امروزه برای ساخت سازههای فلزی و اتصال اجزای آن از روش های مختلفی استفاده می کنند، از جمله این روشها می توان به اتصالات جوشی و اتصالات پیچ و مهره اشاره کرد. قبل از اتصالات پیچ و مهره ای از اتصالات پرچی استفاده می شد که یکی از بزرگترین مشکلات آن، شل شدن پرچ ها بر اثر لرزش و در مرور زمان بود.
اتصالات جوشی یکی از روشهای متداول اتصال در سازه های فلزیاست، اما این نوع اتصال دارای معایبی است که شامل موارد زیر میشود:
- نیاز به نیروی کار ماهر
- هزینه بالا که شامل تجهیزات مثل دستگاههای جوشکاری و همچنین مصرف بالای برق میباشد که هزینه اتصالات را به نسبت از اتصالات پیچ و مهرهای بیشتر میکند.
- نیاز به بازرسی مداوم اتصالات جوشی و حصول اطمینان از سلامتی جوش
- عدم امکان تعویض و جداسازی اتصالات جوشی در صورت بروز هرگونه مشکل
- آسیب پذیری بر اثر وقوع زلزله و یا لرزش های ساختمانی
امروزه، سازههای استاندارد فلزی به سمت استفاده از پیچ و مهره فورج سرد پیش میروند. در این مقاله به مزایا و دلایل استفاده از این نوع اتصالات اشاره شده است. مزایای اتصالات پیچ و مهره فورج سرد در سازههای فلزی به شرح زیر است:
- روند نصب سازه را میتوان سریع تر انجام داد.
- مهارت و دانش بالایی نیاز ندارد.
- اتصالات شامل نویز نیست
- استفاده سریعتر از سازه در صورت اتصال پیچ و مهره امکان پذیر است.
- تغییر آرایش اجزای سازه و جایگزین کردن در صورت نیاز امکان پذیر است.
- فضای کار کمتر مورد نیاز است.
- تحت کنترل بودن پیچش اعمال شده (پیش تنیدگی)
انواع اتصال نیرو در اتصالات پیچ و مهره
نکته حائز اهمیتی که باید به آن توجه داشت این است که پیچ و مهرهها نیروی فشاری را منتقل نمیکنند و دو نوع رفتار دارند.
رفتار برشی : ایجاد نیروی برشی یا لنگرپیچشی باعث رفتار برشی در پیچها میشود.
رفتار کششی: ایجاد نیروی کششی یا لنگر خمشی باعث رفتار کششی در پیچها میشود.
انتخاب نوع اتصال پیچ و مهره مناسب بستگی به نوع بارگذاری و شرایط کاربری دارد که بیانگر اهمیت شناخت رفتارهای برشی و کششی در اتصالات پیچ و مهره است.
انواع سوراخ ها در اتصالات پیچ و مهره سازه های فلزی
در اتصالات پیچ و مهرهای، انواع مختلفی از سوراخها برای نصب پیچها بر روی قطعات استفاده میشود. هر نوع سوراخ بر اساس نیاز و شرایط خاص اتصال، انتخاب میشود تا اتصال پیچ و مهره به بهترین شکل و با کیفیت مناسب انجام شود. انواع سوراخها در اتصالات پیچ و مهرهای شامل موارد زیر میباشد:
- سوراخ استاندارد گرد (STD) این سوراخ برای اتصال اصطکاکی کاربرد دارد
- سوراخ بزرگ شده گرد (OVS) سوراخ بزرگ شده گرد را نباید برای اتصال اتکایی به کار برد و فقط استفاده از آن در اتصال اصطکاکی مجاز است
- سوراخ لوبیایی بلند (LSL) نوع بلند سوراخ برای اتصالات اصطکاکی و اتکایی مجاز است با این تفاوت که در اتصال اصطکاکی فقط برای ورق اتصال مناسب است.
- سوراخ لوبیایی نوع کوتاه (SSL) سوراخ لوبیایی کوتاه برای اتصالات اصطکاکی پیچ ها استفاده میشود اما در اتصال اتکایی باید بر امتداد نیرو عمود باشد.
- سوراخ لوبیایی عمود برجهت نیرو (NSL) که هر دو جهت نیرو عمودند.
اتصالات در همه سازهها از جمله سازههای فولادی یکی از اجزای مهم سازه به شمار میآید و عامل اصلی یکپارچگی عملکرد سیستم سازهای هستند. بطور کلی نوع در فشار اتصال آیمشخص کننده عملکرد آن خواهد بود. یک اتصال ضعیف و نامناسب میتواند منجر به ضعف اساسی در سازه های فولادی گردد.
اتصالات پیچ و مهره به دلیل سرعت بسیار بالا در اجرا و اطمینان از رفتار آنها از معتبرترین انواع اتصال در سازههای فولادی هستند که در سالهای اخیر مورد توجه مهندسان قرار گرفتند.
از مهمترین و معروفترین پیچهای ساختمانی مربوط برای ساخت سازههای اسکلت فلزی میتوان به موارد زیر اشاره کرد :
با توجه به حساسیت سازههای فلزی و اهمیت مقاومت در برابر فشار و وزن سازه، ضروری است که پیچهای ساختمانی با گرید مناسب تولید و به اختیار مشتریان قرار گیرند. گریدهای 8.8 و 10.9 از جمله گریدهای پرکاربرد در صنعت ساختمان هستند و بر اساس نیروها و اتصالات در هنگام انتقال بار از طریق برش، به عنوان اتصالات برشی در سه گروه زیر طبقه بندی میشوند:
- مفصل لب به لب
- اتصال کشش
- اتصالات ترکیبی برش خورده
همچنین، بر اساس مکانیزم نیرو، اتصالات پیچ و مهره را میتوان به انواع زیر طبقه بندی کرد:
- اتصالات نوع یاتاقانی که برای انتقال تحمل نیرو پیچ و مهره در برابر سوراخ مورد استفاده قرار میگیرد
- اتصالات نوع اصطکاکی که به دلیل کشش پیچ و مهرهها، نیرو از طریق اصطکاک بین صفحات منتقل میشود.
اتصالات پیچ و مهره
این نوع اتصالات دسته بندی و انواع خاصی دارند که بر اساس نیروی انتقالی و نوع آن و مکانیزمی که نیرو دارد طبقه بندی میشوند. از نوع اتصالات بر مبنای نیروی انتقالی به صورت زیر طبقه بندی میشوند:
- اتصالات متحد المرکز
- اتصالات خارج از مرکز
- اتصالات در برابر مقاومت در برابر لحظه
- اتصالات نوع اتکایی
- اتصالات نوع اصطکاکی ( لرزشی بحرانی)
باید به این نکته توجه کرد که در اتصالات لغزشی بحرانی در صورت وجود توأم نیروی کششی و برشی مقاومت کششی اتصال تغییر نمیکند.
معایب و مشکلات پیچ و مهره به روش فورج گرم
روش فورج گرم یکی از روشهای تولید پیچ و مهره است که علیرغم مزایای آن، دارای معایب و مشکلاتی هستند که برخی از آنها عبارتند از:
- قابلیت تحمل سبکهای سختگی پایین تر از فورج سرد
- اکسداسیون سطحی فلز به علت گرما و نیاز به عملیات شات بلاست یا اسید شویی
- کنترل فرآیند تولید و قالبها جهت عدم خارج شدن از همراستایی
- سرعت پائین تولید فورج گرم نسبت به فورج سرد
- دی کربوره گی در رزوهها که باعث لهیدگی میشود.
صنایع مفتولی سپند پیچ یزد افتخار دارد پیچ و مهرههای قابل استفاده در صنعت ساختمان و اسکلت فلزی را به روش فورج سرد تولید مینماید و توانسته با تکیه بر دانش مهندسان و صنعتگران بومی، تأمین کننده پیچ و مهرههای پروژههای متعدد در سطح کشور باشد.