اجرا و کاربرد
ورق در اتصالات اسکلت فلزی؛ صفحهستون، ورق اتصال و نکته‌های سفارش پلیت
صفحهستون و ورق‌های اتصال در اسکلت فلزی چه کاری می‌کنند، بولت مهاری، تراز کردن و گروت چه نقشی دارند و پلیت این قطعهها را چطور سفارش دهیم.
- انتشار:
- به‌روزرسانی:
- زمان مطالعه
- ۷ دقیقه مطالعه
فهرست مطالب
در هر اسکلت فلزی، تیرآهن و ستون فقط نیمی از کار هستند؛ نیم دیگر اتصال‌هایی است که این قطعهها را به هم و به فونداسیون وصل می‌کنند، و بیشتر این اتصال‌ها از ورق ساخته میشوند. در این مقاله توضیح می‌دهیم صفحهستون (بیسپلیت) و ورق‌های اتصال چه کاری می‌کنند، در کارگاه چه نکته‌هایی دارند و پلیت این قطعهها را چطور باید سفارش داد.
ورق در اتصالات اسکلت فلزی چه نقشی دارد؟
ورق در اتصال، نیرو را از یک عضو به عضو دیگر منتقل میکند. صفحهستون نیروی ستون را به بتن فونداسیون می‌رساند؛ ورق‌های اتصال تیر به ستون، بار تیر را به ستون می‌دهند؛ ورق‌های وصلهٔ ستون دو تکهٔ ستون را به هم می‌دوزند. بیشتر این قطعهها در کارخانه یا کارگاه ساخت بریده، سوراخ و به یکی از اعضا جوش داده میشوند و در محل نصب با پیچ یا جوش به عضو دیگر بسته میشوند.
ابعاد، ضخامت، گرید و نوع اتصال هر ورق را مهندس محاسب تعیین میکند و در نقشه‌های اجرایی می‌آید. کار خریدار و پیمانکار این است که همان مشخصات را دقیق تهیه و اجرا کنند. طراحی اتصال در ایران تابع مبحث دهم مقررات ملی ساختمان (طرح و اجرای ساختمان‌های فولادی) است؛ این مقاله جای آن و جای نقشه را نمی‌گیرد و فقط منطق اجرایی و خرید را توضیح می‌دهد.
صفحهستون (بیسپلیت)؛ رابط ستون و فونداسیون
صفحهستون ورقی است که به انتهای پایینی ستون جوش می‌خورد و با بولتهای مهاری (بولت‌هایی که پیش‌تر در بتن کار گذاشته شده‌اند) به فونداسیون بسته میشود. وب‌سایت SteelConstruction.info، که خود را «دانشنامهٔ رایگان اطلاعات ساخت‌وساز فولادی بریتانیا» معرفی میکند، صفحهستون رایج ساختمان‌های چندطبقه را این‌طور شرح می‌دهد: یک ورق ساده مستطیلی یا مربعی که با جوش گوشه به انتهای ستون وصل میشود و با چهار بولت به فونداسیون بسته میشود؛ بولتها در غلاف یا مخروط داخل بتن قرار می‌گیرند و ورق مهاری دارند تا از بتن بیرون کشیده نشوند.
به نوشتهٔ همین منبع، نیروی ستون معمولاً از راه تماس مستقیم (اتکا) به صفحه و از صفحه به بتن می‌رسد و بولتها بیشتر ستون را هنگام نصب پایدار نگه میدارند و در دهانه‌های بادبندی کشش رو به بالا را تحمل می‌کنند. برای طراحی دقیق‌تر، مؤسسهٔ ساخت‌وساز فولادی آمریکا (AISC) راهنمای طراحی شمارهٔ ۱ را با عنوان «طراحی اتصال پای ستون» منتشر کرده که ویرایش سوم آن در سال ۲۰۲۴ با به‌روزرسانی‌های طراحی لرزه‌ای و پای ستون‌های مدفون عرضه شده است.
بولت مهاری، سوراخ بزرگتر و تراز کردن ستون
بولتهای مهاری پیش از رسیدن اسکلت، همراه بتن‌ریزی فونداسیون کار گذاشته میشوند و جای دقیقشان همیشه با نقشه یکی درنمی‌آید. به همین دلیل سوراخهای صفحهستون از قطر بولت بزرگتر است. مقاله‌ای در نشریهٔ Modern Steel Construction (مجلهٔ AISC، ژوئن ۲۰۱۰) می‌نویسد سوراخهای صفحهستون بزرگ‌اند و برای همین اغلب واشری با سوراخ استاندارد روی صفحه گذاشته میشود. چند نکتهٔ دیگر از همان مقاله:
- بولت مهاری را نمی‌توان مثل پیچ پرمقاومت در اتصال فولاد به فولاد پیش‌تنیده کرد و پس از سفت شدن، کشش آن به‌تدریج کم میشود.
- استفاده از بولت مهاری برای انتقال برش توصیه نشده و فقط با احتیاط به کار می‌رود.
- برای تراز کردن ستون چهار روش رایج نام برده شده است: مهرهٔ تراز و واشر زیر صفحه روی خود بولتها، پیچ‌های ترازکننده، دسته‌ای از لایی‌های فلزی (شیم) میان صفحه و فونداسیون، و ورق تراز که کار شابلون بولتها را هم انجام می‌دهد.
- هر تغییر یا اصلاح در بولتهای مهاری باید با تأیید مهندس طراح باشد (مقاله این را الزام مقررات ایمنی کار آمریکا، OSHA، می‌داند).
همان مقاله یادآوری میکند که رواداری‌های اجرای بتن معمولاً از رواداری‌های اسکلت فولادی بزرگترند و پیمانکار اصلی باید هماهنگ کند تا همهٔ گروه‌ها بدانند چه رواداری‌هایی را باید رعایت کنند. در عمل یعنی پیش از بتن‌ریزی، جای بولتها را با شابلون کنترل کنید تا در روز نصب، صفحهستون روی بولتها بنشیند.
گروت زیر صفحهستون
بعد از تراز کردن ستون، فاصلهٔ میان صفحهستون و رویهٔ فونداسیون پر میشود. طبق مقالهٔ AISC، پیمانکار اصلی گروت بدون جمعشدگی را میان صفحه و فونداسیون اجرا میکند و زمان آن باید طوری باشد که نصب اسکلت متوقف نشود. SteelConstruction.info هم از ریختن گروت پرمقاومت در فضای زیر صفحه نام می‌برد. هدف این است که صفحه بهطور یکنواخت روی بتن بنشیند و نیرو فقط از چند نقطهٔ تماس منتقل نشود.
ورق‌های اتصال تیر به ستون و وصلهٔ ستون
SteelConstruction.info در معرفی اتصالات ساده (اتصال‌هایی که لنگر قابل‌توجهی منتقل نمی‌کنند) چند نوع ورق را شرح می‌دهد:
| نوع ورق | کجا جوش می‌خورد | در محل نصب | نکته |
|---|---|---|---|
| ورق پیشانی با ارتفاع جزئی | به انتهای تیر، در کارخانه | به ستون یا تیر اصلی پیچ میشود | به گفتهٔ منبع، ظرفیت برشی بالا و هزینهٔ نسبتاً کم |
| ورق پیشانی تمام‌ارتفاع | به انتهای تیر، در کارخانه | پیچ میشود | مقاومت بیشتر در برابر نیروهای کششی اتصال |
| ورق اتصال جان (فین پلیت) | به عضو نگه‌دارنده (ستون یا تیر اصلی)، در کارخانه | جان تیر به آن پیچ میشود | به گفتهٔ منبع، ساخت اقتصادی و نصب ساده |
| ورق وصلهٔ ستون | ورق‌های رویه جوش نمی‌خورند و روی بال‌های هر دو تکه پیچ میشوند؛ ورق‌های انتهایی به انتهای هر دو تکه ستون، در کارخانه | پیچ میشود | منبع می‌نویسد وصله معمولاً هر دو یا سه طبقه و کمی بالاتر از کف قرار می‌گیرد |
جزئیات استاندارد بریتانیایی که این منبع آورده، مثلاً فین پلیت‌های ۱۰ میلی‌متری، برای گریدها و پیچ‌های همان دستورالعمل است و نباید آن را مستقیم به پروژهٔ دیگری منتقل کرد. نکتهٔ کلی‌تر این است که بیشتر ورق‌های اتصال در کارخانه جوش می‌خورند و در کارگاه پیچ میشوند؛ پس دقت برش و سوراخ‌کاری در کارخانه، سرعت و کیفیت نصب را تعیین میکند. مقایسهٔ اجرایی ستون‌های قوطی و دوبل را، که جزئیات صفحه‌ستونشان متفاوت است، در مقالهٔ ستون قوطی یا تیرآهن دوبل آورده‌ایم.
پلیت مناسب قطعههای اتصال؛ گرید، ضخامت و وزن
ورق‌های اتصال معمولاً از ورق سیاه ضخیم (پلیت) بریده میشوند. در کاتالوگ آهن آسا دو گرید پلیت ثبت شده است: ورق سیاه ضخیم S235JR و ورق سیاه ضخیم S355JR، هر دو با تلرانس ابعادی طبق EN 10029 و در ضخامت‌های ۸ تا ۶۰ میلی‌متر. ابعاد اصلی برگ‌ها ۱۵۰۰×۶۰۰۰ و ۲۰۰۰×۶۰۰۰ میلی‌متر است؛ S235JR در ابعاد ۱۲۵۰×۶۰۰۰ (تا ضخامت ۴۰) و ۲۰۰۰×۱۲۰۰۰ (ضخامت ۱۲ تا ۴۰) و S355JR در ۲۰۰۰×۱۲۰۰۰ با ضخامت‌های ۱۲، ۲۵ و ۴۰ میلی‌متر هم ثبت شده است. تفاوت این دو گرید را در مقالهٔ ورق S235JR و S355JR توضیح داده‌ایم.
وزن اسمی چند ضخامت رایج، از کاتالوگ آهن آسا:
| ضخامت (میلی‌متر) | وزن اسمی (کیلوگرم بر متر مربع) | وزن اسمی برگ ۱۵۰۰×۶۰۰۰ (کیلوگرم) |
|---|---|---|
| ۱۰ | ۷۸٫۵ | ۷۰۶٫۵ |
| ۱۵ | ۱۱۷٫۷۵ | ۱۰۵۹٫۷۵ |
| ۲۰ | ۱۵۷ | ۱۴۱۳ |
| ۲۵ | ۱۹۶٫۲۵ | ۱۷۶۶٫۲۵ |
| ۳۰ | ۲۳۵٫۵ | ۲۱۱۹٫۵ |
| ۴۰ | ۳۱۴ | ۲۸۲۶ |
مقالهٔ AISC یادآوری میکند که تنش تسلیم و مقاومت کششی ورق می‌تواند با ضخامت تغییر کند؛ برای همین گرید و ضخامت را باید با هم از نقشه برداشت و در گواهی آنالیز ورق تحویلی کنترل کرد. خواندن گواهی را در مقالهٔ گواهی آنالیز (MTC) آهن‌آلات شرح داده‌ایم.
سفارش پلیت برای اتصالات؛ از فهرست قطعه تا برگ
قطعههای اتصال کوچک‌اند، اما در یک پروژه تعدادشان زیاد است. چند گام ساده سفارش را دقیق‌تر میکند:
- فهرست قطعهها را از نقشه استخراج کنید: صفحه‌ستون‌ها، ورق‌های اتصال، سخت‌کننده‌ها و ورق‌های وصله، هر کدام با ابعاد، ضخامت، گرید و تعداد.
- بر اساس ضخامت و گرید گروهبندی کنید: هر گروه از یک نوع برگ بریده میشود؛ قطعه‌ای با گرید متفاوت را در گروه دیگر نگذارید.
- ابعاد برگ را برای چیدمان برش انتخاب کنید: با کارگاه برش، چیدمان قطعهها روی برگ‌های ۱۵۰۰×۶۰۰۰ یا ۲۰۰۰×۶۰۰۰ را بسنجید و دورریز برش را در مقدار سفارش لحاظ کنید.
- وزن را تخمین بزنید و با وزن واقعی تطبیق دهید: وزن اسمی جدول بالا برای برآورد است؛ پلیت بر اساس وزن واقعی فروخته میشود و میتوان آن را بر حسب کیلوگرم، تن یا برگ سفارش داد.
- مدارک را از ابتدا بخواهید: اگر مشاور نوع خاصی از گواهی آنالیز خواسته، آن را در درخواست بنویسید.
انواع ورق را در دستهٔ ورق ببینید. اگر فهرست پلیت‌های اتصال پروژه را آماده دارید، آن را از راه فرم تماس بفرستید تا برای پیش‌فاکتور بررسی شود.
جمع‌بندی
صفحهستون و ورق‌های اتصال، اعضای اسکلت فلزی را به هم و به فونداسیون وصل می‌کنند و بیشترشان در کارخانه جوش می‌خورند و در محل نصب پیچ میشوند. در پای ستون، کنترل جای بولتهای مهاری پیش از بتن‌ریزی، تراز کردن ستون و اجرای گروت بدون جمعشدگی سه نکتهٔ اجرایی اصلی‌اند. ابعاد، ضخامت و گرید هر ورق را نقشه تعیین میکند؛ خریدار باید همان را دقیق سفارش دهد، قطعهها را بر اساس ضخامت و گرید گروهبندی کند و دورریز برش و وزن واقعی را در نظر بگیرد.
پرسش‌های متداول
صفحهستون (بیسپلیت) چیست و چه کاری میکند؟
ورقی است که به انتهای پایینی ستون جوش داده میشود و ستون را با بولتهای مهاری به فونداسیون بتنی وصل میکند. نیروی ستون از راه صفحهستون به بتن منتقل میشود و بولتها ستون را هنگام نصب پایدار نگه میدارند.
چرا سوراخهای صفحهستون از قطر بولت بزرگترند؟
بولتهای مهاری پیش از نصب اسکلت در بتن کار گذاشته میشوند و جای دقیقشان همیشه با نقشه یکی نیست. سوراخ بزرگتر این خطا را جبران میکند و اغلب یک واشر با سوراخ استاندارد روی صفحه گذاشته میشود.
گروت زیر صفحهستون برای چیست؟
بعد از تراز کردن ستون، فاصلهٔ میان صفحهستون و رویهٔ فونداسیون با گروت بدون جمعشدگی پر میشود تا صفحه بهطور یکنواخت روی بتن بنشیند. زمان اجرای گروت باید با برنامهٔ نصب اسکلت هماهنگ شود.
ضخامت و گرید ورق صفحهستون را چه کسی تعیین میکند؟
مهندس محاسب، بر اساس نیروهای ستون و جزئیات نقشه. خریدار فقط باید ضخامت، گرید و استاندارد را دقیقاً از نقشه بردارد. در کاتالوگ آهن آسا پلیت S235JR و S355JR طبق EN 10029 در ضخامت‌های ۸ تا ۶۰ میلی‌متر ثبت شده است.
پلیت قطعههای اتصال را چطور سفارش دهیم؟
فهرست قطعهها را بر اساس ضخامت و گرید گروهبندی کنید، ابعاد برگ مناسب را برای برش انتخاب کنید و دورریز برش را در نظر بگیرید. پلیت بر اساس وزن واقعی فروخته میشود و میتوان آن را بر حسب کیلوگرم، تن یا برگ سفارش داد.
منابع
- Base Plates and Anchor Rods (Steelwise), Modern Steel Construction, June 2010 — American Institute of Steel Construction (AISC)
- Design Guide 1: Base Connection Design for Steel Structures (Third Edition) — American Institute of Steel Construction (AISC)
- Simple connections — SteelConstruction.info
- کاتالوگ عمومی محصولات آهن آسا: گرید، استاندارد، ضخامت، ابعاد و وزن اسمی پلیت — آهن آسا
نویسنده: تحریریهٔ آهن آسا
مقالات مرتبط
اجرا و کاربرد
کاربرد نبشی در سازه؛ از بادبند و خرپا تا نعل‌درگاه، با جدول وزن نبشی بال مساوی
نبشی در سازه کجا به کار می‌رود؛ از بادبند ضربدری و خرپای سبک تا نعل‌درگاه بالای پنجره، همراه با نکته‌های طراحی، جدول وزن نبشی بال مساوی و راهنمای سفارش.
۵ دقیقه مطالعه
اجرا و کاربرد
ستون قوطی یا تیرآهن دوبل؟ مقایسهٔ اجرایی برای اسکلت فلزی
ستون قوطی و ستون دوبل تیرآهن از نظر رفتار سازهای، اتصال تیر، ساخت، رنگ و خوردگی؛ نکته‌هایی برای هماهنگی با مهندس و سفارش درست آهن‌آلات ستون.
۵ دقیقه مطالعه
اجرا و کاربرد
نگهداری آهن‌آلات در کارگاه؛ جلوگیری از زنگ‌زدگی میلگرد، تیرآهن و ورق
نگهداری آهن‌آلات در کارگاه: چیدن میلگرد و تیرآهن روی تکیهگاه، پوشش درست، زهکشی، تشخیص زنگ سطحی از خوردگی مضر و تمیز کردن میلگرد پیش از بتن‌ریزی.
۶ دقیقه مطالعه