عمران، مهندسی 2486 بازدید

سازه های فولادی از اتصال چندین عضو به یکدیگر تشکیل می‌شوند. وظیفه کنار هم نگه داشتن عضوها و توزیع مناسب نیروهای اعمال شده به آن‌ها بر عهده اتصالات است. اتصالات، به عنوان یکی از مهمترین بخش‌های سازه های فولادی به حساب می‌آیند. طراحی اتصالات سازه های فولادی همیشه مطابق با مقررات و دستورالعمل‌های مربوطه صورت می‌گیرد. در این مقاله، انواع اتصالات سازه های فولادی را بر اساس معیارهای مختلفی نظیر ابزار اتصال (پرچ، پیچ و جوش)، نیروهای داخلی (محوری، خمشی، برشی)، المان های سازنده (ورق و نبشی)، عضوهای متصل شونده (ترکیب‌های تیر و ستون) و روش اجرا (کارگاه یا محل پروژه) مورد بررسی قرار می‌دهیم.

فهرست مطالب این نوشته پنهان کردن

اهمیت اتصالات سازه های فولادی در چیست؟

رفتار واقعی سازه‌های فولادی با نتایج حاصل از تحلیل‌ها تفاوت زیادی دارد. این موضوع باعث پیچیدگی طراحی و تحلیل اتصالات سازه های فولادی می‌شود. هنگامی که یک عضو سازه‌ای بر اثر اعمال بارهای اضافی می‌شکند، معمولا تحلیل رفتار آن عضو نسبت به بررسی اتصالات در اولویت قرار می‌گیرد. 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 سازه های فولادی را دربرمی‌گیرد. با توجه به این دلایل، طراحی و انتخاب صحیح اتصالات سازه های فولادی به منظور دستیابی به ایمنی کافی و جلوگیری از هزینه‌های اضافی اهمیت بالایی خواهد داشت.

موارد استفاده اتصالات سازه های فولادی چیست؟

به طور کلی، اتصالات سازه های فولادی به دلایل زیر مورد استفاده قرار می‌گیرند:

  • 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.

تقسیم بندی انواع اتصالات سازه های فولادی بر چه اساسی صورت می‌گیرد؟

تقسیم‌بندی انواع مختلف اتصالات سازه های فولادی به انتخاب گزینه‌های مناسب برای طراحی کمک می‌کند.اتصالات سازه های فولادی را می‌توان به روش‌های مختلف تقسیم‌بندی کرد. اتصالات سازه های فولادی بر اساس معیارهای مختلف به پنج دسته زیر تقسیم می‌شوند:

  • اتصالات سازه های فولادی بر اساس ابزار اتصال
  • اتصالات سازه های فولادی بر اساس توزیع نیروهای داخلی
  • اتصالات سازه های فولادی بر اساس المان های سازنده
  • اتصالات سازه های فولادی بر اساس عضوهای متصل شوند
  • اتصالات سازه های فولادی بر اساس محل اجرا

در ادامه، به معرفی این پنج دسته می‌پردازیم.

انواع اتصالات سازه های فولادی بر اساس ابزار اتصال کدام هستند؟

امروزه، متداول‌ترین روش برای اتصال اجزا سازه‌های فولادی به یکدیگر، استفاده از پیچ یا جوش است. در گذشته، پرچ نیز به این منظور مورد استفاده قرار می‌گرفت اما با گسترش کاربرد پیچ، به کارگیری پرچ به دلایل مختلف منسوخ شد. انتخاب نوع ابزار اتصال، یک روش مرسوم در تقسیم‌بندی اتصالات سازه های فولادی است. در ادامه، به معرفی ویژگی‌های پرچ، پیچ و جوش به عنوان شناخته‌شده‌ترین ابزار اتصال اجزا در سازه‌های فولادی می‌پردازیم.

اتصالات پرچی در سازه های فولادی

میخ پرچ به عنوان یکی از قدیمی‌ترین ابزار اتصال در سازه‌های فولادی در نظر گرفته می‌شود. در گذشته نه چندان دور، تمام اتصالات سازه های 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. با این وجود، آشنایی با این نوع اتصالات به منظور درک صحیح در ارزیابی و بازسازی سازه‌های قدیمی ضروری است. میخ پرچ معمولا از سه جز اصلی کلاهک، «شنک» (Shank) یا تنه و دم تشکیل می‌شود. ساختار تنه میخ پرچ به صورت توخالی و جنس آن از فولاد کربنی یا فولاد با مقاومت کششی بالا است.

پرچ
اجزا اصلی پرچ

اتصالات سازه های فلزی با استفاده از میخ پرچ طی فرآیندی به نام پرچ کاری صورت می‌گیرد. در این فرآیند، از دو میخ پرچ بلند و کوتاه استفاده می‌شود. در ابتدا قطعات متصل شوند را سوراخ می‌کنند. سپس، میخ پرچ بلند با حرارت زیاد داغ کرده را از درون سوراخ‌ها عبور می‌دهند. در مرحله بعد، میخ پرچ کوتاه را درون دستگاه پرچ و سپس مقابل دم میخ پرچ بلند قرار می‌دهند. در نهایت دستگاه پرچ با فشار زیاد دم‌های این دو میخ را به هم متصل می‌کند. به این ترتیب، اتصال پرچی به وجود می‌آید.

پرچ کاری
تصویر نحوه پرچ کاری و اتصال نهایی دو عضو به یکدیگر

امروزه، پرچ کاری در سازه‌های فولادی به دلیل وجود معایب زیاد از استاندارهای مختلف حذف شده است. از معایب به کارگیری پرچ به عنوان جز اصلی اتصالات سازه های فولادی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • نیاز به نیروی انسانی ماهر و باتجربه (هزینه بالاتر)
  • مصرف انرژی بالا و احتمال رخ دادن آتش‌سوزی در حین پرچ کاری
  • مقاومت پایین در برابر بارگذاری‌های دینامیکی نظیر زلزله
  • ایجاد صدای زیاد در حین نصب
  • دشوار بودن باز کردن و جایگزینی پرچ‌های نصب شده در حین عملیات تعمیر و نگهداری
نمونه‌ای از استفاده پرچ به عنوان جز اصلی اتصالات سازه های فولادی
نمونه‌ای از استفاده پرچ به عنوان جز اصلی اتصالات سازه های فولادی

اتصالات پیچی در سازه های فولادی

پیچ، یکی از پرکابردترین ابزار اتصال در سازه های فولادی است. این ابزار به همراه مهره در اتصال عضوهای مختلف سازه‌های فولادی مورد استفاده قرار می‌گیرد. متداول‌ترین انواع پیچ مورد استفاده در اتصالات سازه های فولادی، پیچ‌های با مقاومت بالا و پیچ‌های معمولی (با کد A307) هستند. پیچ‌های فولادی با مقاومت بالا به دو گروه A (با کد A325) و B (با کد A490) تقسیم می‌شوند. این پیچ‌ها به عنوان پیچ ساختمانی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

به فرآیند اتصال عضوهای سازه با استفاده از پیچ و مهره، پیچ کاری گفته می‌شود. این فرآیند بسیار ساده است و بر خلاف پرچ کاری، اجرای آن نیازی به نیروی کار متخصص ندارد. اتصالات پیچی انعطاف‌پذیری خوبی دارند. به علاوه، نصب و باز کردن قطعات آن در هنگام بازرسی یا نگهداری‌های دوره‌ای ساده است. این نوع از اتصالات برای استفاده در اعضای تحت کشش، برش یا ترکیبی از این نوع بارگذاری‌ها مناسب هستند.

از مزیت‌های اتصالات پیچی در سازه های فولادی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • سرعت بالا در نصب اتصالات و ساخت سریع‌تر سازه
  • عدم نیاز به کارکنان متخصص و باتجربه
  • عدم ایجاد صدا در هنگام نصب اتصالات
  • کاهش نیروی انسانی مورد نیاز
  • فراهم شدن امکان استفاده فوری از سازه
  • امکان استفاده از اعضای جایگزین در بخش های مختلف سازه
  • امکان انجام کار در فضاهای کوچکتر

معایب اتصالات پیچی عبارت هستند از:

  • 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

اتصالات جوشی در سازه های فولادی

در اتصالات جوشی، عضوهای مورد نظر توسط جوش به یکدیگر متصل می‌شوند. اتصالات جوشی را می‌توان بر اساس نوع جوش، حالت جوش و نوع اتصال به انواع زیر تقسیم‌بندی کرد:

  • نوع جوش: جوش ماهیچه ای (نبشی)، جوش شیاری، جوش انگشتانه (انسدادی یا نقطه‌ای) و جوش کام
  • حالت جوش: افقی، عمودی، بالاسری و تخت
  • نوع اتصال: سر به سر، روی هم، گوشه، لبه، سپری

به طور کلی، جوش ماهیچه ای نسبت به جوش شیاری ضعیف‌تر است. با این وجود، به دلیل استحکام بالای جوش ماهیچه ای در حین اجرا، کاربرد بیشتری نسبت به دیگر گزینه‌ها دارد. هزینه جوش انگشتانه و جوش کام بالا است. به علاوه، این جوش‌ها در انتقال نیروهای کششی عمود بر سطح ضعیف عمل می‌کنند. در مجموع، کیفیت اتصالات جوشی به توانایی جوشکار بستگی دارد. مزایای اتصالات جوشی در سازه های فولادی عبارت هستند از:

  • فراهم کردن اتصالات صلب
  • مقاومت خوب در برابر بارهای اعمال شده
  • اجرا نسبتا ساده در سازه‌های پیچیده
  • سهولت طراحی
  • بهره‌وری بالا
  • ظاهر بهتر
  • ایجاد یک سازه یکپارچه

از معایب اتصالات جوشی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • ضعف اتصالات در مقابل انقباض و احتمال ترک خوردگی آن‌ها
  • نیاز به نیروی کار ماهر
  • رخ دادن پدیده خستگی در دماهای بالا
  • جمع شدن سرباره جوش
  • دشوار بودن و هزینه بالای بازرسی
  • نیاز به دقت بالا و دشوار بودن تعمیر و نگهداری

در رابطه با روش های اجرای سازه های فولادی و آشنایی با انواع اتصالات در این سازه‌ها، یک فیلم آموزشی جامع در مجموعه فرادرس تهیه شده است که می‌توانند شما را با اصول اجرای اتصالات سازه های فولادی آشنا کند. لینک این فیلم‌ها در ادامه آورده شده است.

  • برای مشاهده فیلم آموزشی روش های اجرای سازه های فولادی و بتنی + اینجا کلیک کنید.

انواع اتصالات سازه های فولادی بر اساس توزیع نیروهای داخلی کدام هستند؟

یکی از مهمترین ملاحظات در حین طراحی اتصالات سازه های فولادی، انتخاب نوع اتصالات بر اساس نحوه توزیع مورد انتظار نیروهای داخلی است. بر اساس بار اصلی وارد شده، اتصالات سازه های فولادی به انواع خمشی (صلب)، برشی (نیمه صلب) و محوری تقسیم‌بندی می‌شوند. به این ترتیب، انتظار می‌رود اتصالات انتخاب شده توانایی تحمل دو یا چند مورد از این بارها را داشته باشند. در ادامه، به معرفی اتصالات خمشی، برشی و محوری می‌پردازیم.

اتصالات خمشی در سازه های فولادی یا اتصالات صلب در سازه های فولادی

اتصالات خمشی در سازه های فولادی، اتصالاتی هستند که اجازه انتقال نیروهای گشتاور خمشی بین ستون و تیر (یا هر جفت عضو سازه‌ای دیگر) را فراهم می‌کنند. در صورت وجود گشتاور داخلی در یک عضو فرعی (مانند تیر فرعی)، اتصالات باید قادر به انتقال آن گشتاور باشند. با وجود تحمل بارهای گشتاوری، مقاومت در برابر بارهای برشی و محوری نیز در طراحی این نوع از اتصالات در نظر گرفته می‌شود. به همین دلیل، به آن‌ها اتصالات صلب یا اتصالات گیردار نیز می‌گویند.

اتصالات خمشی صلبیت و مقاومت بیشتری نسبت به اتصالات برشی دارند. با این وجود، به دلیل استفاده از مصالح بیشتر در نصب این اتصالات، هزینه آن‌ها به مراتب بیشتر از اتصالات دیگر خواهد بود. بنابراین برای به حداقل رساند هزینه‌ها، معمولا فقط از یک یا دو اتصال خمشی در سازه های فولادی استفاده می‌شود. انواع اتصالات خمشی را می‌توان به اتصالات جوشکاری شده، فلنجی و صفحه انتهایی تقسیم کرد. در ادامه، به معرفی هر یک از این موارد می‌پردازیم.

اتصالات جوشکاری شده در سازه های فولادی

اتصالات جوشکاری شده در سازه های فولادی باعث ایجاد یک پیوند مستحکم و صلب در تمام جهات می‌شوند. با جوش دادن یک ورق بین ستون و تیر (جوشکاری گوشه‌ها)، محدودیت کاملی در جابجایی و دوران عضوها به وجود می‌آید. به این ترتیب، یک اتصال خمشی شکل می‌گیرد.

اتصالات فلنجی در سازه های فولادی

اتصال فلنجی، بال ستون را به جان تیر مجاور وصل می‌کند. به منظور ایجاد یک اتصال صلب، صفحه یا ورق توسط پیچ یا جوش به جان تیر متصل می‌شود. در تصویر زیر، نمونه‌ای از یک اتصال فلنجی نمایش داده شده است. در این تصویر، دو ورق (زرد) با استفاده از پیچ به بال‌های تیر و جان ستون وصل شده‌اند. در صورت خمش تیر، نیروهای گشتاور به اتصالات منتقل می‌شوند.

اتصالات صفحه ای در سازه های فولادی

اتصال صفحه ای، گشتاور اعمال شده را با کمک یک صفحه صلب (پیچ کاری یا جوشکاری شده) بین عضوهای درگیر توزیع می‌کند. تصویر زیر، نمونه‌ای از کاربرد اتصالات صفحه ای در سازه های فولادی است. در صورت اعمال خمش بر روی ستون، مولفه‌های گشتاور توسط ورق‌های زرد رنگ به تیر منتقل می‌شوند.

اتصالات برشی در سازه های فولادی یا اتصالات نیمه صلب در سازه های فولادی

اتصالات برشی در سازه های فولادی، اتصالاتی هستند که امکان انتقال نیروی برشی بین دو عضو سازه را فراهم می‌کنند. بنابراین، در صورت وجود نیروهای برشی در یک عضو فرعی (مانند تیر فرعی)، این نیروها به عضو اصلی (مانند ستون) انتقال داده می‌شوند. به طور کلی، اتصالات برشی مانند یک مفصل (پین) عمل می‌کنند و بر خلاف اتصالات خمشی، عکس العملی زیادی در برابر نیروی گشتاور از خود نشان نمی‌دهند. اتصالات برشی، متداول‌ترین نوع اتصالات سازه های فولادی هستند که با عناوین مختلفی نظیر اتصالات نیمه صلب، اتصالات ساده، اتصالات نیمه گیردار یا اتصالات مفصلی نیز شناخته می‌شوند.

از انواع اتصالات برشی می‌توان به اتصالات صفحه ای، نبشی و نشیمن اشاره کرد.

اتصالات نبشی در سازه های فولادی

در اتصال نبشی، از چند لچکی L شکل (قطعات مثلثی شکل) برای نگهداشتن عضوهای اصلی و فرعی در کنار یکدیگر استفاده می‌شود. در این اتصالات می‌توان از یک لچکی در یک سمت یا دو لچکی در هر دو سمت عضوها استفاده کرد. با به کارگیری دو لچکی (اتصال دو نبشی)، صلبیت اتصال افزایش می‌یابد. به علاوه، مقاومت اتصال در برابر نیرهای برشی نیز بیشتر می‌شود. اتصالات نبشی برای اتصال بال یک عضو به جان عضو دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند. رایج‌ترین پیکربندی اتصالات نبشی، پیچ کاری دو لچکی در دو طرف عضوهای درگیر است. استفاده از پیچ در این حالت، هزینه‌ها را کاهش می‌دهد.

اتصالات صفحه ای یا اتصالات تک ورق در سازه های فولادی

در اتصالات صفحه ای یا تک ورق نیز مانند اتصالات نبشی، از یک ورق برای کنار هم نگهداشتن دو عضو سازه استفاده می‌شود. برای اتصال این ورق به عضو فرعی می‌توان از پیچ کاری یا جوشکاری استفاده کرد. با این وجود، اتصال ورق به عضو اصلی حتما باید از طریق جوشکاری صورت گیرد. به همین دلیل، هزینه اتصالات صفحه ای از اتصالات نبشی بیشتر است.

اتصالات نشیمن در سازه های فولادی

در اتصال نشیمن یا نبشی نشیمن، از چند لچکی L شکل برای اتصال عضوهای اصلی و فرعی به یکدیگر استفاده می‌شود. تفاوت این اتصالات با اتصالات نبشی در محل نصب آن‌ها است. اتصالات نشیمن بال عضو اصلی را به بال عضو فرعی متصل می‌کند. اگرچه، نحوه اجرای اتصالات (پیچ کاری یا جوشکاری) در هر دو مورد مشابه است. علاوه بر این، در اتصالات نشیمن از یک لچکی نگهدارنده بر روی جان یا بال عضو فرعی استفاده می‌شود.

اتصالات T شکل در سازه های فولادی

در این اتصال، یک مقطع T شکل به منظور کنار هم نگه داشتن عضو اصلی و فرعی مورد استفاده قرار می‌گیرد. به این ترتیب، مقاومت در برابر بارهای برشی و خمشی به میزان زیادی افزایش می‌یابد. مقاومت تکیه‌گاهی در اتصال T شکل از اهمیت بالایی برخوردار است.

اتصالات محوری در سازه های فولادی

اتصالات محوری در سازه های فولادی، وظیفه مقاومت در برابر بارهای محوری را دارند. این اتصالات معمولا برای اتصال ستون به ستون یا تیر به تیر مورد استفاده قرار می‌گیرند. اتصالات وصله ای، مهاربند و خرپا به عنوان انواع مختلف اتصالات محوری شناخته می‌شوند.

اتصالات وصله ای

اتصال وصله ای به منظور انتقال نیروهای محور، برشی و خمشی طراحی می‌شود. این نوع اتصالات دو عضو هم راستا (تیر یا ستون) را در کنار یکدیگر نگه می‌دارند. سطح مقطع‌های دو عضو درگیر در اتصالات وصله ای می‌توانند مشابه یا متفاومت باشند.

اتصالات مهاربند

اتصال مهاربند به منظور نگهداری ستون یا عضوهای دیگر سازه مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع اتصال بارهای کششی و فشاری (بارهای محوری) اعمال شده را بین عضوهای مختلف توزیع کرده و از عضوهای اصلی سازه نگهداری می‌کنند.

اتصالات خرپایی

خرپا، مجموعه‌ای از تیرهای متصل به هم است که تشکیل یک سازه صلب را می‌دهد. به دلیل توزیع خوب بار در خرپا، این سازه مقاومت بسیار خوبی در برابر انواع بار دارد. اتصالات خرپایی نیز از اتصال چندین تیر فرعی به یکدیگر و همچنین به ستون یا تیر اصلی ایجاد می‌شوند. این نوع اتصالات، توزیع بارهای فشاری و کششی بین عضوهای سازه را به بهترین نحو انجام می‌دهند.

انواع اتصالات سازه های فولادی بر اساس المان های سازنده کدام هستند؟

یکی دیگر از روش‌های تقسیم‌بندی اتصالات سازه های فولادی، تقسیم‌بندی بر اساس نوع المان‌های سازنده اتصالات است. المان های مختلفی در ساخت اتصالات سازه های فولادی وجود دارند. نحوه جانمایی و استفاده از این المان‌ها بر روی سازه باعث به وجود آمدن انواع زیادی از اتصالات می‌شود. پرکاربردترین ترکیب المان‌های مورد استفاده برای ساخت اتصالات، ورق و نبشی است. نبشی‌ها معمولا در جان تیر I شکل (نبشی جان تیر) یا فلنج تیر I شکل (نبشی نشیمن) مورد استفاده قرار می‌گیرند. ورق‌ها نیز کاربرد مشابه‌ای دارند.

انواع اتصالات سازه های فولادی بر اساس عضوهای متصل شونده کدام هستند؟

یکی از ملاحظات اولیه در هنگام طراحی اتصالات سازه های فولادی، تعیین نوع عضوهای متصل شونده به یکدیگر است. اتصالات سازه های فولادی بر اساس نوع عضوهای درگیر به موارد زیر تقسیم می‌شوند:

  • اتصالات تیر به ستون
  • اتصالات تیر به تیر
  • اتصالات ستون به ستون
  • اتصالات پای ستون

در ادامه، به معرفی هر یک از موارد بالا می‌پردازیم.

اتصالات تیر به ستون در سازه های فولادی

اتصال تیر به ستون، یکی از رایج‌ترین پیکربندی‌های اعضای سازه‌های فولادی است. در این حالت، ستون به عنوان عضو اصلی (نگهدارنده) و تیر به عنوان یک عضو فرعی (نگهداری شونده) عمل می‌کند.

اتصالات تیر به تیر در سازه های فولادی

بسته به هندسه تیرها، دو نوع اتصال تیر به تیر در سازه های فولادی وجود دارد. در نوع اول، تیر اصلی به تیر فرعی مجاور خود متصل می‌شود. در نوع دوم، اتصالات وصله ای به منظور نگه داشتن دو تیر هم راستا در کنار یکدیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عبارت دیگر، این دو تیر به دلیل هم راستا بودن، به یکدگیر  پیوند می‌خورند.

اتصالات ستون به ستون در سازه های فولادی

اتصال ستون به ستون در سازه های فولادی معمولا توسط اتصالات وصله ای صورت می‌گیرد. به این ترتیب، دو ستون هم راستا به یکدیگر پیوند می‌خورند. کاربرد رایج این حالت، اتصال دو ستون با سطح مقطع‌های متفاوت است.

اتصالات پای ستون در سازه های فولادی

اتصال پای ستون در سازه های فولادی به عنوان نگهدارنده ستون بر روی شالوده بتنی در نظر گرفته می‌شوند. در طراحی این نوع اتصالات، مواردی نظیر اندازه، ضخامت و تراز بودن صفحه پایه مورد توجه قرار دارند. به منظور اتصال پای ستون به شالوده بتنی از «انکر بولت» (Anchor bolts) یا پیچ مهاری استفاده می‌شود. انکر بولت از جابجایی عمودی ستون در حین ساخت سازه جلوگیری می‌کند.

انواع اتصالات سازه های فولادی بر اساس روش اجرا کدام هستند؟

یکی دیگر از معیارهای تقسیم‌بندی اتصالات سازه های فولادی، نحوه اجرای اتصالات است. این معیار، تاثیر قابل توجهی بر روی هزینه تمام شده پروژه دارد. روش اجرای اتصالات سازه های فولادی به دو نوع اجرا در محل پروژه و اجرا در کارخانه تقسیم می‌شود. اجرای اتصالات در محل پروژه نیازمند تنظیم نهایی عضوها است. این مسئله باعث افزایش هزینه نیروی انسانی و افزایش فرآیندهای انجام کار می‌شود. اجرای اتصالات در کارگاه، هزینه نیروی انسانی را کاهش می‌دهد. به علاوه، اتصال عضوها (جوشکاری المان‌های اتصال دهنده به عضوهای سازه) به طور کامل صورت می‌گیرد. به طور کلی، هزینه ساخت قطعات مختلف سازه در محل پروژه بیشتر از همین هزینه در کارگاه است. از این‌رو، به منظور کاهش هزینه‌های تمام شده، اجرای اتصالات سازه های فولادی به صورت ترکیبی انجام می‌شود.

اجرای اتصالات سازه های فولادی در کارگاه

اجرای اتصالات سازه های فولادی در کارگاه گزینه مناسبی برای جوشکاری است؛ چراکه جوشکاری در محل پروژه دشوار است و هزینه بالایی دارد. به منظور پیچ کاری و پرچ کاری فقط می‌توان بخش سوراخ کاری عضوهای فولادی را در کارگاه انجام داد. به این ترتیب، نصب و تکمیل این اتصالات باید در محل پروژه صورت گیرد.

از مزایای اجرای اتصالات سازه های فولادی در کارگاه می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • سرعت اجرای بالا
  • هزینه تمام شده پایین در مقیاس‌های نسبتا بزرگ تا بزرگ
  • بهره‌وری بالا

معایب اجرای اتصالات سازه های فولادی عبارت هستند از

  • نیاز به تجهیزات مخصوص
  • نیاز به نیروی کار ماهر و باتجربه
  • هزینه تمام شده بالا در مقایس‌های کوچک

اجرای اتصالات سازه های فولادی در محل پروژه

اجرای اتصالات سازه های فولادی در محل پروژه معمولا به منظور نصب پیچ و یا پرچ صورت می‌گیرد. در برخی از مواقع، عملیات جوشکاری نیز در محل پروژه انجام می‌شود. برای اتصالاتی که تمام بخش‌های آن‌ها به وسیله جوش به یکدیگر متصل شده‌اند، انجام جوشکاری در محل پروژه اجتناب‌ناپذیر است. البته با جوشکاری المان‌های اتصال بر روی عضوهای فرعی (نگهداری شونده) یا عضوهای اصلی (نگهدارنده) در کارگاه می‌توان مقداری از هزینه تمام شده را کاهش داد. در این حالت، ادامه جوشکاری المان‌های اتصال بر روی عضوهای دیگر در محل پروژه صورت می‌گیرد.

معرفی فیلم آموزش روش های اجرای سازه های بتنی و فولادی و مدیریت مصالح ساختمانی

اتصالات از مهمترین بخش‌های سازه های فولادی هستند. طراحی و اجرای مناسب اتصالات تاثیر مستقیمی بر روی بر روی مسائل ایمنی و اقتصادی پروژه دارد. به همین دلیل، فرادرس آموزش جامعی را در زمینه روش‌های اجرای عملیات‌های مختلف در سازه‌های فولادی و بتنی تهیه کرده است. این آموزش به مدت 23 ساعت و 29 دقیقه در قالب هشت درس به تشریح نحوه اجرای سازه های بتنی و فولادی و مدیریت مصالح ساختمانی می‌پردازد. مشاهده این آموزش برای دانشجویان رشته مهندسی عمران و علاقه‌مندان حوزه ساخت و ساز مناسب است.

درس چهارم و پنجم این آموزش به اجرای جوشکاری در سازه های فولادی و اجرای اتصالات پیچی در سازه های فولادی اختصاص دارد. در این دو درس، به معرفی کامل پیش‌نیازها، ملاحظات، تجهیزات مورد نیاز و نحوه اجرای جوشکاری و اتصالات پیچی پرداخته شده است.

  • برای مشاهده فیلم آموزشی روش های اجرای سازه های فولادی و بتنی و مدیریت مصالح ساختمانی + اینجا کلیک کنید.

عوامل موثر بر هزینه اتصالات سازه های فولادی کدام هستند؟

معمولا هزینه ساخت و سرهم کردن یک سازه فولادی، حدود 50 درصد از هزینه تمام شده سازه را در برمی‌گیرد. به همین دلیل، طراحی مناسب اتصالات سازه های فولادی از اهمیت بسیار بالایی در کنترل هزینه پروژه برخوردار است. عوامل متعددی بر روی هزینه طراحی و ساخت اتصالات تاثیرگذار هستند. در ادامه به معرفی هر یک از این عوامل می‌پردازیم.

وجود استانداردهای مشخص

استفاده از استاندارهای مشخص باعث کاهش هزینه ساخت قالب‌ها و نصب قطعات در مقیاس بزرگ می‌شود. این موضوع به صرفه‌جویی در زمان نیز کمک می‌کند. در پروژه‌های بزرگ بهتر است از طراحی و به کارگیری اتصالات پیچیده اجتناب شود.

سادگی اجرای اتصالات

اجرای آسان فرآیندهای پیچ کاری یا جوشکاری در هنگام نصب اتصالات سازه های فولادی از اهمیت بالایی برخوردار است. در صورتی که جانمایی عضوهای متصل شونده به همراه تکیه‌گاه‌های موقتی صورت گرفته باشد، امکان آزادسازی سریع‌تر تجهیزات جابجایی و استفاده از آن‌ها در بخش‌های دیگر فراهم می‌شود. به علاوه، در این حالت، ‌تنظیم و نصب اتصالات سریع‌تر صورت می‌گیرد.

استفاده مناسب از فرآیندهای دستی و خودکار

بهره‌وری دستگاه‌های ماشین ابزار NC و جوشکاری زیرپودری پیوسته به عنوان روش‌های خودکار بسیار بیشتر از روش‌های دستی است. با این وجود، نصب و راه‌اندازی روش‌های خودکار هزینه بالاتری دارد. به همین دلیل، فرآیندهای خودکار برای ساخت قطعات با تعداد بالا مناسب هستند. در طرف مقابل، زمان نصب و راه‌اندازی پایین فرآیندهای دستی و هزینه ساخت هر یک قطعه در آن‌ها پایین است. اگرچه، فرآیندهای دستی بهره‌وری و کیفیت پایینی دارند. به همین دلیل، استفاده از این فرآیندها در ساخت قطعات با تعداد پایین مناسب خواهد بود.

انتخاب روش اتصال مناسب

به طور کلی، اتصالات جوشی نسبت به اتصالات پیچی دارای بهروری بالاتر و نیازمند آماده‌سازی بیشتر هستند. به این ترتیب، معمولا از جوشکاری در کارگاه و از پیچ کاری در محل پروژه استفاده می‌شود. البته در برخی از موارد مانند ساخت اتصالات خرپایی با تعداد پایین، سوراخ کاری عضوهای متصل شونده در کارگاه و نصب اتصالات در محل پروژه صورت می‌گیرد. این کار باعث صرفه‌جویی در زمان و کاهش هزینه‌ها می‌شود. در طرف مقابل، هنگام ساخت اتصالات خرپایی با تعداد بالا و با مشخصات مشابه، هزینه تمام شده برای ساخت قالب‌ها و جوشکاری اتصالات در کارگاه کمتر خواهد بود.

عوامل موثر دیگر بر هزینه طراحی اتصالات سازه های فولادی

پیچیدگی جزئیات اتصالات باعث دشوار شدن اجرای آن‌ها در محل پروژه می‌شود. این مسئله سردرگمی، بی‌توجهی، کیفیت پایین، تاخیر و هزینه‌های اضافی ناشی از تعمیرات و شکست اتصالات را در پی خواهد داشت. مسئله دیگر، یکسان بودن وزن قطعات پیش ساخته است. این موضوع برای استفاده بهینه از جرثقیل و بهره‌وری بیشتر تجهزات حمل و نقل اهمیت پیدا می‌کند. استفاده از پیچ‌های HSFG نسبت به پیچ‌های معمولی، هزینه بالاتر، نیاز به نیروی کار ماهرتر و بازرسی دقیق‌تر را به همراه دارد. از این‌رو، به کارگیری این نوع پیچ باید به بخش‌های حساس‌تر سازه محدود شود.

اگر بازخوردی درباره این مطلب دارید یا پرسشی دارید که بدون پاسخ مانده است، آن را از طریق بخش نظرات مطرح کنید.

اگر این مطلب برای شما مفید بوده است، آموزش‌ها و مطالب زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:

«حسین زبرجدی دانا»، کارشناس ارشد مهندسی استخراج معدن است. فعالیت‌های علمی او در زمینه تحلیل عددی سازه‌های مهندسی بوده و در حال حاضر آموزش‌های مهندسی عمران، معدن و ژئوتکنیک مجله فرادرس را می‌نویسد.

بر اساس رای 3 نفر

آیا این مطلب برای شما مفید بود؟

نظر شما چیست؟

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *