اتصالات فولادی {steel-connections} چیست و چه انواعی دارد؟ 3+ نکته مهم

اتصالات فولادی چیست؟

اتصالات فولادی در واقع همان قطعاتی فلزی هستند که وظیفه متصل کردن عضو‌‌های سازه و تقسیم نیرو را بر عهده دارند. این اتصالات از اساسی‌ترین و مهم‌ترین بخش‌های سازه به شمار می‌روند و بسیار حائز اهمیت‌ هستند. برای طراحی اتصالات فولادی مقررات و دستورالعمل‌های خاصی وجود دارد که مهندسان باید از آنها پیروی کنند. در این مقاله قصد داریم به شما توضیح دهیم اتصالات فولادی چیست و چه انواعی دارد پس با ما تا انتهای مقاله همراه باشید. برای آموزش طراحی اتصالات فولادی میتوانید پکیج آموزش طراحی اتصالات فولادی را از سایت آپادمی تهیه کنید.

اتصالات فولادی چه کاربردی دارند؟

اتصالات فولادی در واقع همان قطعات فلزی هستند که در صنعت ساختمان سازی و سازه‌‍‌های فلزی کاربرد‌های فراوانی دارند. این اتصالات نقاط و قطعات مختلف یک سازه را با هدف استحکام‌سازی به هم متصل می‌کنند. اتصالات فولادی دارای انواع مختلفی است که بسته به نوع آن کاربرد متفاوتی نیز دارد.

طراحی اتصالات فولادی چه تاثیری در سازه دارد؟

همانطور که گفته شد اتصالات فولادی از اهمیت بالایی در سازه برخوردارند به همین علت طراحی صحیح و کارآمد آنها نیز در ایمنی پروژه و همچنین کارایی بهتر آن تاثیر بسیاری دارد. طراحی اتصالات فولادی در همه مراحل اجرای یک پروژه تاثیر گذار است و همین مسئله باعث شده همه افرادی که در اجرای یک پروژه نقش دارند به این مسئله توجه کنند. یک طراحی خوب و استاندارد برای اتصال فولادی باعث کاهش هزینه‌، صرفه‌جویی در زمان و ایمنی هرچه بیشتر سازه می‌شود، بنابراین یک مهندس مسلط به طراحی اتصالات فولادی جایگاه ویژه‌ای در صنعت ساختمان دارد.

چرا اتصالات فولادی تا این اندازه حائز اهمیت هستند؟

اتصالات فولادی یکی از مهم‌ترین و اساسی‌ترین بخش‌های هر سازه است که وظیفه منتقل کردن نیرو بین اعضا مختلف سازه و نگه‌داری آنها کنار یکدیگر را بر عهده دارد. اتصالات فولادی همچنین در ایمنی سازه نقش مهمی را ایفا می‌کنند. علت دیگری که اهمیت این اتصالات را بالا می‌برد هزینه بالای آنها می‌باشد به صورتی که حدودا نصف بودجه مورد نظر هر سازه‌ای برای تامین اتصالات فولادی مصرف می‌شود؛ در نتیجه انتخاب و به‌کار‌گیری صحیح هر یک از آنها بر اساس طراحی‌شان در زمان، هزینه و ایمنی پروژه اهمیت بالایی دارد.

اتصالات فولادی چه انواعی دارد؟

اتصالات سازه‌های فولادی را بر اساس کارایی و نوع عملکرد می‌توان در گروه‌های مختلفی طبقه‌بندی کرد که در ادامه به بررسی پرکاربردترین آنها می‌پردازیم:

اتصالات پرچی:

یکی از کاربردی‌ترین نوع اتصالات پرچی، میخ پرچ می‌باشد که از قدیمی‌ترین ابزار‌های اتصال می‌باشند. البته با گذر زمان و ساخته‌شدن پیچ‌های مقاوم استفاده از پرچ‌ها کاهش یافته است اما تمامی مهندسان برای درک بهتر باید با آن آشنایی داشته باشند. 

ساختار میخ پرچ چگونه است؟ 

میخ پرچ از سه قسمت تشکیل شده است که شامل: تنه، شنک و کلاهک می‌باشد. تنه میخ پرچ ساختاری توخالی دارد و از فولاد کربنی ساخته می‌شود تا مقاومت بالایی داشته باشد. برای کار گزاشتن اینگونه اتصالات در سازه از میخ‌های پرچ کوتاه و بلند استفاده می‌شود، به صورتی که قطعات مورد استفاده را سوراخ کرده و میخ پرچ بلند را با حرارت از سوراخ رد می‌کنند سپس، میخ پرچ کوتاه را با استفاده از دستگاه روبروی میخ پرچ بلند قرار می‌دهند. در آخر نیز هر دو میخ با فشار دستگاه پرچ به هم متصل می‌شوند. به این اتصال، اتصال پرچی و به این عملیات پرچ کاری گفته می‌شود. 

معایب اتصال پرچ کاری:

•    نیاز به نیروی انسانی ماهر 
•    بهینه نبودن مصرف انرژی
•    وجود خطراتی مانند آتش‌سوزی حین کار
•    هزینه بالا
•    مقاوم نبودن در برابر زلزله
•    عملیات تعمیر دشوار

از پرچ کاری به علت کارایی پایین و هزینه بالا بسیار کم استفاده می‌شود.

اتصالات جوشی:

در این نوع اتصال همانطور که از نام آن پیداست، قطعات به یکدیگر جوش داده می‌شوند. عوامل مختلفی در طبقه‌بندی اتصالات جوشی دخیل هستند که از آنها می‌توان موارد زیر را نام برد:

1. نوع جوش: انوع جوش شامل جوش ماهیچه‌ای، جوش کام، جوش شیاری و جوش انگشتانه می‌باشد.
2. نوع اتصال: انواع اتصال شامل: لبه‌ای، روی هم، سر به سر و گوشه‌ای می‌باشد.
3. حالت جوش: حالات انجام جوش نیز با یکدیگر تفاوت دارند که شامل: تخت، عمودی، افقی و بالاسری می‌باشد.

اتصالات جوشی چه مزایا و معایبی دارند؟

مزایای اتصالات جوشی:

•    مقاوم بودن در برابر بار‌های سنگین
•    نحوه اجرا ساده
•    سهولت هنگام طراحی اتصال
•    بهینه بودن و ظاهر زیبا
•    سبب استحکام و یکپارچگی سازه می‌شود

معایب اتصالات جوشی:

•    ضعف در مقابل انقباض و انبساط که سبب ترک‌خوردگی می‌شود
•    نیاز به نیروی ماهر و متخصص
•    تعمیر دشوار 
•    نیاز به دقت بسیار بالا هنگام نصب و تعمیرات
•    سبب جمع شدن سرباره می‌شود

اتصالات پیچی:

استفاده از پیچ و مهره‌ها در سازه‎‌های فولادی بسیار رایج است. به فرآیند متصل کردن اعضای مختلف سازه به یگدیگر با استفاده از پیچ و مهره، پیچ کاری گفته می‌شود که نسبتا فرآیند ساده تری دارد و برای انجام آن به نیروی متخصص نیازی نیست. پیچ‌های ساختمانی به دو دسته پیچ‌های معمولی و مقاومت بالا تقسیم می‌شوند که پیچ‌های معمولی اغلب کد A307 و پپیچ‌های مقاومت بالا کد (B)A325 و A)A490) دارند.

مزایای اتصالات پیچی:

•    فرآیند کاری نسبتا ساده
•    سادگی فرآیند تعمیرات و جایگزینی
•    سرعت بالا در نصب
•    عدم نیاز به نیروی متخصص
•    قابل استفاده در فضا‌های کوچک

معایب اتصالات پیچی:

•    امکان شل شدن اتصالات هنگام وارد شدن بار‌های ضربه‌ای
•    احتمال شکستن اتصالات در صورت اعمال بار‌ زیاد
•    هزینه بالا 
•    نیاز به مصالح تخصصی
•    امکان خوردگی و شکستگی اتصال

اتصالات اسکلت فلزی چه انواعی دارد؟

این نوع اتصالات به 2 دسته تقسیم می‌شوند:

•    اتصالات ساده 
•    اتصالات تیر و ستون

از اتصال ساده برای وصل کردن تیر‌های فرعی به تیر‌های اصلی استفاده می‌شود. این نوع اتصال نیروی برشی طرح را انتقال می‌دهد.

اتصال گیردار

از این نوع اتصالات در قاب خمشی استفاده می‌شود که در آن دورانی انجام نمی‌شود. کاربرد اتصال گیردار در اتصال تیر به بال ستون و صفحات بالا و پایین است.

اتصالات تیر به ستون

این نوع اتصالات به دو دسته تقسیم می‌شوند و تفاوت آنها در نبشی است.

نوع اول: اتصالات با نبشی نشیمن :برای بار‌های کوچک (نهایتا 15 تن) کاربرد دارد.
نوع دوم: اتصال با جفت نبشی: بین ستون و نبشی انجام می‌شود.

اتصالات خمشی

اتصالات خمشی یا صلب وظیفه انتقال نیروی گشتاور بین اعضا سازه را بر عهده دارند. اگر در یک عضو فرعی گشتاور داخلی وجود داشته باشد اتصالات آن گشتاور را منتقل می‌کنند. در طراحی اینگونه اتصالات مقاومت آنها در برابر بار‌های مختلف نکته مهمی به شمار می‌آید و همین دلیل باعث شده تا آنها را به نام اتصالات صلب یا گیردار نیز بشناسند. نصب این نوع از اتصالات به دلیل نیاز به مصالح بیشتر، بیشتر از دیگر انواع اتصالات می‌باشد اما در ازای آن از مقاومت بالاتری برخوردارند. در این نوع از اتصالات فولادی برای مدیریت هزینه‌ها می‌توان فقط از یک اتصال خمشی در سازه استفاده کرد.

اتصالات برشی

اتصالات برشی یکی از متداول‌ترین اتصالات فولادی هستند که وظیفه انتقال نیروی برشی بین اعضا یک سازه فولادی را بر عهده دارند، یعنی نیرو را از عضو فرعی به عضو اصلی منتقل می‌کنند. این نوع اتصالات به نام‌های دیگری مانند اتصالات مفصلی، نیم گیردار و نیم صلب نیز شناخته می‌شوند.

اتصالات محوری 

اتصالات محوری باعث می‌شوند سازه در برابر بار‌های محوری مقاوم باشد و اغلب برای متصل کردن تیر‌ها و ستون‌ها به یکدیگر استفاده می‌شوند. در ادامه انواع مختلف اتصالات محوری را بررسی می‌کنیم:

• اتصال وصله‌ای: وظیفه اینگونه اتصالات منتقل کردن نیرو‌های خمشی، محوری و برشی می‌باشد. اتصال وصله‌ای باعث کنار هم قرار گرفتن دو عضو از سازه که هم‌راستا هستند می‌شود. در این نوع اتصال سطوح آنها نیز می‌تواند با هم متفاوت باشد.
• اتصال مهاربند: وظیفه نگهداری عضوهای یک سازه را بر عهده دارد. اتصال مهاربند بارهای محوری وارد شده بر عضوها را توزیع کرده و باعث نگهداری از عضوهای اصلی سازه می‌شود.
• اتصال خرپایی: به یک مجموعه‌ از تیرهای متصل به هم که سازه صلبی را تشکیل می‌دهد خرپا می‌گویند. خرپا در سازه‌هایی استفاده می‌شود که باید در برابر بار‌های مختلف مقاوم باشند. این نوع اتصال به دلیل توزیع خوب بار در آن برای این گونه سازه‌ها کارایی بالایی دارد. 

اتصال تیر به ستون

اتصال تیر به ستون یکی از کاربردی‌ترین اتصالات در سازه‌ها می‌باشد. ستون که وظیفه نگه‌دارنده دارد عضو اصلی است و تیر که عضو فرعی است را در جای خود نگه می‌دارد.

اتصال پای ستون 

این نوع اتصال در سازه های فولادی وظیفه نگه‌داشتن ستون بر روی شالوده را دارد. اتصال پای ستون در هنگام ساخت سازه نباید بصورت عمودی جابه‌جا شود، به همین علت برای متصل کردن اتصال پای ستون به شالوده از "پیچ مهاری یا انکر بولت" استفاده می‌شود. همچنین چگونگی طراحی این اتصالات و دقت به مواردی مانند ضخامت و تراز بودن در کارایی آن بسیار مهم است.

اتصال ستون به ستون 

در این نوع اتصال دو ستون با سطح مقطعهای متفاوت با استفاده از اتصالات وصله‌ای به یکدیگر متصل می‌شوند. 

پیشنهاد می‌کنیم ویدیو آموزش طراحی اتصال گیردار تیر به ستون RBS را مشاهده کنید:

چه عواملی در میزان هزینه‌های اتصالات فولادی تاثیر گذارند؟

از آنجایی که اتصالات فولادی بخش قابل توجهی از هزینه‌های سازه را در بر می‌گیرد، نحوه طراحی و اجرای آن بسیار مهم می‌باشد. عوامل متعددی در کم و زیاد شدن این هزینه دخیل هستند که در ادامه مهم‌ترین آنها را بررسی می‌کنیم:

استفاده از روش‌های مناسب:

دستگاه‌های جوش خودکار (زیر پودری) نسبت به روش‌های دستی از بهره‌وری بالاتری برخوردارند اما هزینه‌ آنها نیز بالاتر است. بنابراین بهتر است برای ساخت قطعاتی که تعداد زیادی از آنها نیاز است از روش‌های خودکار استفاده کنیم که کیفیت بالاتری نیز داشته باشند و برای قطعاتی که تعداد کمی از آنها را نیاز داریم از روش‌های دستی که فرآیند نصب و راه‌اندازی ساده تری نیز دارند استفاده کنیم.

استفاده از روش اتصال متناسب:

همانطور که می‌دانید روش‌های اتصال مختلفی در سازه‌های فولادی وجود دارند که انتخاب صحیح آنها در میزان هزینه‌ها تاثیر گذار است. برای صرفه‌جویی در هزینه و زمان، بهتر است از اتصالات جوشی که بهره‌وری بالاتری نسبت به اتصالات پیچی دارند و آماده‌سازی آنها زمان‌بر تر است در کارگاه و از پیچ‌کاری در محل اجرای پروژه استفاده شود. همچنین هزینه ساخت اتصالات خرپایی در کارگاه کاهش پیدا می‌کند.

استفاده از یک استاندارد قابل اجرا:

داشتن یک استاندارد مشخص به ویژه در پروژه‌های بزرگ بسیار حائز اهمیت است زیرا باعث می‌شود هزینه ساخت و نصب قطعات مختلف کاهش پیدا کند. به علاوه در پروژه‌های بزرگ سعی بر آن است که از اتصالات پیچیده کمتری استفاده شود تا زمان اتمام پروژه نیز کاهش یابد.

علاوه بر موارد ذکر شده، وزن قطعات استفاده شده در سازه باید با یکدیگر یکسان باشد تا در هنگام حمل و نقل و استفاده از جرثقیل از مشکلات و خطرات احتمالی جلوگیری شود. همچنین توصیه می‌شود از اتصالاتی که نصب آنها نیاز به نیروی متخصص دارد در قسمت‌های اساسی‌تر سازه استفاده شود تا هم در زمان و هم هزینه صرفه‌جویی شود.

جمع‌بندی:

اتصالات فولادی و طراحی آنها یکی از اساسی‌ترین اصول در طراحی سازه‌های فولادی است. از آنجایی که این اتصالات وظیفه انتقال نیرو بین اعضا مختلف سازه را دارند، در یکپارچگی سازه و ایمنی آن نقش مهمی را ایفا می‌کنند. بنابراین طراحی صحیح آنها به طوری که با هر عضو سازه متناسب باشند، باعث مقاوم شدن سازه و جلوگیری از فروپاشی آن در هنگام زلزله می‌شود.
 

ویدیو معرفی پکیج آموزش طراحی اتصالات فولادی آپادمی:

آموزشگاه تدریس آنلاین آپادمی جامع‌ترین پکیج آموزش طراحی اتصالات فولادی را برای علاقمندان تهیه کرده است. این دوره آموزشی به گونه‌ای طراحی شده است که در آن تمام اطلاعات مورد نظر برای طراحی اتصالات مختلف فولادی به شما آموزش داده می‌شود. شما می‌توانید با تهیه این دوره آموزشی کاملا بر طراحی تمام اتصالات فولادی در سازه‌های مختلف مسلط شده و توانایی تدریس این مبحث را نیز کسب کنید. همچنین می‌توانید با انجام پروژه‌های مختلف از این راه کسب درآمد کنید.