سخت کننده یقه ای ستون فولادی توخالی در قاب خمشی

حسن عراقی- کارشناس ارشد سازه

مقدمه:

برای ستون های فولادی توخالی اجرای ورق پیوستگی به صورت سخت کننده داخلی در اتصالات قاب خمشی با شکل پذیری ویژه یکی از روش های متداول در کشور است؛ لکن جزئیات اجرای این نوع سخت کننده دشوار و منوط به بریدن وجوه ستون میباشد. به علاوه برای ستون های مختلط که قرار است با بتن پر شوند، وجود ورق های داخلی مانع عبور بتن میگردد. از این رو انواع دیگری از این نوع سخت کننده ها در کشورهای دیگر استفاده میشود که علاوه بر سهولت اجرا، رفتار سازه ای بهتری نیز دارند. از جمله این روش ها اجرای سخت کننده به صورت دیافراگم خارجی یا سخت کننده یقه ای میباشد. این نوع سخت کننده خصوصا برای مقاطع قوطی نورد شده که در ابعاد بزرگ در حال حاضر در کشور نیز تولید میشوند بهترین گزینه اجرائی میباشد. این مقاطع در حال حاضر تا سایزهای 500 میلیمتری مربع و 600 میلیمتری مستطیل شکل تا ضخامت 25 میلیمتر تولید میشوند.

طراحی سخت کننده یقه ای:

آئین نامه انجمن معماری ژاپن AIJ روش طراحی اتصالات صلب قاب خمشی با دیافراگم خارجی را برای ستون های توخالی فولادی و ستون های توخالی مختلط (CFT) ارائه کرده است. این نوع اتصال برای هر دو گونه ستون با مقطع دایره و چهارگوش توخالی امکان پذیر است. تحقیقات Kamba و همکارانش در سال 1983 و Tabuchi و همکارانش در سال 1985 منجر به ایجاد شاکله اصلی فرمول های طراحی گردید. اخیرا اتصالات گیردار تیر به ستون قوطی شکل با دیافراگم خارجی توسط گروه های تحقیقاتی خارج از دانشگاه کوبه نیز مطالعه شد که علاوه بر بهبود فرمول های قدیمی، موجب افزایش دامنه کاربرد فرمول ها و قابلیت اطمینان بیشتر به آنها شد (Matsui و همکاران در سال 1996، Ikebataو همکاران در سال 1999، Mitsunari و همکاران در سال 2001).

آئین نامه طراحی فعلی AIJ در قالب طراحی به روش تنش مجاز مقاومت جاری شدن اتصالات را به دست می دهد. این روابط مقاومت جاری شدن برای روش حد نهائی با اندکی تغییرات با توجه به نتایج آخرین مطالعات باز نویسی شده است. آئین نامه AISC امریکا، یوروکد 4 و مبحث 10 مقررات ملی ساختمان ایران روش طراحی این مقاطع را با فرمت شرایط حدی ارائه کرده اند.

روش های اجرائی:

آئین نامه AIJ دو روش اجرائی پیشنهاد کرده است. یکی از این روش ها که با توجه به شرایط داخل کشور بیشتر اجرائی به نظر رسیده است، در تصویر ارائه شده است. در این روش ورق های روسری و زیر سری اندکی پاباز بریده میشوند و در راستاهای متعامد با جوش نفوذی به یکدیگر متصل میشوند. معمولا ضخامت این سخت کننده ها کمتر از ضخامت ورق های روسری و زیر سری محاسبه میشوند که در این حالت سخت کننده ها جدا از آنها اجرا میشوند.