مقایسه اتصال اتکایی با اصطکاکی

اتصالات در تمامی سازه‌ها از جمله سازه‌های فولادی یکی از اجزای اساسی سازه بوده و عامل اصلی یکپارچگی سیستم‌های سازه‌ای است. یک اتصال ضعیف و نامناسب می‌تواند منجر به یک سری زوال‌های پی در پی و بنیادی در سازه فولادی شود. از آنجا که زوال اعضای سازه‌ای خیلی کم اتفاق می‌افتد، بسیاری از زوال‌های سازه‌ای ناشی از طراحی ضعیف اتصالات‌ یا ضعف در جزئیات اجرائی است. در طراحی و اجرای اتصالات ساختمان‌های فولادی باید توجه ویژه‌ای بشود که حتی در ساختمان‌های در حال احداث نیز مشکلات متعددی دیده می‌شود که به هنگام زلزله شکست جوش و گسیختگی اتصال ساده‌، یا گیردار تیر به ستون ساختمان‌های فولادی زیاد تجربه شده است.

به طور کلی دو فلسفه در عملکرد اتصالات پیچی وجود دارد که شامل اتصال اتکایی و اتصال اصطکاکی هستند.

اتصال اتکایی

در عملکرد اتکایی، پیچ درون سوراخ صفحات اتصال قرار می‌گیرد و مهره بسته می‌شود. هنگامی که بار خارجی به پیچ وارد می‌شود، قطعات اتصال لغزش پیدا می‌کنند که در اثر آن، یک نیروی فشاری به لبه‌های اتصال وارد می‌شود که تبدیل به نیروی برشی در پیچ میشود. این اتصال تنها برای حالت بارگذاری ثقلی است و در طرح لرزه‌ای نباید از این نوع عملکرد در اتصال استفاده نمود. در این نوع اتصال هیچ نیروی پیش تنیدگی در پیچ ایجاد نمی‌شود و برای اجرای این اتصال، تنها سفت کردن پیچ به وسیله‌ی کارگر کفایت می‌کند.

‌اتصال اصطکاکی

هنگامی که پیچ درون سوراخ صفحات اتصال قرار می‌گیرد، علاوه بر مهره باید از واشر نیز استفاه نمود. باید توجه شود که واشر مصرفی در اتصال اصطکاکی نباید از نوع واشر فنری باشد. بر اساس بند ۱۰-۳-۵-۳ مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ویرایش ۱۳۸۷، در طراحی لرزه‌ای تنها باید از این فلسفه‌‌ی طراحی در اتصال استفاده شود. به عبارتی دیگر، در طراحی همه‌ی اتصالات قاب‌های خمشی و قاب‌های دوگانه و نیز اتصالات بادبندی و وصله‌ی ستون‌های باربر جانبی در قاب‌های ساده باید از این نوع عملکرد استفاده نمود. در این نوع اتصال، علاوه بر سفت کردن اولیه پیچ، باید به مقداری که در طراحی مشخص شده‌، نیروی پیش تنیدگی نیز در پیچ ایجاد شود. با اعمال نیروی پیش تنیدگی، پیچ تحت کشش قرار گرفته و با اعمال بار، بین صفحات اتصال اصطکاک به وجود می‌آید که باعث عدم لقی و کارکرد کامل اتصال می‌شود. باید در نظر داشت که شکل پیچ در اتصال اصطکاکی با شکل پیچ در اتصال اتکایی متفاوت است. به طوری که پیچ‌های اتصال اصطکاکی دارای سرپیچ بزرگتر هستند.

‌زمانی که یک پیچ پر مقاومت بدون کشش اولیه، تحت اثر نیروی کششی خارجی قرار می‌گیرد، نیروی کششی درون پیچ با نیروی اعمال شده برابر می‌شود. در صورتی که پیچ پییش تنیده (پیش کشیده) شده باشد، درصد بسیار زیادی از نیروی کششی خارجی صرف ایجاد نیروهای فشاری و یا گیره‌ای اعمال شده به اجزای اتصال می‌شود. به دلیل آن که به طور معمول کشش به وجود آمده در پیچ‌های پرمقاومت ناشی از نیروی کششی خارجی در لحظه‌ی جدا شدن قطعات از یکدیگر نزدیک به ده درصد بیش از کشش در آغاز بارگذاری است، لذا باید همه‌ی پیچ‌هایی که تحت اثر کشش مستقیم قرار دارند، پیش کشیده شوند.

‌الزامات ضریب اصطکاک سطوح فولادی در اتصالات اصطکاکی

به طور کلی اصطکاک حاصل دو عامل‌ زبری سطح و‌ نیروی پیش تنیدگی است. در طراحی، فرض بر رنگ نشدن و وجود زبری مناسب سطوح اتصال است. ‌در نتیجه هنگامی که قطعات نصب می‌شوند، باید همه‌ی سطوح اتصال (شامل سطوح مجاور سرپیچ‌ها و مهره‌ها) از قسمت‌های پوسته شده و دیگر مواد زائد عاری بوده و به ویژه سطوح تماس اتصالات اصطکاکی باید به طور کامل تمیز باشد و اثری از پوسته‌ی زنگ، رنگ، لاک، انواع روغن و مصالح دیگر در آن‌ها وجود نداشته باشد. بنابراین پس از این که اتصال به وجود آمد، محل همه‌ی پیچ‌های بسته شده رنگ آمیزی می‌شود.

منبع : عمران سافت