اتصالات اتکایی و اصطکاکی
به کمک اتصالات می‌توانیم اجزای مختلف سازه را به هم متصل کنیم که سبب ایجاد یکپارچگی در سازه ها می شود. اتصالات فولادی دارای تقسیم بندی های متفاوتی می باشند که در این مقاله، انواع اتصالات اتکایی و اصطکاکی فولادی بر اساس ابزار اتصال، شرح داده خواهد شد؛ همچنین تاکید مقاله اتصالات اتکایی و اصطکاکی بر روی اتصال پیچ و مهره ای می باشد. با ما همراه باشید…
تقسیم بندی اتصالات فولادی بر اساس ابزار اتصال، یک روش مرسوم می باشد و بر این اساس، به سه دسته شناخته شده ی اتصال پرچی، اتصال جوشی و اتصال پیچ و مهره ای تقسیم می شود.
اتصال پرچی:
اتصال پرچی یکی از قدیمی ترین انواع اتصال می باشد. پرچ ها، انواع مختلفی دارند و از جنس فولاد کربنی یا فولاد پرمقاومت هستند. پرچ ها قبل از اینکه کوبیده بشوند، دارای یک کلاهک و یک تنه استوانه ای هستند و فرایند اتصال به این نحو می باشد که در ابتدا بر روی صفحات اتصال سوراخی ایجاد می کنند و پرچ را در کوره تا حالت سرخ شدن، حرارت می دهند و به کمک انبر آن را وارد سوراخ می کنند و با نگه داشتن کلاهک پرچ، قسمت دیگر آن را می کوبند تا به شکل کلاهک درآمده و اتصال محکم شود.
حال که پرچ فضای سوراخ را پر کرده است، به دلیل کاهش دما، منقبض می شود و سبب کم شدن طول آن می شود که چون به واسطه کلاهک ها این طول ثابت نگه داشته شده است، این کاهش دما، سبب ایجاد نیروی پیش تنیدگی در پرچ می شود. از مزایای پرچ می توان به این مورد اشاره کرد که امکان اتصال هر نوع فولادی را دارد. امروزه به دلایلی استفاده از پرچ در سازه های فولادی تقریبا منسوخ شده است و جای خود را به اتصالات جوشی و پیچ و مهره ای داده است. برخی از دلایلی که کاربرد پرچ ها را کمتر کرده است، عبارتند از:
- اتصالات پرچی نیاز به نیروی انسانی زیاد و ماهر دارد.
- در عملیات پرچ کاری سر و صدای زیادی تولید می شود.
- مقاومت پایینی در مقابل بارگذاری های دینامیکی دارد.
- تعمیرات و جایگزینی پرچ های نصب شده کاری دشوار است.
اتصال جوشی:
جوشکاری به معنی اتصال دو نقطه فلز با حرارت و ذوب فلز مبنا، به یکدیگر می باشد. در مورد طبقه بندی جوش ها می بایست گفت که آنها به چهار دسته تقسیم می شوند که عبارتند از: جوش شیاری، جوش گوشه، جوش کام و جوش انگشتانه. جوش گوشه بیشترین کاربرد را در ساختمان دارد، اغلب اتصالات شامل اتصالات نبشی ها، مهاربندها، ورق های مهاربندی توسط جوش گوشه انجام می شود. استفاده از جوش یکسری مزایایی دارد که می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- به کمک جوش، اتصالات صلب خواهیم داشت.
- طراحی آنها به نسبت راحت تر می باشد.
- دارای مقاومت خوب در برابر بارهای اعمالی می باشد.
همچنین برخی از معایب جوش عبارتند از:
- انجام جوش کاری به شیوه صحیح، نیاز به یک نیروی ماهر دارد.
- در مقابل انقباض، در اتصالات احتمال ترک خوردگی به وجود می آید.
- دارای هزینه بالا برای بازرسی می باشد.
اتصال پیچ و مهره ای:
پیچ ها بر حسب مقاومت، به دو دسته پیچ های معمولی و پرمقاومت تقسیم بندی می شوند. از جمله مزایای استفاده از اتصالات پیچی، عدم نیاز به کارگر ماهر و انجام آزمایش های خاص اتصالات مثل جوش می باشد. استفاده از اتصالات پیچی یکسری دقت های لازم را می طلبد، چراکه اگر سوراخ ها به درستی ایجاد نشود، در اجرای اتصال توسط پیچ، مشکل ایجاد می شود و برای رفع آن باید تمهیدات خاصی را لحاظ کرد. پیچ ها بسته به میزان سفت شدن آنها دو نوع عملکرد ” اتکایی” یا ” اصطکاکی” را از خود بروز می دهند.
فرق اتصالات اتکایی و اصطکاکی چیست؟
برای روشن شدن این موضوع، تصور کنید یک کارگر در حال سفت کردن یک پیچ می باشد، اگر با آخرین نیروی خود پیچ را سفت کند و از وزن خود در راستای سفت کردن پیچ استفاده نکند، پیچ در حالت اتکایی قرار می گیرد و اگر پیچ ها را از طریق چرخاندن اضافی مهره ها، پیش تنیده کنیم، پیچ ها در حالت اصطکاکی هستند.
اتصال اتکایی:
همانطورکه در بالا بیان شد، برای این نوع عملکرد، نیروی پیش تنیدگی اعمال نمی کنیم و لذا این صفحات اتصال می توانند لغزشی داشته باشند که این کار باعث می شود پیچ با صفحات تماس داشته و سبب ایجاد تنش لهیدگی در آنها شود که به سبب بالاتر بودن تنش کششی نهایی پیچ نسبت به ورق های اتصال، این تنش لهیدگی در ورق ها رخ می دهد. اگر بارگذاری به صورت استاتیکی باشد، چون در گذر زمان، تغییر جهت در بار مشاهده نمی شود، فقط یک نقطه تماس بین پیچ و ورق اتصال دیده می شود، این در حالی است که اگر بارگذاری به صورت دینامیکی باشد، به دلیل تغییر جهت بار اعمالی، نقاط تماس بیش از یکی بوده و باعث ایجاد لهیدگی در نقاط مختلف می باشد که سبب کاهش مقاومت این پیچ ها می شود، لذا استفاده از اتصالات اتکایی تحت بار دینامیکی مثل زلزله مجاز نمی باشد.
اتصال اصطکاکی:
این اتصال به سبب پیش تنیده کردن پیچ ها، صفحات به هم بافته می شوند و دیگر اجازه لغزش همانند اتصال اتکایی وجود ندارد. در اتصال اصطکاکی چون لغزشی وجود ندارد پس لهیدگی بین پیچ و ورق اتصال وجود ندارد. در این حالت تنش اصطکاکی موجود بین ورق اتصال و کله پیچ و مهره سبب انتقال نیرو خواهد شد. این اتصال در برابر بارهای دینامیکی عملکرد خوبی از خود نشان داده است.
سوراخ:
در اتصالات پیچی لازم است قطعات فولادی به نحو صحیح و متناسب با قطر پیچ سوراخ شوند. انواع سوراخ ها در اتصالات پیچی به شرح زیر است:
۱-سوراخ استاندارد
۲-سوراخ بزرگ شده
۳-سوراخ لوبیایی بلند
۴-سوراخ لوبیایی کوتاه
** چند نکته مهم…
طبق بند ۱۰-۲-۹-۳-۱ و ۲:
- استفاده از پیچ های معمولی فقط در اتصالات اتکایی مجاز است.
- استفاده از پیچ های پرمقاومت در هر دو اتصال اتکایی و اصطکاکی مجاز است.
- در اتصالات اتکایی ایجاد نیروی پیش تنیدگی لازم نیست.
- در اتصالات اصطکاکی پیچ ها باید پیش تنیده شوند.
- برای پیش تنیده کردن از یکی از روش های ” سفت کردن مجدد مهره ” و ” واشرهای کشش سنج ” یا ” آچار مدرج ” استفاده می کنیم.
- سوراخ های بزرگ شده فقط در اتصالات اصطکاکی مجاز است.
- سوراخ های لوبیایی کوتاه در تمام امتدادها در اتصالات اصطکاکی مجاز هستند.
- در اتصالات اتکایی، امتداد طولی سوراخ لوبیایی کوتاه باید عمود بر امتداد نیرو باشد.
- سوراخ های لوبیایی بلند فقط در امتداد عمود بر مسیر نیرو در اتصالات اتکایی مجاز هستند.
- سوراخ لوبیایی بلند در اتصالات اصطکاکی در تمام امتدادها مجاز بوده ولی باید فقط در یکی از ورق های اتصال وجود داشته باشد.
حال به سراغ روابط مربوط به طراحی پیچ ها می‌پردازیم. مبنای طراحی پیچ‌ها، گسیختگی برشی و کششی هست. و پیچ‌ها در مقابل تنش فشاری از خود مقاومتی نشان نمی@دهند. ( برای مطالعه بیشتر‌می توانید به مقاله ” انتقال نیرو در اتصالات “ مراجعه کنید)
مبانی طراحی پیچ‌ها با عملکرد اصطکاکی:
همانطور که بیان شد پیچ‌ها تحت اثر کشش و برش بررسی می‌شوند که در شکل زیر فرمول‌های مقاومت طراحی در حالات مختلف آورده شده است:
معرفی پارامترها:
تعیین مقاومت‌ها، سطح مقطع اسمی پیچ (مقطع دندانه نشده پیچ) و میله‌های دندانه شده (غیر از میله های با دندانه های برجسته) ملاک می‌باشند. میله‌های با دندانه‌های برجسته، سطح مقطع میله بدون دندانه ملاک محاسبه می‌باشد. در مواردی که میل مهارهای کف ستون‌ها از میلگرد ساخته می‌شوند، در تعیین مقاومت‌ها سطح مقطع اسمی ناحیه رزوه شده (که عموما کوچکتر از قطر اسمی میلگرد می‌باشد)، ملاک محاسبه خواهد بود. در ادامه بخش‌های مختلف پیچ نامگذاری شده است و برای محاسبه سطح مقطع اسمی پیچ از قطری که در شکل زیر مشخص شده است، طبق نکته بیان شده، استفاده می‌کنیم.
برای محاسبه تنش کششی اسمی از جدول ۱۰-۲-۹-۱۰ استفاده می‌کنیم و با توجه به جدول مشاهده می‌شود که حالاتی که بیان شده است بر مبنای عبور سطح برش از قسمت دندانه شده و نشده می‌باشد که برای تنش کششی اسمی این مقدار تفاوتی نمی‌کند.
این ضریب برای مقاومت کششی برابر ۰.۷۵ و برای برش به صورت زیر محاسبه می‌شود:
مبانی طراحی پیچ ها با عملکرد اتکایی:
معرفی پارامترها:
در جدول تنش کششی اسمی که در بالا آورده شد، تنش برشی اسمی نیز نوشته شده است و برخلاف تنش کششی اسمی که با تغییر سطح برش مقدار آن تغییر نمی‌کند، در تنش برشی اسمی تغییر می کند که در جدول مشاهده می‌شود.
در این مقاله مروری بر اتصالات اتکایی و اصطکاکی و روابط مربوط به اتصالات پیچ و مهره‌ای شد، با توجه به میزان اهمیت مبحث دهم در آزمون‌های نظام مهندسی و کارشناسی رسمی، پیشنهاد می‌شود برای تسلط روی این مبحث از کتاب “شرح و درس آزمون های نظام مهندسی مبحث دهم” استفاده شود. همچنین برای تسلط بر موضوع اتصالات جوشی که این مورد از موارد مهم آزمون می باشد، توصیه می شود به کتاب ” راهنمای جوش و اتصالات جوشی در ساختمان های فولادی” مراجعه شود.
موفق باشید
سید فرشید شهیدیان
انتشارات نوآور
ناشر تخصصی کتاب های نظام مهندسی
0 نظر در مورد «اتصالات اتکایی و اصطکاکی»