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 ۳ تا ۵ 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 ایکم هزینه بودن کارهای نصب و اجراامکان باز نمودن سازه و استفاده مجددمحدودیت در تامین وسایل و تجهیزات جوشکاریعدم نیاز به کارگر ماهربی سر و صدا بودن هنگام نصب و اجراشرایط محیطی کارعدم محدودیت در اعضای اتصالسرعت نصب و مونتاژ بالاکیفیت 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.