اتصالات فولادی نیروها را بین تیرها، ستون ها، مهاربندها و سایر اجزای سازه ای انتقال می دهند. طراحی آنها بر عملکرد سازه، هزینه های ساخت، سرعت نصب و نگهداری در آینده تأثیر می گذارد.

جوشکاری، پیچ و مهره و پرچ سه روش ثابت شده برای اتصال فولاد سازه ای هستند. درک مزایا و محدودیت های آنها به تیم های پروژه کمک می کند تا اتصالات مناسب را برای برنامه های مختلف انتخاب کنند.

1. اتصالات جوش داده شده

اتصال جوش داده شده چیست؟

در جوشکاری قوس فولادی سازه ای، قوس الکتریکی گرمایی تولید می کند که به صورت موضعی فولاد و ماده پرکننده مناسب را ذوب می کند. فلز مذاب جامد می شود و یک اتصال دائمی ایجاد می کند.

مزایای اتصالات جوشی

• جزئیات اتصال فشرده: جوشکاری می تواند به طور مستقیم اجزا را به هم متصل کند و نیاز به صفحات روی هم یا اتصال دهنده های اضافی را کاهش دهد.

• عدم وجود سوراخ پیچ در محل اتصال جوش داده شده: این امر از کاهش بخش توری مرتبط با سوراخ های اتصال دهنده جلوگیری می کند، اگرچه منافذ دسترسی جوش و سایر جزئیات هنوز نیاز به بررسی دارند.

• ساخت همه کاره: جوشکاری برای تیرهای ساخته شده، ستون های جعبه، سفت کننده ها و مجموعه های ساختاری پیچیده مناسب است.

• پتانسیل برای اتصالات مهر و موم شده: جوش های پیوسته با طراحی مناسب می توانند اتصالات مهر و موم شده را در صورت لزوم ایجاد کنند.

• تولید مکرر کارآمد: جوشکاری مکانیزه می تواند بهره وری را برای پیکربندی اتصالات مناسب بهبود بخشد.

معایب اتصالات جوشی

• تنش و اعوجاج پسماند: گرمایش و سرمایش ناهموار می تواند باعث انقباض و تغییر در هندسه اجزا شود.

• تغییرات نزدیک جوش: جوشکاری ریزساختار فولاد مجاور را تغییر می دهد. اثر بستگی به چرخه مواد و حرارت دارد. شکنندگی موضعی یک خطر بالقوه است، نه یک نتیجه اجتناب ناپذیر. 

• الزامات فرآیند و بازرسی: نتایج قابل اطمینان به آماده سازی مناسب اتصال، روش های جوشکاری، پرسنل شایسته و بازرسی بستگی دارد.

• شرایط سخت تر سایت: دسترسی، حفاظت از آب و هوا، و موقعیت کاری می تواند جوشکاری میدانی را پیچیده کند.

• جداسازی قطعات دشوار: اتصالات جوش داده شده معمولاً برای جداسازی یا تعویض نیاز به برش دارند.

فرآیندهای جوشکاری رایج

جوشکاری قوس فلزی دستی - MMA/SMAW

این فرآیند که جوشکاری چوبی نیز نامیده می شود، از یک الکترود پوشش داده شده مصرفی استفاده می کند. تجهیزات قابل حمل و انعطاف پذیری آن را برای کار در سایت و دسترسی محدود مفید می کند. محدودیت های آن شامل نرخ رسوب نسبتا کم و تغییرات مکرر الکترود است.

جوشکاری زیر آب - SAW

SAW از یک سیم به طور مداوم تغذیه شده در زیر پوششی از شار دانه ای استفاده می کند. معمولاً مکانیزه است و برای جوش های طولانی در تیرها، تیرها و مجموعه های صفحه مناسب است. نیاز به دسترسی و موقعیت های جوشکاری مناسب دارد.

جوشکاری قوس فلزی گاز - GMAW/MIG/MAG

این فرآیند از یک سیم پیوسته و یک گاز محافظ خارجی استفاده می کند. از ساخت مولد پشتیبانی می کند، اما پیش نویس ها می توانند سپر گاز را مختل کنند. سیم جامد GMAW سرباره شار مرتبط با جوشکاری چوبی یا SAW را تولید نمی کند. MIG از گازهای محافظ بی اثر استفاده می کند، در حالی که MAG از گازهای فعال یا مخلوط استفاده می کند. 

هیچ فرآیند جوشکاری به طور خودکار اتصال قوی تری نسبت به دیگری ایجاد نمی کند. انتخاب فرآیند باید درجه فولاد، ضخامت، هندسه اتصال، موقعیت، خواص مورد نیاز و روش جوشکاری قابل اجرا را در نظر بگیرد. 

2. اتصالات پیچ و مهره ای

اتصال پیچی چیست؟

اتصالات پیچ و مهره ای اجزای فولادی را با استفاده از پیچ، مهره و واشر در جایی که مشخص شده است به هم متصل می کنند. پیچ ها از سوراخ های آماده شده در اعضا یا صفحات اتصال عبور می کنند.

استحکام پیچ و شرایط نصب ملاحظات جداگانه ای است. یک پیچ با استحکام بالا به طور خودکار اتصالی را از قبل بارگذاری کرده یا در برابر لغزش مقاوم نمی کند.

انواع اتصالات اصلی

اتصالات از پیش بارگذاری نشده

این اتصالات برای مقاومت در برابر لغزش به یک پیش بار پیچ مشخص تکیه نمی کنند. تحت بارگذاری برشی، نیرو به طور کلی از طریق برش پیچ و یاتاقان بر روی سطوح سوراخ منتقل می شود. آنها را می توان در اتصالات سازه ای دائمی که در طراحی مجاز باشد استفاده کرد.

اتصالات از پیش بارگذاری شده

پیچ ها با استفاده از یک روش مشخص برای ایجاد یک نیروی گیره کنترل شده سفت می شوند. در جایی که یک اتصال برای مقاومت در برابر لغزش طراحی شده است، اصطکاک بین سطوح تماس آماده شده باعث انتقال برش در شرایط طراحی مشخص می شود. نصب پیچ و آماده سازی سطح هر دو بسیار مهم هستند. 

مزایای اتصالات پیچ و مهره ای

• مونتاژ سایت کارآمد: اجزای آماده شده را می توان بدون جوشکاری میدانی متصل کرد.

• عدم وجود حرارت جوش در محل اتصال: پیچ و مهره از اعوجاج جوش موضعی در حین نصب جلوگیری می کند.

• جداسازی آسان تر: اتصالات می توانند تغییرات آتی، تعمیر و نگهداری و تعویض قطعات را تسهیل کنند.

• مناسب برای ساخت و ساز پیش ساخته: ساخت مغازه و مونتاژ سایت را می توان از طریق جزئیات اتصال استاندارد هماهنگ کرد.

معایب اتصالات پیچ و مهره ای

• بخش توری کاهش یافته: سوراخ های اتصال دهنده مواد را حذف می کنند و باید در طراحی اتصال در نظر گرفته شوند.

• اجزای اضافی: اتصال صفحات، صفحات انتهایی یا زاویه ها ممکن است استفاده از مواد و کار ساخت را افزایش دهد.

• الزامات تناسب: تراز سوراخ ها، تلورانس ها و دسترسی به ابزار نیاز به هماهنگی دقیق دارند.

• کنترل نصب: اتصالات از پیش بارگذاری شده نیاز به روش های سفت کردن و بازرسی مناسب دارند.

• ملاحظات حرکت و خستگی: خطرات لغزش، بارگذاری چرخه ای و شل شدن به طراحی و نصب اتصال بستگی دارد. پیچ های با استحکام بالا به تنهایی آنها را از بین نمی برند.

اتصالات پیچ و مهره ای به طور گسترده برای مونتاژ سایت استفاده می شود. ترتیبات از پیش بارگذاری شده به ویژه در مواردی که حرکت نسبی یا بارگذاری دینامیکی نیاز به کنترل اضافی دارد، مرتبط هستند.

3. اتصالات پرچ شده

اتصال پرچ شده چیست؟

پرچ سازی ساختاری سنتی از یک پرچ گرم شده استفاده می کند که از طریق سوراخ های هم تراز وارد می شود. انتهای بیرون زده آن به یک سر دوم تبدیل می شود و صفحات متصل را محکم می کند. خنک شدن باعث انقباض پرچ و بستن مجموعه می شود.

مزایای اتصالات پرچ شده

• بست مکانیکی دائمی: سرهای تشکیل شده اجزای متصل را محکم می کنند.

• رفتار شکل پذیر: مواد پرچ مناسب و اتصالات با جزئیات مناسب می توانند تغییر شکل را در خود جای دهند.

• ارزش در مرمت: میخ پرچ می تواند ظاهر اصلی و روش ساخت فولادکاری تاریخی را حفظ کند.

معایب اتصالات پرچ شده

• نصب و راه اندازی فشرده: گرم کردن، جابجایی و شکل دادن پرچ ها به تجهیزات و مهارت های تخصصی نیاز دارد.

• وزن و مواد اضافی: سر پرچ ها، همپوشانی ها و صفحات اتصال به مجموعه اضافه می شوند.

• سوراخ بست: مانند پیچ ​​و مهره، پرچ کردن بخش توری اجزای متصل را کاهش می دهد.

• برداشتن مشکل: پرچ ها معمولاً باید سوراخ شوند یا بریده شوند.

• استفاده محدود در فولاد سازه های جدید: جوشکاری و پیچ و مهره با استحکام بالا تا حد زیادی جایگزین پرچ های داغ سنتی شده است.

پرچین کردن همچنان به پروژه‌های بازسازی پل تاریخی مرتبط است، بنابراین توصیف آن به‌عنوان کاملاً منسوخ شده نادرست است. 

مقایسه روش های اتصال فولادی

فاکتور	اتصالات جوشی	اتصالات پیچی	اتصالات پرچ شده
نقش معمولی	اعضای ساخته شده و اتصالات دائمی	مونتاژ سایت و اتصال اعضا	فولادکاری تاریخی و مرمت تخصصی
سوراخ های بست	به طور کلی غیر ضروری است	مورد نیاز	مورد نیاز
نگرانی اصلی اجرای	روش جوشکاری، اعوجاج و کیفیت جوش	نصب، سفت کردن و سطوح تماس در صورت لزوم	میخ پرچ با کیفیت و طرز کار تخصصی
جداسازی قطعات	معمولاً نیاز به برش دارد	به طور کلی راحت تر است	معمولاً به برداشتن پرچ مخرب نیاز دارد
الزامات مواد	می تواند سخت افزار اتصال را کاهش دهد	ممکن است به صفحات و سایر سخت افزار نیاز داشته باشد	معمولاً به همپوشانی یا صفحات اتصال نیاز دارد

نحوه انتخاب اتصال فولادی مناسب

بهترین روش اتصال به نیروهای مورد نیاز، سختی، عملکرد خستگی، امکانات ساخت، شرایط سایت و نیازهای تعمیر و نگهداری بستگی دارد. اتصالات جوشی و پیچی نباید صرفاً با روش اتصال به عنوان صلب یا انعطاف پذیر طبقه بندی شوند. جزئیات کامل مفصل رفتار آن را تعیین می کند.

برای برنامه ریزی پروژه، کل هزینه ساخت، حمل و نقل، نصب، بازرسی و تغییرات آینده را مقایسه کنید. جزئیات اتصال نهایی باید مطابق با مشخصات پروژه باشد و توسط مهندس سازه مسئول بررسی شود.

برنامه ریزی یک پروژه سازه فولادی؟ در مورد نقشه ها و الزامات پروژه خود با ما تماس بگیرید تا در مورد گزینه های ساخت و اتصال صحبت کنیم.