معرفی انواع اتصالات در سازه های فولادی

برای اتصال قطعات آهن آلات هر ساختمان معمولا از یکی از روش های جوشکاری، پرچ یا پیچ با توجه به مشخصات داده شده و رعایت ضوابط فنی استفاده می شود. در ادامه ضمن معرفی انواع اتصالات در سازه های فولادی به بررسی دقیق اسکلت پیچ و مهره ای ساختمان و هزینه اجرای آن خواهیم پرداخت.

با توجه به افزایش روزافزون استفاده از اسکلت های فولادی در ساختمان های ساخته شده در ایران و افزایش قیمت پروفیل نسبت به ورق خام استفاده از تیر ورق در ساخت اسکلت های فولادی رونق فراوان یافته است. این نوع سازه ها به دو دسته پیچ و مهره ای و جوشی تقسیم می شوند. در سازه های پیچ و مهره ای می بایست تمامی مراحل جوشکاری در کارخانه و قبل از نصب صورت گیرد و در محل نصب به جز در موارد خاص انجام جوشکاری ممنوع و غیر استاندارد می باشد. لازم به ذکر است در صورت رعایت استانداردهای مربوطه و کنترل دقیق اجرا توسط دستگاه نظارت و بازرسی، سازه های پیچ و مهره ای از کیفیت بالاتری نسبت به نوع جوشی برخوردار است. اخیرا در کشور ما ایران، اهمیت این موضوع آشکار شده است و استفاده از سازه های پیش ساخته و به اصطلاح صنعتی سازی مورد استقبال قرار گرفته است. لذا شناخت این سازه ها و نیز اجزا اتصالاتی که در انتقال نیرو و حفظ یکپارچگی آن موثر هستند، ضروری می باشد.

یکی از مهم ترین اجزای سازه های فولادی که وظیفه انتقال نیروهای اعضا به یکدیگر و به تکیه گاه ها را بر عهده دارد، اتصالات میان اعضا می باشد. اتصالات پیچی به دلیل سرعت بسیار بالا در اجرا و اطمینان از رفتار آن ها به گونه مورد انتظار و شکل صنعتی مطلوب ساخت سازه ای، از بهترین انواع اتصال در سازه های فولادی بوده که در سال های اخیر مورد توجه طراحان قرار گرفته است. اما در روند ساخت این نوع سازه ها، با توجه به تکنولوژی تولید و ساخت در کشور ما، مواردی از عدم اجرای درست و اصولی دیده می شود. همچنین اتصالات در همه سازه ها از جمله سازه های فولادی یکی از اجزای سازه بوده و عامل اصلی یکپارچگی سیستم های سازه ای می باشد. به طور کلی تعریف نوع قاب نیز براساس نوع و رفتار اتصال صورت می گیرد. یک اتصال ضعیف و نامناسب می تواند منجر به یک سری زوال های پی در پی و بنیادی در سازه فولادی گردد. از آنجا که زوال دیگر اعضای سازه ای خیلی کم اتفاق می افتد، بسیاری از زوال های سازه ای ناشی از طراحی ضعیف اتصالات و یا ضعف در جزئیات اجرایی می باشد که با اندکی دقت در نحوه شکست بیشتر سازه های فولادی تحت بارگذاری های گوناگون، قابل مشاهده است که ضعف اتصال چگونه می تواند عاملی بسیار تعیین کننده در خرابی سازه های فولادی باشد.

اتصال پرچ: میخ پرچ هایی که برای اتصال قطعات مورد استفاده قرار می گیرند ، اندازه ها و شکل های مختلف دارند. نوع میخ پرچ مورد استفاده، طول، قطر و جنس آن به وسیله مهندس سازه مشخص و در نقشه های سازه منعکس می شود. قطر سوراخ قطعات برای جاگذاری میخ پرچ کمی بزرگ تر از قطر میخ پرچ است. مرکز و قطر سوراخ ها در نقشه قطعات آهن آلات مشخص می شود.

اتصال پیچ: پیچ های اتصال آهن آلات ساختمان، اندازه ها، شکل و جنس های مختلف دارد. اصول کلی اتصال پیچ مشابه اتصال پرچ است. با این تفاوت که در این جا به جای پرچ کوبی جهت محکم کردن قطعه از پیچ و مهره استفاده می شود . شکل مقابل نحوه اتصال یک نبشی به انتهای تیرآهن معمولی را نشان می دهد. قطر سوراخ قطعه را 3 تا 5 میلی متر بزرگ تر از قطر پیچ در نظر می گیرند.

اتصال جوش: اتصال جوش یکی از رایج ترین اتصالات در سازه های فولادی است. روش های مختلف برای جوشکاری قطعات وجود دارد اما جوش قوس الکتریکی با الکترود روکش دار بیشتر از سایر روش ها مورد استفاده قرار می گیرد. با توجه به اینکه مقاومت یک ساختمان بستگی کامل به استحکام اتصالات آن دارد، از این رو مشخص کردن روش، نوع و مشخصات جوشکاری قطعات در نقشه های سازه اهمیت زیادی دارد. باید نوع الکترود مصرفی، شرایط جوشکاری ؛ بعد و نوع هرکدام از جوش ها و … با دقت در نقشه ها درج شوند.

انواع اتصالات جوشی: با توجه به شکل و نحوه قرارگیری قطعات در کنار یکدیگر؛ به طور معمول از پنج نوع اتصال جوش در سازه های فولادی استفاده می شود.

در اتصال لب به لب جهت اتصال کامل قطعات همباد از انواع مختلف جوش های شیاری استفاده می شود. تعدادی از آن ها را در شکل مشاهده می کنید.

معرفی اسکلت پیچ و مهره ای

با توجه به گسترش روزافزون صنعت ساخت و ساز استفاده از اسکلت های پیچ و مهره ای به طور چشمگیری گسترش یافته است. در گذشته استفاده از سازه های پیچ و مهره ای تنها محدود به سوله ها و مجتمع های صنعتی و همچنین در صنایع نفت و گاز بود ولی امروزه شاهده استفاده گسترده از این سازه ها در ساختمان های اداری، مسکونی و تجاری نیز می باشیم.

سازه های پیچ و مهره ای به دلیل عدم نیاز به جوشکاری و سرعت بالای نصب آن ها بسیار مورد توجه می باشند. در ادامه به بررسی مهمترین مزایا و معایب استفاده از این سازه ها خواهیم پرداخت.

مزایای اتصالات پیچ و مهره ای

• • کم هزینه بودن کارهای نصب و اجرا

• • امکان باز نمودن سازه و استفاده مجدد

• • محدودیت در تامین وسایل و تجهیزات جوشکاری

• • عدم نیاز به کارگر ماهر

• • بی سر و صدا بودن هنگام نصب و اجرا

• • شرایط محیطی کار

• • • عدم محدودیت در اعضای اتصال
  • سرعت نصب و مونتاژ بالا

کیفیت ساخت اسکلت های پیچ و مهره ای

اگر بخواهیم مقایسه ای میان اسکلت بتنی، جوشی و پیچ و مهره ای داشته باشیم به طور کلی اسکلت های پیچ و مهره ای از کیفیت ساخت بالاتری برخوردار می باشند. دلیل این امر این است که تمامی عملیات این سازه ها در محل کارخانه و به دور از عوامل مخرب انجام می گیرد. در اتصالات جوشی سازه های فلزی کلیه عملیات در محل ساخت و توسط دستگاه های جوش دستی انجام می گیرد و در کیفیت کار پایین می آید همچنین در سازه های بتنی نیز مقاومت نسبت به دو سازه ذکر شده کمتر می باشد.

سرعت ساخت

با توجه به این موضوع که سازه های پیچ و مهره ای با استفاده از ماشین آلات صنعتی و در محل کارخانه ساخته می شود نسبت به اتصالات جوشی از سرعت بالاتری برخوردار است. همچنین به دلیل آماده بودن تمامی قطعات ، عملیات نصب به آسانی و با سرعت بالا انجام می شود. به همین دلیل است که در مکان های شلوغ برای صرفه جویی در زمان انجام پروژه از این سازه ها استفاده می شود.

ایمنی سازه

همان طور که ذکر شد این سازه ها از کیفیت بالاتری نسبت به اتصالات جوشی برخوردارند و به همین دلیل مقاومت بیشتری نیز در برابر زلزله و نیروهای جانبی از خود نشان می دهند. به دلیل مقاومت بالای این سازه ها از آن ها در ساخت ساختمان های مرتفع و دهانه سوله ها استفاده می شود. همچنین در این سازه ها به دلیل ساخت در محل کارخانه و استفاده از پوشش برای جلوگیری از خوردگی امکان زنگ زدگی سازه نسبت به اتصالات جوشی کمتر می باشد.

هزینه ساخت

در اسکلت های پیچ و مهره ای سعی می شود که از موادی سبک تر استفاده شود بنابراین هدر رفت مصالح نیز نسبت به سازه های جوشی کمتر است و در نتیجه هزینه ساخت آن نیز به مراتب کمتر می باشد. شاید برخی افراد تصور کنند که هزینه ساخت اسکلت بتنی کمتر باشد ولی با در نظر گرفتن کلیه هزینه ها اسکلت پیچ و مهره ای مقرون به صرفه تر است. با این حال این بدان معنا نیست که در دو سازه که مقاطع یکسانی دارند اسکلت پیچ و مهره ای کم هزینه تر است. ولی به این دلیل که مهندس سازه می تواند به راحتی با بهینه سازی وزن سازه را کاهش دهد امکان صرفه جویی در این نوع سازه ها به مراتب بیشتر است.

رواج جهانی

به طور کلی در تمامی کشورهای جهان برای ساخت سازه های فلزی از اتصالات پیچ و مهره ای استفاده می شود مگر اینکه سازه بی اهمیت باشد! بنابراین عملکرد بهتر این سازه ها اثبات شده است.

شرایط محیط کار

اتصالات جوشی شرایط محیطی خاصی را می طلبد که از آن جمله می توان به درجه حرارت محیط، تهویه هوا و فضای دسترسی به اتصال اشاره کرد ولی در سازه های پیچ و مهره ای این محدودیت ها وجود ندارد.

معایب اتصالات پیچی

بزرگ ترین مشکلی که در اجرای اتصالات پیچی وجود دارد اجرای نامناسب و یا غلط سوراخ ها و نیز رعایت نکردن میزان پیش تنیدگی آن ها و در نهایت عدم منطبق بودن آن ها هنگام اجرا و نصب می باشد. بنابراین دقت در تعیین محل سوراخ ها و استفاده از وسایل مناسب جهت این کار بسیار ضروری می باشد.

مقایسه اسکلت پیچ و مهره ای با اسکلت جوشی

همان طور که ذکر شد اسکلت جوشی دارای محدودیت هایی از قبیل تامین برق و بکارگیری دستگاه های جوش مدرن ، عدم وجود تیم های متخصص و رنگ آمیزی و زنگ زدایی صحیح می باشد به همین دلیل این سازه ها فاقد کیفیت لازم بوده و پروسه ساخت آن ها نیز طولانی است. با توجه به زلزله خیز بودن کشور ما در حال حاضر سازه های پیچ و مهره ای از محبوبیت بیشتری برخوردار است. همچنین نکته دیگر پایین بودن هزینه ساخت این نوع سازه ها نسبت به اسکلت های جوشی می باشد.

انواع پیچ های مورد استفاده در اتصالات پیچی

در اتصالات پیچ و مهره ای معمولا از دو نوع پیچ معمولی و پیچ پرمقاومت استفاده می شود. تقسیم بندی پیچ های معمولی و پیچ های پرمقاومت با توجه به مقاومت نهایی آن ها و نوع مصالحی که در ساخت و تولید آن ها به کار می رود، انجام می گیرد. در شکل زیر شکل ظاهری یک پیچ کامل متشکل از تنه پیچ، مهره و واشر نشان داده شده است. هر دو نوع پیچ معمولی و پر مقاومت دارای شکل ظاهری مشابه یکدیگر هستند. خود پیچ از کله پیچ و قسمت دندانه شده تشکیل شده است.

پیچ های معمولی

مصالح پیچ های معمولی از نوع فولاد نرمه یا کربن کم می باشد. ویژگی این پیچ ها را می توان به صورت زیر بیان نمود. کل ظرفیت این پیچ ها به واسطه مقاومت برشی یا کششی در سرتاسر قطر تامین می گردد. این پیچ نسبتا کم مقاومت بوده و از آن ها تحت بارهای کم و استاتیکی در مواردی همچون سازه های سبک، اعضای درجه دوم سازه ها مانند لاپه ها و میل مهارها، خرپاهای کوچک و وسیله کمک مونتاژ در اتصالات استفاده می شود. پیچ های معمولی در استاندارد ASTM پیچ های A307 نامیده می شوند. مصالح این پیچ ها از نوع فولاد نرم یا کربن کم بوده و حداقل تنش گسیختگی آن ها در حدود 60 Ksi معادل 4200 kg/cm2 است.

پیچ های 3.6، 4.6، 4.8، 5.6 در استاندارد DIN آلمان جزو پیچ های معمولی محسوب می شود.

پیچ های معمولی از قطر 12 میلی متر تا 36 میلی متر در بازار یافت می شود.

پیچ های معمولی ممکن است تحت بارهای متناوب نظیر نیروهای ناشی از لرزش، نوسان، ضربه و نیروهای دینامیکی شل شده و مهره ها از پیچ جدا شوند. برای جلوگیری از شل شدن مهره ها می توان از دو مهره، ورق های شیاردار بر روی مهره، خار خم شده یا فنری در پشت مهره یا واشر فلزی استفاده کرد.

استفاده از پیچ های معمولی فقط در اتصالات اتکایی مجاز می باشد.

پیچ های پرمقاومت

عرضه پیچ های پرمقاومت تحول زیادی در صنعت سازه های فولادی و اتصالات آن ها به وجود آورد. مصالح پیچ های پر مقاومت از فولاد با کربن متوسط می باشد که خود مهره آن ها به وسیله عملیات مرغوب سازی (حرارت دهی و کاهش حرارت) تولید می شوند و قبل از شروع عملیات مرغوب سازی حدود 16 الی 35 ساعت گداخته می شوند. ویژگی این پیچ ها را می توان به صورت تیتروار زیر بیان نمود.

کل ظرفیت این پیچ ها مجموع دو مورد زیر می تواند باشد:

مقاومت برشی در سراسر قطر پیچ

اصطکاک ایجاد شده بین مهره و سطوح فلزی متصل شده

برای به دست آوردن ظرفیت اصطکاکی باید این پیچ ها به میزان 70 درصد مقاومت کششی نهایی فولاد پیچ ها، پیش تنیده شوند.

انواع پیچ های پرمقاومت در استاندارد ASTM

1 – پیچ های A325 و A449 با تنش تسلیم حدود 5600 kg/cm2 تا 6300 kg/cm2 که از فولاد با کربن متوسط و عملیات حرارتی تهیه می شوند.

2 – پیچ های a490 با تنش تسلیم حدود 8000 kg/cm2 تا 9000 kg/cm2 که از فولاد آلیاژی و با عملیات حرارتی تهیه می شوند.

3 – در استاندارد DIN پیچ های 8.8 به عنوان پیچ های پرمقاومت و پیچ های 12.9 و 14.9 به عنوان پیچ های خیلی پرمقاومت مطرح هستند. قطر پیچ های پر مقاومت در محدوده 12 تا 38 میلی متر بوده و قطرهای 20 و 22 میلی متر بیشتر در کارهای ساختمانی رایج هستند.

4 – پیچ های پرمقاومت تحت بارهای متناوب و بزرگ استقامت دارند.

ضوابط لازم جهت عملکرد مطلوب و مناسب اتصالات پیچ و مهره ای

برای اینکه یک اتصال پیچ و مهره ای عملکرد مطلوبی را در یک سازه داشته باشد و نقش اصلی خود را به خوبی و با کمترین نقص ایفا کند، لازم است در طراحی و نیز اجرای اتصال ضوابط خاصی مورد توجه قرار گیرد و این ضوابط معمولا توسط استانداردها و یا آیین نامه ها در هر کشور تبیین می شوند. در کشور ما ایران، رعایت مقررات ملی ساختمان، به عنوان فراگیرترین ضوابط موجود در عرصه ساختمان، امری الزامی می باشد و کلیه طراحان و مهندسین ملزم به استفاده از آن می باشند. در کنار این منبع، مدارک فنی متعددی نظیر آیین نامه ها، استانداردها، نشریات سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور و سایر مشخصات فنی منتشر می شوند. لذا با توجه به لازم الاجرا بودن مقررات ملی ساختمان، در این جا ضوابط مربوط به این منبع رسمی را ملاک قرار می دهیم و در صورت نیاز به سایر مراجع ذکر شده رجوع می نماییم.

مشخصات و فواصل سوراخ ها در اتصالات پیچی

در اتصالات پیچی لازم است قطعات فولادی به نحو صحیح و متناسب با قطر پیچ سوراخ شوند. دقت در سوراخ کاری و سالم بودن بدنه سوراخ نقش مهمی در میزان مقاومت و باربری اتصالات پیچی ایفا می کند.

انواع سوراخ در اتصالات پیچی

برای بالا بردن سرعت اجرا و آزادی عمل در انطباق های لازم، به جای سوراخ های استاندارد می توان از انواع سوراخ های بزرگ تر شامل سوراخ های بزرگ شده، سوراخ های لوبیایی کوتاه و سوراخ های لوبیایی بلند استفاده کرد. در اتصالات پیچی براساس آیین نامه های طراحی AISC و مبحث دهم از مقررات ملی ساختمان ایران، انواع سوراخ به شرح زیر طبقه بندی می شود:

• سوراخ استاندارد گرد
• سوراخ بزرگ شده گرد
• سوراخ لوبیایی بلند
• سوراخ لوبیایی کوتاه
• سوراخ لوبیایی (بلند یا کوتاه) عمود بر جهت نیرو

مبحث دهم از مقررات ملی ساختمانی ایران تنش های مجاز برشی پیچ در اتصالات اصطکاکی را براساس نوع سوراخ بیان می نماید. سوراخ استاندارد طبق تعریف آیین نامه ایران سوراخی است که قطر آن 2 میلی متر از قطر پیچ بیشتر است. جدول زیر ابعاد اسمی سوراخ پیچ را نشان می دهد.

انواع پیچ ها

انواع متداول پیچ های مورد استفاده در اسکلت های فولادی عبارتند از پیچ های معمولی و پیچ های پرمقاومت

پیچ ها با دو نوع عملکرد اتکایی و اصطکاکی مورد استفاده قرار می گیرند. استفاده از پیچ های پر مقاومت منطبق با استانداردهای ملی یا بین المللی، برای هر دو نوع اتصال و استفاده از پیچ های معمولی فقط در اتصالات اتکایی مجاز است. در اتصالات اتکایی ایجاد نیروی پیش تنیدگی لازم نیست ولی در اتصالات اصطکاکی پیچ ها باید پیش تنیده گردند. برای حصول پیش تنیدگی استفاده از یکی از سه روش سفت کردن مجدد مهره، واشرهای کشش سنج یا آچار مدرج امکان پذیر است.

انواع عملکرد اتصالات پیچی

اتصالات پیچی در سازه های پیچ و مهره ای شامل دو نوع اتصال اتکایی و اصطکاکی می شود که در ادامه به شرح جزئیات این دو خواهیم پرداخت:

عملکرد اتصالات اتکایی: در اینگونه اتصالات محل قرار گیری پیچ در درون سوراخ صفحات بوده که با استفاده از مهره بسته می شود. این اتصال با استفاده از هیچ گونه نیروی پیش تنیدگی در پیچ اجرا خواهد شد و تنها با استفاده از سفت کردن توسط نیروی کارگر بسته می شود. ضمن آنکه در این نوع اتصال زمانیکه نیروی بار خارجی به پیچ اعمال شود، قطعات اتصال لغزش پیدا کرده که در پی آن نیروی فشاری به لبه های اتصال اعمال خواهد شد و پس از آن این نیرو به نیروی برشی در پیچ تبدیل می گردد. به همین علت به شما پیشنهاد می شود از این اتصال تنها به جهت بارگذاری ثقلی استفاده کنید و به هیچ عنوان در طرح های لرزه ای از آن استفاده ننمائید.

عملکرد اتصال اصطکاکی: در اتصالات اصطکاکی که در طراحی لرزه ای نیز بسیار مورد استفاده قرار می گیرد، زمانیکه پیچ در درون سوراخ صفحه اتصال قرار بگیرد علاوه بر مهره از واشر نیز برای سفت کردن آن استفاده می شود. این نکته وجود دارد که واشر استفاده شده در این اتصالات نباید از نوع واشر فنری باشد.

در اتصالات اصطکاکی ضمن سفت کردن پیچ در مرحله اولیه، نیروی پیش تنیدگی در پیچ ایجاد خواهد شد. در این صورت با اعمال نیروی پیش تنیدگی در پیچ، زمانیکه این اتصالات تحت کشش قرار گرفت و با اعمال بار میان صفحات اتصال، اصطکاک به وجود خواهد آمد که باعث عدم لقی اتصال خواهد شد. از این رو لازم است در طراحی همه ی اتصالات قاب های خمشی، قاب های دوگانه، اتصالات بادبندی و همچنین وصله ی ستون های باربر جانبی در قاب های ساده از این نوع اتصال استفاده کنید. دقت کنید که پیچ های مورد استفاده در دو نوع اتکائی و اصطکاکی از لحاظ ظاهری با یکدیگر متفاوت اند و پیچ های مورد استفاده در اتصالات اصطکاکی سرپیچ های بزرگ تری دارد.

الزامات ضریب اصطکاک سطوح فولادی در اتصالات اصطکاکی:

در یک حالت کلی دو عامل کلیدی در این اتصالات وجود دارد. اولین آن زبری سطح و دیگری نیروی پیش تنیدگی می باشد. در مرحله اولیه مهندسان فرض را بر این می گیرند که سطوح اتصال بدون رنگ آمیزی زبری مورد نظر را داشته باشد، در این صورت زمانیکه قطعات متصل شدند تمامی بخش های متصل شده را رنگ آمیزی می کنند. تنها نکته ای که وجود دارد این است که دقت کنید تمامی سطوح عاری از کثیفی های حاصل از روغن، پوسته های زنگ زدگی، لاک و یا مصالح و … باشد تا رنگ آمیزی یکنواخت و مطلوبی داشته باشید.

محدودیت های اتصالات پیچی

مطابق با استانداردهای موجود در مبحث دهم، برای اتصالات ذکر شده در ادامه می بایست از اتصالات اصطکاکی با استفاده از پیچ پر مقاومت جوشکاری استفاده شود:

• وصله ستون ها در سازه های دارای ارتفاع 60 متر به بالا
• وصله ستون ها در سازه های دارای ارتفاع بین 30 تا 60 متر، به شکلی که بعد کوچک پلان به ارتفاع در آن ها از 40 درصد کمتر باشد.
• وصله ی ستون ها در سازه های با ارتفاع کمتر از 30 متر به شکلی که نسبت بعد کوچک پلان به ارتفاع در آن ها از 25 درصد کمتر باشد.
• در سازه های دارای ارتفاع بیشتر از 40 متر و برای اتصال همه ی تیر و شاه تیرها به ستون ها
• سازه هایی که متحمل جرثقیل های با ظرفیت بیش از 5 تن باشند.
• همچنین در وصله های خرپا یا تیرهای شیب دار سقف، اتصال خرپاها به ستون، وصله و مهار ستون ها، مهار زانویی بین خرپای تیر سقف و ستون و تکیه گاه های جرثقیل از اتصالات اصطکاکی استفاده می شود.

 انواع استاندارد پیچ و مهره

معمولا استانداردهای آمریکایی ASTM براساس اینچ و استانداردهای DIN برحسب میلی متر هستند. البته استانداردهای آمریکایی به میلیمتر هم ارائه شده اند. DIN 931933 غالبا برای اتصالات اتکایی و DIN 6914 گل درشت نیم دنده که فقط گرید 10.9 دارد نیز برای اتصالات اصطکاکی و با تنش های بالا استفاده می شود.

رده مهره و واشر

مهره های تخت معمولا از استاندارد ASTM و یا استاندارد DIN 934/ ISO 4032 برای اتصالات اتکایی و از DIN 6915 /ISO 7414 برای اتصالات اصطکاکی انتخاب می شوند. در زیر مهره معادل با هر رده پیچ بر مبنای استاندارد ISO 934 آورده شده است. مطابق اطلاعات زیر از مهره کلاس 6 برای بولت 5.8، از کلاس 8 برای پیچ رده 8.8 و یا پیچ A325 و از کلاس 10 برای رده 10.9 و یا پیچ A490 استفاده می شود.

انواع سوراخ پیچ

انواع سوراخ ها در اتصالات پیچی به شرح زیر می باشد

• • سوراخ استاندارد

• • سوراخ بزرگ شده

• • سوراخ لوبیایی بلند

• سوراخ لوبیایی کوتاه

محدودیت ابعاد اسمی سوراخ ها و دامنه کاربرد آن ها

سوراخ های بزرگ شده فقط در اتصالات اصطکاکی مجاز است

سوراخ لوبیایی کوتاه در تمام امتدادها در اتصالات اصطکاکی مجاز هستند ولی در اتصالات اتکایی امتداد طولی سوراخ باید عمود بر امتداد نیرو باشد.

سوراخ لوبیایی بلند فقط در امتداد عمود بر مسیر نیرو در اتصالات اتکایی مجاز هستند. در اتصالا اصطکاکی در تمام امتدادها مجاز بوده لیکن باید فقط در یکی از ورق های اتصال وجود داشته باشد.

فواصل سوراخ ها

• حداقل فواصل سوراخ پیچ ها در اتصالات پیچی

فاصله مرکز تا مرکز سوراخ های استاندارد، سوراخ های بزرگ شده و سوراخ های لوبیایی نباید از 3 برابر قطر وسیله اتصال کمتر باشد.

• حداکثر فاصله مرکز تا مرکز سوراخ ها در اتصالات پیچی

برای قطعاتی که تحت اثر خوردگی کم و متوسط ناشی از عوامل جوی قرار داشته باشند، فاصله بین مرکز سوراخ ها نباید از 24 برابر ضخامت نازک ترین قطعه متصل شونده و همچنین از 300 میلی متر تجاوز کند.

• حداکثر فاصله مرکز سوراخ تا لبه

حداکثر فاصله از مرکز هر پیچ تا نزدیک ترین لبه قطعه در هر راستا به شرح زیر است

برای قطعاتی که تحت اثر خوردگی کم و متوسط ناشی از عوامل جوی قرار داشته باشند، فاصله از مرکز هر پیچ تا نزدیک ترین لبه قطعه در هر راستا نباید از 12 برابر ضخامت نازک ترین قطعه و همچنین از 150 میلی متر تجاوز کند.

استفاده همزمان جوش و پیچ

ترکیب پیچ و جوش

وقتی که پیچ های معمولی با پیچ های پر مقاومت در حالت اتصال اتکایی (غیر اصطکاکی) به صورت مشترک با جوش استفاده شود، نباید فرض کرد که آن ها در تحمل بار با جوش سهیم هستند. در این صورت کل تنش در اتصال را باید جوش به تنهایی تحمل کند. در صورت استفاده از ترکیب جوش و پیچ های پر مقاومت در اتصال اصطکاکی، می توان جوش و پیچ را در تحمل تنش ها سهیم فرض کرد مشروط بر اینکه در اتصال های برشی سوراخ پیچ ها از نوع استاندارد یا دارای شکاف های عمود بر جهت بار و جوش های گوشه تحت اثر بار طولی در نظر گرفته شده باشند. در چنین اتصال هایی، مقاومت موجود در پیچ ها را نباید بزرگ تر از 50 درصد مقاومت موجود پیچ ها در حالت اتکایی در نظر گرفت.

تقویت از طریق جوشکاری در خصوص ساختمان های موجودی که اتصالات آن ها از نوع پیچی می باشد به شرطی مجاز است که پیچ های موجود از نوع اصطکاکی طراحی و اجرا شده باشند. در این گونه موارد پیچ های موجود را می توان برای انتقال بارهای موجود فرض نموده و جوش باید تنش های اضافی را انتقال دهند.

اهمیت نظارت، بازرسی و کنترل کیفیت بر اجرای اتصالات پیچ و مهره ای

مشکل اصلی آسیب پذیری لرزه ای ساختمان ها، عدم استفاده صحیح از دانش فنی در مراحل طراحی و اجرا می باشد. دستورالعمل های اتصالات پیچی و جوشی و ضوابط طراحی ساختمان های فولادی، گاهی در طراحی و اجرا مورد سهل انگاری قرار می گیرد. لذا عدم توجه به نیازمندی های کیفی اتصالات پیچی موجب می شود تا اختلاف فاحشی میان اتصالات اجرا شده با مفروضات طراحی وجود داشته باشد. به منظور حصول اطمینان از کیفیت اتصالات پیچی کنترل های زیر پیش و بعد از انجام عملیات نصب در سازه های فولادی به ویژه در سازه های با کاربرد خاص و حساس توصیه می شوند. در ادامه این کنترل ها را به صورت تیتروار بیان می کنیم:

گستره بازرسی پیچ و مهره

• برنامه کنترل پیچ و مهره
• تایید صلاحیت نصاب پیچ و مهره
• کنترل توسط بازرس پیچ و مهره و تایید آن ها

وظایف بازرسان پیچ و مهره مطالعه دقیق مباحث اجرایی مشخصات فنی، نقشه های قرارداد، نقشه های کارگاهی ساخت و نیز مصبی پروژه، مطالعه همه گواهی نامه های مطابقت مواد که از سوی کارخانه سازنده صادر شده است و حصول اطمینان از تطابق ویژگی های مواد قطعات با الزامات پروژه، تایید شناسایی مواد پیچ و مهره ها، تایید وجود شرایط مناسب و تحت کنترل جهت انبار قطعات، تایید وجود دستور کارهای مصوب نصب پیچ و مهره و استفاده از این دستور کارها در روند عملیات اجرایی، تایید صلاحیت همه پرسنل نصاب پیچ و مهره، حصول اطمینان از آگاهی تمام نیروهای کاری از دستور کار نصب پیچ و مهره، مشاهده آزمایش پیش از نصب که در آغاز کار و به ازای هر محموله انجام می شود. در روش استفاده از آچار کالیبره عملیات کالیبراسیون آچار در ابتدای هر شیفت کاری بررسی و بازرسی می شود. کنترل کفایت وضعیت اتصال اعم از وضعیت ابعاد سوراخ ها، عدم وجود وضعیت نامناسب در سوراخ هایی که گشاد شده و یا برقو زده شده اند.

در اتصالات اصطکاکی، کنترل مناسب بودن وضعیت سطوح ورق های اتصالی که بر روی هم قرار می گیرند، کنترل سفت شدن نخستین همه پیچ ها پیش از اعمال نیروی پیش تنیدگی، در اتصالاتی که باید پیش تنیده شوند، در قالب یک برنامه زمان بندی مناسب عملیات پیش تنیدگی کنترل شود تا از درستی انجام آن اطمینان حاصل شود. هرگونه اختلاف نظر در خصوص دستیابی به میزان پیش تنیدگی موردنظر باید بلافاصله حل و فصل شود. گزارش کاملی در خصوص اتصالات مشاهده و بازرسی شده که مورد قبول قرار گرفته اند تهیه شود. این گزارش باید طبق برنامه و در زمان های مربوطه و از پیش مشخص به دستگاه مربوطه تحویل شود.