کنسول که به عنوان طره یا تیر سرکش نیز شناخته میشود، عضوی است که یک سر آن به سازه و یا بدنه، متصل و مورد حمایت سازه اصلی قرار میگیرد و سر دیگر آن از سازه اصلی فاصله دارد. به تعبیر دقیقتر، کنسول، عضوی از سازه است که یک طرف آن با ساختمان اتصال برقرار کرده و تحت حمایت سازه است و طرف دیگر هیچ اتصالی با سازه ندارد و از بخش بیرونی، قابل رویت است.
در واقع، هر نوع برآمدگی که از بدنه سازه فلزی یا ساختمانی و بدون کمک گرفتن از ستون باشد، کنسول نام دارد. کنسول ساختمان از طبقه بالای همکف که در سازههای مشرف بر گذر قرار دارند، قابل اجراست با این حال، عرض گذر، تاثیر زیادی بر طول مجاز برای احداث پیش آمدگی دارد.
سیستم کنسولی، سازههایی هستند که در آنها ستونهایی دارای تکیهگاه گیردار وجود داشته باشد. تیرها در سیستم کنسولی دارای اتصالات مفصلی با ستون و مانند تیرهایی هستند که فقط یک سمت آنها تکیهگاه دارد و سمت دیگر آنها آزاد است. در این حالت، تیرها دستخوش تغییر زیاد در سمت آزاد خود شده و بار را به تکیهگاه انتقال میدهند که قابلیت تحمل لنگر خمشی و برشی دارد.
برای درک بهتر مفهوم سیستم کنسولی، یک سالن با ستونهای بتن آرمه را تصور کنید که خرپاها روی دو ستون مینشینند. این سیستم، استهلاک انرژی کمتری داشته و به همین خاطر ضریب رفتار کمتری برای آن لحاظ میشود. در این رابطه، مهندسان در صورت طراحی سالن با سقف خرپایی و ستونهای بتن آرمه، باید ضریب رفتار 2 را اعمال نمایند نه 5 که مربوط به قابهای خمشی متوسط بتنی است. همچنین در این حالت، ابعاد ستونها، بزرگتر است.
روشهای اتصال کنسول به سازه را با توجه به نوع سازه، میتوان به دو بخش تقسیم کرد:
تحقیقات نشان میدهد بیشترین خسارت در زلزله به سازههایی تعلق دارد که دارای کنسول یا پیشآمدگی است و یکی از علل تخریب این سازهها نیز عدم رعایت ضوابط، خطا در اجرا و طراحی است. از آنجا که در سازههای بتنی به جز میلگردهای فولادی (قیمت میلگرد st52، قیمت فولاد ck45، قیمت فولاد vcn، قیمت میلگرد st37 و …) که در کارخانهها ساخته میشود، سایر مصالح و مراحل، توسط انسان انجام میشود، احتمال خطا در طراحی و اجرا وجود دارد. معمولا برای اجرای کنسول و ایجاد پیش آمدگی در ساختمان از تیرهای کنسول استفاده میشود. این تیرها با ایجاد لنگر خمشی منفی با یک لنگر خمشی مثبت که در محل دیگری ایجاد شده، مقابله میکنند.
با توجه به نقش تیرهای کنسول در سازهها از روشهای مختلفی برای اجرای تیر کنسول استفاده میشود. این روشها عبارتند از:
از این روش برای ایجاد پایداری تیر کنسول استفاده میشود. امكان اجراي تير كنسول با اتصال مفصلي، وارد نكردن لنگر در ارتفاع ستون و عدم افزايش مقطع، امكان اجراي دستك با طول بيشتر نسبت به حالت كنسول با اتصال گيردار و مهار كردن حرکتهای آزاد نوك تير كنسول موقع زلزله و ساير بارها از مزایای اجرای تیر کنسول با دستک قطری است و ايجاد محدودیت از نظر معماري در صورت وجود فضاي باز در سمت اجراي دستك از معایب آن است.
در این روش، تیر کنسول به صورت گیردار به ستون اتصال مییابد. وقتی تیر در یک انتها بارگذاری میشود، لنگر زیادی در انتهای تیر که دارای تکیهگاه گیردار است، ایجاد میشود و هر چقدر که بار اعمال شده در انتهای آزاد تیر بیشتر شود، لنگر ایجاد شده در قسمت گیردار بیشتر خواهد شد.
نداشتن محدودیت از نظر معماري، هنگامی که پیش آمدگی از طرفين باز باشد از مزایای آن است اما غیر اقتصادی بودن آن، حساسیت به جوشکاری و در نتیجه از دست دادن پایداری هنگام زلزله، از معایب این روش است. از این رو، استفاده از آن چندان توصیه نمیشود.
اجرای این دستک به دلیل پایدار کردن تیر کنسول که با اتصال مفصلی به ستون متصل شده، صورت میگیرد. در یک طبقه این دستکها به صورت دوتایی اجرا شده و دو دستک باید در یک نقطه به هم برسند تا نیروهای افقی، یکدیگر را خنثی و نیروی قائم را به ستون، منتقل کنند.
امكان ايجاد تير كنسول با اتصال مفصلی، نیاز به پروفیل کمتر نسبت به دستک تیر کنسول با پروفیل قطری و مهار کردن حركات آزاد تک تیر كنسول، تحت بارهاي زلزله و ساير بارها از مزایای آن محسوب میشود. در مقابل، مناسب نبودن براي استوانکهای بلند و ايجاد محدوديت از نظر معماري در سمت اجراي دستك در صورت باز بودن فضا از معایب آن است.
در این روش به دلیل پایدار کردن تیر کنسول از دستکهایی با زاویه غالبا 45 درجه استفاده میشود. ایجاد تير كنسول به صورت مفصلي و در نتیجه کاهش حساسیت اتصال، اجرای تير كنسول با طول بيشتر نسبت به اجراي تير با اتصال گيردار، مهار حرکتهای آزاد نوك تير كنسول در موقع زلزله و ساير بارها از محاسن این روش است.
با این حال، ايجاد محدوديت از نظر معماري در صورت ايجاد كنسول كه از طرف اجراي دستك باز است، ايجاد لنگر در ارتفاع ستون كه مقدار اين لنگر با لنگر منتقل شده از تير كنسول به صورت گيردار ایجاد شده يكي است از معایب آن است. همچنین در اجرای تیر کنسول با دستک زانویی به دليل سر گیر بودن سمتي كه دستك اجرا شده در موقعي كه سمت اجراي دستك باز است و ديوار اجرا نمیشود، دستك به صورت كششي اجرا میشود.
در این روش، شاه تیر از دو طرف ستون رد شده، پیش آمدگی در سازه را به وجود می آورد. شاه تیر در محل اتصال به ستون از هر طرف توسط دو نبشی در بالا و پایین مهار میشود. عدم انتقال اتصال لنگری به ستون به دلیل مفصلی بودن و در نتیجه عدم افزایش مقطع، وضعیت مناسب از نظر پایداری ممتد و تغییر مکانهای قائم، اجرای ساده و عدم پرداخت هزينه اضافي براي قیمت پروفیل های دستکها و عدم ايجاد محدوديت از نظر معماري که از معایب بیشتر اجرای تیر کنسولها است به عنوان مزیت در این روش شناخته میشود. با این حال، عدم رفتار مناسب این اتصال در زلزله از مهمترین معایب آن است.
| ردیف | روش اجرا | مزایا | معایب |
| 1 | روش دستک قطری | ایجاد پایداری تیر کنسول با اتصال مفصلی – امکان اجرای تیر کنسول با طول بیشتر نسبت به حالت کنسول با اتصال گیردار – مهار کردن حرکات آزاد نوک تیر کنسول در زلزله و بارهای دیگر | امکان اجرای دستک با طول بیشتر نسبت به حالت کنسول با اتصال گیردار |
| 2 | روش اتصال گیردار | عدم محدودیت از نظر معماری در صورت باز بودن فضا – عدم افزایش مقطع و عدم نیاز به پروفیل بزرگ – عدم محدودیت در زلزله و بارهای دیگر | غیر اقتصادی بودن – حساسیت به جوشکاری و در نتیجه از دست دادن پایداری هنگام زلزله |
| 3 | روش دستک K | امکان ایجاد تیر کنسول با اتصال مفصلی – نیاز به پروفیل کمتر نسبت به دستک تیر کنسول با پروفیل قطری – مهار کردن حرکات آزاد نوک تیر کنسول در زلزله و بارهای دیگر | عدم مناسب بودن برای استوانکهای بلند – ایجاد محدودیت از نظر معماری در صورت باز بودن فضا |
| 4 | روش دستک زانویی | ایجاد تیر کنسول به صورت مفصلی و کاهش حساسیت اتصال – امکان اجرای تیر کنسول با طول بیشتر نسبت به اجرای تیر با اتصال گیردار – مهار حرکات آزاد نوک تیر کنسول در زلزله و بارهای دیگر | ایجاد محدودیت از نظر معماری در صورت اجرای کنسول باز – ایجاد لنگر در ارتفاع ستون که مقدار آن با لنگر منتقل شده از تیر کنسول به صورت گیردار ایجاد شده یکی از معایب آن است |
| 5 | روش اتصال خورجینی | عدم انتقال اتصال لنگری به ستون به دلیل مفصلی بودن – عدم افزایش مقطع و عدم نیاز به پروفیل بزرگ – اجرای ساده و عدم پرداخت هزینه اضافی برای پروفیل دستکها – عدم ایجاد محدودیت از نظر معماری | عدم رفتار مناسب این اتصال در زلزله از مهمترین معایب آن است |
مهمترین ضوابط مربوط به میزان عمق اجرایی کنسول در ساختمان عبارت است از:
سوالات شما
اگر بدنه سازه بتنی باشد، با کاشت پلیت فولادی درون بدنه بتن، ستون کنسول را به آن متصل میکنند و اما اگر بدنه سازه فلزی باشد با استفاده از پلیت فولادی، ستون و شاسی اصل کنسول را به سازه اصلی وصل میکنند.
امکان ایجاد تیر کنسول با اتصال مفصلی
مهار کردن حرکات آزاد تک تیر کنسول
اجرای دستک در طبقات
نیاز به پروفیل کمتر
تنها عیب آن ايجاد محدودیت از نظر معماري در صورت وجود فضاي باز در سمت اجراي دستك است.
مرکزآهن، مرجعی تخصصی و به روز برای کسب دانش و اطلاع از آخرین تحولات بازار آهن و فولاد است. با وبلاگ جامع ما، همیشه از آخرین اخبار و اطلاعات این صنعت آگاه باشید.