Join Us On Telegram
اسکلت فلزی چیست؟

اسکلت فلزی چیست؟

در حال حاضر فولاد از مهمترین مصالح برای ساخت ساختمان و پل و سایر سازه‌های ثابت است. تنش تسلیم مورد استفاده در فولاد در بازه۲۴۰۰ تا ۷۰۰۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع است که برای ساختمانهای معمولی از فولاد با مقاومت ۲۴۰۰ که به آن فولاد نرمه گفته می‌شود استفاده می‌گردد. مهمترین مشخصه مکانیکی فولاد نمودار تنش _ کرنش آن می‌باشد که از روی آن تنش تسلیم و یا تنش جاری شدن بدست می‌آید. 
فولاد، آلیاژ ی از آهن و کربن است که کمتر از
 ۲ درصد کربن دارد. در فولاد ساختمانی عمومأ در حدود ۳ درصد کربن و ناخالصیهای دیگری مانند فسفر، سولفور، اکسیژن و نیتروژن و چند ماده دیگر موجود می‌باشد. ساخت فولاد شامل اکسیداسیون و جدانمودن عناصر اضافی و غیر ضروری موجود در محصول کوره بلند و اضافه کردن عناصر مورد نیاز برای تولید ترکیب دلخواه است. برای ساخت فولاد، از چهار روش اصلی استفاده می‌شود. این روشها عبارتند از: روش کوره باز، روش دمیدن اکسیژن، روش کوره برقی، روش خلاء.


برخی از خواص فولاد:
1- شکل پذیری
2- خاصیت خمش پذیری
3- مقاومت نسبی بالا
4- جوش پذیری
5- همگن بودن
6- ضریب ارتجاعی بالا
7- وجود خاصیت الاستیک و پلاستیک
8- تغییر شکل در اثر بارگذاری و ایجاد تنش یکنواخت


سازه هایی در برابر زلزله دارای عملکرد بهتری هستند که بتوانند ضمن حفظ پایداری و انسجام کلی خود انرژی ناشی از زلزله را تا حد امکان جذب و مستهلک نمایند. با توجه به منحنی نیرو- تغییر مکان سازه ها هر چه سازه شکل پذیرتر باشد انرژی بیشتری را هنگام زلزله جذب کرده و رفتار مطلوبتری دارد. فولاد نرمه به علت طبیعت شکل پذیر از این نظر ماده مناسبی می باشد و می تواند میزان زیادی انرژی جذب کند .

سازه‌های فولادی از لحاظ شکل ساختار:

1- سازه‌های قاب بندی شده:که مجموعه‌ای از اعضای محوری، خمشی و یا محوری خمشی اند.
2- سازه‌های پوسته‌ای: منابع نگهداری مایعات و گازها که نیروی محوری حاکم است.
3- سازه‌های معلق: که در آن نیروی کششی حاکم است.
 معمولاً در کارهای عمرانی منظور از سازه‌های فولادی، سازه‌های قاب بندی شده است. نقش قاب در ساختمان انتقال بارهای مرده، زنده و زلزله و بار برف از سازه به پی می‌باشد و پایداری کلی سازه راحفظ می‌کند. برای ساخت سازه‌های ساختمانی بیشتر از پروفیل‌های نورد شده استفاده می‌شود.در صورتی که ابعاد طراحی شده مقادیر دیگری باشد می‌توان با استفاده از ورق‌های موجود در بازار پروفیل مربوطه را تهیه کرد.


سازه‌های فولادی از لحاظ نوع اتصالات:

1- اسکلت فلزی جوشی
2-
 اسکلت فلزی پیچ و مهره
3- اسکلت فلزی پرچی( که تقریبا استفاده از آن منسوخ شده )


اسکلت فلزی جوشی:

جوشکاری فرایندی است که در آن دو قطعه فلز بوسیله حرارت به یکدیگر جوش می خورند تا یک اتصال بوجود آید. جوشها برای ساخت اتصالات، جهت انتقال نیرو بین اعضای سازه و همچنین برای انتقال دادن تنشهای محاسباتی از یک قسمت عضو ساخته شده به قسمتهای دیگر به کار می روند. قوانین و ضوابط جوشکاری در ساختمان سازی بوسیله انجمن امریکایی جوشکاری " AWS " به صورت مدون گردآوری شده است. این مجموعه بصورت آیین نامه ای در زمینه جوشکاری در ساخت ساختمانهای فولادی(AWSD1.0) و همچنین مشخصات جوشکاری در پلها، بزرگراهها و راه آهن ها (AWS D.1.0) گردآوری شده است. 
دستیابی به اتصال جوشی مناسب ورضایت بخش، احتیاج به روند سازمان یافته دارد که از طراحی اتصال وانتخاب روش جوشکاری شروع شده و با انجام عملیات جوشکاری و بازرسی آن پایان می یابد. طراح سازه باید از عوامل موثر در کیفیت جوشکاری مطلع بوده وآن ها را در طرح اتصالات خود به کار گیرد. در این روش که تمامی اتصالات به وسیله جوش صورت می پذیرد نیز همانند روش پیچ و مهره دارای مزایا و معایبی هست .سیستم جوشکاری معمولا یا در محل کارگاه با استفاده از پروفیل های
 IPE ( استفاده به عنوان تیر ) و IPB ( تیرآهن بال پهن استفاده به عنوان ستون ) توسط پرسنل جوشکار حرفه ای صورت میگیرد و یا ابتدا اسکلت مورد نظر در محل کارخانه سازنده اسکلت فلزی و سوله از نوع تیر ورق ساخته شده و به محل کارگاه انتقال می یابد و قطعات ساختمان نظیر تیر های اصلی ، ستون و  به وسیله جوش به یکدیگر متصل میشوند .
 نحوه صحیح اجرای اسکلت فلزی در جهان به روش تولید در کارخانه می باشد ، بدین صورت که طبق نقشه محاسباتی اسکلت فلزی به صورت المان تیر ورق در کارخانه برش می خورد و نحوه جوش قطعات چه در تیر ، ستون و سایر اتصالات توسط دستگاه جوش زیر پودری و یا جوش آرگون و co2 با کیفیت بسیار بالاتر نسبت به جوش در محل پروژه صورت میگیرد و کیفیت و مقاومت جوش توسط تیم مهندسین کنترل کیفیت مربوطه بررسی و در انتها در صورت لزوم از طریق روش تست جوش غیر مخرب التراسونیک مجددا چک میشود.

انواع جوشكاری:


1- جوشكاری با قوس الکتریکی(SMAW):

یکی از متداول ترین روشهای اتصال قطعات کار می باشد، ایجاد قوس الکتریکی عبارت از جریان مداوم الكترون بین دو الکترود و یا الکترود و کار بوده که در نتیجه آن حرارت تولید می شود. باید توجه داشت که برای برقراری قوس الکتریک بین دو الکترود و یا کار و الکترود وجود هوا و یا یک گاز هادی ضروری است. بطوریکه در شرایط معمولی نمی توان در خلاء جوشكاری نمود.


2-جوشکاری با گاز (GMAW CO2):

این عبارت مخفف Metal Active Gasاست . گاز فعال گازی است که در واکنش حوضچه مذاب شرکت خواهد کرد. گاز جوشکاریMAG همان گاز CO2 است که غالبا جهت جوشکاری فولاد ساده یا کم آلیاژ مورد استفاده قرار می گیرد. گازCO2 در قوس الکتریکی به گازهایCO وO2 تجزیه شده که گازCO گاز خنثی و بی اثر بوده و نقش حفاظت از حوضچه جوش را به عهده می گیرد وO2 با عناصر اکسید شونده قو ی مانندMn وSi که در سیم جوش پایه قرار دارند ترکیب شده و بصورت سرباره ای بسیار نازک روی سطح جوش قرار می گیرد.


3-جوشکاری زیر پودری(SAW):
جوش زیر پودری یک فرایند جوش قوس الکتریکی است که در آن گرمای لازم برای جوشکاری توسط یک یا چند قوس بین یک فلز پوشش نشده، یک یا چند الکترود مصرفی و یک قطعه کار تامین می شود. در این روش نوک الکترود داخل پودری از مواد معدنی ویژه قرار می گیرد و قوس در زیر این پودر در امتداد مسیر جوشکاری تشکیل می شود. در این روش قوس قابل مشاهده نیست. درسیستم زیرپودری از سیم بدون روکش استفاده می شود، طوری که سیم به طور متوالی از قرقره مخصوص رها می گردد و ضمن تشکیل قوس نقش واسطه اتصال را نیز بر عهده دارد. قوس توسط لایه ای از فلاکس پودری قابل ذوب شدن که فلز جوش مذاب و فلز پایه نزدیک اتصال را پوشانده، و فلز جوش مذاب را از آلودگی های اتمسفر حفاظت می کند پوشیده می شود.


اتصالات در سازه های فلزی
 انواع اتصالات تیر به ستون
 انواع اتصالات پای ستون
 اتصال دو تیرآهن به هم و تولید ستون یا تیر دوبل
 اتصالات بادبندها به ستون وتیرها

اتصال قطعات فلزی به کمک حرارت به طوری که حرارت وارده آنها را به شکل خمیری و یا مذاب درآورد، فرایند جوشکاری نامیده می شود.

اتصال لب به لب (Butt Joint):اتصال لب به لب اغلب برای متصل ساختن انتهای ورق های مسطح با ضخامتهای نسبتاً مساوی مورد استفاده قرار م یگیرد.
اتصال پوششی (روی هم)(
 Lap Joint):ساخت قطعات این نوع اتصال احتیاج به وقت زیاد، به میزانی که در انواع دیگراتصالات جوشی موردنیاز است، ندارد. قطعات میتوانند برروی هم کمی جابجا گردند تاخطاهای کوچک ساخت را پوشانده یا تنظیم طول را عملی سازند.
 اتصال سپری( Tee Joints): برای ساخت نیمرخ های مرکب Tو I و قطعاتی که با زاویه با هم جفت می گردند، به کار می رود. در این اتصالات نیز اکثرا از جوش گوشه استفاده می شود.
 اتصال پیشانی ( Edge Joints ): این اتصالات معمولا برای نگهداری دو یا چند صفحه در یک سطح به کار می رود.
اتصال گونیا(
Corner Joint):اتصال گونیا عمدتاً در ساخت مقاطع جعبه ای مستطیل شکلی کهتیرها و ستون های مقاوم در برابر پیچش را تشکیل می دهند، مورداستفاده قرار می گیرد.


 انواع جوش
 جوش شیاری( Groove Weld ): برای انجام جوش شیاری در دولبه مجاور هم، لازم است لبه های کار به منظور نفوذ کامل جوش آماده شوند.
 جوش گوشه ( Fillet Weld ): جوش گوشه متداول ترین جوش در ساختمان فولادی است. از این جوش می توان در اتصال روی هم، اتصال سپری و اتصال گونیا استفاده کرد
جوش کام (
 Slot Weld ): یکی از موارد استفاده ی جوش کام ، انتقال برش در اتصالات پوششی است که طول جوش گوشه یا دیگر انواع جوش جوابگو نباشد. 
جوش انگشتانه (
 Plug Weld )
ـ در اتصالات ساختمانی نسبت تقریبی استفاده از این جوش ها به قرار زیر است:
جوش گوشه
 ۸۰ درصد، جوش شیاری ۱۵ درصد، جوش کام و جوش انگشتانه ۵ درصد.

عواملی که در کیفیت اتصالات جوشی موثرند:
دستیابی به اتصال جوشی مناسب ورضایت بخش، احتیاج به روند سازمان یافته دارد که از طراحی اتصال وانتخاب روش جوشکاری شروع شده و با انجام عملیات جوشکاری و بازرسی آن پایان می یابد. طراح سازه باید از عوامل موثر در کیفیت جوشکاری مطلع بوده وآن ها را در طرح اتصالات خود به کار گیرد.
برای حصول جوش خوب باید پنج عامل زیر برآورده شود:

روش جوشکاری ( Process selection )
آماده سازی درز
 Preparation ))
دستورالعمل جوشکاری (
 Procedure)
پرسنل (
 Personnel )
بازرسی وتایید جوش(
 Prove )

اسکلت فلزی پیچ و مهره
یکی از مهم ترین اجزای سازه های فولادی که وظیفه ی انتقال نیروهای اعضا به یکدیگر و به تکیه گاه ها را بر عهده دارد، اتصالات میان اعضا می باشد. اتصالات پیچی به دلیل سرعت بسیار بالا در اجرا و اطمینان از رفتار آن ها، از بهترین انواع اتصال در سازه های فولادی بوده که در سال های اخیر مورد توجه فراوان قرار گرفته است.


انواع اتصالات پیچ و مهره ای:
به طور کلی اتصالات پیچ و مهره ای به دو دسته تقسیم می شوند:


1- اتصالات اتکایی
در عملکرد اتکایی، پیچ درون سوراخ صفحات اتصال قرار می گیرد و مهره بسته می شود. هنگامی که بار خارجی به پیچ وارد میشود، قطعات اتصال لغزش پیدا می کنند که در اثر آن، یک نیروی فشاری به لبه های اتصال وارد می شود که تبدیل به نیروی برشی در پیچ می گردد. در اتصالات اتكایی پس از لغزش صفحات، انتقال بارهای وارده بر اتصال توسط تركیبی ازعمل اصطكاكی و اتكایی در پیچ و در بدنه سوراخ انجام میگیرد که مقاومت اصطكاكی جزیی بین اعضا عموماً ناشی از محكم بستن مهره های پیچ ها میباشد.
 معیار طراحی در اتصالات اتكایی مقاومت اتصال است. این اتصال تنها برای حالت بارگذاری ثقلی می باشد و در طرح لرزه ای نباید از این نوع عملکرد در اتصال استفاده نمود. در این نوع اتصال هیچ نیروی پیش تنیدگی در پیچ ایجاد نمی شود و برای اجرای این اتصال، تنها سفت کردن پیچ به وسیله ی کارگر کفایت می کند.


2- اتصالات اصطکاکی
هنگامی که در یک اتصال مهره پیچ پس از محکم شدن اتصال بیشتر پیچانده شود و به عبارت دیگر در پیچ نیروی پیش تنیدگی از طرف مهره پیچ بر روی ورق های اتصال وارد می شود. با اعمال نیروی پیش تنیدگی، پیچ تحت کشش قرار گرفته و با اعمال بار، بین صفحات اتصال اصطکاک به وجود می آید که باعث عدم لقی و کارکرد کامل اتصال می شود. در مواردی که قرار است هیچ گونه لغزشی تحت اثر بارهای سرویس بین ورق های اتصال رخ ندهد از اتصالات اصطکاکی استفاده می شود.


انواع پیچها:

1- پیچهای معمولی:

 پیچهای معمولی از فولاد نرمه با کربن کم ساخته می شوند. این پیچها در استاندارد ASTM با علامت A307 نشان داده می شوند. حد گسیختگی این گونه از پیچها حدود 4200 کیلوگرم بر سانتی متر مربع می باشد.از جمله این پیچها میتوان 3.6 ،4.6 ، 4.8، 5.6  را نام برد که بر اساس استاندارد DIN آلمان، عدد اول مقاومت نهایی پیچ و عدد دوم بیانگر تنش تسلیم پیچ بر حسب کیلوگرم بر سانتی متر مربع است.

 2- پیچ های پر مقاومت:
پیچهای پر مقاومت از فولاد نرمه با کربن متوسط ساخته می شوند. این پیچها در استاندارد
 ASTM با علامت A325 و A449 و A490 نشان داده می شوند.تنش تسلیم پیچهای A325 و A449 حدود 5600 تا 6300 کیلوگرم بر سانتی متر مربع است و پیچهای A490 که از نوع آلیاژ دار می باشند تنش تسلیم حدود 8000 تا 9000 کیلوگرم بر سانتی متر مربع را دارند.
بر اساس استاندارد
 DIN آلمان پیچ های 8.8، 10.9، 12.9 و 14.9 جزء این دسته از پیچها محسوب می شوند.

مزایای اتصالات پیچی:
1 - سرعت نصب و مونتاژ بالا
 
2 - امکان باز نمودن سازه ها و استفاده مجدد : جدیدی احداث نمود
4 - عدم نیاز به کارگر ماهر
5 - بی سرو صدا بودن هنگام نصب و اجرا
 
6 - محدودیت کم برای شرایط محیطی کار
 
7 - عدم محدودیت در اعضای اتصال
 
8- بالا رفتن کیفیت ساخت
9- کمتر شدن پرت مصالح
10- عدم نیاز به فضای زیاد برای کار


ضعف های اتصالات پیچی:
1- تغییرقطر و اندازه سوراخ ها
 
2- عدم رعایت فاصله مناسب پیچ ها و سوراخ ها از لبه ورق اتصال
3- دور یا نزدیکی سوراخ ها نسبت به هم
4- عدم تامین نیروی پیش تنیدگی پیچ ها
 
5- نامتقارن سفت کردن پیچ های اتصال


اسکلت فلزی - ابداع سازه جی


 اسکلت فلزی - ابداع سازه جی


 اسکلت فلزی - ابداع سازه جی


 اسکلت فلزی - ابداع سازه جی