دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
3-1 ستونها
ستونهای یک ساختمان، نیروهای قائم اعمال شده از طریق طبقات را به فونداسیون منتقل می‌کنند، ستونها می‌تواند هم در فشار و هم در کشش عمل کنند. گیردار کردن ستونها و همچنین اعمال بارهای خارج از مرکز باعث بوجود آمدن لنگر خمشی در ستونها می‌شود، ولی گیرداریهای اتفاقی و خروج از مرکزیت های جزئی تنشهای اندکی در اعضا بوجود می‌آورند که در طراحی لحاظ نمی‌شوند.
ستونهای بر اساس معیار کمانش طراحی می‌شوند. در صورتیکه کمانش در دو جهت رخ دهد، جهتی که دارای سختی کمتر است، باید مور توجه قرار گیرد. اقتصادی‌ترین مقطع برای ستونها، آنهایی هستند که دارای ممان اینرسی مساوی در دو جهت می‌باشند. مقاطع خیلی لاغر در صورتی میتوانند در طراحی مورد استفاده قرار گیرند که در مرحله ساخت، بتوان آنها را در فاصله بین کفهای ساختمان، به طور مناسب مهاربندی کرد.
3-1-1 انواع مقاطع مناسب به عنوان ستون
نیمرخهای بسیار متنوعی در ساخت ستونها مورد استفاده قرار می‌گیرند. ظرفیت باربری ستون به ابعاد و مشخصات مقطع و نوع فولاد مصرفی بستگی دارد. ستونهای فولادی گاهی بصورت اعضای مرکب ساخته می‌شوند. ستون مرکب به شکلی ساخته می‌شود که باعث افزایش مقاومت ستون در برابر کمانش می‌شود. اعضایی که تحت اثر نیروی کششی قرار دارند، نیازی به تقویت در برابر کمانش ندارند.
بهتر است به سبب سهولت نصب تجهیزات داخلی ساختمان و عملیات نازک‌کاری مانند پوشش ستونها، دیوارهای جدا کننده و سقفهای کاذب، ستونها در طبقات مختلف، با ابعاد خارجی ثابت طراحی شوند. به کار بردن مقاطع لوله‌ای و یا قوطی شکل با ضخامت ورق متغیر و یا استفاده از فولادها با مقاومت مختلف، می تواند راه حل مناسبی جهت این مسئله باشد.
در ادامه نمونه‌های مقاطع مناسب برای ستون آورده شده است.
3-1-2 مقاطع I شکل
این مقاطع پرمصرف ترین شکل برای ستونها می‌باشد. مقاطع I شکل جهت اتصال تیرها در هر دو جهت بسیار مناسب است. مقاطع IPE برای بارهای سبک،مقاطع IPB برای بارهای سنگین،مقاطع نورد شده می تواند، بوسیله ورقهای جوش شده در دو طرف بالها تقویت شود (مقاطع مرکب). برای بارهای بسیار سنگین می توان از ستونهای مرکب ساخته شده بوسیله ورق استفاده کرده، ضخامت این ورقها متناسب با بار اعمال شده به ستون می‌باشد.
3-1-3 مقاطع سازه‌ای چهارگوش
این مقاطع برای انتفال بارهای سنگین و یا ستونهای با خمش دو محوره و طولهای بلند مناسب است. همچنین این مقاطع دارای ظاهر مناسبی در نما می باشند یکی از این مقطعها مقطع IPB می باشد.مقطع IPB می‌تواند با ورقهای جوش شده به بالها بصورت یک مقطع قوطی شکل تبدیل شود.
مقاطع قوطی شکل می‌تواند بوسیله ورق ساخته شود که در طبقات مختلف ضخامت ورقها قابل تغییر است. از دیگر این مقاطع می توان به ستونهای فولادی مربعی و مستطیلی توپر اشاره کرد که ستونهای فولادی مربعی و مستطیلی توپر، دارای حداقل هزینه ساخت بوده و فضای بسیار کمی را اشغال می‌کنند و موجب استفاده بهینه از فضای ساختمان می‌شود.
همچنین از مقاطع قوطی شکل ساخته شده از دو ناودانی نیز استفاده می شود که این مقطع برای استفاده در ستونهای فرعی مناسب است، زیرا سطح مقاطع آنها قابل تغییر نیست و جوش دادن ورقهای تقویتی داخلی برای تغیر سطح مقطع نسبتا دشوار است.
3-1-4 ستونهای صلیبی شکل
از ستون شامل چهار عدد مقطع نبشی که گاهی برای حفظ زیبایی ظاهری انتخاب می‌شوند و برای ستونهایی که در محل تقاطع دیواره‌های جدا کننده قرار دارند، بسیار مناسب است. جهت تقویت این ستونها می‌توان در بین نبشی‌ها از ورقه‌های فولادی با ضخامت‌های متغیر استفاده کرد.
جهت انتقال بارهای نسبتاً بزرگ دو جهته می‌توان از مقاطع حاصل از دو مقطع I شکل متعامد استفاده کرد.
3-1-5 مقاطع توخالی
مقاطع قوطی شکل نورد شدة ساختمانی مستطیلی یا مربعی،مقاطع لوله‌ای که از لحاظ سازه‌ای بسیار مناسب هستند: زیرا در تمام جهات ممان اینرسی مساوی دارند. با تغییر سطح مقطع و ضخامت لوله، می‌توان سطح مقطع مناسبی جهت نیروی موجود در ستون بدست آورد.
3-1-6 ستونهای مرکب با بست موازی
چنین مقاطع جهت ستونهای ساختمانهای صنعتی و همچنین ستونهای ساختمانهایی که تیر باید به بالهای ستون متصل شود (اتصال خورجینی) بسیار مناسب است. همچنین عبور تأسیسات از داخل این ستونها مقدور می‌باشد. اجزاء ستون باید در فواصل مناسب بوسیله ورق به یکدیگر متصل شوند تا از کمانش آنها جلوگیری شود.
الف) ستون شامل دو ناودانی با بست موازی
ب) ستون شامل دو مقطع I شکل با بست موازی
ج) ستون شامل چهار مقطع نبشی، که برای انتقال بارهای سبک مناسب است
3-2 ستون‌گذاری
ستونهائی که در اسکلت کار گذاشته شده‌اند همگی از نوع Box می‌باشند، توسط جوش سرتاسری تهیه شده اند در محل تغییر. مقطع ستونها توسط ورقهای اتصال و همچنین با خم کردن ورقها اختلاف مقطع در محل اتصال پر شده است تمامی جوشکاری توسط الکترود Exa6o انجام شده سپس در طول ستون توسط نبشی‌ها و خال جوش پله کانی برای بالا رفتن از ستون جهت انجام جوشکاری و یا تیرریزی در ارتفاع تعبیه شده برای ستون‌گذاری با استفاده از جرثقیل 70 تن، با طول دکل 54 متر عملیات آغاز شد کلیه ستونها طبق نقشه‌های اجرای روی بدنشان توسط رنگ و شماره مشخصی مثل و غیره نوشته شده و طبق نقشه‌ها در محل خود قرار داده شد. قبل از بلند کردن ستونها با استفاده از گونیا هم مرکز بودن انتهای ستونها و کاملاً افقی بودن آنها اندازه‌‌گیری شد و در مواردی با استفاده از ورق آغشته به رنگ که در ته ستونی فشرده می شد که اگر تمام مقطع ستون یکنواخت رنگ می‌گرفت ستون تراز افقی بود این امر تعیین می‌شد. اگر تراز ستون تأئید نمی شد توسط برش گاز انتهای آن بریده می‌شود تا به حالت همسطح برسد. برای ستون‌گذاری ابتدا از ستونهای کناری شروع گردید تا هم حائلی برای دیوار مجاور باشد و هم فضا برای تخلیه ستونها در وسط محیط کارگاه باقی بماند در داخل Box ستونها قطعه ای جهت اتصال زنجیر و قلاب جرثقیل قرار داده شده بودکه با اتصال زنجیر ستون برای بلند کردن از سر به وسیله جرثقیل آماده می‌شد .
برای شروع کار ابتدا جرثقیل در محل مناسبی قرار گرفت به گونه‌ای که دسترسی به تمامی نقاط کارگاه بخصص محل قرارگیری ستونها را داشته باشد و سپس توسط جکهای هیدرولیکی مخصوص ،ماشین در جای خود ثابت شد و جرثقیل کار خود را شروع کرد. توسط تکنیسین آن که به راننده با علامت فرمان می‌داد قلاب و زنجیر به ستونها یکی یکی متصل شده و آن را بلند می‌کرد در محل قرارگیری ستونها با گچ، محل دقیق قرارگیری ستون روی بیس پلیت مشخص گردیده و پس از قرارگیری ستونها در محل خود دور تا دور پای ستون به صفحه ستون جوش می‌شد.
قبل از عمل جوشکاری با شاقول گیری از تراز بودن ستون اطمینان بعمل می آمد در پایان جوشکاری کارگر جوشکار توسط پله کان درست شده در دیوار ستونها که با استفاده از نبشی‌ها تهیه شده بود خود را به بالاترین نقطه رسانیده در زنجیر و قلاب جرثقیل را آزاد می کرد و با آویزان شدن به آن به زمین می‌رسید این عمل برای تمام ستونهای موجود به دقت انجام شد و پس از پایان کار جوش نبشی ها و سخت کننده‌های پای ستونها مطابق نقشه‌های اجرائی در محل دقیق آنها انجام شد تا پایداری ستونها در جای خود کامل شود.
بوم و چرثقیل بهنگام بلند کردن ستونها ممکن است که قوس بردارد و این بخاطر این است که جرثقیل تحت زاویه مشخصی می‌تواند مقدار بار مشخص را بلند کند و اگر بار بیشتری بر دارد باعث واژگونی آن می‌شود.
3-2-1 اجرای ستونهای کناری- خاکبرداری و مهار دیوار همسایه
در این مرحله برای اجرای ستونهای کناری باید خاکهای باقیمانده در کنار دیوار شمالی برداشته شود ولی برای اطمینان از عدم ریزش دیوار همسایه، ابتدا توسط کارگران تونلها در محل قرارگیری ستونهای کنده شده پس از دسترسی صفحه به ستونها و اجرای ستونهای کناری و اتصال تیرهای اصلی جهت استحکام قاب خاکهای باقیمانده بین دو ستون توسط کارگران کنده و از محل خارج شد.
پس از اجرای قاب تصمیم بر آن شد که قسمتهای بالائی دیواره هم توسط پشت بندهای فلزی مهار شود که برای اینکار از پروفیل آهن استفاده شد که به الوارهای چوبی که به دیوار تکیه داده شده بود متصل شد و در سوی دیگر به تیرهای اصلی قاب سازه جوش داده شد. البته شیوه دقیق و صحیح اینکار اینست که بلافاصله پس اجرای ستونها الوارهای دایره‌ای توسط گوه‌های چوبی به جهت عمود بر امتداد ستونهای دیوار همسایه را در حد فاصل دو ستون مجاور ساختمان همسایه حفظ کند و یا در صورت استفاده از پشت‌بند باید در محل اتصال آن به ستونهای ساختمان همسایه مشخص شود و وزن سازة همسایه از آن نقطه به بالا محاسبه شده و پروفیل پشت بند برای آن نیرو مثل ستون طرح شود و سوی دیگر آن روی خاک رها نشود بلکه با اجرای پی کوچک بتنی زیر هر کدام پایه آن محکم باشد .
3-2-3 نحوة اتصال ستون به بیس پلیت
از آنجائی که تنش مجاز در فولاد خیلی بیش‌‌تراز تنش مجاز در بتن می‌باشد نیروی متمرکز شده در ستون باید از طریق صفحات توزیع نیرو به فونداسیون منتقل شود تا تنش به وجود آمده در بتن فنداسیون از مقدار مجاز آن تجاوز نکند توزیع تنش واقعی در صفحة زیر ستون دارای مقدار نسبتاً ناچیزی در گوشه‌ها و مقدار بسیار زیادی به وسط می‌باشد. برای مقابله با این تنش خمشی ایجاد شده در صفحات زیر ستون یا از طریق افزایش ضخامت صفحه انجام می‌شود برای مقابله با نیرو کششی و برش با استفاده بولت‌های که میله‌گردهائی با ضخامت بالا مثل 23 و به شکل L می‌باشد و بالای آنها را رزوه کرده‌اند استفاده می کنند هنگامی که لنگر خمشی حول محور X داشته باشیم اگر از بولت در محور Y استفاده کنیم اتصال لولا به وجود میآید. برای ایجاد اتصال صلب بولتها در چهار گوشه و همچنین در محور Yها می گذاریم. در محاسباتی که برای صفحه بیس پلیت می‌شود ضخامت این صفحه خیلی می شود، مثلاً چیزی در حدود 10 تا12 سانتی‌متر می‌باشند. و چون ورق با این ضخامت در بازار کم یا اصلاً موجود نمی باشد می توانیم از ورقهای سخت کننده استفاده کرد که کار این سخت کننده اتصال بین ستون و صفحه بیس بلیت و کاهش ضخامت صفحه بیس بلیت می‌باشد. در بعضی از کارگاه نیز برای اینکه تنش را کاهش دهند با ورقی دور تا دور بیس پلیت را تا ارتفاعی می‌پوشانند.
3-2-4 اتصال ستون به ستون
طول قطعات نورد شده استاندارد عموماً به 12 متر محدود می‌شود ستونها خیلی سنگین و ستونها مرکب را باید در قطعات کوچکتر ساخته و به محل نصب منتقل کرد تا وزن و ابعاد آنها از ظرفیت جرثقیل بیشتر نشود بنابراین دو قطعه ستون باید با روش مناسب به هم متصل شوند همچنین در یک سازه فولادی ممکن است به دلایل مختلف مانند تغییر بعد مقطع ستون در طبقات مجبور به ساخت اتصال ستون به ستون باشیم در اتصال ستون به ستون برای اطمینان از روی هم قرار گرفتن دقیق قطعات ستون و انتقال مناسب بار وصله‌هائی در دو انتهای ستون به صورت عمود بر خط مرکز ستون قرار می‌گیرد در اتصال ستونهائی که بار نسبتاً کمی را منتقل می کنند برش معمولی کفایت می‌کند ولی برای ستونها با بار بیشتر محل اتصال باید بصورت دقیق تراشکاری شود طبق بعضی از آئین‌نامه‌های اجرائی بخشی از بار در محل اتصال ستون به ستون می‌تواند بوسیله تماس مستقیم دو قطعة ستون منتقل شود و بقیه بار از طریق اتصالات مناسب تعبیه شده منتقل می شود، ولی در هر صوت نیروی کشی و لنگر خمشی موجود در ستون باید توسط اتصالات مناسب انتقال یابد برای تغییر بعد در طبقات سازه از دو روش برای این کار استفاده شد یکی که دارای تغیر بعد زیادی نبوده در اینجا با کم کرد ضخامت ستون و گشاد کردن انتهای آن ستون در روی ستون قرار گرفت و با جوش اتصال پیدا کرد و بعد به وسیله تسمه‌هائی در دو طرف ستون که جوش داده می‌شوند اتصال کامل شد.
تغیر بعد دوم ستون در 2 طبقه بالائی بود و به روش بالا نمی شد استفاده کرد، بدلیل اینکه تغییر بعد خیلی زیادی وجود داشت برای این متغیر بعد از صفحه بیس پلیت استفاده شده که مانند اتصال ستون به پی در باشد در این روش صفحه فلزی را به ستون زیرین جوش می دهیم .
3-3 تیرها
3-3-1 انواع مقاطع تیرو شاه تیر
تیر با مقطع I شکل نورد شده، هم از لحاظ اقتصادی و هم از جهت شکل مقطع بهترین فرم برای تیرهای اصلی و فرعی ساختمان می‌باشد، ولی همیشه امکان استفاده از مقاطع نورد شدة مناسب وجود ندارد. لذا باید از تیر و ورقهای ساخته شده استفاده کرد. تیرهای بال پهن در ساختمانها با تعداد طبقات متوسط کاربرد زیادی دارند. یک تفاوت عمده بین تیرهای نورد شده و تیر ورقها وجود دارد، مقاطع نورد شده اقتصادی‌تر بوده و به طور کلی بر مقاطع ساخته شده ترجیح داده می‌شوند، زیرا مقاطع ساخته شده، دارای هزینه ساختن نسبتا زیاد و وزن واحد طول بیشتری می‌باشد.
الف- مقطع I شکل
مقطع INP که یکی از مقاطع سبک است و به عنوان تیرهای فرعی ساختمان کاربرد دارد.
مقطع IPE، از پرمصرف‌ترین مقاطع سازه های فولادی است. به دلیل وجود جان نازک و بالهای موازی این تیر بسیار اقتصادی است و قابلیت نصب راحت و مناسبی دارد.
مقاطع IPB که از جمله مقاطع مناسب برای تحمل بارهای سنگین محسوب می‌شود. بخاطر داشتن بالهای پهن، دارای سختی قابل توجه در دو جهت می‌باشند و از آنها به عنوان تیرهای اصلی استفاده می‌شود. در مواردی که ضخامت سقف محدود باشد، می‌توان از صفحات تقویتی در محل ممان ماکزیمم استفاده کرد.
ب- تیر با مقطع ناودانی
مقاطع ناودانی نیز، میتوانند کاربرد زیادی به عنوان تیرهای کناری ساختمان داشته باشند.مقاطع ناودانی بصورت دوبل به عنوان تیرهای اصلی قابل استفاده هستند. مقاطع نورد شده I شکل را می توان با یک ناودانی که در روی بال بالایی قرار دارد تقویت کرد. این تیرها، جهت تیر حمال جرثقیل و همچنین تیرهای لوله‌های تأسیسات قابل استفاده است. مقطع ناودانی می تواند بصورت تیر مرکب همراه با ورقهای تقویتی استفاده شود.
ج- مقطع I شکل ساخته شده
در صورتی که مقاطع فلزی نورد شده استاندارد در دسترس نباشند، با در نظر گرفتن عوامل اقتصادی و پارامترهای طراحی، می‌توان تیر ورق بصورت دلخواه با ابعاد متغیر ساخت. در تیر ورق با تغییر ضخامت ورق و با استفاده از تکنیکهای جوشکاری می‌توان مقطع مناسب را بوجود آورد.
د- تیر ورق جوش شده
در تیر ورقهای ساخته شده به منظور جلوگیری از کمانش جان باید از ورقهای سخت کنندة کافی استفاده شود، علاوه بر آن سخت کننده‌های طولی و همچنین ورق تقویت جان در محل تکیه‌گاه نیز در داخل
تیر باید نصب شود.
به دلایل مختلف سازه‌ای و معماری تیر، ورقها میتوانند در محل مورد نیاز خم شوند، در محل خم بوجود آمده از سخت کننده‌های شعاعی جهت حذب نیروهای موجود استفاده می‌شود.
و- تیرهای لانه زنبوری
یکی از انواع تیرهای فولادی بهینه و سبک که بوسیله مقاطع نورد شده ساخته می‌شود تیرهای لانه زنبوری می‌باشد. استفاده از این تیرها صرفه‌جویی قابل توجهی را در مصالح مصرفی موجب می‌شود. در صورت ساخت یک تیر بصورت لانه زنبوری ممان اینرسی و مدول مقطع آن افزایش می‌یابد و در نتیجه سختی تیر و ظرفیت مقطع، نسبت به تیر اولیه (که تیر زنبوری از آن ساخته شده) بیشتر می‌شود. به همین دلیل می‌توان میزان فولاد مصرفی را در ساختمان به میزان قابل توجهی کاهش داد.
برای ساخت تیرهای لانه زنبوری ابتدا مقطع تیر نورد شده بصورت زیگزاگ برش داده می‌شود. این کار می‌تواند بوسیله دستگاه برش هوا و یا بوسیله ماشینهای برش اتوماتیک صورت گیرد. با جابجا کردن دو قسمت برش شده، تیر بصورت لانه زنبوری در میآید که پس از آن دو قسمت به دقت جوش می‌شوند. فضای بوجود آمده در این تیرها محل مناسبی جهت عبور تأسیسات بوده ودیگر احتیاجی به افزایش ارتفاع سقف و یا تغییر شکل تیر نمی‌باشد.
تیرهای لانه زنبوری به دو روش ساخته می‌شوند. در تیرهای لانه زنبوری می‌توان با نصب ورقهای میانی بین دو قطعه بریده شده، ممان اینرسی و مدول مقطع تیر را تا اندازة مورد نیاز افزایش داد.
در هنگام نصب این تیرها لازم است جان تیر در محل تکیه‌گاه و در زیر بارهای متمرکز با ورق تقویت شود.
در تیرهای‌لانه زنبوری می‌توان‌ازحفره‌های موجود،جهت عبور تأسیسات ساختمان استفاده کرد. این کار تاحد زیادی باعث کاهش ضخامت سقف می‌شود.
3-3-2 اتصال تیر به ستون
تیرها اعضائی هستند که بارهای افقی سقف را به ستون و از ستون به پی منتقل می‌کند به طور کلی در ساختمان کوتاهترین مسیر جهت انتقال بار به فونداسیون انتخاب می‌شود انتخاب روش مناسب برای ساخت و به کار بردن شبکه‌های تیرهای اصلی و فرعی نقش موثری در مسیر انتقال بار در ساختمانهای فولادی دارد سیستم تیرریزی و سازة فولادی محل کارآموزی به صورت شبکه شطرنجی بود در این نوع شبکه تیرریزی تیرها در هر دو جهت در دورن سقف قرار گرفته و بار را به ستون منتقل می‌کند در این سیستم سازه‌ای، سقف دارای تیرهای اصلی و فرعی می‌باشد که تیرهای فرعی بارها را در دهانة طولانی‌تری حمل می‌کنند این بارها به تیرهای اصلی منتقل می‌شوند تیرهای اصلی نسبت به تیرهای فرعی بارهای نسبتاً سنگین‌تری را منتقل می‌کنند انتقال بار در سقفهای کامپوزیت نیز از این طریق صورت می‌پذیرد دال اجرا شده بار را به صورت یکطرفه به تیرهای اصلی در این سازه همگی از تیر ورق می‌باشند و تیرهای فرعی از IPE و تیرهای لانه زنبوری می‌باشد روش تیرریزی شطرنجی باعث می‌شود که مقطع ستون بصورت مربع شکل در آید و در نتیجه باعث می‌شود ممان اینرسی در دو طرف x و y با هم مساوی باشند و همچنین باعث اجرای راحت عملیات ساختمانی مثل دیوار چینی می‌شود.
