کنسول در ساختمان
کنسول در ساختمان
کنسول به عضوی از سازه گفته می شود که یک طرف آن با ساختمان اتصال برقرار کرده است و تحت حمایت سازه است و طرف دیگر آن هیچ اتصالی با سازه ندارد و از بخش بیرونی سازه قابل رویت است . در واقع هر عضو بیرون زده از ساختمان که به هیچ ستونی متصل نباشد ، کنسول نامیده می شود . از طبقه ی بالای همکف در سازه های مشرف بر گذر می باشند می توان کنسول ساختمان را اجرا کرد اما عرض گذر تاثیر زیادی بر طول مجاز برای احداث پیش آمدگی دارد ، بطور کلی در گذرهایی که عرض ۱۲ متر دارند طول پیش آمدگی حدودا ۰.۸ متر در نظر گرفته می شود و در سازه هایی که عرض گذر ۲۲ متر یا بیشتر است طول پیش آمدگی حدودا ۱.۲۰ متر خواهد بود .حداقل عرض گذر برای احداث کنسول در ساختمان ۱۲ متر است و در گذر های با عرض کمتر از این مقدار ، اجرای کنسول مجاز نمی باشد .
ضمنا ارتفاع کنسول از پیاده رو تا سقف نباید کمتر از ۵.۵ متر باشد
سیستم کنسول در سازه چیست ؟
سیستم کنسول به سازه هایی گفته می شود که در آنها ستون هایی دارای تکیه گاه گیردار وجود داشته باشد . تیرها در سیستم کنسولی دارای اتصالات مفصلی با ستون می باشند . در واقع کنسولها مثل تیرهایی هستند که فقط یک سمت آنها تکیه گاه دارد و سمت دیگر آنها آزاد است . لازم بذکر است تیرها در چنین حالتی دستخوش تغییر زیاد در سمت آزاد خود می شوند و در همچین شرایطی تیرها بار خود را به تیکه گاه انتقال می دهند که قابلیت تحمل لنگر خمشی و برشی دارد .
اتصال کنسول به سازه
۱-اسکلت فولادی : در سازه هایی که دارای اسکلت فولادی هستند می توان با استفاده از پلیت کنسول را به بدنه ی اصلی متصل کرد . ۲-اسکلت بتنی : در سازه هایی با اسکلت بتنی ابتدا با استفاده از بولت و کاشت میلگرد پلیت فولادی به بدنه ی بتنی متصل می گردد و سپس تیرهای فولادی کنسول اجرا گردیده و سقف کنسول (معمولا همان سیستم سقف در سازه ی اصلی) اجرا می گردد.
روش های اجرای تیر کنسول
۱) اجرای تیرکنسول با دستک قطری۲) اجرای تیر کنسول با اتصال گیردار
۳) اجرای تیر کنسول با دستک K
۴) اجرای تیر کنسول با دستک زانویی
۵) اجرای تیر کنسول با اتصال خورجینی
۱)اجرای تیر کنسول با دستک قطری
در این روش از دستک قطری برای پایدارسازی تیر در کنسول از طریق اتصال مفصلی استفاده می شود. در این وقوع خیز در تیر کنسول هنگام وقوع زمین لرزه یا وارد شدن سایر نیروها، مهار می گردد. ضمنا در این روش می توان دستک را با طول بیشتری نسبت به کنسول با اتصال گیردار، اجرا کرد. از مزایای اجرای تیر کنسول با دستک قطری نیز می توان به عدم افزایش مقطع ستون اشاره کرد. البته اجرای تیر کنسول با دستک قطری سبب ایجاد محدودیت از نظر معماری در سازه خواهد شد.۲)اجرای کنسول با اتصال گیر
در این روش، اتصال تیرکنسول به ستون به صورت گیردار است و بدلیل بارگذاری تیر در یک انتها، لنگر زیادی در انتهای تیر که دارای تکیه گاه گیر دار است، ایجاد می گردد. به این ترتیب هرچقدر نیروی وارد شده بر انتهای آزاد تیر بیشتر گردد، لنگر ایجاد شده در بخش گیردار نیز افزایش خواهد یافت.۳)اجرای کنسول با دستک K
هدف از اجرای کنسول با دستک K، پایدارسازی تیر کنسول متصل شده به ستون از طریق اتصال مفصلی است. در صورتیکه این دستک ها در یک طبقه به صورت دوتایی اجرا شده باشند، باید آنها را در یک نقطه به یکدیگر رساند تا نیروهای افقی، خنثی و نیروهای قائم به ستون منتقل شوند.۴)اجرای کنسول ساختمان با دستک زانویی
به منظور پایدارسازی تیر کنسول از دستک های زانویی با زاویه ۴۵ درجه استفاده می گردد.۵)اجرای کنسول با اتصال خورجینی
در این روش اتصال تیر کنسول به شکل خورجینی بوده و با عبور از دو جهت ستون، کنسول سازه را ایجاد می کند. دو طرف تیر متصل شده به ستون در این روش، توسط دو نبشی در بالا و پایین مهار می گردد.طراحی کنسول سازه
۱-برای طراحی کنسول در ساختمان، در مرحله اول باید بار مرده و زنده و همچنین بار قائم ناشی از زمین لرزه محاسبه گردد۲-سهم بارهای مرده و زنده وارد بر تیر باید تعیین شده و به طرح اعمال گردد.
۳-لنگر ایجاد شده از بارهای مرده و زنده باید محاسبه و پس از آن بارهای حدی نهایی ناشی از آنها ترکیب شوند.
۴-نیروهای قائم ناشی از زمین لرزه باید در این دو لنگر مشارکت داده شوند تا بحرانی ترین حالت تعیین گردد.
۵-به کمک لنگر بدست آمده می توان ابعاد مقطع را تخمین رد.
۶-پس از تخمین مقطع می‌توان با رعایت مقطع بالانس و بدست آوردن RO بالانس، مقدار آرماتور بالانس را محاسبه کرد.
۷-بدلیل وجود نیروی قائم ناشی از زلزله و ضرورت وجود آرماتور فشاری، باید از روابط دوبله آرمه استفاده شود.
۸-در نهایت بعد از تعیین مقطع باید نسبت به محاسبه ظرفیت آن و مقایسه با لنگر وارده اقدام شود و در صورت عدم جوابگویی لازم است ابعاد مقطع را افزایش داد.
۹-در نهایت لازم است برش، محاسبات آرماتور برشی و در صورت نیاز پیچش آن کنترل شود.
مقاوم سازی کنسول در ساختمان های بتنی
بر اساس تحقیقات بیشترین خسارت هنگام زلزله متوجه سازه هایی است که دارای کنسول یا پیش آمدگی می باشند . ضمنا یکی از علل تخریب چنین سازه هایی عدم رعایت ضوابط و آئین نامه ها ، خطاهای اجرایی و طراحی می باشد . در سازه های بتنی بدلیل اینکه بجز میلگردهای فولادی که در کارخانه ها ساخته می شود بقیه ی مصالح و مراحل توسط نیروی انسانی انجام می گیرد احتمال خطا در طراحی و اجرای آن وجود دارد از این رو مقاوم سازی ساختمان و تقویت سازه های بتنی از اهمیت زیادی برخودار است . عموما برای اجرای کنسول و ایجاد پیش آمدگی در ساختمان از تیرهای کنسول استفاده می شود . این تیرها با ایجاد لنگر خمشی منفی به مقابله با یک لنگر خمشی مثبت که در محل دیگری ایجاد شده می پردازند.کنسول سازه در برابر زلزله
کنسول ها یا پیش آمدگی در ساختمان یکی از آسیب پذیرترین نقاط هنگام وقوع زمین لرزه محسوب می شود. این مسئله معمولا ناشی از عدم رعایت ضوابط، قوانین و آیین نامه‌ها است. با توجه به اینکه بجز مرحله ی کاشت میلگرد که مصالح آن در کارخانه و با دقت بالا ساخته می شوند، سایر اقدامات توسط نیروی انسانی در پروژه انجام می گیرد و به همین دلیل احتمال وجود خطا در مراحل طراحی و اجرای آن وجود دارد. یکی از روش‌های نوین برای پیشگیری از تخریب سازه در اثر اعمال نیروهای ناشی از زمین لرزه، استفاده از روش مقاوم سازی با FRP است. این روش بدلیل عدم ایجاد تغییر در معماری سازه و افزایش وزن آن، گزینه ی مناسبی برای مقاوم سازی کنسول در سازه محسوب می شوند.ضوابط پیش آمدگی کنسول
کنسول یا پیش آمدگی آن بخش از سازه محسوب می شود که با اجرای تیر طره به سمت گذر به مساحت زیر بنا افزوده می گردد. براساس ضوابط شهرسازی، اجرای کسنول در سازه منوط به وجود حداقل عرض گذر بوده و حداکثر عمق کنسول در ساختمان نمی تواند از ۱۲۰ سانتی متر بیشتر باشد.اجرای کنسول سمت گذر تنها با رعایت موارد زیر امکان پذیر بوده و مقدار عمق اجرایی کنسول در سازه به نحو زیر است:
۱-اجرای کنسول در گذرهایی با عرض کمتر از ۱۲ متر خلاف ضوابط محسوب می شود.
۲-حداکثر عمق اجرای کنسول در گذرهایی با عرض کمتر از ۲۰ متر و بیشتر از ۱۲ متر، ۸۰ سانتی متر در نظر گرفته می شود.
۳-ارتفاع کنسول های اجرایی حداقل ۳/۵۰ متر از سطح تراز گذر در نظر گرفته می شود.