برشگیر (Shear Connector) یک عضو مهم در ساختمان‌سازی است که نقش آن اتصال اعضای بتنی با اعضای فولادی (تیرآهن و ورق) ساختمان است. از انواع برشگیر، می‌توان به برشگیر ناودانی، نبشی و گل میخ اشاره کرد. این سه نوع، در بیشتر بخش‌های ساختمان کاربرد دارند. در مورد ستون‌ها، عمدتاً از برش‌گیرهای صفحه‌ای و بولت استفاده می‌شود. در مورد سقف‌های کامپوزیت، به طور گسترده از برش‌گیرهای ناودانی و در مورد سقف‌های عرشه فولادی از گل میخ استفاده می‌گردد. برشگیر ناودانی در واقع ناودانی‌های سایز 6 و 8 هستند که در انتقال نیروهای بُرشی و تقسیم فشار در قسمت‌های مختلف سقف نقش دارند. برش گیر نبشی به دو صورت V و L شکل تولید می‌شود. این محصول نیز در سقف‌های مرکب کاربرد دارد. در برشگیر نبشی، با افزایش ضخامت و طول بال، ظرفیت بُرشی افزایش می‌یابد اما لغزش بیشینه کاهش می‌یابد. با بهبود مقاومت فشاری بتن نیز ظرفیت برشگیر نبشی بالا می‌رود.
قیمت برشگیر نبشی V پایین‌تر از انواع دیگر است. برای اجرای برش گیرها، عمدتا آنها را بر روی تیرهای فرعی قرار می‌دهند. سپس برای اتصال‌شان به تیر، آنها را جوش می‌دهند؛ جوشکاری به روش قوس الکتریکی. در زمان اجرای کار، فاصله برش گیرها از یکدیگر نباید بیشتر از نیم متر باشد.
در ساختمان سازی، اتصال قوی بین مقاطع فولادی و بتن، بسیار حائز اهمیت است. برشگیر از جمله اجزای کاربردی برای اتصال بتن با فولاد است و گیرش بین تیر، ورق یا سایر مقاطع فولادی با بتن را افزایش می‌دهد. با توجه به این که نیروی چسبندگی بین بتن و فولاد به‌خصوص در سطح مقطع‌های بالا چندان زیاد نیست، لازم است از اتصال دهنده مناسبی برای افزایش قدرت اتصال آنها استفاده شود. برش گیر این کار را به خوبی انجام داده و موجب پایداری اتصال فولاد و بتن می‌گردد. این محصول همچنین با انتقال نیروی برشی میان فولاد و بتن، از اعمال فشار بر روی نقطه خاصی از سقف یا دیگر بخش‌های مورد استفاده در سازه، جلوگیری می‌کند. امکان استفاده از برش گیر در بخش‌های مختلف سازه وجود دارد.
برش گیرها انواع مختلفی دارند که هر یک در موارد خاصی به کار می‌روند. برشگیر ناودانی، برشگیر نبشی و گل میخ، رایج‌ترین انواع این محصول به شمار می‌آیند. علاوه بر این تقسیم بندی کلی، آنها از نظر شکل، طرح و اندازه هم با یکدیگر تفاوت دارند. بسته به بخش مورد استفاده در ساختمان، میزان نیروی اعمال شده بین بتن و فولاد و اهمیت ظاهری سطح مورد نظر، شکل و اندازه‌های مختلف این محصول مورد استفاده قرار می‌گیرد. سقف‌های کامپوزیت رایج‌ترین بخشی هستند که برشگیرها در آن استفاده می‌شوند. جایی که عمدتا ورق‌های فولادی به عنوان پایه قرار گرفته و سطح رویی آنها با بتن پوشش داده می‌شود. ارتفاع معمول برش گیرها حدود ۴۰ میلیمتر است. قطر این محصول در نوع گل‌میخ تا ۲۰ میلیمتر می‌رسد. برشگیرها با استفاده از دستگاه استادولدر و به روش قوس الکتریکی، در فاصله حداکثر ۵۰ سانتی هم به سطح فولادی جوش داده می‌شوند.
برش گیرهایی که جهت افزایش قدرت اتصال و بهبود گیرش بتن و فولاد مورد استفاده قرار می‌گیرند، دارای انواع مختلفی هستند. هر یک از این محصولات دارای ویژگی‌های خاص خود بوده و بیشتر برای یک سری سازه‌ها یا کاربردها استفاده می‌شوند. مهمترین فاکتور برای تقسیم بندی آنها هم شکل و ساختار ظاهری شان است. زیرا این اجزای اتصال دهنده عمدتا از جنس فولاد ساخته شده و از این نظر با هم مشابه اند. رایج ترین انواع برشگیر بر اساس شکل و ساختار ظاهری، عبارتند از:
بسته به شرایط ساختمان و نوعِ دالی که برای سقف سازه انتخاب شده است، از انواع Shear Connector اعم از ناودانی و نبشی و غیره استفاده می‌شود. برش گیرها از نظر طرح و اندازه نیز انواع گوناگونی دارند. اما انواعِ اصلی آنها در ساختمان سازی، همین چهار دسته است که نام بردیم. در ادامه، ویژگی‌ها، کاربردها و مزایای هر یک از انواع برش گیر ناودانی، نبشی و گل میخ بررسی شده است.
برش گیر نبشی به عنوان اتصال دهنده بتن و سطح فولادی استفاده می‌شود. این محصولات در انواع سقف‌های مرکب یعنی سقف‌هایی که دارای مصالح فولادی و بتنی هستند، کاربرد دارند. نبشی‌ها به سطح فولادی موجود در سقف یا دیگر اجزای سازه متصل شده و با بتن درگیر می‌شوند. این رفتار موجب یکپارچگی بتن و مقاطع فولادی گردیده و مقاومت سقف یا دیگر اجزای سازه را در برابر نیروهای برشی افزایش می‌دهد. جهت اتصال قوی بین ورق یا سایر مقاطع فولادی به بتن، نبشی‌ها در فواصل مشخص و نزدیک به هم، به سطح فولادی جوش داده می‌شوند. برای تولید برشگیر نبشی، از دو نمونه رایج نبشی V و L استفاده می‌شود. نمونه‌های V شکل از نظر قیمتی ارزان تر بوده و صرفه اقتصادی دارند. با این حال، اغلب توصیه می‌شود به جای اتصال دهنده‌های نبشی، از نمونه ناودانی استفاده شود.
یک بررسی بر روی نبشی‌های ارتفاع 40، 50، 60، 70 و 80 میلیمتر که در همگی، ضخامت 4 و عرض بال 40 میلیمتر بود، نشان داد که با افزایش ارتفاع مقطع نبشی، فقط اندکی بر ظرفیت برشگیری آن افزوده می‌شود. اما این افزایش ظرفیت، در مورد نمونه‌هایی که ارتفاع‌شان بیشتر است، محسوس نبود. بنابراین، ارتفاع زیاد، تأثیری بر بالا بردن مقاومت برشی نبشی ندارد. همچنین ارتفاع برشگیر نبشی، تاثیر چندانی بر لغزش بیشینه و رفتار بار جابجایی برش گیر نمی‌گذارد.
عوامل تأثیرگذار بر ظرفیت برش گیر نبشی عبارتند از:
با افزایش مقاومت بتن، ظرفیت برشگیر نبشی نیز افزایش می‌یابد اما لغزش بیشینۀ آن کم می‌شود. اندازۀ بال نبشی تأثیری بر مقاومت برشگیری و رفتار آن نمی‌گذارد.
گل میخ‌ها از رایج‌ترین انواع برشگیر هستند که در سقف‌های عرشه فولادی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این محصولات از جنس فولاد با درصد کربن پایین بوده و با روش‌های فورج گرم و فورج سرد ساخته می‌شوند. ارتفاع معمول آنها برای اتصال ورق‌ها و قسمت‌های فولادی سقف به بتن، حدود ۴۰ میلیمتر (۴ سانتر متر) است. قطر آنها هم بسته به نوع کاربرد، ویژگی‌های سقف و مقدار نیروی برشی بین بتن و عرشه فولادی، متفاوت است. حداکثر قطر در نظر گرفته شده برای گل میخ‌ها ۲۰ میلیمتر (۲ سانتی متر) می‌باشد. این نوع رایج برش گیر، با استفاده از روش جوش قوس الکتریکی به بخش‌های فولادی سقف عرشه فولادی متصل گردیده و موجب بهبود گیرش بتن و سطح فولادی می‌شود.
برش گیرهای ناودانی،جهت تقویت گیرش بتن و مقاطع فولادی در سقف‌های کامپوزیت و دیگر سقف‌های مرکب مورد استفاده قرار می‌گیرند. البته بسته به شرایط سازه، ممکن است در بخش‌های دیگر ساختمان مانند ستون‌ها و غیره هم به کار روند. قیمت برشگیر ناودانی نسبت به برش گیر نبشی بالاتر است. اما به دلیل اتصال قوی‌تری که بین بتن و سطح فولادی ایجاد می‌کند، استفاده از آنها توصیه می‌شود. برشگیر ناودانی علاوه بر انتقال نیروهای برشی و تقسیم فشار بر روی بخش‌های مختلف سقف، امکان ایجاد فاصله بیشتر بین سازه پایه و قسمت‌های بالایی را فراهم می‌سازد. البته این محصولات نسبت به نمونه‌های دیگر سنگین تر بوده و به زمان بیشتری برای جوشکاری نیاز دارند. زمان تقریبی جوشکاری ناودانی به سطوح فولادی مانند تیر، ورق و غیره، حدود ۳ دقیقه در نظر گرفته می‌شود.
برش گیر ناودانی معمولا از ناودانی‌های سایز ۶ و ۸ تولید می‌شود و با روش قوس الکتریکی به سطح مقطع فولادی متصل می‌شود.
گل میخ و ناودانی هر دو "برش گیر" و از رایج ترین انواع برشگیر هستند. این دو محصول برای ایجاد یکپارچگی بین بتن و سطوح فولادی، به کار گرفته می‌شوند. نسبت به نبشی‌ها نیز کاربرد بیشتری دارند و کارایی بهتری هم ارائه می‌دهند. به این صورت که نقش مهارکنندگی ایفا کرده و اجازه نمی‌دهند بتن از تیر یا ورق فولادی جدا شود. اما تفاوت هایی بین این دو وجود دارد. تفاوت‌هایی که باعث می‌شود بسته به شرایط سازه، نوع سقف و میزان نیروی برشی، از یکی از آنها که مناسب‌تر است، استفاده شود. تعدادی از تفاوت‌های گل میخ با برش گیر ناودانی در ادامه بیان شده است.
اهمیت برشگیر ناودانی در بهبود گیرش بین بتن و تیر، ورق و سایر مقاطع فولادی در سازه‌ها، باعث شده تا کارخانه‌های متعددی تولید آنها را در دستور کار خود قرار دهند. ناودانی‌هایی که جهت افزایش قدرت اتصال بتن و فولادی در ساختمان‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند، عمدتا توسط برندهای داخلی تولید می‌شوند. تعدادی از مشهورترین تولیدکنندگان داخلی این محصولات، عبارتند از:
سرعت اجرای بالا، وزن پایین و ایمنی مناسب سبب شده تا اجرای دال‌های کامپوزیت در ساختمان‌سازی رواج پیدا کند. با توجه به ترکیب فولاد و بتن در این دال‌ها، از برش گیر استفاده می‌شود تا یکپارچگی لازم را بین آنها ایجاد کند. این مصالح فولادی، قدرت اتصال بتن با فولاد را افزایش داده و موجب می‌شوند در برابر نیروهای ناگهانی مانند زلزله، سقف بتواند پایداری خود را حفظ نماید. امکان استفاده از انواع مختلف برش گیر در سقف‌های کامپوزیت وجود دارد. اما برشگیر ناودانی بیشترین کاربرد را در این گونه سقف‌ها دارد. زیرا ناودانی قدرت درگیرکنندگی بالایی داشته و امکان ایجاد فاصله بین سازه پایه با قسمت بالایی را فراهم می‌کند. با توجه به استفاده گسترده از برش گیرهای ناودانی در سقف‌های کامپوزیت، این محصول با عنوان برشگیر سقف کامپوزیت هم شناخته می‌شوند.
سقف عرشه فولادی نوع دیگری از سقف‌های مرکب هستند که از دو عنصر اصلی شامل ورق‌های گالوانیزه و برش گیر در آنها استفاده می‌شود. ورق گالوانیزه مورد استفاده در سقف‌های عرشه فولادی برای اتصال به سایر بخش‌های سقف از جمله بتن، نیاز به اتصال دهنده‌ای قوی دارند. برای انجام این اتصال مهم از گل میخ استفاده می‌شود. این مصالح فلزی نیروی برشی را دریافت کرده و به بخش‌های مختلف سقف انتقال می‌دهند. در نتیجه، از ایجاد فشار بر روی یک قسمت سقف جلوگیری خواهند کرد. ضمن این که اتصال بتن و سطح فولادی را افزایش داده و از حرکت بتن حین اعمال نیروهای ناگهانی، ممانعت می‌کنند.
استفاده از اعضای مرکب فولادی – بتنی تنها مخصوص سقف ساختمان‌ها نبوده و در ستون ساختمان‌ها نیز کاربرد دارد. در ستون‌های مرکب از برش گیر استفاده می‌شود تا با افزایش قدرت اتصال و گیرش بتن، پایداری و مقاومت ستون را افزایش دهند. نحوه به کارگیری این اعضای مرکب در ستون‌ها معمولا به این صورت است که پوسته توخالی فولادی با بتن پر می‌شود. به این ترتیب، قدرت جذب انرژی به میزان قابل توجهی افزایش می‌یابد. در این ستون‌ها استفاده از اتصال دهنده‌ای مناسب برای افزایش گیرش بین سطح فولادی و بتن، حائز اهمیت است. در غیر این صورت، امکان حرکت بتن در اثر تحمیل نیروی برشی و لرزه‌ای، ایجاد فشار و شکست ستون وجود دارد. در همین راستا، از برشگیر ستون استفاده می‌شود.
امکان استفاده از برشگیر نبشی و ناودانی برای ستون‌ها وجود دارد؛ اما بیشتر از برش گیرهای صفحه‌ای و بولت استفاده می‌شود. برش گیرهای صفحه‌ای، صفحات کوچک فولادی هستند که از چهار طرف به ستون جوش داده می‌شوند. نمونه‌های بولت هم معمولا دارای شکلی استوانه‌ای و شبیه به گل میخ هستند، که به صورت بعلاوه‌ای (+) دو طرف ستون را به هم متصل می‌کنند. بولت‌ها نسبت به برش‌گیرهای صفحه‌ای، قدرت اتصال بیشتری دارند و گیرش مناسب‌تری بین ستون فولادی و بتن ایجاد می‌کنند. اما با توجه به وزن کمتر نوع صفحه ای و در نتیجه قیمت مناسب‌تر، استفاده از آنها هم در ستون‌های مرکب کاملا رایج است.
سحر کوه فر
لیسانس زمین‌شناسی کاربردی، ارشد پترولوژی، سئوکار، نویسنده محتوای وبسایت؛ دارای مقالات تخصصی کنفرانسی و علمی - پژوهشی در زمینۀ زئولیت. علاقه‌مند به سنگ‌ها، فلزات، نفت و گاز و ژنز آنها در زمین و روش‌های اکتشاف آنها؛ حامی زمین و محیط زیست...