چه میزان درباره اتصالات فلزی اطلاعات دارید؟ در این مقاله می‌خواهیم شما را با انواع اتصالات فلزی، مزایا و معایب آنها و هر آن چه که شما را در خرید این اتصالات فلزی کمک میکند آشنا کنیم.
اتصال تیر و ستون در ساختمان‌های اسکلت فلزی از جمله پرچ، پیچ و مهره و جوشی استفاده شده‌اند که هر یک مزایا و معایب خاص خود را دارند. در ادامه به طور مفصل به معرفی این روش‌های اتصال در ساختمان اسکلت فلزی پرداخته شده است.
سازه‌های فولادی و فلزی با اتصال مناسب قطعات استاندارد موجود ساخته می‌شوند. اتصالات بخش مهمی از سازه‌های فولادی و فلزی هستند. و در طراحی آنها دقت بسیاری می‌شود. که دلیل این دقت بالا در طراحی و بارگذاری این است که بین رفتار واقعی و آنچه که در طراحی اتفاق می‌افتد کمی اختلاف وجود دارد.
بیشتر هزینه ساخت اسکلت فلزی صرف ساخت اتصالات می‌شود و به همین دلیل است که برای ایمنی و صرفه‌جویی در سازه باید به طراحی اتصالات اهمیت ویژه‌ای داده شود.
سازه فلزی و فولادی چیست؟!
به سازه ای كه عملکرد سه بعدی داشته باشد، طوريكه به هيچ شکلی نتوان رفتار كلی آن را با استفاده از يك يا چند مجموعه مستقل دوبعدی تقريب زد، سازه فضاكار گفته مي‌شود . با اين تعريف طيف گسترده‌ای از سازه‌ها يعنی حتی برخی از قوس‌ها و گنبدهای آجری گذشته نيز جزو سازه‌های فضاكار به حساب مي‌آیند، ولی در اينجا منظور سازه‌های سه بعدی ویژه هستند كه معمولا دارای اعضای مستقيم با اتصالات صلب يا مفصلی مي‌باشند، که به آنها سازه فلزی گفته می‌شود.
سازه فولادی یکی از پرکاربردترین انواع سازه‌های مهندسی است که با استفاده از فولاد ساختمانی اجرا می‌شود. مشخصات مکانیکی فولاد ساختمانی، آن را به گزینه اول در اجرای بسیاری از سازه‌های بزرگ تبدیل میکند.
سازه فولادی، یکی از انواع سازه‌های فلزی است که برای اجرای سیستم اسکلت بندی آن از فولاد ساختمانی استفاده می‌شود. بسیاری از ساختمان‌های مسکونی بلند، برج‌های تجاری، سوله‌های صنعتی، پل‌های کابلی و پل‌های معلق دارای اسکلت فولادی هستند. از این‌رو، این سازه‌ها را می‌توان به عنوان مثال‌هایی از سازه‌های فولادی در نظر گرفت.
اهمیت اتصالات فلزی در این سازه‌ها
از آنجایی که اتصالات وظیفه توزیع نیرو بین چندین عضو سازه را برعهده دارند، این رویکرد می‌تواند بر روی ایمنی عضوهای درگیر تاثیرگذار باشد. به علاوه، هزینه اتصالات بخش زیادی از هزینه تمام شده ساخت سازه‌های فولادی را دربرمی‌گیرد. با توجه به این دلایل، طراحی و انتخاب صحیح اتصالات سازه‌های فولادی به منظور دستیابی به ایمنی کافی و جلوگیری از هزینه‌های اضافی اهمیت بالایی خواهد داشت.
انواع اتصالات در سازه فلزی را به طور کلی می توان در چند دسته زیر خلاصه کرد :
- پرچی
- پیچی
- جوشی
همچنین اتصالات فلزی را بر اساس جنس و نوع آلیاژ می توان به صورت زیر دسته بندی کرد :
- مانیسمان
- سیاه درز دار
- دنده ای گالوانیزه
- فشار قوی
کاربرد انواع اتصالات در سازه‌های فلزی چیست؟
- هنگامی که نیاز به ساخت سازه‌ای بلند با ظرفیت باربری بالا وجود داشته باشد، چندین قطعه پیش ساخته برای ساخت عضوهای سازه مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این حالت، قطعات مختلف توسط اتصالات به یکدیگر وصل می‌شوند تا یک عضو یکپارچه و مستحکم ساخته شود.
- در سازه‌هایی با دهانه بلند، قطعات مختلف در طول‌های استاندارد تهیه شده و توسط اتصالات به یکدیگر متصل می‌شوند. در این شرایط، اتصال چندین قطعه به یکدیگر نیازمند طراحی مناسب اتصالات است.
- مواقعی که نیاز به اتصال چند عضو در بخش‌های انتهایی سازه باشد. به عنوان مثال، برای اتصال تیرهای فرعی به تیرهای اصلی، ستون، کف و غیره باید از اتصالات مناسب استفاده کرد.
معرفی انواع اتصالات فلزی
1. اتصالات پیچی
پیچ، یکی از پرکابردترین ابزار اتصال در سازه‌های فولادی است. این ابزار به همراه مهره در اتصال عضوهای مختلف سازه‌های فولادی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این اتصال دارای انعطاف پذیری در مونتاژ قطعات سازه است. پیچ یک پین فلزی است که در یک سر آن کلاهک وجود دارد و ساقه نیز به آن متصل است تا مهره به آن بسته شود. به دو دسته اتصال اتکایی و اتصال اصطکاکی تقسیم بندی می‌شود.
از مزایای اتصالات پیچی می توان به موارد زیر اشاره کرد :
- امکان استفاده از نیروی کار نیمه ماهر و ابزارهای ساده برای انجام کار.
- انجام فرایندهای مربوط به ساخت بدون آلودگی صوتی و با سرعت بالا.
- به تجهیزات و فرایندهای خاصی برای انجام نیاز نیست.
- بارگذاری به محض سفت شدن پیچ‌ها.
- به دلیل تعداد کمتر پیچ و مهره‌ها، اندازه صفحات کاهش می‌یابد.
- تغییر شکل سازه به حداقل می‌رسد.
· معایب اتصالات پیچی :
- هزینه بالای تهیه مصالح مربوطه
- شل شدن اتصالات در هنگام اعمال بارهای لرزشی یا ضربه‌ای
- بالا بودن هزینه مصالح
- کاهش مقاومت کششی در سقف به دلیل کاهش سطح درگیر اتصالات
- احتمال شکست دائمی اتصال در هنگام اعمال بارهای بیش از حد
- احتمال شکست اتصال بر اثر خوردگی پیچ یا مهره
انواع پیچ:
چندین نوع پیچ و مهره برای اتصال اعضای سازه‌ای استفاده می‌شود. امروزه سه استاندارد پیچ‌های سازه‌های فلزی پرکاربردتر از سایر استانداردها هستند:
- استاندارد DIN آلمان
- استاندارد ASTM آمریکایی
- استاندارد ISO بین المللی
2. اتصالات جوشی
هنگامی که دو عضو با استفاده از جوش به یکدیگر متصل می‌شوند، اتصال جوشی شکل می‌گیرد. جوشکاری به طراح این امکان را می‌دهد تا از مصالح بهینه‌تری استفاده کند. اتصال لب به لب، اتصال روی هم، اتصال سپری، اتصال گوشه گونیا، اتصال پیشانی از انواع اتصالات جوشی به شمار می‌روند.
مزایای اتصالات جوشی :
- اتصال جوشی قدرت کافی جهت تحمل 100 درصد نیروی فشاری را دارد، اما اتصالات پرچ شده معمولاً حداکثر مقدار 75 درصد از این نیرو را منتقل می‌کنند.
- استفاده از اتصال جوشی در سازه‌های فلزی که تحت نیروی پیچشی قرار می‌گیرند راه حل مناسبی است.
- سازه‌های که در ساخت آنها از اتصالات جوشی استفاده شده از لحاظ بصری جلوه بهتری دارند که جوشکاری باعث یکپارچگی اسکلت سازه می‌شود.
معایب اتصالات جوشی :
- اتصالات جوش داده شده اجازه هیچ گونه انبساطی را به المآن‌های باربر نمی‌دهند. حرکات انقباضی در اتصالات می‌تواند آنها را ضعیف کرده و بعد از مدتی ایجاد ترک نماید.
- کار بازرسی فولاد جوش داده شده به زمان و دقت بالایی نیاز دارد و برای پایداری اتصال موارد زیادی نیاز به چک شدن دارند.
3. اتصالات پرچی
پرچ یکی از قدیمی‌ترین انواع اتصال در سازه‌های فولادی در نظر گرفته می‌شود. در گذشته نه چندان دور، تمام اتصالات سازه‌های فولادی با پرچ کاری یا جوشکاری انجام می‌گرفت. با گذشت زمان، پیچ‌های با مقاومت بالا جایگزین پرچ‌ها شدند. امروزه، اتصالات پرچی تقریبا منسوخ شده به حساب می‌آیند. میخ پرچ یک اتصال دهنده مکانیکی دائمی است که برای اتصال دو صفحه به یکدیگر استفاده می‌شود.پرچ یک قطعه استوانه ای از فولاد است که در سر آن یک کلاهک قرار دارد.
مزایای اتصال پرچی:
- عملکرد ساده فن آوری
- توانایی ترکیب فلز غیر مشابه
- قابلیت اطمینان اتصال بالا
- مقاوم در برابر لرزش و شوک
معایب اتصالات پرچی :
- هزینه بالا
- از آنجا که پرچ یک اتصال دهنده دائمی است، جدا کردن آن آسان نیست.
- در طول عملیات تنگی ترکیب کاهش می یابد.
برخی از دلایل منسوخ شدن آن:
- نیاز به نیروی انسانی ماهر و باتجربه
- مصرف انرژی بالا و احتمال رخ دادن آتش‌سوزی در حین پرچ کاری به دلیل نیاز به حرارت بالا
- هزینه بالای اجرای این نوع اتصالات
- مقاومت پایین در برابر بارگذاری‌های دینامیکی نظیر زلزله
- همراه داشتن میزان بالایی از آلودگی صوتی
4. اتصالات مانیسمان
اتصالات مانیسمان یا بدون درز که به آنها اتصالات سیم لس (seamless) نیز گفته می‌شود، روش ساختی مشابه لوله‌های مانیسمان دارند. این موضوع به آن معنا است که، روی سطح این اتصالات هیچ جای درز و جوشی وجود ندارد و همین امر موجب می‌شود تا این اتصالات قادر به تحمل فشار و دمای زیادی باشند و مقاومت بالاتری نسبت به سایر انواع اتصالات فلزی داشته باشند.
کاربرد اتصالات مانیسمان:
از اتصالات مانیسمان در سیستم‌های حریق ساختمان‌ها، تأسیسات مرکزی در برج‌ها، سیستم‌های آبرسانی موتورخانه‌ها و همچنین ساخت انواع پل و اسکله‌های دریایی در صنایع برق و نظامی استفاده می‌شود. از این اتصالات به منظور عبور انتقال بخار و مایعات با دمای بالا و فشار زیاد نیز استفاده می‌شود.
5. اتصالات دنده‌ای گالوانیزه
اتصالات دنده ای گالوانیزه گروهی از اتصالات هستند که در جهت اتصال لوله‌های فلزی و سایر تجهیزات مکانیکی استفاده می‌شوند.
کاربرد اتصالات دنده‌ای گالوانیزه:
- برای هرگونه تغییر در جهت جریان سیال به کار می‌روند.
- برای تبدیل قطر لوله در خطوط لوله کشی استفاده می‌شوند.
- برای اتصال دو لوله به یکدیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند.
6. اتصالات سیاه درز دار
اتصالات سیاه درزدار با استفاده ورق فلزی و فرآیند سخت کاری و جوشکاری ساخته می‌شود که بر اساس فشار و دما و جنس لوله در سیستم انتخاب می‌شوند.
کاربرد این اتصالات:
برای دنده‌دار کردن لوله جهت نصب شیر و یا اتصال دنده ای دیگری مورد استفاده قرار می‌گیرد.
7. اتصالات فشار قوی
این اتصالات فشارقوی نقش موثری در رشد صنایع مختلف دارند که معمولا از فولاد و آلیاژهای خاص ساخته می‌شوند.
کاربرد این اتصالات:
از این اتصالات در هدایت جریان سیالات استفاده می‌کنند.