در نشست تشریح برنامه های اعزام هیات رسمی تجاری ایران به امارات مطرح شد
مقدمه
اتصالات از مهمترین بخش‌های مربوط به اجرای ساختمان‌های پیش‌ساخته هستند. هدف از یک اتصال، انتقال نیرو، مقاومت در برابر حرکت و فراهم کردن پایداری مورد نیاز سازه است. در درون هر اتصال تلاش‌های گوناگونی وجود دارد که با توجه به این تلاش‌های وارده هر کدام از اتصالات برای تأمین مقاومت، شکل‌پذیری و جزئیات مناسب طراحی می‌شوند. شکل ۱ تصویری از نحوه اجرای اتصالات در یک سازه پیش‌ساخته بتنی را نشان می‌دهد. در این مقاله به معرفی انواع اتصالات رایج در سازه‌های پیش‌ساخته بتنی و همچنین ضوابط کلی مربوط به طراحی آنها پرداخته می‌شود.
ضوابط مربوط به طراحی اتصالات
اتصالات پیش‌ساخته باید دامنه‌ای از ضوابط را برای طراحی تامین کنند و لازم نیست تمام اتصالات ضوابط یکسانی را برآورده سازند. این ضوابط عبارت‌اند از :
الف) مقاومت: یک اتصال باید مقاومت لازم برای انتقال نیروها را که در طی عمر اتصال به آن وارد می‌شود(مانند مقاومت به تغییرات حجم و نیروهایی که برای پایدار ماندن لازم است)، تامین کند.
ب) شکل‌پذیری: این قابلیت در واقع توانایی تحمل تغییر شکل‌های زیاد، بدون ایجاد شکست است. در اتصالات، شکل‌پذیری وقتی به دست می‌آید که طراحی و جزئیات‌دهی اتصال به گونه‌ای باشد که قطعات فولادی آن قبل از شکست جوش یا شکست ناحیه بتنی به تسلیم برسند. معمولاً بتن به طور ترد شکسته می‌شود، مگر این که به خوبی محصور شده باشد.
ج) تطابق با تغییر حجم: خزش، انقباض و کرنش‌های مربوط به تغییر حجم می‌توانند تنش‌های زیادی را در اعضای بتنی پیش‌ساخته و اتصالات آنها ایجاد کنند. اگر این تنش‌ها از طریق اتصالات صلب توسعه یابند، باید در طراحی مدنظر قرار گیرند. معمولاً اگر اتصال اجازه بعضی از حرکات را بدهد و به این ترتیب آسودگی در مقابل تنش‌های یاد شده را از طریق کرنش‌های تغییر حجمی فراهم آورد، خیلی بهتر خواهد بود.
د) دوام: وقتی که اتصال در معرض هوا و محیط‌های خورنده قرار می‌گیرد، المان‌های فولادی باید به اندازه کافی با بتن، رنگ، پوشش اپوکسی یا گالوانیزه پوشیده شوند. در این موارد از فولادهای ضدزنگ نیز می‌توان استفاده کرد.
ه) مقاومت در برابر آتش‌سوزی : اتصالاتی که می‌توانند پایداری سازه را درصورتی‌که در آتش‌سوزی ضعیف شوند، به خطر اندازند، باید مانند اعضای متصل به آنها حفظ شوند.
ج- قابل ساخت بودن: در هنگام طراحی اتصال بایستی به قابل ساخت بودن و سهولت اجرای آن در یک زمان قابل قبول توجه کرد.
معرفی انواع اتصالات متداول در سازه‌های پیش‌ساخته بتنی
۱- اتصالات سقف به سقف و سقف به تیر: سقف‌های هالوکور پیش‌ساخته از مرسوم‌ترین سقف‌های موجود در سازه‌های پیش‌ساخته بتنی هستند. اتصالات این گونه سقف‌ها به یکدیگر و همچنین اتصال این سقف‌ها به تیرهای کناری و میانی در شکل ۲ نشان داده شده است. این اتصالات از نوع تر هستند.
۲- اتصالات پانل‌های دیوار به سقف‌های پیش‌ساخته بتنی: از اتصالات رایج دیگر در سازه‌های پیش‌ساخته بتنی، اتصال پانل‌های دیوارهای باربر پیش‌ساخته بتنی به دال سقف است. در شکل۳ جزئیات دو نوع از این اتصال نشان داده شده است که در آنها از اتصالات مکانیکی و همچنین اتصال دهنده از نوع اسلیو که در اتصالات پیش‌ساخته بتنی کاربرد زیادی دارد، استفاده شده است.
الف) اتصالات تیرها و دال رویه بتنی
در سقف‌های سازه‌های پیش‌ساخته بتنی معمولاً از دال‌های پیش‌ساخته استفاده می‌شود. گاهی برای یکپارچگی اعضای سقف به یکدیگر ترجیح داده می‌شود که یک لایه بتن رویه درجا در محل پروژه اجرا شود. در شکل ۴ جزئیات چند نوع اتصال رایج در سقف‌های سازه‌های پیش‌ساخته بتنی، شامل اتصال دال رویه بتنی درجا و همچنین دال پیش‌ساخته بتنی به تیرهای پیش‌ساخته بتنی نشان داده شده است.
ب) اتصالات ستون به ستون و فونداسیون با صفحه پای ستون
برای اتصالات ستون‌های پیش‌ساخته بتنی به یکدیگر یا اتصال ستون پیش‌ساخته به فونداسیون، لازم است از صفحه پای ستون فولادی استفاده شود. ممکن است ابعاد صفحه پای ستون هم اندازه با ابعاد ستون باشد یا از ابعاد ستون بزرگتر باشد. جزئیات این دو نوع از اتصال در شکل ۵ نشان داده شده است.
ج) اتصالات ستون به فونداسیون با استفاده از اتصال گلدانی
یکی از اتصالات در سازه‌های پیش‌ساخته بتنی، اتصال ستون به فونداسیون توسط اتصال گلدانی است. در این نوع اتصال مطابق با شکل ۶-الف یک حفره گلدانی شکل درون فونداسیون تعبیه می‌شود. پس از قرار گرفتن ستون درون گلدانی و شاقول کردن آن به وسیله گوه‌های چوبی، حفره با گروت پر می‌شود. شایان‌ذکر است که در اطراف ستون و جداره فونداسیون در ناحیه گلدانی باید مطابق شکل ۶-ب کلیدهای برشی به اندازه کافی تعبیه شود.
۲- از نقطه‌نظر رویکرد پیش‌ساخته سازی
از نظر رویکردهای حاکم بر ساخت اتصالات پیش‌ساخته، این اتصالات را می‌توان به دو گروه زیر تقسیم‌بندی کرد:
الف) اتصال شبه یکپارچه: در این رویکرد سعی طراح بر این است که اتصال را به گونه‌ای طراحی کند که مانند اتصال یکپارچه عمل کند. این رویکرد از آن جهت به وجود آمد که ساختمان‌های پیش‌ساخته را بتوان با استفاده از آیین‌نامه‌های موجود ساختمانی که بر پایه درجا‌سازی ساختمان‌ها هستند، منطبق کرد تا طراحی آنها قانونمند‌تر شکل گیرد. این نوع اتصال معمولاً شامل اتصالات تر می‌شود. یک نمونه از این نوع اتصال در شکل ۹-الف نشان داده شده است.
ب) اتصال گرهی: در این رویکرد بر خلاف اتصال یاد شده سعی نمی‌شود از ساختمان‌های یکپارچه تقلید کرد. در این نوع رویکرد سعی بر این است که با رسمیت دادن به اتصال پیش‌ساخته، ملزومات این اتصال را برای خود و نه برای اتصال یکپارچه تامین کنند. این نوع اتصال هم می‌تواند هم از نوع خشک و هم از نوع تر باشد، ولی معمولا اتصالات خشک را شامل می‌شود. یک نمونه از این نوع اتصال در شکل ۹-ب نشان داده شده است.
۳- از نظر مکان‌یابی منطقه اتصال
از نظر موقعیت، اتصالات پیش‌ساخته را می‌توان به دو دسته زیر تقسیم کرد:
الف) منطقه اتصال در وسط تیر و ستون: المان‌هایی که این اتصالات آنها را به هم می‌پیوندد، معمولاً به صورت صلیبی هستند. استفاده از این منطقه اتصال به این دلیل است که در ناحیه گرهی تیر به ستون به علت تعدد آرماتورهای موجود، ساخت و مونتاژ با مشکل روبه‌رو می‌شود. دلیل دیگر، استفاده از این مکان می‌تواند به این علت باشد که در وسط تیر اکثراً لنگر به صورت مثبت بوده، ولی در ناحیه گرهی با اعمال نیروی جانبی برای لنگر ممکن است تغییر یاید و در نتیجه اتصال باید بتواند تقاضای لنگر مثبت و منفی را به طور همزمان برآورده سازد. شکل ۱۰-الف محل یک نمونه از این اتصال را نشان می‌دهد.
ب) منطقه اتصال در گره تیر و ستون: اکثر اتصالات پیش‌ساخته درجاساز در گره تیر به ستون ساخته می‌شوند که می‌تواند به دلیل استفاده از ناحیه گرهی به عنوان تکیه‌گاه تیر باشد. شکل ۱۰-ب محل یک نمونه از این اتصال را نشان می‌دهد.
۴- از نظر سطح عملکردی
اتصالات پیش‌ساخته بتنی را از نظر عملکرد می‌توان به دو دسته زیر تقسیم کرد:
الف) اتصال ارتجاعی: در این نوع اتصال سعی بر این است که مقاومت ناحیه اتصال طوری باشد که در طی اعمال ترکیب بارها اتصال به صورت ارتجاعی باقی بماند و وارد ناحیه پلاستیک نشود؛ به عبارت دیگر، مفصل پلاستیک در ناحیه‌ای جز ناحیه اتصال تشکیل شود. این نوع اتصال دارای شکل‌پذیری کم و اتلاف انرژی پایینی است، ولی معمولاً مقاومت و سختی بالایی دارد.
ب) اتصال شکل‌پذیر: در این نوع اتصال، بیشتر توجه طراح بر این نکته بوده که بتواند از طریق این نوع اتصال، نیروهای زلزله موجود را مستهلک کند. به همین دلیل به این اتصال اجازه داده می‌شود که وارد ناحیه پلاستیک شود. بنابراین، ناحیه اتصال و مفصل پلاستیک بر روی یکدیگر منطبق خواهند شد. این نوع اتصال معمولاً دارای شکل‌پذیری و اتلاف انرژی بالا، ولی سختی و مقاومت کمتری است.
۵- از نظر صلبیت اتصال
معمولاً اتصالات در سازه‌ها به دو دسته کلی تقسیم‌بندی می‌شوند: دسته اول اتصالات مفصلی و دسته دوم اتصالات صلب هستند. در اتصالات صلب دو المان متصل شده با یکدیگر چرخش می‌کنند و لنگر بین آنها به طور کامل انتقال می‌یابد. چند نمونه از این اتصالات در شکل ۱۱ نشان داده شده است. در اتصالات مفصلی چرخش انتهایی هر عضو مستقل از چرخش انتهایی عضو دیگر است و لنگر بین اعضا منتقل نمی‌شود. سه نمونه از این اتصالات نیز در شکل ۱۲ آورده شده است.
در عمل هیچ اتصالی نمی‌تواند به طور کامل به صورت صلب یا مفصلی به کار رود. بنابراین، دو نوع اتصال در انتهای یک بازه قرار خواهند گرفت. هر اتصالی که در درون این بازه قرار گیرد، اتصال نیمه‌صلب نامیده می‌شود. مرز بین اتصالات نیمه‌صلب و سایر اتصالات به درستی مشخص نیست و می‌توان آن را به دلخواه در نظر گرفت. در این اتصالات دوران نسبی بین تیر و ستون وجود دارد، به طوری که لنگر به صورت ناقص بسته به صلبیت اتصال بین دو المان متصل شده مبادله می‌شود.
منابع:
۱- مدح خوان، م.، آهوقلندری، ن.، «راهنمای کاربردی طراحی اجزای قاب ساختمانی ساده بتن مسلح پیش‌ساخته به همراه دیوار برشی»، انتشارات مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، تهران، ۱۴۰۰.
[۲] PCI Design Handbook, Precast and Prestressed Concrete – 8th Edition, 209 W. Jackson Blvd. #500, Chicago, IL 60606 – 312.786.0300, Precast/Prestressed Concrete Institute, 2017.
[3] Elliot, K. S., «Precast Concrete Structures», ۲th edition, Taylor and Francis Publisher, INC, 2016.
دیدگاهتان را بنویسید