آخرین بروزرسانی در اردیبهشت ۱۳۹۹

طرح و اجرای ساختمان های فولادی

مبحث دهم مقررات ملی ساختمان: هدف از این ویرایش، آسان سازی استفاده، به روز کردن ضوابط و مقررات، افزودن برخی ضوابط تکمیلی به ویژه در فصل الزامات طراحی لرزه ای برای کاربرد گسترده تر و رفع برخی ابهامات و کمبودهای اصلی و ویرایش فنی و ادبی آن و نیز صرفه اقتصادی در طراحی و اجرای ساختمانهای فولادی بوده است.

علائم و اختصارات به کار رفته در این مبحث به نحوی اختیار شده است که هماهنگ با علائم و

اختصارات متحدالشکل مورد تائید سازمان بین المللی استاندارد (ISO) می باشد و واژه ها و

عناوین نیز هماهنگ با سایر مباحث مقررات ملی ساختمان و سایر آئین نامه های ملی در این زمینه می باشد.

الزامات و مقررات این مبحث شامل الزامات عمومی (فصل ۱۰-۱)، الزامات طراحی (فصل ۱۰-۲)،

الزامات طراحی لرزه ای (فصل ۱۰-۳) و الزامات ساخت، نصب و کنترل (فصل ۱۰-۴) می باشد.

مفاهیم

ممطابق این مبحث تعیین پیکربندی، ابعاد و مشخصات اجزای سازه باید به نحوی باشد که مجموعه سازه،

شامل اعضا و اتصالات آن، تحت شرایط بارگذاری محتمل، به هیچ یک از حالتهای حدی مقاومت ایمنی و

بهره برداری نرسد. حالتهای حدی مقاومت و بهره برداری به شرایطی اطلاق می شوند که اگر تمام یا بخشی از

سازه ساختمان و نیز قطعات الحاقی آن به هر یک از آن حالتها برسند، ساختمان قادر به انجام وظایف خود نبوده

و از حیز انتفاع خارج می شود.

همچنین…

تا چند سال پیش، روش تنش مجاز سنتی ترین روش طراحی سازه های فولادی برای تامین الرامات حالتهای حدی مقاومت

به شمار می رفت و ارائه آن به عنوان دستورالعمل در آئین نامه AISC سابقه حدودأ ۱۰۰ ساله دارد.

در این روش طراحی اولأ ضوابط طراحی بگونه ای تدوین شده بود که بتوان از روش تحلیل الاستیک بهره برد،

ثانیا در این روش آثار کلیه عوامل موثر برای تامین یک حاشیه ایمنی معقول و منطقی، تنها به کمک

یک ضریب (بنام ضریب اطمینان) و فقط در یک مرحله منظور می شد. در سه دهه اخیر آئین نامه نویسان

کشورهای پیشرفته تلاش نموده اند آئین نامهای تدوین نمایند که در آن از یک طرف برای تحلیل سازه بتوان

از روش تحلیل الاستیک استفاده نموده و از طرف دیگر مقاومت اجزای سازه در حالت های حدی (نهائی)

محاسبه شود. در حال حاضر این شیوه، که در طراحی سازه های فولادی به روش ضرایب بار و مقاومت”

موسوم است، و در اکثر کشورهای پیشرفته رواج پیدا نموده و ویرایش فعلی مبحث دهم مقررات ملی ساختمان

نیز بر اساس همین شیوه تهیه و تدوین گردیده است. با توجه به اینکه در این روش طراحی، حاشیه ایمنی لحاظ شده

در دو مرحله ( اولی افزایش بار به کمک ضرائب بار و دومی تقلیل مقاومت به کمک ضرائب کاهش مقاومت) صورت می گیرد،

لذا می توان گفت که طراحی به روش ضرائب بار و مقاومت منطقی تر و ملموس تر از طراحی به روش تنش مجاز بوده

و به همین جهت در اکثر کشورهای پیشرفته و به ویژه زلزله خیز، طراحی به روش ضرائب بار و

مقاومت از اقبال عمومی بیشتری برخودار بوده است.

و…

در این مبحث برای تامین الزامات حالتهای حدی بهره برداری، در فصل (۲-۱۰) و (۴-۱۰) ضوابطی ارائه شده است

که با رعایت آنها و الزامات سایر مباحث مقررات ملی ساختمان، بهره برداری مناسب بنا تامین می گردد.

باتوجه به اینکه براساس تصمیم شورای تدوین مقررات ملی ساختمان مقرر گردیده است که ترکیبات بارگذاری

کلیه روش های طراحی و کنترل فقط در مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ارائه شوند، از اینرو در این مبحث

از تکرار ارائه ترکیبات مختلف بارگذاری خودداری گردیده و به مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ارجاع داده شده است.

هدف و دامنه کاربرد

هدف این مبحث تعیین حداقل ضوابط و مقرراتی است که در تحلیل، طراحی و اجرای ساختمان های فولادی

جهت تامین ایمنی و بهره برداری مناسب، مورد استفاده قرار می گیرد. این مبحث شامل الزامات عمومی (فصل ۱۰-۱)

الزامات طراحی (فصل ۲۰۱۰)، الزامات طرح لرزهای فصل ۱۰-۳)، الزامات ساخت، نصب و کنترل (فصل ۱۰-۴)

و پیوستهای (۱) و (۲) می باشد.

کاربرد این مبحث در محدوده ساختمان های فولادی با کاربری های مندرج در قانون نظام مهندسی و کنترل ساختمان

و آئین نامه اجرایی آن می باشد. سازه های خاص از قبیل پل های فولادی و سایر ساختمانهای فولادی که برای تحلیل،

طراحی و اجرای آنها مقررات و ضوابط ویژه ای مورد نیاز باشد، مشمول این مبحث نمی باشند.

همراه با این مبحث باید ضوابط کلیه مباحث مقررات ملی ساختمان رعایت شوند. همچنین سیستم های سازه ای ارائه شده

در مبحث ششم مقررات ملی ساختمان برای ساختمانهای فولادی، ملاک تحلیل و طراحی سازه های این مبحث قرار می گیر

در حال حاضر بهترین نوع رول فرم ورق عرشه فولادی رول فرمینگ به روش تایوانی است که در تمامی سطوح ورق داری زائده‌هایی است که باعث درگیری بیشتر بتن با ورق می‌شود، در زیر نمونه این نوع ورق معرفی شده است:

به صورت معمول ضخامت استفاده شده ورق عرشه فولادی 0/8 میلیمتر است، البته این ضخامت از 0/7 تا 1/2 میلی‌متر نیز در موارد خاص به کار می‌رود، چگونه می‌توان تشخیص داد ضخامت ورق همانی است که سفارش داده شده است؟

زمانی که لبه ورق 0/7 با سه انگشت گرفته و خم شود خیلی راحت‌تر خم می‌شود اما ورق 0/8 به سختی خم می‌شود، البته بهترین روش وزن کردن یک متر طول ورق است:

1 متر طول ورق 0/7    میلیمتر                  7/120 کیلوگرم

1 متر طول ورق 0/8    میلیمتر                  8/200 کیلوگرم

1 متر طول ورق 0/9    میلیمتر                  9/250 کیلوگرم

1 متر طول ورق 1       میلیمتر                 10/310 کیلوگرم

ارتفاع گام ورق عرشه فولادی دو نوع 6/5 سانتی متر و 7/5 سانتی متر است که نوع 7/5 سانتی متر آن معمول‌تر است. به همین ترتیب ارتفاع گلمیخ 10 و 11/5 سانتی متر است، یعنی برای ورق عرشه فولادی با ارتفاع گام 6/5 از گلمیخ 10 سانتی‌متر و برای ورق عرشه فولادی با ارتفاع گام 7/5 سانتی‌متر ارتفاع گلمیخ 11/5 سانتی متر استفاده می‌شود، چرا؟ چون در هر حالت باید حداقل فاصله راس گلمیخ تا راس گام ورق عرشه فولادی حداقل 40 میلیمتر باشد.

پخش کردن ورق عرشه فولادی:    

لازم است در زمان سفارش ورق‌های عرشه فولادی بندیل‌ها به صورت مجزا برای هر سقف بسته‌بندی و ارسال شود و به وسیله جرثقیل هر بندیل روی سقف خود گذاشته شود. هر چند دستگاه‌های جدیدی تحت عنوان فیکساتور برای فیکس کردن ورق عرشه فولادی بر روی بال تیرآهن وارد بازار شده، اما توصیه نمی‌شود چون اتصال ضعیفی ایجاد کرده و در اثر تردد پرسنل و ضربه اتصال جدا می‌شود.

توصیه می‌شود از همان روش قبلی یعنی استفاده از تفنگ میخکوب هیلتی و میخ و چاشنی انفجاری استفاده شود که متوسط تعداد میخ‌ها در هر متر مربع سقف عرشه فولادی 2 تا 3 عدد است.

در ساختمان مسکونی چنانچه از ورق 0/8 میلیمتر استفاده می‌شود باید فواصل تیرهای فرعی عرشه فولادی از 2/80 بیشتر نشود، در غیر این‌صورت قطعاً سقف عرشه فولادی در زمان بتن‌ریزی دچار خمش و شکم دادن خواهد شد، البته تا دهانه 3/40 را هم می‌توان با استفاده از ورق 0/8 میلی‌متر و یک ردیف شمع‌گذاری اجرا کرد . اما ایجاد لرزش در سقف عرشه فولادی قطعی است.

محل فلنچ‌ها و پیچ‌ها در سازه‌های پیچ و مهر باید توسط دستگاه فرز کاملا بریده شود تا ورق روی بالا تیرآهن بنشیند.

دوربندی سقف‌ها به وسیله فلاشینگ دو خم به ضخامت نیم میلی‌متر و عرض 12/5 سانتی‌متر انجام می‌شود و جهت جلوگیری از تاب برداشته لبه‌ها و شکم دادن باید به وسیله تسمه مهار گالوانیزه مطابق تصویر بالا لبه فوقانی فلاشینگ در فواصل حداکثر 60 سانتی‌متر به وسیله پیچ خودکار روی ورق عرشه فولادی فیکس شود.

اجرای گلمیخ:   

در اجرای گلمیخ مهندس ناظر و یا کارفرما باید موارد زیر کنترل شود:

1- گلمیخ مصرفی در سقف عرشه فولادی باید از نوع فورج سرد باشد، تولید گلمیخ با روش فورج گرم موجب آسیب شدید به آلیاژ فلز گلمیخ و کاهش مقاومت آن می‌شود.

2- چنانچه از دستگاه استاد ولدینگ استفاده می‌شود حتما از حلقه سرامیکی جهت کنترل پاشش جوش باید استفاده شود.

3- گلمیخ را می‌توان هم توسط دستگاه جوش اینورتور و هم استاد ولدینگ اجرا کرد، چیزی که مهم است این است که گلیمخ باید 5 میلی‌متر بر روی بال تیر ذوب شود.

4- چنانچه از دستگاه استاد ولدینگ استفاده می‌شود باید کنترل شود که برق سه فاز شهری حداقل 60 آمپر و 3 فاز باشد و در صورت عدم دسترسی از دستگاه دیزل ژنراتور با قدرت 180 آمپر و یا 200 کاوا استفاده شود و در غیر این‌صورت باعث کاهش مقاومت جوش شده و گلمیخ در آزمایش تست جوش از محل جوش خواهد شکست.

5- در تست جوش می‌توان از یک لوله داربست دومتری استفاده کرد. گلمیخ را با اهرم کردن به وسیله لوله تا زاویه 30 درجه خم کرد، چنانچه گلمیخ از محل جوش خود نشکست و خم شد نمره قبولی خود را گرفته است.

6- مطابق مبحث دهم مقررات ملی ساختمان اجرای گلمیخ بر روی تیرهای اصلی یک گام در میان و بر روی تیرهای اصلی بر روی تمامی گام‌ها اجرا می‌شود.

کنترل‌های قبل از بتن‌ریزی و حین بتن‌ریزی سقف‌های عرشه فولادی:

1-  قبل از بتن‌ریزی سقف عرشه فولادی باید کاملا تمیز و عاری از هر گونه شی و جسم اضافه باشد همچنین حلقه‌های سرامیکی باید شکسته و از محل خود خارج شوند.

2- بتن استفاده شده در سقف عرشه فولادی معمولا 350 کیلوگرم در متر مکعب است.

3- بهترین اسلامپ برای اجرای بتن سقف عرشه فولادی 12 است که البته باید  به وسیله فوق روان کننده -و نه افزایش آب- به این میزان روانی رسید.

4- حداقل ارتفاع بتن از روی سطح فوقانی ورق عرشه فولادی 5 سانتی متر است.

ضوابط مبحث دهم مقررات ملی ساختمان

سقف عرشه فولادی:

1- حداقل ارتفاع گام ورق از 75 میلیمتر بزرگتر باشد.

2- حمل و نصب ورق‌های عرشه باید به گونه‌ای باشد که در حین حمل آسیبی به ورق‌ها وارد نشود.
3- حداقل عرض نشیمن ورق‌های عرشه روی تیرهای اصلی و تیرهای لبه برابر با نصف بال تیرآهن است، به هر حال این مقدار نباید کمتر از 50 میلیمتر باشد.
4- وصله ورق‌های عرشه صرفاً بر روی تیرهای اصلی مجاز بوده و در این حالت باید دو عرشه وصله شونده به طولی حداقل براب 50 میلی‌متر بر روی تیر اصلی با یکدیگر همپوشانی داشته باشند.
5- از اجرای ورق‌های عرشه فولادی که دچار تغییر شکل‌های ماندگار شده‌اند خودداری شود.
6- پس از پخش عرشه‌های فولادی بر روی اسکلت سازه و قبل از اجرای گلمیخ، عرشه‌های فولادی باید به نحو مناسبی با پرچ و یا خال جوش به تیرهای اصلی و فرعی مهار شوند.
7- پس از پخش ورق عرشه بر روی اسکلت از پرتاب ابزارآلات، حرکت تجهیزات و ماشین آلات اجرایی و … بر روی عرشه‌های فولادی که باعث تغییر شکل‌های ماندگار می‌شود خودداری شود.
8- حداقل ارتفاع گلمیخ بعد از نصب که از بالای ورق ذوزنقه‌ای اندازه‌گیری می‌شود نباید کمتر از 40 میلی‌متر باشد.
9- ضخامت دال بتنی در بالای کنگره ورق ذوزنقه‌ای نباید از 50 میلیمتر کمتر باشد.
10- پوشش بتن روی گلمیخ نبید کمتر از 13 میلیمتر باشد.
11- در هنگام محاسبه مشخصات هندسی مقطع مختلط، از بتن موجود در زیر سطح فوقانی ورق ذوزنقه‌ای باید صرف‌نظر شود.
12- فواصل گلمیخ برش‌گیر در امتداد تکیه گاهی نباید از 800 میلی‌متر یا 8 برابر ضخامت دال هر کدام کمتر است، تجاوز نکند.
13 – برای مقابله با بلند شدن دال، ورق ذوزنقه‌ای فولادی باید به تمام تیرهای فرعی که به صورت مقطع مختلط طراحی می‌شوند، در فواصل کمتر از 400 میلی‌متر مهار شوند.
این مهارها می‌توانند گلمیخ‌های برش‌گیر، ترکیبی از گلمیخ‌ها و جوش نقطه‌ای و یا هر وسیله طرح شده توسط طراح باشد.
14- کنگره‌های ورق‌های ذوزنقه‌ای را در روی تیر تکیه گاهی می‌توان به صورت طولی از هم جدا کرد تا تشکیل یک ماهیچه بتنی در روی بال تیر دهند.