اتصالات پیچی در سازه فولادی [انواع و مزایا]

آیا می دانید برای اتصال سازه های فولادی از چه روش هایی استفاده می شود؟ برای ساخت اسکلت مقاوم و مستحکم، بایستی پروفیل های فولادی را طبق نظر مهندسان به یکدیگر متصل کرد. روش های مختلفی برای متصل کردن قطعات وجود دارند که می توان به اتصالات جوشی، پیچی و پرچی اشاره داشت. اتصال پیچی از گذشته تا به امروز کاربرد گسترده ای در ساختمان سازی داشته است زیرا دسترسی به ابزارآلات آسان بوده و پیچیدگی خاصی در اجرای آن وجود ندارد. در این مطلب به شرح اختصاصی اتصالات پیچی در سازه فولادی می پردازیم. پس این مقاله کاربردی را از دست ندهید.

اتصالات پیچی چیست؟

اتصالات پیچی یکی از انواع اتصال است که در اسکلت های فولادی بسیار رایج می باشد. به جهت سادگی این نوع اتصال، علاوه بر ساخت و ساز در دیگر صنایع نیز پرکاربرد است. اتصالات پیچی از جهت نوع متریال و مقاومت، انواع مختلفی دارند.

پیچ معمولی

پیچ های معمولی A307، ساخته شده از فولاد کم کربن با تنش نهایی تقریبا ۵۰۰۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع ارزان قیمت بوده و مقاومت کمی دارند. به همین منظور برای استفاده از آن ها بایستی از تعداد بیشماری استفاده کرد. به طور کلی از پیچ های معمولی برای اتصال سازه های سبک استفاده می شود. از متداول ترین این نوع پیچ ها در بازار، می توان به پیچ هایی با قطر ۱۲ تا ۳۶ میلی متر اشاره کرد.

پیچ پرمقاومت

استفاده از فولاد با کربن متوسط، پیچ هایی با مقاومت بالا تولید می کند که به آن ها پیچ های پرمقاومت می گویند. قطر پیچ های 12 تا ۳۸ میلیمتر در دسته پیچ های پرمقاومت قرار می گیرند. این نوع پیچ ها معمولا در اتصالات اصطکاکی ساختمان ها کاربرد دارند.

انواع انتقال نیرو در اتصالات پیچی

عمدتا پیچ ها در دو حالت، نیرو ها را منتقل می کنند و دو رفتار متفاوت، یعنی گسیختگی برشی و کششی از خود نشان می دهند. نکته حائز اهمیتی که باید به آن توجه داشت این است که پیچ ها نیروی فشاری را منتقل نمی کنند.

رفتار برشی: ایجاد نیروی برشی یا لنگر پیچشی باعث رفتار برشی در پیچ ها می شود.

رفتار کششی: ایجاد نیروی کششی یا لنگر خمشی باعث رفتار کششی در پیچ ها می شود.

انواع سوراخ ‌ها در اتصالات پیچی

انواع سوراخ‌ ها برای اتصالات پیچی به صورت زیر می باشند.

سوراخ استاندارد گرد (STD): این سوراخ برای اتصال اصطکاکی کاربرد دارد.

سوراخ بزرگ شده گرد (OVS): سوراخ بزرگ شده گرد را نباید برای اتصال اتکایی به کار برد و فقط استفاده از آن در اتصال اصطکاکی مجاز است.

سوراخ لوبیایی بلند (LSL): نوع بلند سوراخ، برای اتصال اصطکاکی و اتکایی مجاز است، با این تفاوت که در اتصال اصکاکی فقط برای ورق اتصال مناسب است. سوراخ لوبیایی دارای دو نوع کوتاه (SSL) و بلند است که هر دو بر جهت نیرو (NSL) عمودند. سوراخ لوبیایی کوتاه برای اتصالات اصطکاکی پیچ ها استفاده می شود؛ اما در اتصال اتکایی باید بر امتداد نیرو عمود باشد.

انواع اتصالات پیچی در سازه های فولادی

عملکرد اتصال پیچ ها در سازه های فولادی به دو صورت اتکایی و اصطکاکی انجام می شود. در ادامه به شرح هرکدام می پردازیم.

عملکرد اتصال اتکایی پیچ (اتصال غیر اصطکاکی)

برای مواردی که لغزش جزئی، بین صفحات اتصال مجاز باشد، اتصال اتکایی که اتصال معمولی نیز نامیده می شود، کاربرد دارد. در اتصال اتکایی، وارد شدن نیروی کششی، باعث شده، صفحات اتصال، به پیچ‌ ها تکیه دهند. لغزش ایجاد شده، موجب تماس بدنه پیچ با جداره سوراخ خواهد شد که در ادامه منجر به تنش‌ های لهیدگی در ورق و پیچ می شود. نکته قابل ذکر این است که ورق و پیچ باید توانایی تحمل تنش های برشی را داشته باشند.

در این گونه اتصال، اگر بارها به شکل استاتیکی به اتصالات اتکایی وارد شوند، به دلیل عدم تغییر جهت بار با زمان، لغزش تنها یک‌ مرتبه روی خواهد داد و این در حالی است که وارد آمدن بارهای دینامیکی باعث لغزش صفحات اتصال در جهت های مختلف می گردد. به همین ترتیب محل تماس بدنه پیچ با جداره سوراخ، مرتباً تغییر پیدا می کند.

جالب است بدانید که استفاده از اتصالات اتکایی که تحت بارهایی مثل زلزله قرار دارند، مجاز نیست؛ دلیل اصلی این موضوع، عدم برخورداری این پیچ ها از مقاومت لازم در برابر بارهای دنیامیکی است.

عملکرد اتصال اصطکاکی پیچ

یکی دیگر از اتصالات پیچی، اتصال اصطکاکی است. در واقع زمانی که مهره پیچ را پس از محکم شدن، بیشتر بپیچانند، باعث شکل گیری بیشتر پیش تنیدگی بر روی ورق های اتصال خواهد شد. در نتیجه بین ورق های اتصال و بدنه پیچ، لغزشی روی نخواهد داد که به آن اتصالات پیچی از نوع اصطکاکی گفته می‌ شود. لازم به ذکر است که در اتصالات پیچی اصطکاکی، اگر نیروی اتصال زیاد باشد، ممکن است از خود عملکرد اتکایی نشان دهند.

نکته قابل توجه دیگر این است که باز کردن و استفاده دوباره پیچ هایی که به حد پیش تنیدگی رسیده اند، مجاز نخواهد بود. در واقع از اتصالات اصطکاکی زمانی استفاده می شود که هدف از اتصال، عدم لغزش دو ورق بر روی یکدیگر به واسطه بارهای وارد شده باشد.

از موارد با اهمیت دیگر در این نوع اتصال، توجه به تناسب بین قطر پیچ و سوراخ است. پس لازم است جهت حفظ مقاومت اتصال، هنگام سوراخ کاری نهایت دقت عمل آید.

مزایای اتصالات پیچی

اتصالات پیچشی مزایای زیادی دارند که برخی از آن ها به صورت زیر هستند.

• نصب اتصالات پیچی دارای سرعت و مونتاژ بالا است.

• امکان استفاده مجدد از پیچ ها و صفحات در پروژه های بعدی وجود دارد.

• محدودیتی در استفاده از ابزارها و تجهیزات برای اتصالات پیچی نیست.

• در این روش، هیچ گونه آلودگی صوتی و محیطی ایجاد نمی شود و به کارگران ماهر نیاز نمی باشد.

معایب اتصالات پیچی

مهم‌ ترین مشکلات در اجرای اتصالات پیچی، اجرای نامناسب سوراخ ها، رعایت نکردن اصول مجاز و میزان پیش‌ تنیدگی آن ها می‌ باشند؛ تمامی این موارد ذکر شده، سبب عدم انطباق آن ها، هنگام اجرا و نصب می‌ شود.

مقایسه اتصالات جوشی و پیچی

همانطور که می دانید، اتصال جوشی به اتصال قطعات فلزی، از طریق حرارت دادن و ذوب آن ها می گویند. مانند هر عملیاتی، اتصالات جوشی نیز دارای معایب و مزایایی هستند. از مهم ترین مزیت های این روش نسبت به اتصال پیچی، ماندگاری بالای جوش می باشد. در مقابل معایب آن شامل نیاز به نیروی ماهر، زمان بر و پرهزینه بودن عملیات هستند. اگر بخواهیم این دو روش را بر اساس کیفیت مقایسه کنیم، باید بگوییم که کیفیت اتصال، بستگی به دقت و کنترل اجرای عملیات دارد؛ اما از آنجایی که کار کردن با پیچ آسان تر است، احتمال خطا، به پایین ترین میزان ممکن می رسد.

نتیجه گیری

اتصالات پیچی یکی از انواع اتصال است که برای سازه های فولادی استفاده می شود. پیچ ها از نظر میزان کربنی که در ساخت فولاد آن به کار رفته، در دو دسته معمولی و پرمقاومت دسته بندی می شوند. همچنین این نوع اتصال، در دو صورت غیراصطکاکی و اصطکاکی انجام می شود. در اتصال اتکایی یا غیر اصطکاکی، مقاطع متصلریال قابلیت لغزش داشته و قادر به تحمل بار دینامیکی نیست. در مقابل، در نوع دوم اتصال، یعنی اتصال پیچی اصطکاکی، هیچ گونه لغزشی بین صفحات اتصال اتفاق نمی افتد. از مزایای اتصالات پیچی می توان به سرعت نصب بالا، استفاده مجدد از پیچ ها و عدم نیاز به کارکنان متخصص، اشاره کرد.

سوالات متداول اتصالات پیچی؛ انواع و مزایا