اتصالات در سازه های فولادی، پیچ و مهره یا جوشکاری؟

اتصالات سازه فولادی عامل اصلی یکپارچگی سازه است. در واقع پابرجایی و استحکام سازه فولادی با اتصالات مستحکم برقرار می‌شود. پیچ و مهره به عنوان ساده‌ترین قطعات فولادی هستند که در اتصالات سازه فولادی کاربرد دارند. از این قطعات به عنوان اتصالات موقت یاد می‌شود. علاوه‌بر آن انواع روش‌های جوشکاری در افزایش استحکام سازه کاربرد دارد. این‌ها تنها چند نمونه از اتصالات سازه فولادی است. روش‌های مختلفی برای محکم ساختن سازه به صورت دائمی و یا موقت وجود دارد. هر کدام از این روش‌ها به دلیل مزایا و معایب خاص خود در قسمت‌های مختلف سازه مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای آشنایی با انواع اتصالات سازه فولادی مطالعه ادامه این مطلب را از دست ندهید.

تاریخچه

در گذشته ساختمان سازی با استفاده از گل، آجر و خشت انجام می شد. با گذشت زمان و پیشرفت عمران و آبادانی، روند ساختمان سازی سرعت بیشتری گرفت و ساختمان‌های بلند با استحکام بالا، برای رفع نیاز جمعیت روز افزون ساخته شد. استفاده از مصالح ساختمانی سنتی پاسخگوی نیازهای جدید نبود به همین علت استفاده از سازه فولادی و بتنی رونق گرفت.

پیش از جنگ جهانی دوم، به علت بالا بودن قیمت فولاد استفاده از سازه فولادی متداول نبود. اما پس از جنگ و در اواخر قرن بیستم با سهولت ساخت فولاد، قیمت آن کاهش چشمگیری داشت. به همین علت سازه فولادی بیش از پیش در ساختمان سازی استفاده شد. مقاومت زیاد در برابر حوادث طبیعی، افزایش سرعت و کیفیت ساخت و مقرون به صرفه بودن سازه فلزی، از دلایل اصلی استفاده از فولاد در ساختمان سازی است. برای اتصال بخش‌های مختلف اسکلت فولادی یک سازه از انواع اتصالات استفاده می‌شود.

اجزای سازه فولادی

برای اجرای یک پروژه به شکل اسکلت فلزی از اجزای مشخصی در بخش‌های مختلف استفاده می‌شود. اما به طور کلی تیرآهن، هاش، ورق فولادی و عرشه فولادی را می‌توان اجزای اصلی این نوع از سازه‌ها دانست. با کلیک روی لینک‌های زیر می‌توانید قیمت روز اجزای اصلی سازه فولادی را مشاهده کنید:

• قیمت تیرآهن
• قیمت ورق فولادی

انواع اتصالات سازه فولادی

اتصالات نقش بسیار مهمی در ساخت سازه ها ایفا می‌کنند. از آن جایی که شکست قطعات اعضای سازه به ندرت اتفاق می‌افتد علت اصلی فروپاشی ساختمان‌ها ضعف در اتصالات است که عواقب جبران ناپذیری به همراه دارد. یکی از مواردی که در ایران کمتر مورد توجه قرار گرفته است اهمیت اتصالات است. در اسکلت فولادی حتی اگر انتخاب ستون‌ها و تیرها با دقت بالا انجام شده باشد، در صورتی که از اتصالات مناسب و به جا استفاده نشود ساختمان ایمنی لازم را نخواهد داشت.

اتصالات در انواع سازه فلزی با روش‌های مختلفی انجام می‌شود. استفاده از هر یک از این اتصالات با توجه به کاربرد، نیروی اعمال شده و محل اتصال تعیین می شود. از گذشته تا کنون روش‌های جوشکاری، پیچ و پرچ در  اتصالات سازه فولادی مورد استفاده قرار گرفته است.

پرچ

پرچ کاری یک اتصال دائم به شمار می‌آید. از میخ پرچ برای اتصال دو یا چند قطعه به هم استفاده می‌شود. عملیات پرچکاری توسط دستگاه پرچ کن اجرا می‌گردد. در این نوع از اتصالات قطعاتی که قرار است به هم وصل شوند ابتدا سوراخ می شوند. سپس پرچ از سوراخ عبور داده شده و توسط دستگاه پرچ کن اتصال صورت می‌گیرد. میخ پرچ‌های متفاوتی در بازار وجود دارد که با توجه به محیط کاربری، نیروی کششی و نیروی برشی جنس و نوع پرچ انتخاب می‌شود.

انواع میخ پرچ عبارت است از میخ پرچ شانه دار، افشان، آلومینیومی یا زنگ نزن، توپر، نیمه خالی یا نیمه پر و توخالی یا پرچ کور. امروزه استفاده از پرچ به اندازه گذشته رواج ندارد. از دلایل آن می‌توان به سخت بودن و سرعت پائین نصب آن اشاره کرد. همچنین امنیت و جابه جایی پرچ نسبت به دو روش دیگر سخت‌تر است.

در تصویر زیر شکل شماتیک انواع پرچ و یک نمونه اتصال به کمک پرچ را مشاهده می‌کنید:

اتصال به کمک پرچ

جوشکاری

یکی از انواع روش‌های ایجاد اتصالات سازه فولادی ، جوشکاری است. جوشکاری با استفاده از قوس الکتریکی با الکترود روکش دار از متداول‌ترین روش‌ها در ساختمان سازی است. دو قطعه در کنار هم قرار داده شده و با ذوب کردن لبه‌های درز و سپس سرد شدن آن، اتصال صورت می‌گیرد. قدمت این روش در دنیا حدود ۱۰۰ سال و در ایران تقریبا به ۵۰ سال می‌رسد.

جوشکاری اتصالات سازه فولادی بر اساس مفاهیم ساده‌ای استوار است. این موضوع مزیت جوشکاری به انواع دیگر روش‌های اتصالات برشمرده می‌شود. با وجود پیشرفت‌های صورت گرفته در زمینه جوشکاری هنوز بدگمانی‌هایی در رابطه با استفاده از اتصالات جوشی در ساختمان سازی وجود دارد. یکی از عوامل موثر بر این عدم اطمینان، رفتار سازه‌های جوشکاری شده در برابر حوادثی مانند زلزله است.

با وجود این مشکل، هنوز جایگزین مناسبی برای جوشکاری وجود ندارد. با پیشرفت‌های حاصل شده در انواع روش‌های جوشکاری سعی در بر طرف کردن این شک و بدگمانی‌ها است. اصلی‌ترین معضل در جوشکاری بی دقتی در اجرا و رعایت نکردن اصول می‌باشد. کنترل جوشکاری یکی از مهمترین موضوعات در ساخت سازه‌های فولادی است. جوش باید توسط افراد ماهر انجام شود و سپس کنترل های لازم روی آن انجام شود. بازرسی جوش عملیاتی دقیق، زمانبر و پر هزینه است. همچنین پس از جوشکاری، روی سطح آن ضد رنگ به کار می رود که باعث می شود خوردگی آن افزایش یابد.

انواع طرح های اتصال بین دو مقطع فولادی در شکل زیر قابل مشاهده است:

جوشکاری

پیچ و مهره

پیچ یکی از روش‌های اتصال در سازه‌های فولادی است که به صورت مارپیچی رزوه شده و عموما از جنس فلز است. مصالح استفاده شده در ساخت پیچ‌ها مقاومت گسیختگی بسیار بالاتری نسبت به فولادهای ساختمانی رایج دارند. به دلیل همین موضوع ساخت سازه‌های فولادی مانند ساختمان و پل‌ها پیشرفت چشمگیری داشته است. در ویدئوی زیر تصاویری از نحوه‌ی اتصال یک سازه فولادی به کمک پیچ و مهره مشاهده کنید:

سرعت اجرای اتصالات پیچ و مهره‌ای نسبت به انواع دیگر اتصالات سازه فولادی بسیار بیشتر است و فقط شامل بستن تعدادی پیچ و مهره است. همچنین میزان خطا در نصب این اتصالات به حداقل می‌رسد. اتصالات پیچ و مهره‌ای از انواع موقت بوده و در صورت بروز خطا یا اجرای سازه‌های موقت نظیر داربست می‌توان آن‌ها را از هم جدا کرد و سازه جدیدی را احداث کرد. این اتصالات در کارخانه ساخته می‌شوند. کنترل کیفیت آن‌ها دقت بالاتری نسبت به اتصالات جوشکاری شده که در محل و بدون نظارت دقیق انجام می شوند دارد.

تصویر زیر یک نمونه تیر افقی در سازه فولادی است که به منظور اتصال با پیچ و مهره سوراخکاری شده است:

پیچ و مهره

میزان هدر رفت مصالح در اتصالات پیچ و مهره‌ای نسبت به جوشکاری کمتر بوده و در این روش، امکان تولید مقاطع سبک و مقاوم‌تر نسبت به جوشکاری وجود دارد. همین موضوع سبب پایداری و مقاومت بیشتر سازه در برابر زلزله و نیروهای جانبی می‌شود. اتصالات پیچ و مهره‌ای در برابر حرارت و آتش سوزی مقاوم هستند و احتمال تخریب سازه با استفاده از این اتصالات کاهش می یابد. اتصالات پیچ و مهره ای قبل از استفاده در کارخانه داخل دستگاه سندبلاست (sand blast)، زنگ زدایی  و سپس رنگ آمیزی می‌شوند که این امر باعث کاهش خوردگی در سازه می‌گردد.

به صورت کلی دو نوع پیچ در اتصالات سازه فولادی استفاده می‌شود. پیچ‌های معمولی از فولاد کم کربن یا نرمه و پیچ‌های پر مقاومت از فولاد کربن متوسط عملیات حرارتی شده تولید می‌شوند. قیمت پیچ معمولی نسبت به پر مقاومت کمتر است که با قطرهای محدود ساخته می‌شود. پیچ‌های پرمقاومت سختی بالایی دارند و عملیات حرارتی که روی آن‌‎ها انجام می‌شود مقاومت آن‌ها را بسیار افزایش می‌دهد.

برای کسب اطلاعات بیشتر در این حوزه و تامین مصالح مورد نیاز خود میتوانید با کارشناسان آیرومارت ارتباط برقرار کنید.