استرات
وقتی به یک سوله یا ساختمان بزرگ نگاه میکنیم، میدانیم که در زیر پوستهی نمای آن، اسکلتی فلزی قرار دارد و تمام بار وزن سازه را همین اسکلت به دوش میکشد. اسکلت فلزی یک ساختمان از اجزای مختلفی تشکیل میشود که در اتصال با یکدیگر وظیفه نگهداری ساختمان را به عهده میگیرند.
استرات (مهارمتقابل)
یکی از اجزای مهم موجود در اسکلت فولادی سوله و ساختمان، استرات است. استرات در سوله سازی نقش پررنگتری دارد و بدون آن، سازه فولادی عظیم نمیتواند بر روی ستون خود استوار شود. در این نوشتار به کاربرد استرات در اسکلت فلزی ساختمان خواهیم پرداخت.
استرات چیست؟
استرات، عضوی اساسی در سازههای فلزی و به ویژه سوله‌ها است که نقش مهمی در استحکام و پایداری این سازه‌ها ایفا میکند. این عنصر سازه‌ای، معمولاً به شکل یک عضو کششی یا فشاری عمل کرده و با ایجاد اتصالات محکم بین اجزای مختلف سازه، از تغییر شکلهای نامطلوب و تخریب آن جلوگیری میکند. استرات در واقع از مقاطع قوطی شکل فولادی ساخته میشود و ابعاد و شکلهای مختلی از آن، در ساخت سوله مورد استفاده قرار میگیرد.
استرات‌ها در حقیقت عامل اتصال قاب‌های اصلی سوله به یکدیگر هستند. از استرات میتوان به عنوان عضوی برای مهار طولی قاب‌ها نیز یاد کرد؛ چرا که با اتصال آنها به ستون‌های قاب، طول مؤثر کمانش حول محور ضعیف ستون کاهش مییابد و در نتیجه، پایداری ستون در برابر کمانش افزایش می یابد. استرات‌ها می‌توانند در سقف یا قاب‌های طولی اجرا شوند و اتصال آنها عمدتاً به صور مفصلی است.
از دیدگاه هندسی، استرات‌ها می‌توانند دارای مقاطع مختلفی از جمله مربع، مستطیل، دایره و یا حتی مقاطع مرکب باشند. انتخاب نوع مقطع استرات، به عواملی مانند مقدار بار وارده، طول استرات، جنس مصالح و شرایط محیطی بستگی دارد و توسط مهندسین سازه در مرحله طراحی سازه انتخاب میشود. جنس خود استرات معمولاً از مقاطع فولادی مانند پروفیل‌های IPE، HEA و لوله‌های فولادی ساخته میشود.
برخی از افراد استرات با با گیرت مقایسه میکنند و گاهاً آنها را با یکدیگر اشتباه میگیرند؛ حال آن که این دو کاملاً از هم متفاوت هستند. در حقیقت تفاوت اصلی استرات با گیرت، در عملکردشان است. مقطع و نوع اتصال استرات‌ها، برای انتقال نیروهای جانبی در راستای طول سوله طراحی میشود؛ اما گیرت‌ها، نگهدارنده دیوارهای سبک هستند و تنها برای عملکرد خمشی در برابر نیروهای ثقلی و باد مورد استفاده قرار میگیرند.
کاربردهای استرات در سازه‌ها بسیار متنوع است. در سازههای مختلف، کاربردهای متفاوتی برای استرات وجود دارد که در اینجا به هر یک اشاره میکنیم:
سوله‌ها:
در سوله‌ها، استرات‌ها برای اتصال قاب‌ها به یکدیگر، مهار کردن ستونها و تقویت سقف استفاده می‌شوند.
اسکلتهای فلزی ساختمان‌ها:
در ساختمانهای اسکلت فلزی، استرات‌ها برای اتصال تیرها و ستونها، تقویت دیوارهای برشی و مهار کردن سقف‌ها به کار می‌روند.
پل‌ها:
در پل‌ها، استرات‌ها برای اتصال تیرهای اصلی به عرشه، تقویت پایه‌ها و مهار کردن کابل‌ها استفاده می‌شوند.
برج‌ها و دکل‌ها:
در برج‌ها و دکل‌ها، استرات‌ها برای اتصال مقاطع مختلف، تقویت اتصالات و افزایش پایداری سازه به کار می‌روند.
مخازن و سیلوها:
در مخازن و سیلوها، استرات‌ها برای تقویت دیواره‌ها، کف و سقف، و همچنین اتصال اجزای مختلف به یکدیگر استفاده می‌شوند.
اهمیت و کاربرد استرات
استرات‌ها به عنوان یکی از اجزای حیاتی در سازههای فلزی، نقش بسیار مهمی در تضمین ایمنی و پایداری این سازه‌ها ایفا میکنند. این اهمیت را میتوان در چندین جنبه بررسی کرد:
توزیع یکنواخت بار:
استرات‌ها با انتقال بار از نقاط متمرکز به نواحی وسیع‌تر، از ایجاد تنش‌های موضعی بیش از حد در سازه جلوگیری میکنند. این امر به ویژه در سازه‌هایی که تحت بارهای متغیر و دینامیکی قرار دارند، از اهمیت بالایی برخوردار است.
افزایش پایداری:
استرات‌ها با ایجاد اتصالات محکم بین اجزای مختلف سازه، از بروز پدیده‌های نامطلوبی مانند کمانش، پیچش و خمش جلوگیری میکنند. این امر به ویژه در اعضای کششی و فشاری بلند، که مستعد این نوع ناپایداری‌ها هستند، بسیار حائز اهمیت است.
کاهش وزن سازه:
با استفاده بهینه از استرات‌ها، میتوان از ابعاد مقاطع سایر اعضای سازه‌ای کاست و در نتیجه وزن کلی سازه را کاهش داد. کاهش وزن سازه منجر به کاهش هزینه‌های ساخت و نصب، کاهش مصرف مصالح و همچنین کاهش اثرات مخرب سازه بر محیط زیست میشود.
تسهیل اجرای سازه:
استرات‌ها با ایجاد یک شبکه قوی از اتصالات، اجرای سازه را تسهیل کرده و سرعت ساخت را افزایش می‌دهند. همچنین، استفاده از استرات‌ها در برخی موارد میتواند به ساده‌سازی اتصالات و کاهش تعداد جوش‌ها منجر شود.
استرات در سوله چیست؟
استرات در سوله‌ها، المانی ساختاری است که وظیفه اتصال قاب‌های اصلی به یکدیگر و افزایش پایداری کلی سازه را بر عهده دارد. این عضو از اسکلت، به صورت افقی، مورب یا قائم در سوله قرار میگیرند و با انتقال بار از یک نقطه به نقطه دیگر، از ایجاد تمرکز تنش و بروز پدیده‌های نامطلوب مانند کمانش جلوگیری میکند. بنابراین میتوان انواع استرات در سوله را به سه قسمت زیر تقسیم نمود:
استرات افقی:
این نوع از استرات که به آن استرات طولی نیز گفته می شود، به صورت افقی در سرتاسر سوله قرار میگیرد و وظیفه اتصال قاب‌های اصلی را بر عهده دارد.
استرات مورب:
استراتهای مورب که به آن استرات خرپایی نیز گفته میشود، به صورت ضربدری در قاب‌ها قرار میگیرند و برای افزایش پایداری در برابر نیروهای جانبی مانند باد و زلزله استفاده می‌شوند.
استرات قائم:
استراتهای قائم یا استرات عمودی، برای اتصال تیرچه‌ها به تیرهای اصلی مورد استفاده قرار میگیرند.
استرات در اسکلت فلزی
از استرات در اسکلت فلزی ساختمانهای بزرگ نیز استفاده میشود. در واقع، استرات، بخشی همیشگی از اسکلت ساختمان است که تیرها و ستونها را به یکدیگر متصل میکند. استرات در اسکلتهای فلزی، نقش بسیار مهمی در تأمین پایداری و استحکام سازه ایفا میکند. در واقع اهمیت استرات در اسکلت فلزی را از چند جهت میتوان بررسی کرد:
توزیع بار:
استرات‌ها با انتقال بار از یک نقطه به نقطه دیگر، از تمرکز تنش در یک ناحیه خاص جلوگیری کرده و عمر مفید سازه را افزایش می‌دهند.
افزایش پایداری:
این اعضا با مهار کردن اجزای اسکلت فلزی، از بروز پدیده‌های نامطلوبی مانند کمانش و پیچش جلوگیری کرده و پایداری کلی سازه را بهبود می‌بخشند.
مقاومت در برابر نیروهای جانبی:
استرات‌ها به عنوان مهارهای طولی، به اسکلت فلزی کمک میکنند تا در برابر نیروهای جانبی مانند باد و زلزله مقاومت کند.
کاهش وزن سازه:
با استفاده بهینه از استرات‌ها، میتوان از ابعاد مقاطع سایر اعضای اسکلت فلزی کاست و در نتیجه وزن کلی سازه را کاهش داد.
مکان‌های استفاده از استرات در اسکلت فلزی
در اسکلتهای فلزی ساختمان، از آنجایی که بر اساس نقشه و ساختار ساختمان ممکن است چیدمان اجزای اسکلت نیز متفاوت باشد، استرات نیز میتواند در بخشهای مختلفی مورد استفاده قرار بگیرد. طبیعتاً قرارگیری استرات در هر بخش، به دلیلی متفاوت استفاده میشود؛ اما هدف نهایی، قویتر شدن اتصال و استحکام هر چه بیشتر سازه است. از استرات افقی، مورب و عمودی در اسکلت فلزی ساختمان، در بخشهای زیر استفاده میشود:
اتصالات تیر و ستون:
استرات‌ها برای اتصال تیرها به ستونها در نقاط مختلف ساختمان استفاده می‌شوند.
دیوارهای برشی:
استرات‌ها در دیوارهای برشی برای افزایش مقاومت در برابر نیروهای جانبی به کار می‌روند.
سقف‌ها:
استرات‌ها برای اتصال تیرچه‌ها به تیرهای اصلی و افزایش پایداری سقف استفاده می‌شوند.
تیر استرات
اتصال صحیح تیر استرات به سایر اعضای سازه، از جمله مهم‌ترین مراحل اجرای یک اسکلت فلزی است. این اتصالات باید به گونه‌ای طراحی و اجرا شوند که بتوانند نیروهای وارده را به طور مؤثر منتقل کرده و از ایجاد تنش‌های موضعی و شکست زودهنگام جلوگیری کنند.
نحوه اتصال تیر استرات
روش‌های مختلفی برای اتصال تیر استرات به سایر اعضای سازه وجود دارد که انتخاب هر یک از آنها به عواملی مانند نوع بارگذاری، جنس مصالح، ابعاد مقاطع و شرایط محیطی بستگی دارد. از جمله مهم‌ترین انواع اتصالات میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
اتصال جوشی:
این نوع اتصال، رایج‌ترین و قوی‌ترین نوع اتصال است. در این روش، تیر استرات به وسیله جوشکاری به سایر اعضای سازه متصل میشود. برای اطمینان از کیفیت جوش، باید از جوشکاران ماهر و تجهیزات مناسب استفاده شود.
اتصال پیچ و مهره:
در این روش، تیر استرات با استفاده از پیچ و مهره به سایر اعضای سازه متصل میشود. این نوع اتصال به راحتی قابل باز و بسته شدن است و برای اتصالات موقت یا قابل تعویض مناسب است.
اتصال پرچ:
در این روش، از پرچ برای اتصال تیر استرات به سایر اعضای سازه استفاده میشود. این نوع اتصال بیشتر در سازههای سبک و موقت کاربرد دارد.
جمع بندی:
در این مطلب از سلسله مقالات آموزشی پولاد سازه، به چیستی و کاربردهای متعدد یکی از بخشهای مهم اسکلت فلزی ساختمان یعنی استرات صحبت به میان آوردیم. استرات به ویژه در ساخت سولههای صنعتی و ورزشی نیز مورد استفاده قرار میگیرد و اگر سازه شما به دست مهندسین طراحی و ساخته شود، قطع به یقین میتوانید نقش پررنگ این بخش از اسکلت را مشاهده کنید. برای دریافت مشاوره رایگان درباره ساخت سوله و اسکلت فلزی ساختمان، با کارشناسان ما در ارتباط باشید.