مقایسه اتصال اتکایی با اصطکاکی

اتصالات در تمامی سازه ها از جمله سازه های فولادی یکی از اجزای اساسی سازه بوده و عامل اصلی یکپارچگی سیستم های سازه ای است. یک اتصال ضعیف و نامناسب می تواند منجر به یک سری زوال های پی در پی و بنیادی در سازه فولادی شود. از آنجا که زوال اعضای سازه ای خیلی کم اتفاق می افتد، بسیاری از زوال های سازه ای ناشی از طراحی ضعیف اتصالات یا ضعف در جزئیات اجرائی است.

در طراحی و اجرای اتصالات ساختمان های فولادی باید توجه ویژه ای بشود که حتی در ساختمان های در حال احداث نیز مشکلات متعددی دیده می شود که به هنگام زلزله شکست جوش و گسیختگی اتصال ساده، یا گیردار تیر به ستون ساختمان های 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 می گیرد و مهره بسته می شود. هنگامی که بار خارجی به پیچ وارد می شود، قطعات اتصال لغزش پیدا می کنند که در اثر آن، یک نیروی فشاری به لبه های اتصال وارد می شود که تبدیل به نیروی برشی در پیچ می‌شود. این اتصال تنها برای حالت بارگذاری ثقلی است و در طرح لرزه ای نباید از این نوع عملکرد در اتصال استفاده نمود. در این نوع اتصال هیچ نیروی پیش تنیدگی در پیچ ایجاد نمی شود و برای اجرای این اتصال، تنها سفت کردن پیچ به وسیله ی کارگر کفایت می کند.

هنگامی که پیچ درون سوراخ صفحات اتصال قرار می گیرد، 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 10-3-5-3 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1387، در طراحی لرزه ای تنها باید از این فلسفه ی طراحی در اتصال استفاده شود. به عبارتی دیگر، در طراحی همه ی اتصالات قاب های خمشی و قاب های دوگانه و نیز اتصالات بادبندی و وصله ی ستون های باربر جانبی در قاب های 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 می آید که باعث عدم لقی و کارکرد کامل اتصال می شود. باید در نظر داشت که شکل پیچ در اتصال اصطکاکی با شکل پیچ در اتصال اتکایی متفاوت است. به طوری که پیچ های اتصال اصطکاکی دارای سرپیچ بزرگ تر هستند.

زمانی که یک پیچ پر مقاومت بدون کشش اولیه، تحت اثر نیروی کششی خارجی قرار می گیرد، نیروی کششی درون پیچ با نیروی اعمال شده برابر می شود. در صورتی که پیچ پییش تنیده (پیش کشیده) شده باشد، درصد بسیار زیادی از نیروی کششی خارجی صرف ایجاد نیروهای فشاری و یا گیره ای اعمال شده به اجزای اتصال می شود. به دلیل آن که به طور معمول کشش به وجود آمده در پیچ های پرمقاومت ناشی از نیروی کششی خارجی در لحظه ی جدا شدن قطعات از یکدیگر نزدیک به ده درصد بیش از کشش در آغاز بارگذاری است، لذا باید همه ی پیچ هایی 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 می شوند، باید همه ی سطوح اتصال (شامل سطوح مجاور سرپیچ ها و مهره ها) از قسمت های پوسته شده و دیگر مواد زائد عاری بوده و به ویژه سطوح تماس اتصالات اصطکاکی باید به طور کامل تمیز باشد و اثری از پوسته ی زنگ، رنگ، لاک، انواع روغن و مصالح دیگر در آن ها وجود نداشته باشد. بنابراین پس از این که اتصال به وجود آمد، محل همه ی پیچ های بسته شده رنگ آمیزی می شود.