سازه های پیچ و مهره

امروزه استفاده از سازه های پیچ و مهره در صنعت، به نحو چشمگیری افزایش یافته به طوری که این سازه ها در گذشته فقط شامل سوله های صنعتی و مجتمع های پتروشیمی و سازه های مورد استفاده در صنایع نفت و گاز می شدند. هم اکنون کاربرد این سازه ها در ساختمان های مسکونی، اداری و تجاری که در شهرها نیز ساخته می شود با رشد چشمگیری روبرو بوده است.از مهم ترین دلایل استفاده از سازه های پیچ و مهره در کشور های صنعتی عدم نیاز به جوشکاری، زمان نصب سازه در موقعیت های سخت، همچنین سرعت بیشتر اجرا در محل نصب نسبت به سازه های جوشی است.

همچنین اسکلت هایی که در محوطه پروژه های ساختمانی تولید می شوند بخاطر محدودیت در تامین برق کافی و بکار گیری دستگاه های جوش مدرن ( با نرخ نفوذ بالا و استاندارد)، عدم وجود ابزار صنعتی سنگین، تیم های مجرب، رنگ آمیزی و زنگ زدایی صحیح و … نه تنها فاقد کیفیت هستند بلکه کاملاً دست و پاگیر و دارای پروسه ای زمان بر هستند که بلاشک منجر به ایجاد ترافیک در معا بر و تزاحم همسایگان می شود.

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.

امروزه اجزای سازه ای فولادی توسط جوش یا پیچ یا ترکیبی از این دو به یکدیگر متصل می شوند. تا چند دهه قبل اتصالات توسط جوش یا پرچ انجام می شد. بعد استفاده از پیچ به خصوص پیچ های با مقاومت زیاد بسیار رایج و مرسوم شد به طوری که امروزه در سازه های فولادی دیگر از پرچ استفاده نمی شود. دلایلی را برای این تغییر (یعنی استفاده از پیچ به جای پرچ) می توان برشمرد، از جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد.

• برای نصب یک پیچ به دو کارگر معمولی نیاز است در صورتی که یک پرچ توسط چهار کارگر ماهر اجرای می شد.
• اجرای پرچ یک عملیات به علت حمل پرچ گداخته از محل کوره تا محل نصب نسبتا خطرناک و پر سر و صدا است.
• اجرای اتصالات پیچی بسیار سریع انجام می گیرد و زمان نصب را به طور چشمگیری کاهش می دهد.

زیرا با این وجود ضوابط مربوط به ساخت و اجرای اتصالات پرچی کنار گذاشته نشده و هنوز توسط آئین نامهAICS ارائه می شود. بسیاری از سازه های فولادی موجود در گوشه و کنار جهان دارای اتصالات پرچی هستند و شناخت رفتار آنها برای ارزشیابی مقاوم ترین سازه ها و ترمیم سازه های قدیمی الزامی است. به طور کلی، اصول آنالیز و طراحی اتصالات پرچی نظیر اتصالات پیچی بوده با این تفاوت که خصوصیات مصالح آنها متفاوت است.

نوع دیگر عامل اتصال، جوش است که بسیار مرسوم بوده و دارای چندین مزیت نسبت به پیچ است. یک اتصال جوشی از نظر طراحی، بر اساس مفاهیمی نسبتا ساده استوار است. بعضی از اتصالات پیچی که طراحی و اجرای آنها پیچیده باشد با سهولت بیشتر توسط شکل باید با استفاده از نبشی، پرچ و یا پیچ، مهره و I جوش طراحی و اجرا می شوند. به عنوان مثال برای ساخت یک تیر ورق با مقطع، واشر بال ها را به جان متصل کرده، در صورتی که توسط جوش این تیر ورق به سادگی قابل ساخت است.

از طرف دیگر جوش نیز مشکلات خاص خود را دارد و یکی از مهم ترین موضوعات در هر ساختمان فولادی، کنترل جوشکاری آن است. جوشکاری باید توسط استادکاران ماهر انجام شده و جوش اجرا شده مورد بازرسی های لازم بر اساس نوع جوش قرار گیرد. بازرسی جوش عملیاتی دقیق، زمان گیر و پرهزینه است. جوش ها در همه بخش ها بایستی منطبق بر اطلاعات نقشه بوده و از لحاظ بعد و طول جوش و کنترل کیفیت لازم بررسی شود.

امروزه استفاده از پیچ به عنوان یک وسیله مناسب و قابل اطمینان در ساخت و اجرای سازه های فولادی بسیار رایج و متداول شده است. چون عموماً در ساخت و تولید پیچ ها از فولادهای مخصوص با عملیات ویژه استفاده می کنند. مصالح پیچ ها دارای مقاومت گسیختگی به مراتب بالاتر از فولادهای ساختمانی معمولی هستند. دست یابی به پیچ های پرمقاومت و با کیفیت مناسب موجب فراهم شدن افق های جدیدی در زمینه اتصالات انواع سازه های فولادی اعم از ساختمان، پل و تأسیسات صنعتی شده است.