وسایل اتصال در سازه فولادی
وسایل اتصال
هر ساختمان فلزی ترکیبی از اعضای جدا از هم است كه باید با روش‌های مناسبی به یکدیگر متصل شوند. برای اتصال قطعات فولادی برحسب مورد از وسایل اتصال مختلف شامل پرچ، پیچ و جوش استفاده می‌شود.
پرچ
پرچ از قدیمی‌ترین وسایلی است که از آن برای اتصال اعضای سازه‌های فلزی استفاده می شود. یک پرچ کوبیده نشده از یک تنه استوانه‌ای کوچک که سر آن دارای کلاهک می‌باشد، تشکیل شده است. پرچ‌ها معمولاً از فولاد معمولی ساخته می‌شوند. روش کوبیدن پرچ بدین ترتیب است که ابتدا آن را تا دمای سرخ شدن گرم می‌کنند، سپس آن را توسط انبر مخصوصی درون سوراخ اتصال قرارداده و با ثابت نگه داشتن سر کلاهک دارآن، سر دیگر را می‌کوبند تا به فرم کلاهک درآید و پرچ محکم شود. در طی این مراحل تنه پرچ، به طور کامل سوراخی را که در آن فرورفته، پر می‌کند.
در حین سرد شدن، پرچ منقبض می‌شود که این انقباض باعث به وجود آمدن نیروی پیش تنیدگی در پرچ می‌شود. امروزه پرچکاری به دلایل زیر از رونق افتاده است.
- پیشرفت فناوری جوشکاری
- تولید پیچ‌های پرمقاومت
- احتیاج به نیروی انسانی زیاد و ماهر برای پرچکاری
- احتیاج به نظارت دقیق
- تولید سروصدای زیاد در هنگام کوبیدن و خطر آتش سوزی در کارگاه
رفتار اتصالات پرچی
رفتار اتصالات پرچی به گونه‌ای است که با سرد شدن پرچ، در آن تمایل به کاهش طول پیدا می‌شود. اما تماس بین کلاهک پرچ با صفحه اتصال، با این تمایل مخالفت می‌کند که این موضوع باعث به وجود آمدن یک نیروی کششی در پرچ می‌شود که به آن نیروی پیش تنیدگی می‌گویند و در اثر این نیروی کششی صفحات اتصال به همدیگر فشرده می‌شوند. نيروی اصطكاک بين دو ورق از لغزش آنها بر روی هم جلو گيری می‌كند. اما از آنجایی که در پرچکاری مقدار نیروی پیش کشیدگی در پرچ بسته به وضعیت پرچکاری بسیار متغیر است، نیروی اصطکاک هم وضعیت تثبیت شده‌ای نخواهد داشت.
پیچ
یک اتصال پیچی از نظر اجرایی، سریعتر و عملی‌تر از سایر اتصالات است و با توجه به سرعت و آسانی اجرا بر دیگر اتصالات برتری دارد. اجزای تشکیل دهنده هر اتصال پیچی شامل سرپیچ، تنه پیچ، واشر و مهره است.
انواع پیچ
انواع پیچ باتوجه به جنس مصالح آن شامل موارد زیر است.
پیچ‌های معمولی
پیچ‌های معمولی که از آنها فقط در اتصالات اتکایی استفاده می‌شود، از فولاد با تنش نهایی از ۴۰۰۰ تا ۵۰۰۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع ساخته می‌شود. این نوع پیچ، ارزانترین نوع پیچ است، اما معلوم نیست اتصالی که با آن ساخته می‌شود، ارزانترین باشد؛ زیرا به علت پایین بودن مقاومت، تعداد آن نسبت به پیچ‌های پرمقاومت بیشتر است. این نوع پیچ‌ها در ساختمان سازی سبک، اعضای مهاربندها و اعضای درجه دوم، خرپاهای کوچک، لاپه‌ها و کلیه اعضایی که بار وارد بر آنها سبک و استاتیکی است، و همچنین در عملیات مونتاژ مورد استفاده قرار می‌گیرند.
پیچ‌های پرمقاومت
پیچ‌های پرمقاومت که از آنها در اتصالات اتکایی و اصطکاکی استفاده می‌شود، از فولادهای پرمقاومت با مقاومت نهایی ۸۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰ کیلوگرم بر سانتیمترمربع ساخته می‌شوند. قطر پیچ‌های پرمقاومت بین ۱۲ تا ۳۸ میلی متر بوده که استفاده از قطرهای ۲۰ و ۲۲ میلی متر در ساختمان سازی معمول‌تر است. مشخصه مهم پیچ‌های پرمقاومت در این است که با سفت کردن معین مهره‌های آنها، یک نیروی پیش تنیدگی در آنها ایجاد می‌شود.
انواع سوراخ در ورق اتصال
انواع سوراخ مورد استفاده در اتصال پرچی و پیچی به شرح زیر است.
- سوراخ استاندارد
- سوراخ فراخ (بزرگ)
- لوبیایی کوتاه
- لوبیایی بلند
سوراخ‌های فراخ فقط در اتصالات اصطکاکی مجاز هستند. سوراخ‌های لوبیایی کوتاه در تمام حالات در اتصالات اصطکاکی مجاز هستند و در اتصالات اتکایی باید عمود بر امتداد نیرو باشد.. سوراخ‌های لوبیایی بلند در اتصالات اتکایی فقط در امتداد عمود بر مسیر نیرو مجاز هستند و در اتصالات اصطکاکی فقط می‌توانند در یکی از ورق‌های اتصال در هر امتداد اختیاری وجود داشته باشند.
رفتار برشی پیچ‌ها در اتصالات اتکایی
ساد‌ه‌ترین وسیله برای انتقال نیرو از یک عضو فولادی به عضو دیگر، استفاده از پیچ‌های با عملکرد اتکایی است. در حین انتقال نیرو از اتصال، بین تنه پیچ و جدار سوراخ، فشار تماسی زیادی که به تنش لهیدگی مشهور است، به وجود می‌آید. در این نوع اتصالات اصطکاک ناچیزی بین ورق‌ها وجود خواهد داشت.
پیچ‌ها در اتصالات اصطکاکی
رفتار یک پیچ پرمقاومت اصطکاکی بسیار شبیه پرچ است. اگر پیچ طبق یکی از روش‌های استاندارد محکم شود، نیروی پیش تنیدگی آن مقدار مشخصی خواهد داشت. از آنجا که در این نوع اتصالات، نیروی اصطکاک ناشی از نیروی پیش‌کشیدگی توانایی انتقال نیروها را بین دو قطعه دارد، تحت بارهای خدمت، بین تنه پیچ و جدار سوراخ، نیروی لهیدگی ایجاد نمی‌شود.
روش ایجاد نیروی پیش تنیدگی در پیچ‌های پرمقاومت
برای ایجاد نیروی پیش تنیدگی در پیچ‌های پرمقاومت دو روش زیر معمول‌تر از سایر روش‌ها است.
- استفاده از آچارهای مدرج (تُرک متر)
- سفت کردن مجدد مهره‌ها به مقدار معین، بعد از محکم شدن اولیه آنها
در روش اول، توسط آچارهای دستی و یا مکانیکی مخصوصی که در روی آنها وسیله‌ای برای اندازه گیری لنگر پیچشی وارد بر مهره وجود دارد، لنگر پیچشی مشخصی بر مهره وارد می‌آورند. سفت کردن مجدد مهره‌ها به مقدار معین بعد از محکم شدن اولیه آنها، ارزانترین و قابل اطمینا‌نترین روشی است که برای ایجاد نیروی پیش تنیدگی در پیچ‌ها وجود دارد.
در این روش بعد از اینکه پیچ به طور اولیه محکم شد، مهره را به مقدار مشخصی مجدداً سفت می‌نمایند که این عمل باعث به وجود آمدن کرنش مشخصی در پیچ می‌شود. اگر برای سفت کردن مهره‌ها از روش‌های دستی استفاده نمایید، محکم شدن اولیه وقتی است که یک کارگر معمولی با یک آچار معمولی، کوشش کامل خود را برای سفت کردن پیچ به کار ببرد. در روش‌های ماشینی، محکم شدن اولیه پس از وارد شدن چند ضربه توسط دستگاه ایجاد می‌شود.
سازوکار‌های خرابی پیچ و پرچ
با افزایش بار در یک اتصال اتکایی یا اصطکاکی، نیروی اصطکاک دیگر قادر به مقابله با بارهای وارده نیست. از این لحظه به بعد، نیروهای مقابله کننده همان تنش‌های لهیدگی بین تنه و جدار سوراخ و تنش برشی در پیچ خواهد بود.
فواصل سوراخ‌ها در ورق‌های اتصال
فاصله مرکز به مرکز پیچ‌ها از یکدیگر نباید در هیچ حالتی از ۳ برابر قطر آنها کمتر باشد. حداقل فاصله مرکز پیچ از لبه ورق ۲ برابر قطر پیچ در نظر گرفته می‌شود.
حداکثر فاصله پیچ تا لبه نباید از ۱۲ برابر ضخامت ورق ناز‌کتر تجاوز نماید، ضمناً نباید این فاصله از ۱۵ سانتیمتر بیشتر شود.
منبع: عمران سافت
دانستنیها