انواع سیستمهای اتصال سازه های فولادی

انواع سیستمهای اتصال سازه های فولادی

در انتخاب یک سیستم مناسب اتصال جهت انتقال بار، علاوه بر نگرش سازه ای، به قابل اجرا بودن آن نیز باید توجه کرد. انواع سیستمهای اتصال – پرچ، پیچ، جوش و اتصالات خاص – زمانی مناسب می باشد که از مطابقت آن با عملکرد سازه ای، تکنولوژی اتصال و اقتصاد آن اطمینان حاصل شود.

به نقل از :معاونت عمرانی استانداری آذربایجان غربی(http://www.omran-ag.ir)

در انتخاب یک سیستم مناسب اتصال جهت انتقال بار، علاوه بر نگرش سازه ای، به قابل اجرا بودن آن نیز باید توجه کرد. انواع سیستمهای اتصال – پرچ، پیچ، جوش و اتصالات خاص – زمانی مناسب می باشد که از مطابقت آن با عملکرد سازه ای، تکنولوژی اتصال و اقتصاد آن اطمینان حاصل شود.

پرچ

پرچ از قدیمی ترین وسایلی است که از آن برای اتصال در سازه های فولادی استفاده می شود ولی امروزه کاربرد آن منسوخ شده است. پرچ شامل یک استوانه توپر فولادی است که سر آن شکل داده شده است. این قطعه بصورت گرم در سوراخ اتصال قرار داده شده سر دیگر آن بوسیله چکش بادی شکل داده می شود. پرچ پس از سرد شدن منقبض می شود و انقباض باعث فشردگی دو قطعه اتصال می شود. بدین صورت یک اتصال اصطکاکی کامل بدست می آید از آنجایی که میزان انقباض و نیروی بوجود آمده در پرچ قابل محاسبه نیست نمی توان از آن در محاسبات طراحی استفاده کرد. پرچ را می توان بصورت سرد نیز کوبید که دیگر هیچ نیروی پیش تنیدگی در آن بوجود نمی آید.امروزه بدلایل زیر از پرچ در سازه های فولادی استفاده نمی شود :

§         پیشرفت تکنولوژی جوشکاری 

§         تولید پیچ های با مقاومت بالا 

§         نیاز به نیروی انسانی زیاد و ماهر برای پرچکاری 

§         احتیاج به نظارت دقیق 

§         سر و صدای زیاد در حین اجرا 

§         خطر آتش سوزی در حین کار

پیچ

پیچهایی که در اتصالات سازه های فولادی مورد استفاده قرار می گیرند، به دو دسته تقسیم می شوند : 1- پیچهای معمولی   2- پیچهای با مقاومت بالا

از پیچهای معمولی در اتصالاتی استفاده می شود که نیروهای موجود در اتصال کم باشد. از این پیچها که بصورت یاتاقانی یابرشی عمل می کنند در ساخت مهاربندیها، خرپاهای کوچک، لاپه ها و اعضای درجه دوم سازه های فولادی استفاده می شود. پیچهای با مقاومت بالا در هنگام تولید به منظور افزایش مقاومت، بصورت گرم نورد می شوند. نحوه اتصال و انتقال بار در این پیچ های با مقاومت بالا در سوراخهایی قرار می گیرند که قطر آن از قطر پیچ بیشتر است و در هنگام اتصال برای ثابت نگه داشتن پیچ و جلوگیری از سائیدگی قطعات فولادی، از واشر استفاده می گردد.

جوش

جوشکاری فرایندی است که در آن دو قطعه فلز بوسیله حرارت به یکدیگر جوش می خورند تا یک اتصال بوجود آید. عمل جوش در اتصالات ساختمان درست شبیه بستهای مکانیکی می باشد. جوشها برای ساخت اتصالات، جهت انتقال نیرو بین اعضای سازه و همچنین برای انتقال دادن تنشهای محاسباتی از یک قسمت عضو ساخته شده به قسمتهای دیگر به کار می روند. قوانین و ضوابط جوشکاری در ساختمان سازی بوسیله انجمن امریکایی جوشکاری " AWS " به صورت مدون گردآوری شده است. این مجموعه بصورت آیین نامه ای در زمینه جوشکاری در ساخت ساختمانهای فولادی     AWS(D1.0)  و همچنین مشخصات جوشکاری در پلها، بزرگراهها و راه آهن ها AWS (D.1.0 ) گردآوری شده است. مشخصات اتصالات جوش شده در ساخت ساختمانهای فلزی در AISC آورده شده است. AISC نیز در مواقع لزوم به استاندارد AWS(D.1.0) ارجاع می دهد.

انواع روشهای جوشکاری

الف) جوش قوس الکتریکی با الکترود روکشدار

جوش قوس الکتریکی با الکترود روکشدار از رایج ترین روشهای جوشکاری هستند که هم در جوشکاریهای کارخانه ای و هم در جوشکاریهای کارگاهی کاربرد دارند.

ب) جوش قوس الکتریکی غوطه ور ( زیر پودری )

جوش قوس الکتریکی از مهمترین روشهای جوشکاری کارخانه ای است. این روش هم بصورت تمام خودکار و هم بصورت نیمه خودکار قابل اجراست.پودر نرم، روی محلی که باید جوشکاری شود ریخته می شود و الکترود به سمت آن روانه می گردد. هنگامی که قوس الکتریکی تشکیل می شود، قسمتی از پودر ذوب می شود و به صورت تفاله جوشکاری در می آید و روی فلز مذاب را می پوشاند. جوش قوس الکتریکی غوطه ور نسبت به جوش الکتریکی با الکترود روکشدار دارای نفوذ بیشتر و همچنین سرعت جوشکاری بیشتر می باشد. در این نوع جوشکاری، سطح جوشکاری شده صاف است و ترشحات جوشکاری تشکیل نمی گردد. لازم است گل جوش پس از انجام هر مرحله جوشکاری برداشته شود. پودر ذوب نشده نیز در جوشکاریهای بعدی قابل استفاده است. در روش تمام خودکار، دستگاه کنترل الکتریکی، پودر و سیم جوشکاری ( الکترود ) را از دو مجاری مجزا در حین حرکت در امتداد درز، تامین می کند.

ج) جوش قوس الکتریکی تحت حفاظت گاز

جوشکاری با روش قوس الکتریکی تحت حفاظت گاز به دلیل انطباق آن با تمام شرایط کاری، دارای اهمیت روز افزونی در جوشکاری کارخانه ای شده است. در این روش جوشکاری که ممکن است بصورت تمام خودکار یا نیمه خودکار انجام شود، از سیستم الکترود بدون پوشش با قوس الکتریکی و پوشش گازی استفاده می گردد. بوسیله تغییر دادن نوع گاز یا تعویض قطب قوس الکتریکی ، می توان مقطع عرضی فلز جوش شده را کنترل نمود. بدین ترتیب که می توان مقطع را بصورت عریض با نفوذ کم و یا عرض کم با نفوذ زیاد، در مرکز خط جوش در آورد. به جوشی که از دی اکسیدکربن به عنوان گاز محافظ استفاده می شود ، جوش CO2 گفته می شود.

د) جوش قوس الکتریکی با پودر مغزی

از این روش جوشکاری می توان بصورت خودکار یا نیمه خودکار در کارگاههای بزرگ یا کارخانه ها استفاده کرد. این روش شبیه جوشکاری به روش قوس گازی است با این تفاوت که الکترود ممتد فلزی آن لوله ای شکل بوده و مواد پودر در داخل آن لوله قرار دارد. البته این روش مزایایی نیز نسبت به روشهای قبلی دارد، بعنوان نمونه در این روش محافظ قوس الکتریکی تحت تاثیر وزش باد در فضای آزاد قرار نمی گیرد.

ه) جوش الکتروگاز

جوش الکترو گاز نوعی جوشکاری به روش قوس الکتریکی یا قوس الکتریکی با پودر مغزی می باشد که برای اتصالات قائم تا ضخامت 3 اینچ قابل اجرا است. این نوع جوشکاری بصورت تمام خودکار انجام می شود. این حفره می تواند بین دو لبه کار ( جوش تخت ) و یا بین لبه و سطح کار ( جوش گوشه ) باشد. صفحات مسی که بوسیله آب خنک می شوند، دو طرف حفره جوش را میپوشانند. داخل این حفره فلز مذاب جوش قرار دارد و با خنک شدن فلز جوش، صفحات مسی به تدریج و به این صورت جوشکاری از پایین به سمت بالا کامل می گردد. قوس الکتریکی و محافظ فلز جوش بوسیله گاز یا بخار ایجاد شده از پودر مغزی قابل تامین هستند.

و) جوش الکترو اسلاگ

در جوشکاری به روش الکترو اسلاگ، برای جوشهای تخت و یا گوشه، جوشها به صورت قائم و از پایین به بالا در حفره جوشکاری کامل می گردند. آب خنک کننده و صفحات مسی، دو طرف سطح اتصال را میگیرند و به صورت یک قالب مواد مذاب حاصل از عمل جوشکاری را در خود جای می دهند و به تدریج جوش را از پایین به بالا کامل می کنند. به خاطر توزیع یکنواخت گرما در اتصال، جوشکاری به روش الکترواسلاگ در مواردی مناسب است که حداقل تغییر شکل در اجزای اتصال، مورد نظر باشد. در صورتی عمل جوشکاری با موفقیت انجام می شود که اتصالات قائم ارتفاع قطعات اتصالی حداکثر 20 اینچ باشد.

ز) جوش گلمیخ

این نوع جوشکاری روشی است که بوسیله آن انتهای گلمیخها به اعضای سازه ای جوش داده می شوند. دستگاه نوع تفنگی با کنترلهای مخصوص، گلمیخ را در جای خودش نگه می دارد و پس از آن بین گلمیخ و عضو سازه ای قوس الکتریکی ایجاد می کند و هنگامی که درجه حرارت به نقطه ذوب رسید، به طور خودکار گلمیخ را به داخل حوضچه مذاب فشار می دهد.

ح) جوش مقاومتی

در جوش مقاومتی، گرمای لازم برای رسیدن به نقطه ذوب، بوسیله مقاومت الکتریکی جریان عبور داده شده از نقطه اتصال تامین می شود. هنگامی که فلز به دمای مناسبی رسید، دو نقطه به هم فشرده می شوند تا در محل اتصال بصورت یکپارچه درآیند. در کارهای ساختمانی، جوش مقاومتی اساسا" برای ساخت مقاطع کوچک و قطعات سبکتر بکار می روند ( مثل ساختن تیرچه های خرپایی )