

برای ساختمان های فلزی که ستون های آن ها از تیرآهن و ورق تقویتی ساخته می شوند، خواه ساختمان های متشکل ازقاب های خمشی و خواه ساختمان های متشکل از قاب های ساده و بادبندی، آنچه در عمل و روش های طرح و اجرای متعارف شاهدیم، در اکثریت قریب به اتفاق مواردبه عنوان ساختمانی مقاوم دربرابر زلزله موارد قابل دفاع نبوده و متقاعدکننده نمی باشد.  اما پرسش اینست که: آیا اساسا با ستون ساخته شده از تیرآهن و ورق تقویتی می توان قاب خمشی مقاوم دربرابر زلزله ساخت ؟قاب مفصلی همراه با بادبند چطور ؟

برای آنکه ساختمانی مقاوم دربرابر زلزله باشد، لازم است هم اعضای اسکلت ساختمان و هم اتصالات، پاسخگوی تلاش های ناشی از اعمال بارهای ثقلی و جانبی به ویژه زلزله باشد.

برای اثبات این ادعا که ساختمان های طراحی یا اجرا شده بااین نوع ستون ها، مقاوم در برابر زلزله نیستند، ضرورتی بدان نیست که عدم کفایت خود این ستون ها را زیر سوال رود؛ زیرا آئین نامه ها منجمله مبحث ۱۰ درصفحه ۴۲ دراین خصوص ضوابطی دارند که اگر طراحی سازه براساس این ضوابط صورت گیرد، مشکلی پیش نخواهد آمد.  آنچه اما با ابهاماتی همراه است کفایت اتصال بین ستون ها با تیرها یا بادبندهاست .

دراین نوشته ضعف های اتصال در این نوع مقاطع برای ستون ها زیر ذره بین قرار می گیرد و معایب جدی و غیرقابل اغماض آنها شناسانده می شود. بدیهی است چنانچه نتیجه این بررسی پذیرفته شود، عدم کفایت سازه برای مقاومت دربرابر زلزله تائیدشده است. اما این بحث در دو نوع ساختمان قابل طرح است :

  1. ساختمان فلزی با سازه متشکل از قاب خمشی
  2. ساختمان فلزی با سازه متشکل ازقاب مفصلی (ساده ) همراه بابادبند

حالت1: ساختمان فلزی باسازه متشکل ازقاب خمشی

۱ – الف) ورق گیردار درسمت بال تیرآهن ستون و ورق تقویتی آن بدان متصل می شود.

برای آنکه دریک اتصال گیردار انتقال لنگر درست صورت گیرد و کشش ایجادشده ناشی ازخمش در محل اتصال تیربه ستون درنیمه راه عبور، به پارگی حلقه ای از زنجیره اتصال منتهی نگردد؛ لازم است:

اگرنه این اتصال مصداق واقعی یک اتصال گیردار یا صلب نخواهد بود .

بعنوان مثال : فرض کنیم مقطع ستون ساختمانی ۲IPE180+PL باشد. مطابق شکل ۱ ، لبه cd ی ورق گیردار ابتدا به ورق تقویتی ستون اتصال می یابد. آنگاه ورق تقویتی فوق باجوش های دوطرف خود به تیرآهن ستون اتصال می یابد. عیب بزرگ این اتصال که تیررابه ورق تقویتی ستون می دوزد آن است که هرگاه به کشش ( ناشی ازخمش ) بیفتد، به راحتی جوش ورق تقویتی ازتیرآهن، بازمی شود. و ورق طبله می کند. و فرصت مقاومت ازاتصال گرفته می شود . یا …

۱- ب) ورق گیردار درسمت جان ستون  آن بدان متصل می شود:

این شکل ازاتصال که درآن ورق ضخیم روسری (باضخامت متعارف ۱۰-۲۵ میلی متر ) مطابق شکل۷ به جان نازک تیرآهن ستون(باضخا مت متعارف۵-۶ میلی متر ) اتصال می یابد، به هیچ وجه نمی تواند به مثابه یک اتصال گیردار مورد قبول باشد. و لذا جهت ایجاد تناسب در ضخامت ورق های متصله، به روش های مندرج دربند ۲و۳ قسمت “سایر نکات” عمل می شود .

 

حالت2: ساختمان فلزی باسازه متشکل ازقاب مفصلی (ساده) همراه با بادبند

دراین نوع ساختمان ها نیز مشابه مشکلات فوق درمحل اتصال قاب به بادبندها قابل مشاهده است . بادبند به  یکی از دوشکل زیربه ستون اتصال می یابد .

۲ – الف)  اتصال بادبند ازسمت  بال تیرآهن ستون وورق های تقویتی آن به ستون

دراین حالت، دراثر کشش عضوبادبندی ، ورق تقویتی ستون مطابق شکل ۱۲-الف دچارکشیدگی وخمش می شود و در اثرفشار عضو بادبندی ، ورق تقویتی ستون دچارپدیده فشردگی وخمش مطابق شکل۱۲- ب می شود.

این موضوع ایجاب می کند که درداخل مقطع ستون ، تعبیه سخت کننده ( ورق پیوستگی ) ضرورت یابد، تابتواند بر کشش وارده غلبه نماید. کاری که در اجرا هیچگاه شاهدش نیستیم. (جوش ورق بادبندبه ستون تنها آنچنان که قدیم عمل می شد ، درمعرض برش نیست . وتحت تاثیر خمش وکشش وفشار نیزمی باشد.)

۲- ب)  اتصال بادبند ازسمت جان به ستون

 که دراین صورت جان تیرآهن ستون عموما دارای آنچنان ضخامتی نیست که ورق اتصال بادبند با ابعاد معقولی بتواند با آن اتصال مناسب و قابل دفاعی بسازد. ( شکل۱۲ )

مثالی می زنیم :

 اگر مقطع ستون ساختمانی ۲IPE180+PL باشد. و ورق mm15 گوشه بادبند بخواهد به جان mm 3/5 تیرآهن ستون جوش شود در این صورت هیچ تضمینی وجود نداردکه بادبند بتواند اتصال درستی باستون برقرار نماید . زیرا به دلیل کم بودن ضخامت ورق جان ستون نمی توان ظرفیت کششی منتقله از بادبند به ورق گوشه را باجوشی مناسب و قابل قبول به ستون منتقل نمود . زیرا برای اتصال ورق گوشه بادبند (Gusset pl) که mm15 ضخامت دارد نیازبه بعدجوش حداقل mm6 طبق جدول ۱۰-۱-۱۰-۱ از ویرایش دوم مبحث ۱۰ صفحه۱۰۶ است ، ازطرفی حداکثر بعدجوش روی ورقmm 3/5 طبق همان ضوابط برابر mm3/5 است .اما این حداقل با آن حداکثر نمی خواند .و لذا جوش با بعدmm6 را نمی توان روی ورق mm3/5 جان تیرآهنIPE180 ستون انجام داد . زیرا در این صورت بعدجوش از ضخامت ورق بیشتر خواهدشد .همچنین اگر استفاده ازبعدجوش mm 5 مجاز بود ، نیاز به طول جوش زیادی می بود . واین موضوع باعث میشد که طول ورق گوشه بادبند زیادشود تاامکان تامین طول جوش فراهم گردد .

لذا بایستی به روش های مندرج درردیف  ۱و۲و۳ ازقسمت “سایرنکات ” ،  سعی در رفع عیب آن  شود .

سایر نکات در نسخه کامل …

 شرکت دال ماندگار طراح،مجری و بزرگترین تولید کننده یوبوت

منبع مقاله : منبع سبز سازه
نويسندگان شرکت دال ماندگار
ابزار تلگرام

آپلود عکسابزار تلگرام برای وبلاگ