سخت کننده های داخل ستون

با توجه به افزایش روز افزون استفاده از اسکلت های فولادی در ساختمان های ساخته شده در ایران (طبق آمارهای موجود 60٪ زیر بنای ساختمان های در حال احداث از نوع اسکلت فلزی است) و افزایش قیمت پروفیل نسبت به ورق خام، استفاده از تیر ورق در ساخت اسکلت های فولادی رونق فراوان یافته است. استفاده از تیر ورق دارای مزایا و معایبی است.

اولین مزیت آن امکان طراحی با ابعاد ضخامت ها نوع و جنس مختلف برای طراح است که با توجه به نوع سازه و کاربری آن قابل تغییر است، لیکن این نوع سازه ها (تیر ورقی) با توجه به حجم زیاد جوشکاری و مونتاژ دقیق قطعات ممکن است دارای عیوبی در مراحل مختلف مونتاژ و جوش باشد. با توجه استفاده قابل ملاحظه از مقطع باکس در سازه های موجود، یادآوری چند نکته ضروری به نظر می رسد.

اجرای سازه ای با مقطع باکس که جوش های طولی آن از نوع نفوذی است، بسیا ر مشکل و پروسه کنترلی آن بسیار وقت گیر و پر هزینه است.تغییر مقطع در هر فاز باید با توجه به ضخامت فیلر مورد نیاز و نحوه بارگزاری برروی آن مقطع محاسبه شود.ورق های پیوستگی داخل ستون ها دارای اهمیت فراوان است و باید نحوه جوشکاری و محل دقیق آنها در مراحل مونتاژ و جوشکاری کنترل کرد.
سخت کننده های داخل ستون

مقصود طراح در هنگام استفاده از اتصال صلب تیر به ستون این است که قادر به انتقال کامل لنگر باشد و هیچ گونه چرخش نسبی بین اعضای وارد به اتصال به وجود نیاید.از آنجا که اکثر لنگر خمشی تیر به صورت یک زوج نیرو در بال های کششی و فشاری تیر با بازوی تقریباً مساوی ارتفاع تیر حمل می شود، نقش اصلی یک اتصال صلب فراهم آوردن امکاناتی برای انتقال این نیروهای محوری است. همچنین با توجه به اینکه اکثر نیروی برشی توسط جان تیر حمل می‌شود،

پیوستگی کامل اتصال، ایجاب می کند که نیروی برشی مستقیماً از جان انتقال پیدا کند.در یک اتصال صلب تیر به ستون، تیرها ممکن است از دو طرف به هر دو بال ستون متصل شده باشند یا فقط به یک بال ستون متصل شوند، همچنین ممکن است که تیرها از یک یا دو طرف به جان ستون به طور صلب متصل شده باشند.با توجه به رفتار نامناسب در مقابل زلزله، اتصال مستقیم تیر به ستون امروزه مورد شک و تردید قرار گرفته است.

اگر در یک سیستم قاب صلب، تیرها فقط از دو طرف بر دو بال یا جان متصل شده باشند (البته نه با هم)، سیستم، قاب صلب دو طرفه یا صفحه ای Two-way or planar fram خوانده می شود. سیستم قاب صلبی که شامل اتصالاتی باشد که در آن تیرها از چهار طرف بر دو بال و جان ستون متصل شده باشند (البته ممکن است که فقط بر یک طرف جان باشد.)، به نام قاب صلب فضایی یا چهار طرفه (four-way or space system) خوانده می شود. هدف اصلی در طرح یک اتصال صلب، انتقال نیروهای موجود از طریق اتصال بدون هر گونه تغییر شکل موضعی ناشی از این نیروها است.

سخت کننده های افقی در ناحیه فشاری اتصال

از آنجایی که اتصال صلب، نیروهای موجود در بال های تیر به صورت نیروها ی فشاری و کششی وارد بال ستون می شوند، ممکن است احتیاج به سخت کننده های فشاری و کششی باشد. در ناحیه ای که نیروی بال فشاری است، از لهیدگی جان ستون و در ناحیه ای که نیروی بال کششی است، از تغییر فرم بال ستون جلوگیری می نمایند.ضخامت سخت کننده نباید از نصف ضخامت بال تیر کمتر باشد و همچنین محدودیت های ابعاد قطعات فشاری باید بر آن اعمال شود.

بررسی اثر سخت کننده قائم بر رفتار اتصال تیر I به ستون قوطی

با افزایش طبقات ساختمان ها و افزایش بارهای خمشی و محوری ستون ها این اعضای سازه ای به سطح مقطع و اساس مقطع بزرگ تری نیاز دارند. از آنجا که ستون های با مقطع H از نظر سطح مقطع و اساس مقطع دارای محدودیت هستند، استفاده از ستون های قوطی، که از به هم جوش دادن چهار ورق ساخته می شوند رو به افزایش است. این در حالی است که تحقیقات زیادی در مقایسه با ستون های H شکل روی اتصال این ستون ها صورت نگرفته است.

شکل پذیری اتصال

اگر مقاومت اتصال به طور قابل ملاحضه ای بیش از لنگر پلاستیک تیر باشد سیستم سازه ای به وسیله تیر کنترل می شود و اتصال به صورت الاستیک در نظر گرفته می شود. اگر مقاومت اتصال فقط کمی بیش از لنگر پلاستیک تیر باشد ممکن است اتصال قبل از رسیدن تیر به مقاومت نهایی وارد تغییر شکل های غیر الاستیک بشود. اگر مقاومت تیر بیشتر از مقاومت اتصال باشد تغییر شکل ها می تواند در تیر متمرکز شود.

نیازهای شکل پذیری اتصال به کاربرد خاص آن بستگی دارد. برای مثال شکل پذیری لازم برای یک قالب مهاربندی در یک ناحیه غیر لرزه ای به طور کلی کمتر است از شکل پذیری لازم در یک ناحیه با لرزه خیز بالا. نیازمندی های شکل پذیری چرخشی برای طراحی لرزه ای به سیستم سازه ای بستگی دارد.