آموزش تیپ بندی تیر و ستون فولادی به همراه آموزش تهیه پلان تیپ بندی بیس پلیت و مهاربند فلزی

همانطور که قطعا شما هم می دانید برای سهولت در اجرا و کاهش خطاهای انسانی در هنگام طراحی سازه باید پلان تیپ بندی ارائه دهیم، نکته قابل توجه در تیپ بندی تیر و ستون فولادی رعایت تقارن در پلان سازه است اما علت این کار چیست؟ چرا در سازه های فولادی پلان تیپ بندی بیس پلیت ارائه می دهیم؟

در این مقاله جامع و کاربردی به سوالات و نکات زیادی در رابطه با تیپ بندی المان های فولادی بیان می کنیم که گام به گام به شرح آنها خواهیم پرداخت.

 تیپ بندی چیست؟

تیپ بندی به زبان ساده به این صورت تعریف می‌شود: شبیه به هم کردن چند موضوع و یا چند شئ. در طراحی سازه، به شبیه هم کردن مقاطع مورد استفاده در بخش‌های مختلف، تیپ‌بندی گفته می‌شود که این امر سبب می‌گردد در برخی از اعضا، مجبور به استفاده از مقاطعی قوی‌تر از حد نیاز شویم.

با تیپ‌بندیِ مقاطع می‌توان به نیروهای فنی و اجرایی و همچنین مهندسین ناظر، در جهت سهولت و افزایش دقت، کمک شایانی نمود. تیپ‌ بندی سبب می‌گردد، خطاهای اجرایی (ناشی از ساخت و نصب) و همچنین میزان پرت مصالح در کارخانه و کارگاه، کاهش چشم‌گیری یابند. تیپ‌ بندی مقاطع، معمولاً به‌ صورت مجموعه‌ای از ضوابط عرفی بین طراحان می‌باشد، البته تجربه و سلیقه‌ی طراح هم در این فرآیند مؤثر است.

هدف از تیپ بندی عبارت است از:

1) نظم در طراحی

2) استفاده از مقاطع با تنوع کمتر که سبب می‌شود تهیه‌ی مقاطع ساده‌تر شود

3) پایین آمدن پرت مصالح

4) کاهش اشتباهات در ساخت و نصب

5) کاهش هزینه ساخت و نصب

6) افزایش سرعت اجرا

اگر در طراحی‌ ها بتوانیم تعدادی از مقاطع تیرها، ستون‌ها، ورق‌ های وصله و یا تیرهای فرعی و … را در طبقات مختلف شبیه به هم (تیپ‌ بندی) کنیم، در این صورت در زمان خرید مجبور به خرید تعداد زیادی مقطع با ابعاد مختلف نخواهیم بود، که این کاهش تنوع خود سبب کاهش هزینه‌ ها می‌شود. پس در نتیجه با توضیحاتی که در ادامه ارائه خواهند شد، می‌توان به افزایش دقت و سرعت اجرای پروژه و همچنین کاهش هزینه‌ ها کمک شایانی نمود.

تفاوت طراحی و تیپ بندی مقاطع

همان‌ طور که می‌ دانیم طراحی سازه، بر اساس مقاومت یا تغییر شکل مجاز اعضا انجام شده و در پایان این فرآیند، بهینه‌ ترین مقطع انتخاب می‌شود، به‌ طوری که تمام الزامات آیین‌ نامه‌ای ارضا شوند، این در حالی است که تیپ‌ بندی در اکثر اوقات با توجه به بحث‌های اجرایی و اقتصادی و بر پایه‌ ی تجربه و همچنین شرایط هر پروژه صورت می‌گیرد و نکات آیین‌ نامه‌ ای کمتر در این رابطه تأثیرگذار می‌باشد.

زمانی که صحبت از تیپ‌ بندی مقاطع در سازه‌ ها می‌شود در بسیاری از اوقات تمایز نکات مربوط به طراحی و تیپ‌ بندی از یکدیگر مشکل می‌ باشد. فرآیند تیپ‌ بندی به‌ طور سنتی در پایان بخش طراحی و پس از نهایی شدن مقاطع در سازه شروع می‌شود، اما دانستن نکات مربوط به تیپ‌ بندی سبب می‌شود که در هنگام طراحی مقطع، انتخاب هر مقطع به‌ صورت آگاهانه انجام شده تا در انتها، نیاز به اعمال تغییرات کمتری داشته باشیم. معمولاً پس از طراحی چندین سازه‌ ی مختلف و با بالا رفتن تجربه‌ ی طراح، فرآیند طراحی و تیپ بندی توسط طراح تا حد زیادی به‌ صورت همزمان انجام شده و در پایان طراحی، تغییرات خیلی زیادی برای تیپ بندی مقاطع صورت نمی‌گیرد.

به‌ عبارت‌ دیگر می‌توان گفت، نکات طراحی و تیپ بندی در بسیاری از اوقات شباهت‌ های زیادی با یکدیگر دارند و در این مقاله سعی شده به نکاتی اشاره شود که تا حدود زیادی هر دوی این مراحل را پوشش دهند.

تیپ بندی ستون‌ فلزی

اولین نکته‌ ای که در تیپ بندی ستون‌ ها باید به آن اشاره نمود در رابطه با نحوه‌ی اجرای ستون‌ ها در پروژه می‌ باشد. همان‌ طور که در شکل زیر هم مشاهده می‌شود، ستون معمولاً اولین عضوی از اسکلت سازه است که اجرا شده و شرایط اجرای آن دارای پیچیدگی‌ های خاصی می‌ باشد که سبب می‌شود امکان جوش‌ کاری گسترده‌ ی ستون در ارتفاع وجود نداشته باشد؛ در نتیجه معمولاً سعی بر آن است که کل مقطع ستون از بالا تا پایین‌، بر روی زمین در محل کارگاه یا کارخانه ساخته‌ شده و جوش‌ کاری‌ های مورد نیاز انجام شوند و در زمان برپا سازی ستون‌ ها، جوشکاری تنها در محل اتصال با صفحه‌ ستون و همچنین وصله ستون انجام می‌گیرد.

شکل1- برپا سازی ستون‌ ها به‌ عنوان اولین گام در اجرای اسکلت یک پروژه

به همین دلیل است که معمولاً تیپ‌ بندی ستون بر روی پلان صورت گرفته و هر تیپ ستون، نشان‌ دهنده‌ ی مقطع ستون از بالا تا پایین خواهد بود. به‌ عنوان نمونه در شکل زیر مشاهده می‌شود که سه نوع تیپ برای ستون‌ های پلان نشان داده شده در نظر گرفته‌ شده است که تیپ C1، C2 و C3 نام دارند. همواره سعی بر آن است که در سازه‌ های معمول، مقطع ستون‌ها از 4 الی 5 تیپ بیشتر نشوند تا فرآیند ساخت راحت تر انجام شود. به عبارت دیگر در هر یک از این سه تیپ، مقطع ستون از طبقه اول تا طبقه‌ی آخر کاملاً مشابه می‌باشند.

شکل2- پلان تیپ بندی ستون ها به صورت متقارن

 تیپ بندی ستون‌ ها به روش گفته شده سبب می‌شود که فرآیند ساخت، ساده‌ تر شده که این امر، هم احتمال خطا را کاهش داده و هم فرآیند ساخت را سریع‌ تر و کم‌ هزینه‌ تر می‌ نماید.

 به‌ عنوان یک نکته‌ ی طراحی که در تیپ بندی مقاطع هم تأثیرگذار می‌باشد، بهتر است ستون‌ ها حتی‌ الامکان در پلان متقارن باشند (مانند پلان ستون گذاری بالا)، تا توزیع نیرو به‌ طور مساوی بین ستون‌ها صورت گیرد.در صورتی که در گوشه‌ ای از سازه ابعاد ستون بزرگ باشد و ابعاد سمت دیگر کوچکتر در نظر گرفته شود، در این صورت نیروهای جانبی بیشتر توسط ستون‌های قوی‌ تر تحمل شده و این امر گاهی سبب به وجود آمدن پدیده‌ی بلند شدگی یا همان آپلیفت (Uplift) می‌شود.

 نکته‌ی دیگری هم که باید در مورد تیپ بندی ستون‌ های فلزی به آن بپردازیم این است که، گاهی به دلیل تعداد کم طبقات و یا مساحت کم سازه، در طراحی به این نتیجه می‌رسیم که برای مقاطع تیر و ستون از مقاطع نورد شده استفاده نماییم (به جای استفاده از مقاطع ساخت شده از ورق مانند قوطی، صلیبی و …) که به صورت شاخه های 12 متری ساخته می شوند.

شکل3- نمونه‌ای از پروفیل‌های نورد شده

اما خوب است بدانید که مقاطع نورد شده در کارخانه تولید شده و به محل کارگاه انتقال داده می‌شوند تا عملیات مونتاژ (برشکاری، جوشکاری و نصب) در محل انجام شود، در چنین شرایطی باید فضای کافی برای عملیات تخلیه و مونتاژ قطعات وجود داشته باشد. در حالتی که تمام مقاطع در محل پروژه، جهت عملیات منتاژ و نصب تخلیه می‌شوند، ممکن است تمایز پروفیل‌ها با ابعاد نزدیک به هم از یکدیگر دشوار باشد، از این رو معمولاً پیشنهاد می‌شود مقاطعی که در پروژه استفاده می‌شوند از دو شماره‌ی متوالی نباشند تا تشخیص ابعاد و شماره‌ها به‌صورت چشمی امکان پذیر باشد؛ به‌عبارت‌دیگر، بهتر است به جای استفاده از IPE200 و IPE220 به‌صورت همزمان در یک پروژه، از IPE200 و IPE240 در طراحی استفاده گردد.

در ادامه، یک سازه فولادی 6 طبقه که ارتفاع هر طبقه 3 متر است برای بررسی انتخاب شده است، ستون‌های روی یک اکس از پلان (فرضاً آکس A1) را در نظر بگیرید. پلان ستون‌گذاری سازه‌ی مذکور در شکل زیر مشاهده می‌شود.

شکل 4- پلان ستون گذاری سازه فولادی

پروفیل‌های طراحی شده توسط طراح برای مقاطع تیر از نوع IPE و مقاطع ستون از دوبل IPE با ورق تقویت بال در نظر گرفته‌شده‌اند.

شکل5- ستون‌های دوبل IPE با ورق تقویت بال

مقاطع در نظر گرفته شده برای ستون‌های اکس A1 در تمام طبقات، در انتهای فرآیند طراحی، در شکل 6 مشاهده می‌شوند.

شکل6- مقاطع ستون‌های آکس A1 در طبقات در سازه‌ی 6 طبقه

با توجه به شکل 6 مشاهده می‌شود که، در طبقات سوم، چهارم و پنجم مقطع ستون 2IPE220 می‌باشد، مجموع ارتفاع این سه طبقه 9 متر است. همان‌ طور که اشاره شد، طول هر شاخه پروفیل‌ ساخته‌شده در کارخانه 12 متر می‌باشد، در نتیجه پس از برشکاری شاخه‌ی 12 متری، برای ساخت ستون طبقات سوم تا پنجم، دو عدد پروفیل IPE220، هر یک به طول 3 متر اضافه خواهد آمد، که ممکن است امکان استفاده از این پروفیل‌ها در سایر بخش‌ها وجود نداشته باشد، در این صورت دو راهکار وجود خواهد داشت:

راهکار اول: همانطور که گفته شد، در صورتی که مقاطع نشان داده شده در شکل 6 عیناً اجرا شوند، جوشکار باید برای ساخت ستون 9 متری، در ابتدا 3 متر از شاخه‌ی 12 متری IPE220 را برش دهد. در این حالت پروفیل 3 متری حاصل، ممکن است در محل دیگری قابل استفاده نباشد. در صورتی هم که این پروفیل قابل استفاده باشد احتمالاً باید به یک مقطع دیگر با استفاده از وصله، جوش داده شود تا طول مورد نیاز تأمین گردد. لازم به ذکر است که با این کار (جوشکاری و وصله‌ی پروفیلِ اضافه به سایر پروفیل‌ها) احتمال ایجاد خطای جوشکاری بالا رفته و ممکن است جوش خوب و با کیفیتی حاصل نگردد که در این حالت علاوه بر اینکه از ظرفیت واقعی مقطع استفاده نمی‌شود، هزینه‌های ناشی از برشکاری، جوشکاری، خرید ورق وصله، الکترود، دستمزد جوشکار و … هم افزایش می‌ یابند. در کنار این موارد، مدت زمان نسبتاً زیادی را در حین اجرا از دست خواهیم داد.

راهکار دوم: این راهکار که معمولاً بیشتر مد نظر قرار می‌گیرد، این است که در طبقه‌ی ششم هم به جای استفاده از 2IPE200 مشابه با سه طبقه‌ی زیرین از 2IP220 استفاده شود تا یک شاخه‌ی 12 متری کامل برای ساخت ستون‌های طبقات 3 تا 6، بدون نیاز به هیچ برشکاری استفاده گردد. اگرچه این راهکار سبب می‌شود که ستون‌ های طبقه‌ی ششم نسبت به مقطع طراحی شده اندکی دست بالا اجرا شوند، اما در این حالت از به وجود آمدن مشکلات ذکر شده در راهکار اول، جلوگیری خواهد شد که در مجموع سبب افزایش بهره‌ وری در ساخت می‌شود.

 همانطور که مشاهده کردیم تمامی ستون های آکس A1 مشابه هم می باشند اما این موضوع را در نقشه های اجرایی چگونه باید به مجری طرح گفت؟

با توجه به بحثی که در ابتدای این بخش در رابطه با تیپ‌ بندی ستون‌ ها صورت گرفت، در مثال فوق می‌ توان مشاهده کرد که مقطع تمام ستون‌ های آکس A1  از طبقه‌ ی اول تا طبقه ششم مشابه می‌ باشند، در نتیجه با توجه به توضیحات ذکر شده، همه‌ ی ستون‌ های این آکس یک تیپ محسوب می‌ شوند که می‌ توان به همه‌ی آنها یک نام مشترک مانند C1 اختصاص داده شود اینگونه مهندس مجری متوجه خواهد شد تمامی ستون ها در این آکس نحوه اجرای یکسانی دارند.

در صورتی که در یک طبقه، دریفت ستون جوابگو نباشد، اولین اقدامی که برای تقویت مقطع باید انجام شود چیست؟

پاسخِ طراحان با تجربه‌ تر در مقایسه با طراحان تازه‌کار  به این سؤال احتمالاً متفاوت می‌باشد. در صورتی که یک ستون جوابگو نباشد، اولین اقدامی که طراح تازه‌ کار ممکن است انجام دهد، افزایش ابعاد مقطع می‌باشد، به‌ طوری که مقطع 2IPE240 را به 2IPE260 و یا BOX20x20x1 را به BOX25x25x1 تبدیل می‌ نماید. اما یک طراح با تجربه پیش از اینکه ابعاد مقطع را افزایش دهد در ابتدا سعی بر افزایش ظرفیت مقطع با استفاده از ورق‌ های تقویتی و همچنین افزایش ضخامت ورق‌ ها می‌نماید، این رویکرد در بسیاری مواقع جوابگو بوده و سبب می‌شود که در طبقات مختلف ستون‌ ها دارای ابعاد متفاوتی نباشند، که این کار اجرای آنها بر روی یکدیگر را ساده‌ تر می‌ نماید.

 اگر مجبور به تغییر مقطع ستون در ارتفاع باشد سازه باشیم چه باید کرد؟

توصیه‌ی مهم در این موارد این است که تغییر ابعاد ستون در ارتفاع به گونه‌ای باشد که اجرای ستون‌ها بر روی یکدگیر میسر باشد، بدین منظور پیشنهاد می‌شود تغییر ابعاد مقطع در ارتفاع حداکثر 2 نمره در نظر گرفته شود، تا در زمان وصله‌ی ستون‌ها در محل تغییر ابعاد، وصله را بتوان بر روی لقمه (ورق‌های پرکننده) نصب نمود.

در شکل زیر یک نمونه وصله‌ی ستون در حالتی که تغییر ابعاد در ارتفاع وجود دارد نشان داده شده است، همان‌طور که مشاهده می‌شود، به دلیل کم بودن تغییر ابعاد، اتصال به کمک لقمه‌هایی انجام شده است.

شکل7- نحوه‌ی اجرای ورق وصله‌ی دو ستون

اگر تغییر مقطع از ستونی به ستون دیگر با اختلاف زیادی همراه باشد (یعنی یک مقطع بزرگ به یک مقطع خیلی کوچک به‌صورت ناگهانی تغییر یابد)، اجرای آن ممکن است بسیار دشوار شود. تغییر مقطع‌های زیاد سبب نیاز به استفاده از ورق‌های وصله و لقمه (ورق‌های پرکننده) با ضخامت‌های بالا می‌شود که در این صورت هزینه‌ی زیادی بابت خرید این ورق‌ ها و همچنین برشکاری و جوشکاری آن‌ها به کارفرما تحمیل خواهد شد. به‌ عنوان مثال تغییر مقطع از دوبل IPE270 به دوبل IPE200 می‌تواند چنین شرایط بحرانی را برای سازه ایجاد کند. نکته دیگری که باید به آن اشاره کرد این است که جوش دادن وصله‌ با ضخامت زیاد به ستون‌ها ممکن است باعث ذوب شدن بخش‌ هایی از بال یا جان پروفیل شود و در ستون ضعف ایجاد نماید. در صورتی که تفاوت ابعاد ستون تحتانی و فوقانی زیاد باشد، امکان استفاده از لقمه نبوده و باید از سایر روش‌ها برای اتصال دو ستون استفاده نمود که این روش‌ها هزینه‌ی به مراتب بیشتری از روش فوق خواهند داشت.

 هدف از تیپ بندی مقاطع، افزایش بهره وری به خصوص در بحث‌های اجرایی پروژه می‌باشد، این بدین معناست که برخی حالت‌ها ممکن است از نظر طراحی در نرم افزار مشکلی ایجاد نکنند، اما از نظر اجرایی قابل قبول نباشد، یکی از این موارد، استفاده از یک ستون قوی بر روی یک ستونی ضعیف‌تر با ابعاد کوچک‌تر می‌باشد که اصلاً ایده‌ی مناسبی نیست.

تیپ بندی تیرها

از آنجایی که معمولاً در پروژه‌ها تعداد تیرها زیاد می‌باشد، احتمال بدست آوردن مقاطع متنوعی برای تیرهای یک پروژه وجود دارد که با توجه به توضیحاتی که در بخش‌های گذشته هم داده شد، این امر سبب غیر اجرایی و غیر اقتصادی شدن پروژه خواهد شد و ممکن است سبب افزایش زمان لازم برای اجرای سازه شود. در نتیجه بهتر است که با یک تیپ بندی منطقی سعی بر کاهش تنوع مقاطع تیرها نماییم. با رعایت برخی نکات پایه‌ای در طراحی و انتخاب مقاطع تیرها، می‌توان تا حد زیادی به ارائه‌ ی یک طرح اجرایی و اقتصادی کمک نمود. در ادامه، به برخی از این نکات اشاره می‌شود:

• همان‌ طور که می‌دانیم در سازه‌ های مهاربندی، با توجه به اینکه اتصال تیر به ستون به‌ صورت مفصلی می‌باشد، تیرها تنها نیروی ثقلی را تحمل کرده و هیچ گونه نیروی جانبی به آنها اعمال نمی‌شود. از این رو، با توجه به اینکه معمولاً در اکثر سازه‌ ها بار ثقلی طبقات (بار مرده و زنده) تقریباً مشابه می‌ باشد (به جز طبقه‌ی بام و پارکینگ)، در نتیجه می‌ توان گفت که احتمالاً تیرهای قاب‌ های ساده در اکثر طبقات دارای مقاطع مشابهی خواهند بود. به این معنا که مقطع تیر یک دهانه در طبقه‌ی اول، با مقطع همان تیر در طبقه‌ی دهم احتمالاً برابر خواهد بود. این نکته کمک شایانی به تیپ بندی مقاطع قاب ساده در طبقات می‌نماید.

• در سازه‌ هایی که در یک جهت سیستم باربر جانبی به‌ صورت قاب خمشی و در طرف دیگر به‌ صورت مهاربندی می‌باشد، از آنجایی که تیرهای قاب خمشی نیروی جانبی را هم تحمل می‌کنند، در نتیجه عکس‌ العمل‌ های بیشتری را به ستون وارد می‌نمایند و نیاز به اتصال‌ های قوی‌ تری خواهند داشت، در نتیجه در این سازه‌ ها در صورتی که ستون‌ ها از نوع مقاطع I شکل تک یا جفت باشند، بهتر است تیرهای قاب خمشی به بال ستون متصل شده و تیرهای قاب ساده به جان ستون. دلیل این امر این است که ضخامت جان در مقایسه با بال کمتر بوده و جوش دادن اتصالات قوی به جان ستون عملاً ممکن نمی‌باشد.
  دلیل دیگر برای این توصیه (اتصال تیرهای قاب خمشی به بال ستون) این است که، سختی قاب خمشی در مقایسه با قاب مهاربندی کمتر می‌باشد، در نتیجه همواره سعی بر آن است که محور قوی ستون‌ها در راستای عمود بر قاب خمشی قرار گیرد تا ممان اینرسی در جهت قاب خمشی (حول محور قوی) افزایش یافته تا دریفت سازه راحت‌تر جواب گو شود. و زمانی که دریفت جواب دهد مجبور به تغییر مقطع یا تقویت مضاعف تیر نخواهیم بود و در نتیجه تیپ بندی تیر ساده تر خواهد شد.

شکل8- جهت مناسب برای اتصال تیرهای قاب خمشی و قاب ساده به ستون

• در تیرهای قاب خمشی به دلیل اینکه اتصال خمشی اساساً احتیاج به جوشکاری و اجرای جزییات نسبتاً زیادی دارد، پیش از انتخاب مقطع نهایی برای تیر، حتماً باید کنترل شود که عرض تیر در محل اتصال، به اندازه‌ی کافی کمتر از عرض ستون باشد تا امکان اجرای جوش‌های لازم وجود داشته باشد.
• در محل اتصال تیرهای قاب خمشی به ستون، در محل چشمه‌ی اتصال در داخل ستون معمولاً نیاز به اجرای ورق پیوستگی می‌باشد که در شکل زیر هم مشاهده می‌شود. از آن‌ جایی که ورق پیوستگی باید در راستای بال تیرها باشد، در صورتی که ارتفاع تیرها در دو طرف ستون متفاوت باشند، ورق پیوستگی باید به‌ صورت مورب اجرا شود که چندان مطلوب مجری نبوده و سبب افزایش هزینه‌ها می‌شود. در نتیجه بهتر است تا حد امکان از تغییر ارتفاع تیرها در دو سمت ستون جلوگیری شود.

به‌ طور کلی معمولاً توصیه می‌شود تا حد امکان ارتفاع تیرهای یک طبقه برابر باشند تا روند اجرای سقف ساده‌تر شود. در این حالت در صورت نیاز به تقویت تیرها، به جای افزایش ارتفاع آن‌ها می‌توان از ورق‌های تقویت استفاده نمود.

شکل9- ورق‌های پیوستگی در ستون

•  به‌ عنوان یک نکته‌ی طراحی که در تیپ بندی مقاطع هم تأثیرگذار است باید اشاره کرد که امروزه استفاده از تیرهای لانه زنبوری چندان مورد تأیید مهندسین نمی‌باشد. لازم به ذکر است که استفاده از تیرهای لانه زنبوری در قاب خمشی و همچنین تیر دهانه‌ی مهاربندی شده، از نظر آیین‌نامه‌های طراحی مانند مبحث دهم مقررات ملی ایران مجاز نمی‌باشد.

تیپ بندی تیرها و ستون‌های ساخته‌ شده از ورق

ورق در کارخانه معمولاً به طول 6 متر تولید می‌شود، عرض ورق هم با توجه به ضخامت آن متغیر می‌باشد، ابعاد متداولی که در کارخانه‌های تولید می‌شوند، عبارتند از:

• ورق‌هایی به ضخامت 0.8، 1، 1.2، 1.5 و 2 سانتی‌ متر به عرض 1.5 متر.
• ضخامت‌ های 2، 2.5، 3، 3.5، 4 و 4.5 سانتی‌ متر به عرض 2.

لازم به ذکر است که امکان تولید سایر ضخامت‌ها هم وجود دارد، اما در اینجا به موارد پرکاربردتر اشاره شده است.

شکل10- ورق‌های تولیدشده در کارخانه

رول‌ های ورق با توجه به ابعاد تیرها و ستون‌ها که طراح به‌ عنوان خروجی نهایی از نرم‌افزار به کارخانه ارائه می‌دهد در کارخانه مونتاژ می‌شوند و بعد از آن بارگیری شده و به محل کارگاه انتقال پیدا می‌کنند.

تیر ورق‌ ها معمولاً توسط 3 ورق ساخته می‌شوند. دو عدد ورق بال و یک ورق جان به هم جوش می‌شوند تا به‌ عنوان تیر ورق در ساختمان به کار روند.

شکل11- ساخت تیر ورق به کمک اتصال سه ورق

ستون‌ های باکس هم همان‌ طور که در شکل زیر مشاهده می‌شود با استفاده از چهار ورق، توسط جوش ساخته می‌شوند. یکی از مزایای استفاده از این مقاطع، انجام فرآیند برشکاری‌ و مونتاژ در کارخانه می‌باشد، به‌ طوری که در کارگاه تنها اقدامات مربوط به نصب صورت می‌گیرد. امکانات و دستگاه‌های مجهز و هم چنین عوامل جوشکار متخصص در کارخانه، در کنارِ کنترل و بازرسی‌هایی که در کارخانه صورت می‌گیرد، سبب ساخت مقاطع با‌کیفیت و معمولاً بدون خطا می‌شود. از‌ این‌ ر‌و، امروزه بسیاری از مهندسین تمایل به استفاده از این مقاطع، به عنوان ستون در ساختمان‌ ها، دارند.

شکل12- ساخت مقطع قوطی (باکس) به کمک ورق

ورق زیر را در نظر بگیرید. طول ورق 6 متر و عرض ورق تولید شده در کارخانه با توجه به اینکه ضخامت آن زیر 2 سانتی متر فرض شده، 1.5 متر می‌باشد. در این صورت بهتر است ابعاد انتخابی برای ارتفاع باکس و یا ارتفاع تیر طوری انتخاب شود که برش ورق‌ها بدون پرتی باشند

شکل13- نحوه‌ی برشکاری بهینه‌ی ورق برای حداقل شدن پرتی

همان‌ طور که در شکل مشاهده می‌شود اگر ورق مذکور به‌صورت 5 ورق هر یک به عرض 30 سانتی متر برش داده شود، در این صورت هیچ مقدار اضافی از ورق باقی نمی‌ماند. در این صورت به‌ عنوان مثال می‌توانیم از ستون باکس به ابعاد 30^cm × 30^cm و یا تیر به ارتفاع 30 سانتی متر در طراحی‌های خود استفاده نماییم. در نتیجه توصیه می‌شود پیش از انتخاب ابعاد ستون حتماً به نکات اجرایی مربوط به ساخت مقاطع توجه شود تا از پرت شدن مقاطع جلوگیری به عمل آید.

ضوابط تیپ بندی مهاربندها و ورق‌ های گاست پلیت

همانطور که در بخش‌های مربوط به تیپ‌ بندی ستون‌ها و تیرها هم گفته شد، نکات مربوط به تیپ‌بندی و طراحیِ مهاربندها هم بسیار به یکدیگر شباهت دارند و توجه همزمان به تمام نکات، در زمان انتخاب مقاطع، ضروری می‌باشد که چند مهم را در اینجا بیان می کنیم:

برای افزایش سرعت و هچنین کاهش خطا در هنگام اجرا، سایز مهاربندهای موجود در هر طبقه باید یکسان انتخاب شود.

اگر سایز مهاربند در یک طبقه یکسان انتخاب نشد؛ مقاطع مهاربند را به صورت متقارن تیپ‌ بندی کنید

 علت تیپ بندی متقارن در مقاطع مهاربند ها چیست؟

اگر مقاطع مهاربند ها متقارن صورت گیرد پخش نیروها هم به صورت متقارن و مساوی بین دهانه‌های مهاربندی انجام می شود. اگر برای مهاربندهای دهانه‌ های یک سمت، مقاطع بزرگ‌ تری در نظر گرفته شود، در این صورت سهم بزرگتری از نیروهای جانبی توسط مقاطع بزرگ‌ تر (به علت سختی بالاتر) تحمل خواهد شد که در چنین شرایطی علاوه بر احتمال وقوع نامنظمی پیچشی در سازه، ممکن است با پدیده آپلیفت یا همان بلندشدگی فونداسیون مواجه شویم که این امر طراحی فونداسیون را با مشکلاتی رو به‌ رو خواهد کرد.

 اگر سایز مهاربند ها در یک دهانه متفاوت باشد چه اتفاقی خواهد افتاد؟

مقاطع انتخاب شده برای مهاربندهای یک دهانه معمولاً دارای ابعاد مشابه می‌باشند و در صورتی که در یک دهانه از مقاطع متفاوت استفاده شود (به‌عنوان مثال یک قطر مهاربند UNP120 و قطر دیگر آن UNP140)، این امر سبب می‌شود تا نیروهای جانبی، بیشتر توسط قطر سخت‌تر تحمل شود که سبب بالا رفتن احتمال خرابی و کمانش مهاربند قوی‌ تر می‌شود، این در حالیست که اگر در یک دهانه از مقاطع یکسان استفاده شود در این صورت توزیع نیروها تقریباً به‌ طور مساوی بین دو عضو انجام خواهد شد، رعایت این امر در مهاربندهای ضربدری و شورون از اهمیت بیشتری برخوردار می‌باشد.

 با توجه به اینکه برش پایه در سازه ها از بالا به پایین افزایش می یابد پس آیا باید مهاربند ها را در طبقات تحتانی قوی تر کنیم؟

لازم به ذکر است در برخی سازه‌ ها به دلیل افزایش برش پایه در طبقات تحتانی، طراح به‌ عنوان یک راهکارِ مقابله با نیروی جانبی، تعداد دهانه‌ های مهاربندی شده را افزایش می‌دهد، در این حالت ممکن است نکته‌ ی گفته شده صادق نبوده و به دلیل افزایش تعداد دهانه‌های مهاربندی شده در طبقات پایین‌ تر، مقاطع مهاربندها هم نسبت به طبقات فوقانی کوچکتر در نظر گرفته شود.

 به‌ طور کلی توصیه می‌شود:

• مقاطع مهاربندها حدالامکان در هر طبقه یکسان باشند
• مقاطع مهاربندها در دهانه‌های روبروی مشابه یکدیگر باشند تا هر دهانه به یک اندازه از نیروی جانبی سهم ببرد.
• مقطع مهاربندها در هر دو یا سه طبقه تیپ شوند.

شکل 14- اجرای مهاربند در سازه‌ی فولادی

ضوابط پلان تیپ بندی بیس پلیت

همانطور که می‌دانیم، کف ستون‌ها وظیفه انتقال نیروها از ستون‌ها به فونداسیون را دارند. همان‌ طور که پیش‌تر هم اشاره شد، ورق‌ ها در کارخانه به طول 6 متر و عرض‌ 1.5 متر و یا 2 متر تولید می‌شوند؛ در نتیجه بهتر است در هنگام انتخاب ابعاد ورق کف ستون، ابعادی در نظر گرفته شود که تا حد امکان برشکاری به حداقل رسیده و مقدار پرتی ورق‌ ها هم کمتر شود.

در سازه‌ هایی که تعداد ستون‌ های آن زیاد می‌باشد، در صورتی که از چندین تیپ ورق، با ابعاد و ضخامت متفاوت برای کف ستون‌ها استفاده شود احتمال اشتباه عوامل اجرایی در هنگام جانمایی ورق کف ستون افزایش می‌یابد. در این حالت بهتر است از تعداد محدودی تیپ ابعادی با ابعاد و ضخامت یکسان استفاده شود در این صورت اشتباهات احتمالی که ممکن است در اجرا رخ دهد کاهش می‌یابند.

شکل15- اجرای بیس پلیت و سخت کننده‌های آن

نکته‌ی بعدی که باید در تیپ بندی بیس پلیت به آن توجه شود انتخاب ابعاد و ضخامت ورق‌ های سخت کننده‌ی کف ستون‌ها می‌باشد. با توجه به اینکه تعداد این ورق‌ های سخت کننده معمولاً زیاد بوده و همان‌ طور که در شکل هم مشاهده می‌شود به علت زاویه دار بودن ورق‌ها، برش دادن آن‌ها با زاویه‌ها و ابعاد مختلف، بسیار سخت و زمان‌ بر است. به همین دلیل معمولاً سعی می‌شود تا جایی که ممکن است تیپ‌ های یکسانی برای ورق‌ های کف‌ ستون و سخت‌کننده در نظر گرفته شود تا علاوه بر کاهش خطاهای انسانی، میزان پرتی ورق‌ها، ناشی از برشکاری هم، کاهش یابد.

نتیجه گیری

به‌ عنوان نکته آخر، همان‌ طور که در ابتدای این بحث هم به آن اشاره شد، توصیه می‌شود که همواره سازه از ابتدا، با در نظر گرفتن نکات اجرایی به‌ صورت بهینه طراحی شده و در صورت نیاز پس از پایان طراحی، تیپ‌ بندی ابعادی اندکی انجام شود.

نکته‌ی بسیار مهم این است که طراح نباید در هنگام تیپ‌ بندی وزن کلی سازه را دچار تغییرات شدیدی نماید که طبیعتاً این امر از لحاظ اقتصادی منطقی نیست. فرآیند طراحی باید با در نظر داشتن نکات تیپ‌ بندی به‌ صورت هدفمند انجام شود. معمولاً در صورتی که طراحی سازه به‌ صورت حرفه‌ای انجام شود در انتها، فقط با تغییر چند مقطع می‌توان یک سازه‌ی تیپ بندی شده و بهینه داشته باشیم.

• مطلبی میخواهید که نیست ؟ از ما بپرسید تا برایتان محتوا رایگان تولید کنیم!

• ارسال سوال برای تولید محتوا