اتصال خورجینی با جزئیات متداول در دسته‌بندی اتصالات بر اساس میزان صلبیت، در دسته اتصالات نیمه‌صلب قرار می‌گیرد.

اتصال خورجینی، در گذشته به دلیل راحتی اجرا، هزینه پایین، و سرعت اجرا متداول‌ترین شکل اتصال در ساختمان‌های فلزی بوده است که فقط در ایران (و در بعضی مناطق اسپانیا) استفاده شده است.

نحوه اجرای اتصال خورجینی بدین طریق است که تیرهای باربر از طرفین ستون‌ها به طور یکسره عبور داده می‌شوند و روی نبشی‌هایی که در طرفین ستون نصب شده‌اند، قرار می‌گیرند و معمولا در بالای هر تیر هم یک نبشی قرار می‌دهند، لذا اتصال خورجینی تامین‌کننده نشیمن برای عبور یک جفت تیر سرتاسری از طرفین ستون است. برای فراهم کردن سطحی برای اتصال تیر به نبشی، نبشی زیرین را بزرگتر و نبشی رویی را کوچک‌تر از عرض تیر انتخاب می‌کنند. 

اتصالات خورجينی به عنوان اتصالات رايج در ايران، از عملکرد مناسبی در مقابل بارهای ناشی از زلزله برخوردار نيستند. به همين دليل در دو دهه اخير کارهای تحقيقاتی زيادی برای شناخت و بهبود عملکرد آنها صورت گرفته است.

در گذشته علی‌رغم ابهامات جدی در مدل‌سازی و رفتار لرزه‌ای، کاربرد اتصالات خورجینی بسیار متداول و طراحی آن‌ها برای ساده‌سازی به‌صورت مفصلی بوده است که با توجه به رفتار نیمه‌صلب آن‌ها، برآورد نادرست نیروهای داخلی اعضا را به‌دنبال داشته است. در زلزله منجیل سال ۱۳۶۹ بسیاری از ساختمان‌هایی که دارای اتصال خورجینی بودند، دچار فروریزش شدند.

قاب ها با اتصال خورجینی برای فقط تحمل بارهای ثقلی طراحی می‌شوند و به دلیل مقداری گیر دار بودن و عدم طراحی آنها برای بارهای جانبی، اتصالات خورجینی عملکرد مناسبی در هنگام زلزله ندارند. به همین علت، در ساختمان‌های دارای اتصال خورجینی، بارهای جانبی باید به وسیله مهاربندها تحمل شوند و یا اتصال را به نحوی گیردار کنیم که قادر به تحمل نیرو وارده باشد.

یکی دیگر از مشکلات اتصالات خورجینی هنگامی بروز می‌کند که تیرها در دو طرف، دهانه های نامساوی را پوشش دهند. در این صورت دهانه‌های نامساوی، عکس‌العمل های نامساوی را در برابر بارهای وارده نشان خواهد داد و افزایش این لنگرها را موجب می‌شوند. عدم اتصال تیرهای موازی به هم و نامساوی بودن دهانه‌های طرفین، باعث می‌شود که نتوانند عملکرد یکپارچه‌ای داشته باشند. در زیر منحنی هیسترزیس اتصال خورجینی را مشاهده می‌کنید که نشان‌دهنده رفتار نامطلوب این نوع اتصال است:

انواع اتصال خورجینی:

اتصال خورجینی بر حسب عملکرد سازه به دو نوع ساده و گیردار تقسیم می‌شود.

اتصال خورجینی ساده: اتصالی است که در برابر تغییر زاویه بین تیر و ستون از خود مقاومت چندانی بروز نمی‌دهد و در ساختمان‌های متعارف، حداکثر سختی چرخشی اولیه آن از ۱۵۰ تن متر بر رادیان تجاوز نمی‌کند.

انواع اتصال خورجینی ساده:

• اتصال با نشیمن نرم: در این اتصال، تیر روی نشیمن انعطاف‌پذیر قرار می‌گیرد.
• اتصال با نشیمن سخت: در این اتصال تیر روی نشیمن بدون انعطاف مستقر می‌شود.

اتصال خورجینی را می‌توان به دو صورت تقویت کرد:

۱. مقاوم‌سازی

۲. کاهش نیروهای اعمال شده به سازه

با اضافه کردن مهاربند به سازه به دلیل افزایش سختی و کاهش پریود سازه، نیروی اعمالی به سازه در ساختمان‌های کوتاه و متوسط‌مرتبه کاهش نمی‌یابد. بنابراین تقویت در این ساختمان‌ها از نوع مقاوم‌سازی است. استفاده از مهاربند دارای مزایایی به شرح زیر است:

• افزایش درجه نامعینی سازه: افزایش نامعینی از آن جهت باعث عملکرد بهتر می‌شود که به دلیل داشتن مسیرهای زیادی برای انتقال بار وجود دارد، تنش‌های اضافی در اعضا می‌توانند از مسیرهای دیگری انتقال بار و اعضای دیگری که دارای ظرفیت هستند، بازتوزیع شود. این‌گونه سازه در مقابل نیروهای لرزه‌ای نسبت به سازه با درجه نامعینی پایین، مقاومت بیشتری دارد.
• مهاربندی یک قاب خمشی ضعیف می‌تواند سیستم قاب خمشی را به سیستم دوگانه تبدیل کند. استفاده از سیستم‌های دوگانه باعث افزایش ضریب رفتار می‌شود که این موضوع سبب کاهش نیرو وارده و افزایش شکل‌پذیری می‌شود.
• به دلیل استفاده از مهاربند و افزایش سختی، احتمال پاندینگ را کاهش داده است. با افزایش سختی، تغییر مکان سازه کم شده که سبب می‌شود احتمال خطر پاندینگ (برخورد دو ساختمان مجاور) کاهش یابد.
• کاهش خسارات غیرسازه‌ای

یکی از راهکارهای مناسب برای برطرف کردن نقص اتصالات خورجینی استفاده از مهاربندهای زانویی است.

«علی رمضانی پور مقدم» و «دکتر منصور قلعه نوی»، در تحقیقی بر روی سه تیپ ساختمان (چهار،هشت و پانزده طبقه) فولادی با اتصال خورجینی تحت بار جانبی تحلیل دینامیکی غیرخطی انجام دادند، سپس قاب‌های ذکر شده را توسط بادبندهای زانویی تقویت کردند و نتایج رابا یکدیگر مقایسه کردند. نتایج نشانگر این است که استفاده از بادبند زانویی در اتصالات خورجینی باعث کاهش لنگر وارده به اتصال می‌شود. این کاهش در قاب‌های چهار و پانزده طبقه، بیشتر از قاب‌های هشت طبقه است. اما کاهش لنگر در قاب‌های هشت طبقه نیز مناسب است. 

البته اتصال مهاربند نیز خود با مشکلاتی همراه است. به دلیل فاصله داشتن دو تیر از یکدیگر چنانچه مهاربند در آکس ستون قرار گیرد، نمی‌تواند به تیر ها متصل شود و اگر به یکی از تیرهای اصلی اتصال خورجینی نصب شود، آنگاه مهاربند در آکس ستون واقع نمی‌شود.

گیردار کردن اتصال (توصیه شده توسط آیین‌نامه):

در این روش با استفاده از ورق‌ها و تسمه‌های تقویتی، مقاومت خمشی لازم در اتصالات را مهیا می‌کنیم. در این اتصالات چنانچه تحت اثر لنگر قرار گیرند، پس از تغییر شکل، زاویه بین تیرو ستون در محل اتصال تغییر محسوسی نکند. حداقل سختی چرخشی اولیه اتصال خورجینی گیردار در ساختمان‌های متعارف برابر ۲۰۰۰ تن متر بر رادیان است. علاوه بر این، اتصال خورجینی گیردار باید قابلیت انتقال نیروهای افقی، قائم و لنگر خمشی بین تیر و ستون را دارا باشد.

منبع: + و +

تهیه‌کننده: محبوبه پوریوسفی