تعریف: یک ساختمان فلزی شامل ترکیبی از اعضای مجزا است که می‌بایست با استفاده از شیوه‌های مناسبی به یکدیگر اتصال داده شوند. در این مطلب قصد داریم که ابزار مناسب برای اتصال قطعات فولادی را معرفی کرده و هریک را توضیح دهیم.
وسایل اتصال
جهت اتصال قطعات فولادی براساس نیاز از ابزاز گوناگونی نظیر پرچ، پیچ و جوش استفاده می‌گردد که در ادامه به تشریح پرچ و پیچ یک از آن‌ها می‌پردازیم.
پرچ
یکی از قدیمی‌ترین ابزاری که به منظور اتصال اعضای سازه‌های فلزی به کار می‌رود، پرچ است. پرچ کوبیده نشده متشکل از یک تنه استوانه‌ای کوچک می‌باشد که در سر آن یک کلاهک قرار دارد. جنس پرچ‌ها غالباً از فولاد معمولی است. برای کوبیدن پرچ ابتدا باید آن را تا دمای سرخ شدن حرارت داد، سپس با استفاده از انبر مخصوصی آن را داخل سوراخ اتصال قرار داده و ضمن ثابت کردن سر کلاهک‌دار آن، سر دیگرش را کوبیده تا به شکل کلاهک تبدیل گردد و پرچ محکم شود. در طول این مراح،ل تنه پرچ، سوراخی که در آن فرو رفته را کاملاً پر می‌کند.
شکل زیر اجزای اتصال پرچی را نشان می‌دهد.
هنگام سرد شدن، پرچ دچار انقباض شده که این انقابض منجر به ایجاد نیروی پیش‌تنیدگی در پرچ می‌گردد.
دلایل کاربرد کمتر پرچ‌کاری در صنعت امروزی عبارتند:
- نیاز به نیروی انسانی زیاد و با مهارت جهت پرچ‌کاری
- احتیاج به نظارت دقیق
- تولید آلودگی‌های صوتی زیاد در حین کوبیدن و خطر حریق در کارگاه
- تولید پیچ‌های با مقاومت بالا
- پیشرفت فناوری جوشکاری
هم چنین بخوانید: درب ضد سرقت قیمت
با این حال جالب است بدانید در برج ایفل فرانسه بیش از هجده هزار قطعه آهنی و دو میلیون و پانصد هزار میخ پرچ استفاده شده و حدود پنجاه مهندس و 132 کارگر روی آن کار کرده‌اند. این مهندسان به روش‌ها و راه‌حل‌های مختلفی فکر کردند تا طریقه خم کردن میله‌های عموی برج و رساندن ارتفاع آن به 324 متر را پیدا کنند. در شکل زیر برج ایفل که یکی از مشهورترین و زیباترین برج‌های جهان می‌باشد به تصویر کشیده شده است.
رفتار اتصالات پرچی
اتصالات پرچی با سرد شدن پرچ، تمایل به کاهش طول پیدا می‌کنند اما تماس میان کلاهک پرچ با صفحه اتصال، با این تمایل مخالفت کرده و این موضوع منتج به ایجاد نیرویی کششی در پرچ می‌گردد که آن را نیروی پیش‌تنیدگی می‌نامند. این نیروی کششی، باعث فشرده شدن صفحات اتصال به یکدیگر می‌شود.
نیروی اصطحکاک میان دو ورق نیز با لغرش آن‌ها روی هم مقابله می‌کند اما چون در پرچ‌کاری میزان نیروی پیش‌کشیدگی در پرچ با توجه به وضعیت پرچ‌کاری ثابت نیست، نیروی اصطحکاک هم حالت ثابتی را دارا نخواهد بود.
پیچ
اتصالات پیچی از نظر اجرایی، عملی‌تر و سریعتر در مقایسه با دیگر اتصالات است و با توجه به این دو مزیت نسبت به دیگر اتصالات دارای برتری هستند.
اجزای تشکیل‌دهنده یک اتصال پیچی مطابق با شکل زیر عبارتند از: کله پیچ، تنه پیچ، واشر و مهره.
انواع پیچ
پیچ‌ها بر اساس جنس مصالح به دو دسته تقسیم می‌شوند:
الف) پیچ‌های معمولی
این پیچ‌ها از فولاد با تنش نهایی بین 4000 تا 5000 کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع ساخته شده و صرفاً در اتصالات اتکایی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
پیچ‌های معمولی، ارزانترین نوع پیچ هستند اما الزاماً اتصالی که از آن‌ها ساخته می‌شود ارزانترین اتصال نیست. زیرا به دلیل پایین بودن مقاومت، تعداشان در اتصال نسبت به پیچ‌های با مقاومت بالا بیشتر می‌باشد
از این پیچ‌ها در ساختمان‌سازی‌های سبک، اعضای مهاربندها و اعضای درجه دوم، خرپاهای کوچک، لایه‌ها و تمامی اعضایی که بار اعمال شده بر آن‌ها سبک و استاتیکی می‌باشد، و همچنین عملیات مونتاژ استفاده می‌گردد.
ب) پیچ‌های با مقاومت بالا
پیچ‌های با مقاومت بالا از فولادهای پرمقاومت که دارای تنش نهایی بین 8000 تا 10000 کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع هستند، ساخته می‌شوند و در اتصالات اتکایی و اصطکاکی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
قطر این پیچ‌ها بین 12 تا 38 میلی‌متر است که البته بهره‌گیری از قطرهای 20 تا 22 میلی‌متر آن در ساختمان‌سازی، متداول‌تر است.
ویژگی اصلی پیچ‌های با مقاومت بالا این است که با محکم کردن معین مهره‌های آن‌ها، یک نیروی پیش‌تنیدگی در آن‌ها به وجود می‌آید.
در شکل زیر نمونه‌ای از استفاده پیچ‌های با مقاومت بالا در اتصالات نشان داده شده است.
انواع سوراخ در ورق
انواع سوراخ مورد استفاده در اتصال پرچی و پیچی از این قرار هستند:
- سوراخ استاندارد
- سوراخ فراخ (بزرگ)
- لوبیایی کوتاه
- لوبیایی بلند
شکل زیر انواع سوراخ همراه با مقدار مجاز را نمایش داده است. در این شکل،D قطر اسمی پیچ می‌باشد.
سوراخ‌های فراخ صرفاً در اتصالات اصطحکاکی، مجاز هستند. سوراخ‌های لوبیایی کوتاه در کلیه حالات در اتصالات اصطحکاکی مجاز بوده و در اتصالات اتکایی نیز بایستی عمود بر امتداد نیرو باشند. سوراخ‌های لوبیایی بلند هم در اتصالات اتکایی تنها در امتداد عمود بر مسیر مجاز بوده و در اتصالات اصطحکاکی فقط می‌توانند در یکی از ورق‌های اتصال در هر امتداد دلخواه وجود داشته باشند.
رفتار برشی پیچ‌ها در اتصالات اتکایی
استفاده از پیچ‌های با عملکرد اتکایی، ساده‌ترین ابزار جهت انتقال نیرو از یک عضو فولادی به عضو دیگر است. بین تنه‌ی پیچ و جدار سوراخ، فشار تماسی بسیاری وجود دارد که آن را تنش لهیدگی می‌نامند و در زمان انتقال نیرو از اتصال ایجاد می‌شود. در چنین اتصالاتی، اصطحکاک خیلی کمی میان ورق‌ها به وجود خواهد آمد. شکل زیر انتقال نیرو در یک پیچ با عملکرد اتکایی را نمایش می‌دهد.
پیچ‌ها در اتصالات اصطکاکی
پیچ‌های با مقاومت بالا رفتاری مشابه با پرچ را در اتصالات اصطحکاکی دارند. چنانچه پیچ براساس یکی از روش‌های استاندارد سفت شود، نیروی پیش‌تنیدگی آن دارای مقداری مشخص خواهد بود. در این اتصالات تحت تأثیر بارهای خدمت، بین تنه‌ی پیچ و جدار سوراخ، نیروی لهیدگی به وجود نمی‌آید زیرا اصطحکاک ایجاد شده از نیروی پیش‌کشیدگی قادر به انتقال نیروها بین دو قطعه می‌باشد. در شکل زیر انتقال نیرو در یک پیچ با عملکرد اصطحکاکی به تصویر کشیده شده است.
روش ایجاد نیروی پیش‌تنیدگی در پیچ‌های پرمقاومت
دو روش متداول به منظور ایجاد نیروی پیش‌تنیدگی در پیچ‌های پر مقاومت وجود دارد:
- الف) استفاده از آچارهای مدرج (تُرک متر)
- ب) محکم کردن مجدد مهره‌ها به میزان مشخص، پس از سفت شدن اولیه آن‌ها
در روش نخست، با استفاده از آچارهای مکانیکی و یا دستی مخصوصی که اصولاً در روی آن‌ها وسیله‌ای برای محاسبه لنگر وجود دارد، لنگر پیچشی معینی را اعمال می‌کنند.
ارزانترین و اطمینان‌بخش‌ترین روش برای ایجاد نیروی پیش‌تنیدگی در پیچ‌ها، محکم کردن مجدد مهره‌ها پس از سفت شدن اولیه آن‌ها است.در این روش پس از سفت کردن اولیه مهره‌ها، آن‌ها را به میزان معینی دومرتبه محکم می‌کنند که این عمل منجر به وجود آمدن کرنش مشخصی در پیچ می‌گردد. محکم شدن اولیه در صورتی که برای سفت کردن مهره‌ها از شیوه‌های دستی استفاده کنیم، زمانی است که یک کارگر ساده با استفاده از آچاری معمولی، از هیچ تلاشی برای سفت کردن پیچ مضایغه نکند. محکم شدن اولیه در روش‌های ماشینی نیز پس از وارد شدن چند ضربه توسط دستگاه حاصل می‌گردد.
سازوکارهای خرابی پیچ و پرچ
اگر بار در یک اتصال اتکایی یا اصطحکاکی، افزایش یابد، نیروی اصطحکاک توانایی مقابله با بارهای اعمالی را ندارد. از این زمان به بعد، نیروهای مقابله‌کننده همان تنش‌های لهیدگی بین تنه و جدار سوراخ و تنش برشی در پیچ خواهد بود. لذا خرابی‌های مختلف اتصالات اتکایی یا اصطحکاکی مطابق با شکل زیر می‌باشند.
فواصل سوراخ در ورق‌های اتصال
در هیچ حالتی فاصله مرکز به مرکز پیچ‌ها نسبت به هم نبایستی از 3 برابر قطر آن‌ها کمتر باشد. همچنین نباید فاصله پیچ تا لبه از 12 برابر ضخامت ورق نازک‌تر عبور کند. البته این فاصله از 15 سانتی‌متر هم نباید بیشتر گردد.
حداقل فاصله مرکز پیچ از لبه ورق نیز 2 برابر قطر پیچ انتخاب می‌شود. در شکل زیر فواصل مجاز سوراخ‌ها نشان داده شده است.
ساختمان 115 » مرجع پیچ و رولپلاک نما
سلام و خسته نباشید بابت سایت خوبتون.
من میخوام با میخ پرچ گل معمولی از جهان پیچ صنعت برای اتصال دو ورقه آلومینومی استقاده کنم به جای جوشکاری. شما میتونید راهنمایی کنید که میخ پرچ گل معمولی برای اینکار بهتره یا گل پهن؟
با سلام
بابت مقاله بسیار خوبتون ممنونم . آیا استفاده کردن از روش پیچ و مهره ساختمانی پارسا صنعت سریعتر هست برای اتصالات آهنی یا استفاده از روش جوشکاری ؟