ملزومات اتصال ستون به فونداسیون1 یکی ازمهم تربن نکات در طراحی ساختمان است. در شروع به نکاتی پرداخته می شود. این مطلب بخشی از کتاب ساختمان های صنعتی (جلد اول} -از میل مهار ستون تا سقف است که بعلت اهمیت در اینجا آمده. کل کتاب نیز در این آدرس قایل دسترسی است.
ستون های ساختمانی باید به فونداسیون مهار شوند به طریقی که امکان انتقال نیروی کششی، برشی و ممان واژگونی را داشته باشند. توضیحات زیر در جهت مهار نمودن ستونها در مقابل برش و کشش خواهد بود. اصولی که خواهد آمد برای واژگونی نیز میتواند بکار رود. نیروی کششی بصورت معمول از طریق میل مهارها به سیستم فونداسیون منتقل میگردد. برش به صورت اصطکاک، برش اصطکاکی و تماسی به فونداسیون میرسد. اصطکاک، در محاسبه نیروی زلزله نباید بکار برده شود. طراحی این میل مهارها در مطلب زیر میآید.
ملزومات اتصال ستون به فونداسیون1
مشکلات احتمالی در عدم رعایت ملزومات اتصال ستون به فونداسیون:
طراحی:
طراحی نامناسب، چه در جزئیات و چه در نصب میل مهارها، باعث مشکلات متعددی در ساختمانهای صنعتی میگردد. این مشکلات شامل:
اندازه ناکافی میلمهارها
عدم پیش بینی میلمهار برای کشش موجود
طراحی نامناسب یا جزئیات لازم در فونداسیون برای نیروی میل مهار
عدم کفایت ضخامت صفحه ستون
عدم کفایت طراحی و یا نامناسب بودن جزئیات تداخل میلمهار و صفحه ستون
نامیزان بودن و یا جابجائی میلمهارها در زمان نصب
خستگی
توضیحات زیر در جهت طراحی و جزئیات پایههای ستون میباشد.
ملزومات اتصال ستون به فونداسیون1
مقابله با نیروی کششی به وسیلۀ میل مهار:
مقابله با نیروی کششی:
طراحی میل مهارها برای کشش شامل چهار مرحله می باشد.
تعیین حداکثر خالص نیروی برکنش (Uplift) در ستون.
انتخاب مصالح میلمهار و شماره و تعداد میل مهارها برای مقابله با این نیروی برکنش.
تعیین ابعاد صفحه ستون و ضخامت و جوش لازم برای انتقال نیروهای بر کنش براساس راهنمای (AISC,1990) (Design Guide1)
تعیین روش توزیع میلمهارها در بتن ( برای مثال: انتقال نیروی کششی از میلمهارها به بتن فونداسیون)
ملزومات اتصال ستون به فونداسیون1
قدم اول: حداکثر خالص نیروی برکنش در ستونها براساس بارهای وارده و آنالیز سازه بدست میآید. استفاده از مصالح سبک سقف در ساختمانهای صنعتی، معمول است. به عنوان یک نتیجه، نیروی برکنـش باد معمـولاً از بار مرده وارده تجاوز مینماید. بنابراین ستونها با نیروی برکنش مواجه میشوند. بهاضافه آنکه ممکن است بعضی از ستونها در دهانه ممانگیر یا بادبندی شده با نیروی برکنش ناشی از واژگونی مواجه شوند.
ملزومات اتصال ستون به فونداسیون1
( در ساختمانهای معمول صنعتی در ایران، تقریباً چنین مسئلهای نادر است، چرا که نسبت دهانه و ارتفاع و فشارهای معمول باد، چنین مشکلی را معمولاً پیش نیاورده و در صورت وجود نیز مقدار آن ناچیز خواهد بود. از نظر طولی نیز وقتی با بادبندهای ضربدری بین ستونها مواجه هستیم و فشار باد به جانب ساختمان میوزد، تعداد بادبندها معمولاً آنقدر هست که چنین نیرویی در پای ستونهای بادبندی شده به مقدار بالا به وجود نیاید. اما آشنایی مهندسین برای طرح فونداسیون ساختمانهای بلند که در باد و زلزله، معمولاً با نیروی برکنش مواجه میشوند، لازم است.م)
ملزومات اتصال ستون به فونداسیون1
قدم دوم : ميلمهارها بايد براساس مشخصات ASTM 1554 F از نوع گرِيد 105,55,36باشد. اعداد اخيرنشان دهنده تنش جاري شدن ميلمهارها ميباشند (به KSI .م ). به غير از آنكه به روش ديگري معين شده باشد، براي نشان دادن گريد، انتهاي ميلمهار با كُد رنگي مشخص ميشود.
جوشكاري به نوع گريد 36 مجاز بوده و در گريد 55 نيز در صورت تطبيق با مشخصات SI مجاز ميباشد. استفاده از ميلمهارهاي 307A ديگر مجاز نميباشد، حتي با آنكه نوع C آن مطابق مشخصات گريد 36A است. استفاده از ميلمهارهايي كه مطابق ليست مشخصات ميلمهار ASTM و ميلههاي دنده شده در 1999LRFD AISC ليست شدهاند، همچنين نوع فولاد زنگ نزن 304 و 316 مجاز ميباشد.
ملزومات اتصال ستون به فونداسیون1
تعداد ميل مهارهاي لازم:
تعداد ميل مهارهاي لازم بستگي به حداكثر نيروي بركنش روي ستون و مقدار تنش كششي مجاز ميلمهارها دارد، از نيروي دسته اهرمي (Force Prying ( صرفه نظر ميشود. (آنچه كه به عنوان نيروي دسته اهرمي ترجمه شده مطابق شكل تاثير تغيير شكل ورق پاي ستون ميباشد . اگر فرض كنيم دو عدد ميل- مهار داشته باشيم كه بخواهد نيروي كشش T را تحمل كند مقدار نيروي آن در هر كدام از ميلمهارها /2F ميگردد. اما به علت آنكه ممكن اســت صفحه ستون نازك باشد نقطه A و B به پايه اهرم تبديل شده و نيروي درون ميلمهار ازدياد مييابد.
ملزومات اتصال ستون به فونداسیون1
تغيير شكل:
اين عمل در بسياري از اتصالات وجود دارد كه توسط مهندس طراح بايد مورد توجه قرار گيرد. اصولاً تجويز در اين مورد شايد آنستكه توجه به تغيير شكل مهمتر از توجه به نيرو است. اين نكته بعلت آنستكه نيرو اول ديده ميشود و سپس تغيير شكل ديده يا ناديده ميماند و مهندس خود را بايد از آن برحذر دارد. براي مطالعه بيشتر موضوع ميتوانيد به كتاب پيچ ومهره اعلاء، چاپ نتشارات كُرميت پارس مراجعه فرماييد.م) اين موضوع بخاطر ضخامت صفحه ستون كه براساس عمل كنسولي از كناره بال يا جان ستون محاسبه ميشود.
(كه در قدم سوم توضيح داده خواهد شد). ولي به صورت محاسبات نشان داده است كه در زمانيكه ميلمهارها در خارج از منطقه مقطع ستون قرار گرفتهاند و نيروي درون ميلمهارها بزرگ ميباشد، نبايد نيروي دسته اهرمي نديده گرفته شود. يك روش محافظه كارانه براي اتصال طره در آئيننامه AISC آمده كه مشابه اين محاسبات است و ميتواند مورد استفاده قرار گيرد.
ملزومات اتصال ستون به فونداسیون1
ملزومات اتصال ستون به فونداسیون1
بر کنش:
وسايلي كه بار طراحي بركنش در حالت كامل، زياد اتفاق ميافتد، همچنين در ساختمانهايي كه بار جرثقيل ممكن است بـه تعداد زياد به آن وارد شود، نيز بايد اين موضوع در نظرگرفته شود. در 13 NO REPORT TECHNICAL AISE براي طراحي كارخانههاي نورد، پيشنهاد ميكند كه 50 درصد حداكثر بار جانبي جرثقيلها و نگهدارنده- هاي جانبي براي خستگي بايد مورد محاسبه قرار گيرند.
ملزومات اتصال ستون به فونداسیون1
در گذشته، تلاشهايي در مورد پيش تنيدگي ميلمهار در بتن جهت جلوگيري از اثر نوسان تنش كششي در ميلمهار، و بنابراين، صرفه نظر كردن از موضوع خستگي، انجام شده. اما اين موضوع پيشنهاد نميگردد، مگر آنكه در جهت جلوگيري از اثر خزش در بتن نگهدارنده ميلمهار، دوباره ميلمهار تنيده شود. اين در صورتي ممكن است كه در زير ورق پاي ستون مهره به ميلمهار بسته نشده باشد، تا بتوان با سفت كردن مهره روي صفحه ستون، پيش تنيدگي را دوباره در آن ايجاد كرد
مطاله این بخش از کتاب ساختمان های صنعتی (جلد اول) به همکاران طراح ساختمان توصیه می شود.
