اتصالات سازه های چوبی یکی از مطالب بسیار جالب و حائز اهمیت است. آیین‌نامه‌های مختلفی برای اتصالات سازه چوبی در دنیا وجود دارد که در کشورهای پیشرفته صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این آیین‌نامه‌ها علاوه بر معرفی اتصالات چوبی ، به چگونگی و نحوه اتصال سازه های چوبی نیز اشاره شده است.
کشورهایی که دارای آیین‌نامه هستند عبارتند از ایالات متحده آمریکا، کانادا، استرالیا و انگلستان و روسیه (اتحاد جماهیر شوروی سابق – USSR). در این آیین‌نامه‌ها به بیان انواع جزئیات طراحی و اجرایی سازه های چوبی پرداخته شده است. یکی از بخش‌های مهم همه آنها اتصالات سازه های چوبی است.
در این مقاله قصد داریم تا به صورت کمی جزئی‌تر به موضوع سازه چوبی بپردازیم. اتصالات بخش مهمی از سازه هستند که باید به آنها توجه ویژه نمود.
گروه بین المللی آمیتیس ، با سابقه‌ای درخشان در زمینه طراحی و ساخت ویلای چوبی در خاورمیانه، یکی از برجسته‌ترین سازندگان خانه چوبی است. بیش از 60 هزار مترمربع در داخل و حدود 80 هزار مترمربع ویلای چوبی در خارج از کشور، از جمله افتخارات مجموعه آمیتیس در این زمینه است. گروه بین المللی آمیتیس تنها مجموعه‌ای است که تمام محصولات خود را با بیمه تضمین کیفیت ارائه می‌نماید.
تمام ویلاهای چوبی گروه بین المللی آمیتیس ، دارای گواهینامه WCD از ایالات متحده آمریکا و گواهینامه DIN از کشور آلمان است. مجموعه آمیتیس عضو معدود شرکت‌هایی است که مجوز صادرات به اروپا را دارا است.
در ادامه با گروه بین المللی آمیتیس همراه باشید.
- انواع اتصالات محوری، کششی و فشاری
- انواع اتصال تیر به ستون
- انواع اتصالات ستون به فونداسیون
- تکیه‌گاه گیردار
- تکیه‌گاه لولایی
- تکیه‌گاه غلتکی
اتصالات سازه های چوبی
در این مقاله قصد داریم تا به نکات مهمی پیرامون شناخت اتصالات چوبی بپردازیم. داشتن این اطلاعات برای افرادی که تخصصی در طراحی ندارند لازم نیست. اما اگر قصد خرید ویلای چوبی را داشته باشید، هر چه بیشتر درباره خانه چوبی و سازه آن بدانید، در هنگام خرید، اگر در اتصالات سازه چوبی ایراد و یا مشکلی اساسی وجود داشته باشد، با بررسی چشمی، به سادگی متوجه آن خواهید شد.
اما اگر اتصالات دارای مشکلی اساسی باشند که با بررسی چشمی و بازدید با چشم غیرمسلح قابل تشخیص نباشند، کسی متوجه آنها نخواهد شد. در اینجا لازم است تا درباره اعتبار شرکت سازنده به شما تأکید کنیم. بعضی مشکلات هستند که جز تیم سازنده متوجه آن نخواهند شد. این دسته از ایرادات فقط با دستگاه‌های اولتراسونیک و UV قابل تشخیص هستند، که برای انجام آزمایشات مربوطه باید شرکت متخصص این موضوع را پیدا کرد که چندان کار ساده‌ای نیست، علاوه بر اینکه بسیار پرهزینه است. لذا چاره کار این است که پیش از بستن قرارداد در مورد سوابق و اصالت شرکت طراح و مجری تحقیق نمایید. لیست پروژه های اجرا شده را از آنها بخواهید. به پروژه‌ها سر بزنید و با مالکین و ساکنین آنها گفتگو نمایید.
در هر صورت، به هر میزان که اطلاعات بیشتری در مورد نحوه اتصال سازه های چوبی داشته باشید، هم با دنیای جالب این گونه اتصالات و بررسی‌های سازه‌ای آشنا می‌شوید، هم در صورت مواجهه با چنین شرایطی، از قبل برای آن آموزش دیده و آماده هستید.
به طور کلی تمامی سازه‌ها بسیار به اتصالات خود وابسته هستند. اتصالات در سازه‌ها، در حکم مفاصل بدن انسان هستند. اگر مفاصل ما به خوبی کار نکنند، امکان تحرک برای ما وجود نخواهد داشت. استخوان‌های ما زمانی کارایی خواهند داشت که ما بتوانیم برای ایستادن، راه‌رفتن و یا دویدن از مفاصل خود استفاده کنیم. در مورد سازه‌ها هم به همین شکل است. اتصالات در سازه‌ها نیز نقش بسیار مهمی در پایداری سازه در برابر اعمال نیروهای داخلی و خارجی را دارند.
انواع آیین‌نامه‌های سازههای چوبی
همان‌طور که پیش از این اشاره کردیم، کشورهای مختلفی در دنیا دارای آیین‌نامه معتبر سازههای چوبی هستند. بیان کردیم کشورهایی مانند ایالات متحده آمریکا، کانادا، استرالیا، انگلستان و روسیه (مربوط به جماهیر شوروی سابق) همگی دارای آیین‌نامه ساختمان‌های چوبی هستند.
آیین‌نامه‌ها به طور کلی به بخش‌های:
- خصوصیات اولیه مصالح استاندارد و قابل قبول
- اصول طراحی سازه‌ای
- ارائه شرایط قابل قبول و اصول اجرای سازه
- رواداری‌ها و شفاف‌سازی در مورد حدودی که در آنها مشکلات احتمالی به وجود آمده قابل چشم‌پوشی هستند.
- نگهداری و مراقبت از سازه برای بالا بردن طول عمر مفید آن
اتصالات سازه های چوبی بخش مهمی هستند که هم در اصول طراحی سازه حائز اهمیت هستند و هم در اصول اجرای سازه. زیرا اگر به درستی طراحی نگردند، قطعاً برای سازه مشکل ساز خواهند بود. از طرفی اگر به خوبی محاسبه شوند اما از کیفیت مناسبی در اجرا بهره نبرند، عملاً تمام زحمات محاسب به هدر رفته است. پس محاسبه و اجرا در زمینه سازه، هر دو بسیار حائز اهمیت هستند.
در جدول زیر به نام آیین‌نامه‌های کشورهای دارای آیین‌نامه سازه چوبی اشاره شده است:
| ردیف | نام کشور | آیین‌نامه |
| 1 | ایالات متحده آمریکا | AITC |
| 2 | کانادا | NBC – CSA 086 |
| 3 | استرالیا | AS 1684 |
| 4 | انگلستان | IBC |
| 5 | روسیه (اتحاد جماهیر شوروی سابق) | Gost 1005-86 |
در ادامه به ارائه معرفی کوتاهی پیرامون هر یک از آنها پرداخته‌ایم:
آیین‌نامه ایالات متحده آمریکا معروف به AITC:
این آیین‌نامه در سایت American Institute of Timber Construction قابل مشاهده است. انستیتوی ساخت و ساز با الوار آمریکا (AITC) در سال 1952 تاسیس شد تا به عنوان انجمن تجارت ملی صنعت چوب روکش‌دار (گلولام) فعالیت نماید. در سال 2013 اداره بازرسی چوب ساحل غربی برنامه صدور گواهینامه چوب روکش‌دار موسسه آمریکایی ساخت چوب را بر عهده گرفت.
آیین‌نامه کانادا معروف به CSA 086:
آیین‌نامه ملی ساختمان کانادا در زمینه ساختمان دارای چند زیرمجموعه است که توسط موسسه ملی ساختمان کانادا (National Building Code of Canada – NBC) منتشر می‌شود. یکی از ادارات زیرمجموعه آن سازمان استاندارد کانادا Canadian Standards Association – CSA نیز هست. این سازمان، آیین‌نامه محاسبات سازه های چوبی با شماره 086 را منتشر نموده‌است. به گفته سایت رسمی این سازمان « آیین‌نامه ملی ساختمان کانادا 2015 که توسط NRC منتشر شده و توسط کمیسیون آیین‌نامه‌های ساختمان و آتش‌نشانی کانادا تهیه شده است، مقررات فنی برای طراحی و ساخت ساختمان‌های جدید را بیان می‌کند. همچنین این آیین‌نامه در مورد تبدیل، تغییر کاربری و تخریب ساختمان‌های موجود اعمال می‌شود»
آیین‌نامه استرالیا معروف به AS 1684:
AS 1684 آیین‌نامه ساخت سازههای چوبی مسکونی در استرالیا است. AS 1684 یک استاندارد استرالیایی چهار بخشی است که شامل معیارهای طراحی، روش‌های ساخت، جداکردن جدول مهاربند و جداول دهانه قاب‌ها برای اعضای قاب چوبی است. همچنین به آن کد چوب قاب نیز می‌گویند.
آیین‌نامه انگلستان معروف به IBC:
این آیین‌نامه با نام International Building Code که به IBC معروف است، در زمینه ساختمان چوبی و به طبع اتصالات سازه های چوبی ، به طور مشترک با شورای چوب ایالات متحده آمریکا، (AWC – American Wood Council) نوشته شده است. شماره این آیین‌نامه BCD410-1 است که بر اساس منابع (Code Conforming Wood Design – CCWD) نوشته شده است.
آیین‌نامه روسیه (اتحاد جماهیر شوروی سابق) معروف به Gost 1005-86:
این آیین‌نامه که در سال 1986 در کمیته دولتی شورای وزیران اتحاد جماهیر شوروی سوسیالیستی برای ساخت‌وساز (State Committee of the Council of Ministers of the USSR for Construction) تدوین شده است با نام Gost معروف است. Gosstroy (روسی: Госстрой) یا کمیته دولتی ساخت و ساز در اتحاد جماهیر شوروی، نهادی دولتی برای اجرای برنامه‌ریزی، نظارت و مدیریت ملی در بخش ساخت‌وساز اتحاد جماهیر شوروی بود. کلمه USSR مخفف Union of Soviet Socialist Republics به معنی انحاد جماهیر سوسیالیستی شوروی است.
اتصال چیست؟
در مهندسی، یک اتصال برای پیوستن عضوی از یک سازه به اعضای دیگر همان سازه، در راستای ایجاد اطمینان از قابلیت اعتمادپذیری سازه و ایجاد عملکرد صحیح سازه به طور کلی، مطابق با الزامات استفاده و مونتاژ سازه است. یعنی یک اتصال باید به طوری عمل نماید که انگار قطعات متصل شده یکپارچه بوده و هیچ شکافی بین آنها از نظر سازه‌ای وجود ندارد. این موضوع در همه سازه‌ها صادق است و تفاوتی نمی‌کند که اتصالات مربوط به سازه بتنی است یا انواع اتصالات سازه های چوبی است. اتصال در هر شرایطی باید به صورت یکپارچه عمل نماید.
در اجرای اتصال موارد بسیار زیادی مؤثر واقع می‌شود. زیرا اجرای یک اتصال صحیح به بیش از یک آیتم وابستگی دارد. از طرفی تنوع اتصالات نیز خود موضوع را بسیار گسترده‌تر نموده است. از این رو باید در تعریفی که از اتصال ارائه می‌دهیم موضوع جنس مصالح را نیز در نظر بگیریم.
می‌توانیم تعریف دیگری که ارائه می‌کنیم این‌چنین باشد: « یک اتصال شامل تمام اجزایی است که بخشی از عنصر ساختمان را به قسمت دیگر متصل می‌کند، اعم از چوب به چوب، چوب به فولاد یا چوب به ماده دیگر. در داخل اتصال، اجزای عامل اتصال و قطعات آن و یا بست‌ها وجود دارند.»
این تعریف اتصال، منحصر به اتصالات چوبی است. زیرا در سازه چوبی، ما شرایط اتصال چوب به فولاد (اتصال ستون به فونداسیون) و دیگر مواد مورد استفاده در سازه را داریم. اما به طور کلی تعریف جامع‌تری نسبت به تعریف قبلی است. اینکه روش و نحوه اتصال سازه های چوبی به چه شکل است، در بخش‌های بعدی به آن خواهیم پرداخت.
اتصال قطعات چوبی چند گونه‌اند؟
در بررسی‌های میدانی و تجربیات اجرایی، اتصالات سازه چوبی بر اساس کارایی و کاربرد آنها دسته‌بندی شده‌اند. چون ساخت این اتصالات بر اساس تحلیل‌های سازه‌ای با برآورد نیروهای وارده به سازه صورت می‌گیرد، لذا محل استفاده این اتصالات بسیار مهم است. از این رو اتصالات سازه‌ای در سازههای چوبی باید دارای دسته‌بندی مشخص باشند.
در این بخش قصد نداریم وارد مباحث سازه‌ای شویم. زیرا یک موضوع کاملاً تخصصی است و از حوصله شما مخاطب گرامی خارج است. اما به طور کلی برای آگاه‌سازی شما نسبت به اتصالات سازه های چوبی ، از نظر ظاهر و محل کاربرد دسته‌بندی جدیدی ارائه خواهیم کرد. با آمیتیس همراه باشید.
دسته‌بندی اتصالات بر اساس شکل ظاهری
اتصالات چسبی:
این دسته از اتصالات مربوط به سازه‌چوبی، معمولاً به تنهایی اجرا نمی‌شوند. اما اگر از چسب‌های استاندارد و ویژه این کار استفاده شود، کاربرد به تنهایی آنها مانعی ندارد. اما به طور معمول این اتصالات به همراه نوع دیگری از اتصالات به نام «اتصالات نجاری» مورد استفاده قرار می‌گیرند. چسب به عنوان یک عامل کمکی و پشتیبان عمل می‌کند تا در مقابل نیروهای کششی وارده به اتصال مقاومت نماید. این چسب‌ها معمولاً متناسب با محل استفاده، جنس، حجم و دوز متفاوتی دارند. در این زمینه مهندس طراح سازه و یا مجری دارای صلاحیت و تجربه می‌تواند تصمیم‌گیری نماید.
اتصالات نجاری:
این دسته از اتصالات را نیز می‌توان به عنوان اتصالات بسیار قدیمی و پراستفاده در صنعت چوب قلمداد کرد. این نوع اتصالات را بیش از هر جای دیگری در وسایل چوبی‌ای که هر روزه از آنها استفاده می‌نماییم می‌بینیم. این‌گونه از اتصالات چوبی معمولاً به شکل زبانه و شیاره یافت می‌شوند. عموماً به این صورت هستند که قطعه کوچک‌تر و یا سبک‌تر دارای زبانه بوده و در شیار قطعه بزرگتر یا سنگین‌تر وارد شده و در محل مورد نظر قرار می‌گیرد یا در اصطلاح اجرایی «جا می‌افتد». این نوع اتصالات معمولاً بر اساس کارکرد قطعات مورد استفاده قرار می‌گیرد. از طرفی در جهت عمود به قطعه دارای زبانه، برای مهار نیروهای وارده در راستای عمود، از قطعات حمایت‌گر (در اصطلاح اجرایی ساپورت گفته می‌شود) استفاده می‌گردد. این کار مانع از شکستن زبانه در داخل شیار می‌شود.
نحوه دیگر این نوع اتصالات، بر اساس احجام و اشکال هندسی است. یعنی بر اساس نری و مادگی ساخته می‌شوند. این اتصالات بعضاً بر مبنای فشار وزن طبیعی هر یک از آنها در محل خود محکم می‌شوند. برخی از انواع این اتصال، به صورتی است که بیرون‌زدگی‌های اشکال هندسی قطعات دیگر، فرورفتگی‌های قطعات مورد نظر را پر کرده و در یکدیگر قفل می‌شوند. در بسیاری از موارد برای اطمینان از عملکرد اتصال، از ابزار مکانیکی مانند میخ و یا بعضاً از چسب استفاده می‌کنند. این نحوه اتصال سازه های چوبی در طراحی فضاکار (Space Frame) بیشتر استفاده می‌شود.
اتصالات مکانیکی:
این نوع اتصال بیشتر به اتصالاتی گفته می‌شود که به واسطه یک قطعه آهنی و یا عوامل اتصال‌دهنده‌ای مانند میخ، پیچ، رولپلاک یا پرچ صورت گرفته باشند. به عبارتی، به بخشی از اتصالات سازه چوبی گفته می‌شود که به واسطه ابزار صورت گرفته و به واسطه وسایل کمکی محکم می‌شوند. در ادامه به معرفی برخی از این ابزار و یا وسایل کمکی می‌پردازیم:
پیچ و مهره:
این وسیله برای اتصالات سازه های چوبی در تقاطع دو عضو هم عرض صورت می‌پذیرد. به عبارت دیگر حداقل یک بعد آنها باید با هم برابر باشد. به این ترتیب که ورق فولادی به عنوان شابلون قرار داده شده و سوراخ‌های مربوط به محل قرارگیری پیچ‌ها بر اساس آن اجرا خواهد شد. سوراخ‌ها باید به طور کامل عمود بر محور خطوط تأثیر عضو باشند. (به بیان بسیار ساده، خطوط تأثیر، خطوطی هستند که هر نوع تغییر در تعادل نیروی عضو، ابتدا در آنها نمایان خواهد شد و زودتر از دیگر نقاط، تأثیر نیروی وارده را نشان می‌دهند.) سپس در سمتی که سر پیچ قرار می‌گیرد و در سمتی که مهره بسته می‌شود، ورق فلزی قرار داده شده و پیچ‌ها در مجاری تعبیه شده قرار گرفته و مهره‌ها بسته می‌شوند. در بعضی شراط خاص از آچارهای بادی برای سفت کردن مهره‌ها استفاده می‌گردد. این کار باعث می‌شود که مهره‌ها همگی به یک اندازه و با یک فشار در جای خود سفت شوند.
یکپارچه‌کننده:
در لغت این نوع اتصالات را کانکتر (Connector) می‌گویند. این اتصالات معمولاً در راستای طولی دو عضو طولی از سر متصل، قرار می‌گیرد تا نقش محکم‌کننده اتصال را بازی کنند. این نوع از اتصالات به شکل یک صفحه نازک با تعداد بسیار زیادی خار ریز و تیز، بر روی محل اتصال قرار گرفته و با چکش به خوبی روی قطعات کوبیده می‌شوند. این ورق‌ها در خلاف جهت حرکت احتمالی قرار می‌گیرند.
اتصالات خرپایی:
در برخی دیگر از انواع اتصالات سازه های چوبی که به اتصالات خرپایی معروف هستند، با استفاده از تعداد زیادی پیچ‌های بلند، در داخل دو عضو به هم متصل شده، یک سازه شبه خرپایی ایجاد می کنند. این سازه ایجاد شده در برابر هر نوع تنش و یا کرنش (تغییر شکل بر اثر اعمال نیرو) مقاومت خوبی از خود نشان خواهد داد. زیرا این پیچ‌های بلند رزوه دار، در جهت مخالف حرکت دو عضو اجرا شده و نیرو وارده باید به قدر قوی باشد که بتواند پیچ‌ها را در داخل بافت چوب دچار شکست نماید. چوب به دلیل نرمی محدودی که دارد، بر اثر نیرو، دچار فشردگی شده و مقاومت بیشتری از خود نشان خواهد داد، لذا مقاومت را در هر پیچ بیشتر خواهد کرد. چون طول پیچ‌ها بسیار بیشتر از قطر آنها است، حالتی را پیش می‌آورد که انگار بخواهید با نخ یک پنیر را برش دهید. حال تصور کنید این پنیر چوب پنبه باشد و نخ شما یک سیم مفتول رزوه دار. قطعاً نیروی بسیار زیادی لازم است تا بر مقاومت این قطعه بتواند غلبه کند. حال این مقاومت را در محدوده‌ای تقریباً کوچک به تعداد زیاد در نظر بگیرید. قطعاً اتصال بسیار قدرتمندی خواهد بود.
اتصالات فلزی:
در این اتصالات، یک قطعه یا مجموعه‌ای از چند قطعه به کمک سازه چوبی می‌آیند. این قطعات باعث می‌شوند تا اتصالات باکیفیت بیشتری اجرا شوند. بهترین مثالی که می‌توان زد، در مورد اتصال تیر‌های چوبی به صفحه ستون نصب شده روی فونداسیون است. در این اتصالات سازه چوبی ، صفحه ستون دارای یک زبانه عمودی به ارتفاع مشخص (که مهندس محاسب آن را اعلام می‌نماید) و به عرضی برابر با عرض مقطع ستون چوبی است. ضخامت آن نیز به اندازه ضخامت صفحه ستون است. روی این صفحه یک الی چند حفره (بسته به نظر محاسب) برای عبور پیچ مخصوص، تعبیه شده است.
متناسب با نوع اتصال ستون به فونداسیون، ممکن است بین 1 تا 6 پین (پیچ) در این زبانه طراحی شده باشد. در بخش‌های بعدی به انواع اتصال ستون به فونداسیون اشاره خواهیم کرد.
اتصالات فلزی انواع مختلفی دارند، بعضی از آنها برای گوشه‌ها به کار می‌روند و به صورت نبشی هستند. بعضی دیگر حالت کت کاور (Coat Cover) دارند و دور یک اتصال چوبی را پوشش می‌دهند. در این باره می‌توانید در گوگل و یا پینترست (Pinterest) تحقیق نمایید.
به طور کلی باید این را باید بدانیم که چوب در زمینه‌های زیر، واگرا عمل می‌نماید:
- در راستای رگه چوب: از تنش رگه چوب در راستای عمودی بر حذر باشید.
- در طراحی برای مقاومت کم و سختی عمود بر راستای رگه چوب
- در مقاوم سازی
لذا در اتصالات چوبی باید همواره این موضوع واگرایی (Anisotropic) را در نظر گرفت.
اتصال سازه‌ای چیست؟
پس از مطالعه همه این موارد، لازم است تا در این بخش کمی پیرامون تعریف بنیادین اتصال، در سازه صحبت کنیم. به طور مفهمی همه ما با معنی اتصال آشنا هستیم و آن را درک می‌کنیم. به بیان ساده‌تر هر جایی که دو عضو به یکدیگر وصل شوند را اتصال می‌گویند. ارائه این تعریف کار سختی نیست. اما نکته قابل بررسی این است که در اتصالات سازه های چوبی مانند همه سازه‌ها ما نیروی خارجی را نیز خواهیم داشت. یعنی نیرویی که از خارج از سیستم به اعضای سیستم سازه‌ای وارد می‌شود. این نیرو در اعضای سازه، متناسب با محل قرارگیری آنها جریان پیدا می‌کند. نیروهای وارده در شرایط خاص ممکن است باعث تخریب عضوهای سازه شوند. اما به طور معمول نقاط بحرانی سازه در مفاصل و اتصالات آن است. از این رو طراحی و اجرای اتصال، خود به تخصصی ویژه در امر طراحی و ساخت‌وساز مبدل شده است. در حقیقت اتصال سازه‌ای اتصالی است که در عین اینکه باعث ثبات سازه شده و ایستایی سازه را در برابر وزن خود اجزای سازه (بار ثقلی) تأمین می‌کند، باید بتواند در صورت بروز زلزله و یا هر اعمال نیروی خارجی نیز، ثبات و ایستایی سازه را تضمین نماید. این موارد گویای خوبی برای تعریف اتصال سازه‌ای است.
نقش اتصال در یکپارچه بودن سازه
موضوعی که در بخش های قبل کمی به آن اشاره شد، موضوع حفظ یکپارچگی سازه است. در اصطلاح این موضوع را با واژه «سلبیت» بیان می‌کنیم. یعنی با اینکه سازه از اجزای زیادی تشکیل شده است، اما باید به گونه‌ای طراحی و اجرا شود که انگار یک جسم یکپارچه است و تمام خصوصیات فیزیکی و بعضاً شیمیایی همه سازه در همه اعضای آن یکسان باشد. یعنی یک سازه نباید نقطه ضعف یا نقطه قوت داشته باشد. باید یک تناسب ایده‌آل در همه جای آن پراکنده باشد.
اکنون که با مفهوم سُلبیت آشنا شدیم، بهتر می‌توانیم نقش اتصالات را در سازه‌ها درک کنیم. اتصالات باید به شکلی اجرا شوند که بتوانند به خوبی یکپارچگی تمام سازه را حفظ نمایند. این موضوع بسیار حایز اهمیت است. چرا که کارکرد صحیح یک سازه، که توسط مهندس محاسب بررسی شده است، کاملاً به عملکرد اجرایی اجزای آن دارد. یکی از اصلی‌ترین موارد در این زمینه، اتصالات هستند.
اتصالات سازه چوبی مانند دیگر سازه‌ها نیز وظیفه حفظ و رعایت یکپارچگی و یا همان سُلبیت سازه را دارند. از این رو متناسب با محل قرارگیریشان باید بتوانند به خوبی به کارکرد مورد نظر خود بپردازند.
وظیفه تمام اجزای سازه این است که ضمن حفظ سلامت خود، نیروهای وارده را:
- در خود مستهلک نمایند.
- به فونداسیون انتقال دهند.
فونداسیون یا پی، به طور مستقیم با خاک در ارتباط است. از این رو، نیروهای وارده را به زمین منتقل می‌نماید. این شیوه عملکرد تمام سازه‌ها است. نقش اتصالات در تمام سازه‌ها نیز به همین شکل است. لذا با بررسی یک سیستم به طور عام، به عملکرد دیگر سیستم‌ها نیز می‌توانیم پی ببریم.
اتصالات باید به شکلی طراحی و اجرا شوند که توانایی انتقال نیرو در تمام طول سازه را داشته باشند. بر همین اساس اشکال مختلف اتصالات در سازههای گوناگون پدید آمده است. هر کدام دارای کارایی خاص، متناسب با نیاز سازه هستند. اصلی‌ترین نوع اتصالات یا شاید بهتر باشد بگوییم بحرانی‌ترین شکل اتصالات در دو نقطه وجود دارند:
- اتصال تیر به ستون
- اتصال ستون‌ها به فونداسیون
در ادامه به توضیح این نوع اتصالات در سازه های چوبی خواهیم پرداخت. اما به طور کلی هدف اصلی تمام اجزای سازه‌ای، بخصوص اتصالات، حفظ یکپارچگی و سلبیت سازه است.
انواع اتصالات سازه‌ای
در این بخش به توضیح مختصری پیرامون معرفی انواع اتصالات سازه‌ای در سازههای چوبی می‌پردازیم. همان‌طور که قبلاً نیز گفته شد، اتصالات چوبی انواع مختلفی از اتصالات هستند که بر اساس اتصال چوب با چوب و یا دیگر مواد مانند فلزات، طراحی و اجرا می‌شوند. از آنجایی که سازههای چوبی بسیار سبک‌تر از دیگر انواع سازه هستند، لذا در زمان زلزله نیروی کمتری را به خود اختصاص می‌دهند. به عبارت دیگر کمتر تحت تأثیر نیروی زلزله واقع می‌شوند. این بدان دلیل است که فرمول اصلی نیروی وارده بر سازه بر اثر زلزله، رابطه مستقیمی با وزن سازه دارد. و چون وزن سازه چوبی بسیار کمتر از سازه فلزی یا بتی است، لذا نیروی کمتری از زلزله متوجه این سازه خواهد شد. از این رو در مقام قیاس ممکن است اتصالات سازه های چوبی نسبت به اتصالات سازههای فولادی یا بتنی، ضعیف‌تر باشند. اما به طور کلی نوع کارکرد آنها یکسان است.
برای آگاهی بیشتر شما مخاطبان ارجمند، در ادامه به معرفی مختصری پیرامون انواع اتصالات سازه‌ای موجود می‌پردازیم:
انواع اتصالات محوری، کششی و فشاری
این نوع اتصالات دراعضای افقی استفاده می‌شود. یعنی وقتی برای اجرای یک تیر، از دو قطعه الوار استفاده می‌شود، این دو قطعه باید از سطح مقطع عمود بر راستای طولی خود به یکدیگر متصل شوند. این اعضا غالباً یا تحت فشار و یا تحت کشش قرار می‌گیرند. معمولاً خمش در این اعضا بر اثر حضور نیروی فشاری رخ می‌دهد. لذا اگر عضو و اتصال آن بتواند نیروهای وارده در راستای عضو را تحمل نموده و منتقل نماید، درگیر کرنش (تغییر شکل پلاستیک) نمی‌شود. اتصالات محوری غالباً از جنس یکپارچه‌کننده و یا خرپایی هستند. در بسیاری از موارد از هر دوی این اتصالات به صورت هم‌زمان و مکمل استفاده می‌گردد. این نوع از انواع اتصالات سازه های چوبی ، دارای تعریفی به عنوان هم‌پوشانی (Over Lap) هستند. اما از آنجا که این مفهوم در سازه چوبی بی‌معنا است، لذا باید به شکل دیگری این یکپارچگی را تأمین نمود. از این رو از تصالات نجاری و یا مکانیکی به طور ترکیبی نیز ممکن است استفاده گردد. بر اساس آمارهای میدانی می‌توان به طور تقریبی تخمین زد که در اعضای افقی سازههای چوبی، از اتصالات نجاری و خرپایی به صورت ترکیبی بیشتر استفاده می‌شود. این در حالی است که معمولاً مهندس محاسب دستورالعملی مبنی بر آیین‌نامه مفروض طراحی، برای اجرای اتصالات ارائه می نماید.
انواع اتصال تیر به ستون
در سازههای چوبی نحوه اتصال تیر به ستون تفاوت چندانی با دیگر سازه‌ها ندارد. لازم است تا در این مقاله هم مانند دیگر مقالات آمیتیس که درباره مسائل سازه‌ای صحبت نمودیم، توضیح مختصری پیرامون تعریف تیر و ستون ارائه نماییم.
تیر: به اعضای سازه‌ای که بعد بزرگتر آنها در راستای افقی قرار دارد، تیر می گویند. یعنی بعدی که در راستای افقی قرار دارد، از دیگر ابعاد آن بسیار بزرگتر است.
ستون: با توجه به تعریف تیر، می‌توانیم این‌طور بیان نماییم که ستون‌ها اعضایی سازه‌ای هستند که بعد عمودی آنها از دیگر ابعاد آنها بسیار بزرگتر است. یعنی ابعاد سطح مقطع این اعضای سازه‌ای از ارتفاع آنها بسیار کوچک‌تر است.
حال با این تعریف بهتر می توانیم تفاوت تیر و ستون را تشخیص دهیم. به بیان ساده‌تر، تیرها همگی افقی و یا حداکثر مورب هستند، اما ستون‌ها همگی عمودی هستند.
برای اتصال تیر به ستون، در سازههای چوبی از ترکیب اتصالات چوبی مختلفی استفاده می‌شود. از اتصالات چسبی، نجاری و انواع اتصال مکانیکی استفاده می‌شود. انتخاب نوع اتصال کاملاً به تحلیل بارهای وارده و خود این اتصال باز می‌گردد.
نکته قابل توجه این است که عرض سطح مقطع تیر نباید از عرض تیر بزرگتر باشد. این به دلیل بروز یک عامل مخرب در سازه است. نام این حالت تیر قوی – ستون ضعیف است.در این شریط اگر تیر قوی‌تر از ستون باشد، ر زمان زلزلهممکن است تیر نیروهای وارده را تحمل نماید، اما ستن دچار شکست شود. در این صورت یک طبقه بدون تخریب روی طبقه دیگر آوار می‌شود و تمام آنچه روی سطح طبقه پایین قرار دارد، بین طبقه پایین و بالا، نابود می‌شود.
به همین دلیل این اتصال از انواع اتصالات سازه های چوبی بسیار مهم و قابل توجه است.
انواع اتصالات ستون به فونداسیون
اتصال تیرها به فونداسیون سازه را اصظلاحاً تکیه‌گاه می نامند. اما اتصالاتی که در اینجا نام می‌بریم را در بین ستون و تیر نیز می‌توان ایجاد کرد. این تکیه‌گاه ها در همه انواع سازه، به 3 دسته کلی تقسیم می‌شود:
- تکیه‌گاه گیردار
- تکیه‌گاه لولایی
- تکیه‌گاه غلتکی
در این بخش قصد داریم تا به طور خلاصه و مختصر، توضیحی به زبان ساده درباره انواع اتصالات سازه چوبی بین ستون و فونداسیون سازه چوبی یا همان تکیه‌گاه ارائه نماییم. با آمیتیس همراه باشید.
این تکیه‌گاه یکی از اصلی‌ترین و پرکاربردترین انواع اتصال ستون به فونداسیون است. این تکیه‌گاه تفاوت ویژه‌ای با دیگر اتصالات دارد. همان‌طور که بیان شد، این اتصال در بین تیر و ستون نیز قابل اجرا است. اتصال گیردار هیچ‌گونه حرکت وضعی، اتقالی و یا دورانی ندارد. یعنی:
- در راستای محور X مقاومت دارد.
- در راستای محور Y مقاومت دارد.
- در مقابل دوران مقاومت دارد.
یعنی در مقابل نیروهای وارده هم راستا، عمود بر راستا و یا برآیند چند نیروی وارده که باعث ایجاد پیچش در عضو می‌شود، مقاومت داشته و به هیچ عنوان جابجا نخواهد شد. در اجرای تیر به ستون می‌توان از ترکیب اتصال نجاری و چسبی برای گیردار کردن اتصال استفاده نمود. اما به طور کلی تشخیص این موضوع با مهندس محاسب است.
اتصال گیردار معمولاً قوی‌تر از دیگر اتصالات سازه های چوبی است.
این تکیه‌گاه یکی دیگر از انواع اتصالات در همه سازه‌ها از جمله سازه چوبی است. این اتصال در راستای عمودی و افقی از خود مفاومت نشان می‌دهد، اما در برابر پیچش عضو سازه‌ای هیچ مقاومتی از خود نشان نخواهد داد.
به عبارت دیگر:
- در راستای محور X مقاومت دارد.
- در راستای محور Y مقاومت دارد.
- در مقابل دوران مقاومت از خود نشان نمی‌دهد.
برای اجرای این نوع از اتصال، عموماً از اتصالات فیزیکی در اتصالات چوبی استفاده می‌شود.
این تکیه‌گاه به حالت سوم اتصالات در تمام سازه‌ها و همچنین حالت سوم اتصالات سازه های چوبی است، تنها در برابر نیروهای عمودی مقاومت از خود نشان می‌دهد. لذا در برابر نیروهای افقی و یا پیچش مقاومتی از خود نشان نخواهد داد.
به عبارت دیگر:
- در راستای محور X مقاومت دارد.
- در راستای محور Y مقاومت از خود نشان نمی‌دهد.
- در مقابل دوران مقاومت از خود نشان نمی‌دهد.
لازم به ذکر است که این اتصال در فونداسیون (مابین ستون و فونداسیون) بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد تا در میان اعضای سازه‌ای (تیر و ستون). هر چند این به کارگیری کاملاً به نوع طراحی و شکل اسکلت وابسته است. از این رو باید طبق نظر مهندس محاسب از این نوع اتصالات سازه چوبی استفاده نمود.
در این مقاله تلاش کردیم تا اطلاعات گسترده اما خلاصه‌ای در زمینه اتصالات سازه های چوبی در اختیار شما مخاطبان گرامی قرار دهیم. مطالعه این مقاله باعث می‌شود تا اطلاعات شما در این زمینه بیش از پیش باشد و به همین واسطه در زمان خرید ویلای چوبی مورد نظر خود، آگاهی بیشتری خواهید داشت و کیفیت ساخت ویلای مدنظر خود را بهتر می توانید بررسی نمایید.
اگر در زمینه خرید خانه چوبی و یا انواع اتصالات سازه های چوبی اطلاعات بیشتر و یا تجربه‌ای دارید، در بخش ارائه دیدگاه، با ما و دیگر مخاطبان آمیتیس به اشتراک بگذارید.
