کاربرد اسکلت فولادی پیچ و مهره ای

كيفيت مناسب اتصالات در سازههاي فولادي عامل اصلي يكپارچگي سيستمهاي سازهاي بوده و تخريب بسياري ازساختمانهاي فولادي طبق گزارش زلزله هاي گذشته ناشي از مشكل جوشكاري اتصالات تعيين شده است. يك اتصال ضعيف ونامناسب مي تواند منجر به يك سري زوال هاي پي در پي و بنيادي در سازه فولادي گردد. با جوشكاري اتصالات حساس مثل جوش شياري نفوذي اتصال گيردار تير به ستون در محل كارخانه و نصب اسكلت فولادي صرفا با پيچ كردن قطعات از پيش ساخته شده ميتوان علاوه بر تسريع در اجراي پروژه، به ارتقاي كيفيت ساخت كمك شاياني نمود. در اين مقاله ضمن ارائه مزايا و معايب اتصالات پيچي، انواع پيچ ها از لحاظ نوع و مقاومت، عملكرد و كاربرد آنها به اختصار بيان گرديده و استفاده ازاتصال پيچي براي پيش سازي ساختمان هاي فولادي و بهبود كنترل كيفيت اجرايي توصيه مي شود.

كليد واژهها: پیچ و مهره ، اتصالات پيچي ، سازههاي فولادي ، ضعفهاي جوشكاري ، پيچ هاي پر مقاومت ، زلزله

مقدمه

اتصالات در كليه سازه ها ازجمله سازه هاي فولادي يكي از اجزاي اساسي سازه بوده و عامل اصلي يكپارچگي سيستم هاي سازه اي مي باشند. يك اتصال ضعيف و نامناسب مي تواند منجر به يك سري زوال هاي پي در پي و بنيادي در سازه فولادي گردد. از آنجا كه زوال اعضاي سازه اي خيلي كم اتفاق مي افتد، بسياري از زوال هاي سازه اي ناشي از طراحي ضعيف اتصالات و يا ضعف در جزئيات اجرائي مي باشد. در طراحي و اجراي اتصالات ساختمانهاي فولادي بايد توجه ويژه اي بشود كه حتي در ساختمانهاي در حال احداث نيز مشكلات متعددي ديده مي شود كه به هنگام زلزله شكست جوش و گسيختگي اتصال ساده و .[ يا گيردار تير به ستون ساختمانهاي فولادي زياد تجربه شده است [ 1 و 2 و 3 امروزه اجزاي سازه اي فولادي توسط جوش يا پيچ و يا تركيبي از اين دو به يكديگر متصل مي گردند. تا چند دهه قبل اتصالات توسط جوش و يا پرچ انجام مي شد. براي نخستين بار در سال ” 1947 كميته تحقيقاتي اتصالات پيچي وپرچي ” آمريكا تشكيل شد. اين كميته اولين دستورالعمل خود را در سال 1951 انتشار داد. در اين دستورالعمل ضوابط جايگزين نمودن پيچهاي پر مقاومت به جاي پرچ ارائه گرديد. از آن تاريخ به بعد استفاده از پيچ به خصوص پيچ هاي با مقاومت زياد بسيار رايج و مرسوم شد به طوريكه امروزه در سازه هاي فولادي ديگر از پرچ استفاده نمي شود. دلايلي را براي اين تغيير (يعني استفاده از پيچ به جاي پرچ) مي توان برشمرد، ازجمله آنكه:
• براي نصب يك پيچ به دو كارگر معمولي نياز است درصورتيكه يك پرچ توسط چهار كارگر ماهر اجراي مي شد.
• اجراي پرچ يك عمليات به علت حمل پرچ گداخته از محل كوره تا محل نصب نسبتا خطرناك و پر سروصدا است.
• اجراي اتصالات پيچي بسيار سريع انجام ميگيرد و زمان نصب را به طور چشمگيري كاهش ميدهد.
ارائه AISC با اين وجود ضوابط مربوط به ساخت و اجراي اتصالات پرچي كنار گذاشته نشده است و هنوز توسط آئين نامه مي شود. زيرا بسياري از سازه هاي فولادي موجود در گوشه و كنار جهان داراي اتصالات پرچي مي باشند و شناخت رفتار آنها براي ارزشيابي مقاومت اين سازه ها و ترميم سازه هاي قديمي الزامي مي باشد. به طوركلي، اصول آناليز و طراحي اتصالات پرچي نظير اتصالات پيچي مي باشد با اين تفاوت كه خصوصيات مصالح آنها متفاوت مي باشد.
نوع ديگر عامل اتصال، جوش است كه بسيار مرسوم بوده و داراي چندين مزيت نسبت به پيچ مي باشد. يك اتصال جوشي از نظر طراحي، براساس مفاهيمي نسبتا ساده استوار مي باشد. بعضي از اتصالات پيچي كه طراحي و اجراي آنها پيچيده باشد با شكل بايد با I سهولت بيشتر توسط جوش طراحي و اجرا مي شوند. به عنوان مثال براي ساخت يك تير ورق با مقطع استفاده از نبشي، پرچ و يا پيچ، مهره و واشر بال ها را به جان متصل كرد در صورتيكه توسط جوش اين تير ورق به سادگي قابل ساخت مي باشد
جوش پرچ
شكل ( 1): جزئيات شماتيك ساخت يك تير ورق با استفاده از پرچ (يا پيچ) و جوش از طرف ديگر جوش نيز مشكلات خاص خود را دارد و يكي از مهمترين موضوعات درهر ساختمان فولادي، كنترل جوشكاري آن است. جوشكاري بايد توسط استادكاران ماهر انجام شده و جوش اجرا شده مورد بازرسيهاي لازم براساس نوع جوش قرار گيرد. بازرسي جوش عملياتي دقيق، زمان گير و پرهزينه است. جوشها درهمه بخشها بايستي منطبق بر اطلاعات نقشه بوده و از لحاظ بعد و طول جوش و كنترل كيفيت لازم بررسي گردد. دراين خصوص حتي ممكن است در يك ساختمان فولادي بر روي جوش نياز باشد. در استاندارد 2800 , آزمايشات اولتراسونيك و (NDT) كوچك به انجام آزمايشات غير مخرب راديوگرافي براي كنترل اتصالات جوشي قابهاي خمشي ويژه اجباري شده است[ 4] كه البته بسته به تشخيص مهندس ناظر در ساير حالات نيز انجام مي گيرد. اين مشكل را ميتوان با اجراي جوش در كارخانه به جاي جوشكاري در محل به حداقل ممكن رسانيد. اجراي جوش با كيفيت مطلوب در شرايط كنترل شده كارگاهي با سهولت بيشتري نسبت به محل پروژه ميسر مي باشد. درصورتيكه اتصال از تركيب جوش و پيچ ساخته مي شود بايد عمليات جوشكاري در كارگاه و نصب پيچ ها در سايت انجام پذيرد. به عنوان نمونه در يك اتصال برشي تير به ستون، ورق اتصال در كارگاه به بال ستون جوش شده و سپس در محل ساختمان توسط پيچ به جان تير متصل مي شود،
اتصال برشي تير به ستون:
امروزه استفاده از پيچ به عنوان يك وسيله مناسب و قابل اطمينان در ساخت و اجراي سازه هاي فولادي بسيار رايج و متداول گرديده است. چون عموما در ساخت و توليد پيچ ها از فولادهاي مخصوص با عمليات ويژه استفاده مي كنند، مصالح پيچ ها داراي مقاومت گسيختگي به مراتب بالاتر از فولادهاي ساختماني معمولي مي باشند. دست يابي به پيچ هاي پرمقاومت و با كيفيت مناسب موجب فراهم شدن افق هاي جديدي در زمينه اتصالات انواع سازه هاي فولادي اعم از ساختمان، پل و تاسيسات صنعتي گرديده است.
در سالهاي اخير استفاده از پيچ به عنوان يك وسيله مناسب و قابل اطمينان در ساخت و اجراي سازه هاي فولادی 10 تا 40 طبقه در كشور متداول گرديده است.
شكل ( 4): جهت بهبود كيفيت عمليات جوشكاري در كارگاه و نصب پيچ ها در سايت انجام ميپذيرد.
در اين مقاله ضمن اشار هاي به خسارات ساختمانهاي فولادي در زلزله، مروري بر جزئيات علل تخريب و خسارات ناشي از ضعف جوش، ارائه مزايا و معايب اتصالات پيچي، انواع پيچ ها از لحاظ نوع و مقاومت، عملكرد و كاربرد باختصار بيان گرديده و استفاده از اتصال پيچي براي پيش سازي ساختمان هاي فولادي، صنعتي كردن ساخت (افزايش سرعت و كيفيت) و ارتقاي كنترل كيفيت اجرايي توصيه مي شود.
انواع پيچ ها:
تقسيم بندي پيچ هاي معمولي و پيچ هاي پرمقاومت با توجه به مقاومت نهايي كششي آنها و نوع مصالحي كه در ساخت و توليد آنها به كار مي رود، انجام مي گيرد. هر دو نوع پيچ معمولي و پرمقاومت داراي شكل ظاهري مشابه يكديگر هستند.
پيچ هاي معمولي: مصالح پيچ هاي معمولي از نوع فولاد نرمه با كربن كم مي باشند. پيچ هاي معمولي در استاندارد مشخص مي شوند. قيمت پيچ هاي معمولي از پيچ هاي پرمقاومت كمتر بوده و با قطرهاي A با علامت 307 ASTM محدود ساخته مي شوند. مورد مصرف آنها در سازه هاي سبك مانند خرپاهاي كوچك، سازه هاي موقتي و اعضاي
درجه دوم سازه ها مانند مهاربندها و لاپه ها مي باشد. از پيچ هاي معمولي به عنوان وسيله كمكي مونتاژ نيز در اتصالاتي كه اعضاي اصلي آن توسط جوش و يا پيچ هاي پرمقاومت متصل مي شوند استفاده مي شود. براساس
براي اين نوع پيچ: AISC آئين نامه J3- جدول 2
310MPa = 3100kg/cm2 = تنش كششي اسمي
165MPa = 1650kg/cm2 = تنش برشي اسمي
4,8 و 5,6 در زمره پيچ هاي معمولي محسوب مي شوند. پيچ 4,6 براي ، 4,6 ، در استاندارد آلمان، پيچ هاي 3,6 مصرف مي شوند. ST و پيچ 5,6 براي اتصالات با فولاد 52 ST اتصالات اتكايي از نوع فولاد 37 آلمان براي شناسايي پيچ ها بيشتر مورد توجه مي باشد[ 6 DIN در كشور ما استاندارد
پيچ هاي پرمقاومت: عرضه پيچ هاي پرمقاومت تحول زيادي در صنعت سازه هاي فولادي و اتصالات آنها به وجود آورد. مصالح پيچ هاي پرمقاومت از فولاد با كربن متوسط است كه خود و مهره آنها به وسيله عمليات مرغوب سازي (حرارت دهي و كاهش حرارت) توليد مي شوند و قبل از شروع عمليات مرغوب سازي حدود 16 تا 25 ساعت
گداخته مي شوند.
از A 5600-6300 و 490 kg/cm با تنش تسليم حدود 2 A و 490 A پيچ هاي با علامت 325 ASTM در استاندارد
8000-9000 معرفي مي شوند. kg/cm نوع فولاد آلياژدار با تنش تسليم 2
پيچ هاي پرمقاومت به دليل قابليت تحمل خوب نيروهاي پيش تنيدگي براي اتصالات اصطكاكي كاربرد وسيع دارند.
پيچ هاي معمولي ممكن است تحت تاثير بارهاي متناوب نظير نيروهاي ناشي از لرزش، نوسان، ضربه و نيروهايديناميكي شل شده و مهره ها از پيچ جدا شوند. براي جلوگيري از شل شدن مهره ها مي توان از دو مهره، ورق هاي
شياردار بر روي مهره، خار خم شده يا فنري در پشت مهره يا واشر فلزي استفاده نمود.
امكان شل شدن پيچ ها در اتصالات اصطكاكي به علت اعمال نيروي پيش تنيدگي بر روي مهره وجود ندارد و اين
نوع پيچ ها براي نيروهاي ديناميكي نيز مناسب هستند. براي جلوگيري از شل شدن پيچ ها مي توان از چسب هاي
مخصوص كه دندانه پيچ در آن آغشته شده و پس از آن مهره بسته مي شود، استفاده كرد.
پيش تنيدگي پيچ هاي پرمقاومت:

در مواردي كه لازم باشد هيچ گونه لغزشي بين ورق هاي اتصال پديد نيايد، پيچ هاي پرمقاومت پيش تنيده مي شوند. نيروي
.[ پيش تنيدگي بايد حتي الامكان بزرگ بوده و از طرفي نبايد باعث تغيير شكل دائمي و يا گسيختگي در پيچ شود[ 6
(kN) جدول ( 1): حداقل نيروي پيش تنيدگي
(mm) قطر پيچ A پيچ 325 A پيچ 490
M16 91 114
M20 142 179
M22 176 221
M24 205 257
M27 267 334
M30 326 408
M36 475 595

هريك از اين مقادير 70 % مقاومت كششي پيچ مربوطه مي باشد.
براي ايجاد نيروي پيش تنيدگي روش هاي مختلفي وجود دارد كه معمول ترين آنها عباتند از:
پيچاندن مجدد مهره ها به مقدار زاويه معين پس از محكم شدن اوليه آنها: جداولي وجود دارد كه براساس نسبت
طول پيچ به قطر آن، تعداد دورهاي اضافي كه مي بايد مهره پس از محكم كردن اوليه آن چرخانيده شود را ارائه مي
نمايند. با استفاده از اين جداول و محكم كردن مهره، كشش اوليه مورد نظر در پيچ به وجود مي آيد.
استفاده از آچارهاي مدرج دستي يا مكانيكي: با بهره گيري از اين آچار ميزان لنگر پيچشي به منظور رسيدن به
كشش مورد نظر در يك پيچ با طول، قطر و رده خاص به صورت كاملا كنترل شده قابل اعمال مي باشد.
استفاده از پيچ هاي مخصوص: اين پيچ ها داراي اين ويژگي مي باشند كه تحت اثر نيروي كششي معين، انتهاي
ساق پيچ را مي توان به راحتي با پيچاندن جدا نمود. براي نصب اين گونه پيچ ها مي بايد از آچارهاي مخصوص
استفاده نمود.
استفاده از شاخص اندازه گيري كشش مستقيم: ساده ترين اين شاخص ها يك واشر فنري مي باشد. وقتي كه مهره
محكم مي شود با اعمال فشار اوليه دو انتهاي واشر كه در يك صفحه واقع نمي باشند در يك صفحه قرار مي گيرند
و در پيچ نيز كشش متناظر با اين فشار حاصل مي شود.
انواع اتصالات:

به طور كلي در يك سازه اتصالات به دو گروه اتصالات اصلي و اتصالات ثانويه تقسيم بندي مي شوند. در اتصالات ثانويه
.[ استفاده از پيچ هاي معمولي مجاز و رايج مي باشد. در اتصالات اصلي الزاما بايد از پيچ هاي پرمقاومت استفاده شود[ 5
اتصالات اصلي كه با به كارگيري پيچ هاي پرمقاومت اجرا مي شوند به دو گروه اتصالات اصطكاكي و اتصالات اتكايي يا
تماسي تقسيم مي شوند. در يك اتصال اصطكاكي نيروي اعمال شده نبايد از نيروي اصطكاك بيشتر شود. لذا رعايت
ملاحظات مربوط به اعمال نيروي پيش تنيدگي ضروري مي باشد. در پل ها كه اتصالات تحت سيكل هاي زياد بارهاي رفت
و برگشتي قرار مي گيرند بايد از اين نوع اتصالات استفاده شود زيرا درصورتي كه لغزش رخ دهد نيروي ناشي از خستگي در
پيچ ها بحراني مي شود. اگر جلوگيري از لغزش يك پارامتر تعيين كننده نباشد مي توان از اتصالات اصطكاكي استفاده
نمود. در اكثر سازه ها اتصالات از نوع اتكايي مي باشند زيرا لغزش اتصالات يك عامل دلخواه در استهلاك انرژي و در نتيجه
فقط در اتصالات اتكايي مي توانند مورد استفاده قرار A كاهش نيروي اعمال شده به عناصر سازه اي مي باشد. پيچ هاي 307
گيرند.
گرچه از نظر تئوري در اتصالات اصطكاكي پيچ ها تحت اثر نيروي برشي و نيروي اصطكاكي قرار نمي گيرند ولي بايد به
منظور مقابله با امكان افزايش نيرو كه منجر به لغزش مي گردد اين پيچ ها داراي مقاومت برشي و مقاومت اصطكاكي كافي
باشند.
براي سوراخ هاي استاندارد از رابطه زير محاسبه مي شود: ، Rstr ، مقاومت اتصالات اصطكاكي
تعداد پيچ ها و Nb ،(( حداقل كشش اوليه (براساس جدول ( 1 Tm ،( در اين رابطه ضريب اصطكاك استاتيكي (معمولا 0,33
تعداد صفحات برش عبوري از ساق يك پيچ مي باشد. Ns
ظرفيت پيچ هاي پرمقاومت:
در يك اتصال، پيچ تحت اثر تنش هاي برشي، كششي و يا تركيب آن ها قرار مي گيرد. بدين منظور تعيين ظرفيت يك پيچ
.[ در وضعيت هاي مختلف تنش، پارامتر اساسي طراحي اتصال مي باشد[ 5و 6
٩١
مقاومت برشي پيچ هاي پرمقاومت به عبور يا عدم عبور صفحه A • مقاومت برشي: برخلاف پيچ هاي معمولي 307
برش از محدوده حديده شده ساق پيچ بستگي دارد. در اين صورت ظرفيت برشي به ميزان
0,75 كاهش مي يابد. مقادير مقاومت برشي پيچ هاي پرمقاومت در زير خلاصه شده است: Athreaded/Aunthreaded
Rn=48Ab : صفحه برش واقع در ساق حديده شده A پيچ 325 : (i)
Rn=60Ab : صفحه برش غير واقع در ساق حديده شده A پيچ 325 : (ii)
Rn=60Ab : صفحه برش واقع در ساق حديده شده A پيچ 490 : (iii)
Rn=75Ab : صفحه برش غير واقع در ساق حديده شده A پيچ 490 : (iv)
X را با حرف (iv) و (ii) و پيچ هاي رديف (A490‐N و A325‐N بصورت ) N را با حرف (iii) و (i) پيچ هاي رديف
مشخص مي نمايند. (A490‐X و A325‐X (بصورت
• مقاومت كششي: زماني كه يك پيچ پر مقاومت بدون كشش اوليه تحت اثر نيروي كششي خارجي قرار گيرد،
نيروي كششي درون پيچ با نيروي اعمال شده برابر مي باشد. درصورتيكه پيچ پيش تنيده شده باشد، درصد بسيار
زيادي از نيروي كششي خارجي صرف ايجاد نيروهاي فشاري اعمال شده به اجزاي اتصال مي شود. به دليل آنكه
معمولا كشش بوجود آمده در پيچ هاي پرمقاومت ناشي از نيروي كششي خارجي در لحظه جدا شدن قطعات از
يكديگر حدود 10 % بيش از كشش در ابتداي بارگذاري مي باشد لذا مي بايد كليه پيچ هاي پر مقاومت كه تحت
اثر كشش مستقيم قرار مي گيرند صرف نظر از نوع اتصال (اصطكاكي و يا اتكايي) حتما پيش تنيده شوند.
تركيب برش و كشش:

پيچ ها در اكثر موارد تحت اثر همزمان برش و كشش قرار مي گيرند. در اين موارد درحالت
كلي اتصال تحت اثر نيروي خارج از مركز قرار گرفته است. در حالت ساده زير ، شكل ( 5)، امتداد نيروي اعمال
شده از مركز ثقل اتصال مي گذرد بنابراين چنين فرض مي شود كه پيچ ها به نسبت مساوي در تحمل مولفه هاي
F بار حاصل از نيروي اعمال شده به اتصال مشاركت مي نمايند. مي توان چنين فرض نمود كه مولفه قائم نيروي
را در يك پيچ به وجود مي آورد. در اين صورت مي (Tu)bolt و مولفه افقي اين نيرو، كشش (Vu)bolt باعث ايجاد برش
بايد رابطه اندركنش زير برآورده شود:
اتصال پيچي تحت اثر تركيب برش و كشش:

در اين رابطه مقاومت طرح پيچ در كشش و مقاومت طرح پيچ در برش مي باشد.
براي اتصالات اصطكاكي كه هر پيچ تحت اثر همزمان برش و كشش قرار دارد، بر اثر نيروي كششي اعمال شده نيروي
براي در نظر گرفتن اين اثر از ضريب كاهنده براي كاهش مقاومت AISC اصطكاكي كم مي شود. آئين نامه
.[ برشي پيچ ها در اتصالات اصطكاكي استفاده مي نمايد[ 5
اتصالات با خروج از مركزيت:

در اين اتصالات كه اصطلاحا اتصالات خارج از مركز ناميده مي شوند برآيند نيروهاي
اعمال شده به اتصال از مركز ثقل پيچ ها نمي گذرد. درصورتيكه اتصال داراي يك صفحه تقارن باشد، مركز سطح
برش پيچ ها را مي توان به عنوان مركز مختصات انتخاب نمود و فاصله عمود از خط امتداد نيرو تا اين مركز سطح
“خرو ج از مركزيت” ناميده مي شود. اتصال تير به ستون نشان داده شده در شكل ( 6) يك اتصال خارج از مركز
متداول تير به ستون مي باشد.
اتصال با خروج از مركزيت تير به ستون:

در اين اتصال دو سيستم انتقال نيرو و اعمال آن به پيچ ها و جود دارد: اتصال نبشي به جان تير و اتصال نبشي به
بال ستون. در اتصال نبشي به جان تير پيچ ها تحت اثر برش و پيچش واقع در صفحه اتصال قرار مي گيرند و
ايجاد تنش هاي برشي و پيچشي مي كنند. انتقال نيروي تكيه گاهي تير به ستون توسط مكانيزم برش و خمش
صورت مي گيرد. در اين صورت تمامي پيچ هاي اتصال دهنده نبشي به جان ستون تحت اثر برش قرار گرفته
علاوه بر آن تعدادي از آنها تحت اثر كشش و تعدادي تحت اثر فشار نيز قرار مي گيرند. پيچ هايي كه در قسمت
فوقاني اتصال قرار گرفته اند تحت اثر تركيب همزمان برش و كشش و پيچ هايي كه در قسمت پايين اتصال مي
باشند صرفا تحت اثر برش طراحي مي شوند (زيرا نيروي فشاري به وجود آمده ناشي از خمش باعث اتصال هر چه
بيشتر نبشي به بال ستون مي شود). بوجود آمدن اين نيروي فشاري نه تنها سبب كاهش ظرفيت پيچ ها نمي شود
بلكه بسيار مفيد هم مي باشد. شايان ذكر آنكه در طراحي لرزه اي اتصالات (به علت ماهيت رفت و برگشتي
نيروها) براي پيچ هاي پايين چنين اتصالي نيز از همان پيچ هاي فوقاني (با آرايش يكسان) استفاده مي شود.
• اتصال تحت اثر برش خارج از مركز: نمونه اي از اين نوع اتصال و بار برشي اعمال شده در شكل ( 7) نشان داده شده
است. براي تحليل اين گونه اتصالات دو روش” آناليز الاستيك ” و ” آناليز مقاومت نهايي “وجود دارد.
پاتصال تحت اثر برش خارج از مركز:
در روش آناليز الاستيك بار برشي خارج از مركز با يك بار اعمال شده در مركز سطح پيچ ها و لنگر پيچشي ناشي
از خروج از مركزيت نيروي برشي جايگزين مي شود. در اين صورت فرض مي شود كه كليه پيچ ها داراي ظرفيت
يكسان در مقابله با نيروي برشي متمركز و لنگر پيچشي اعمال شده مي باشند. به علت آنكه تنش هاي حاصل
برشي هستند با استفاده از روابط معمول مقاومت مصالح و فرض آنكه رابطه نيرو- جابجايي خطي بوده و تنش هاي
بوجود آمده از تنش تسليم فراتر نمي روند كل ظرفيت سيستم به سهولت قابل محاسبه مي باشد. اين روش گرچه
دقيق نمي باشد ولي به علت سادگي روش محاسباتي و همچنين محافظه كارانه بودن نتايج آن متداول بوده و
بسيار مورد استفاده قرار مي گيرد.
با استناد به نتايج آزمايشگاهي مشخص شده است كه براي يك پيچ نمي توان تنش تسليم برشي دقيقي تعيين
نمود. لذا همانگونه كه اشاره شد روش آناليز الاستيك چندان دقيق نمي باشد. روش مقاومت نهايي از روش آناليز
الاستيك دقيق تر بوده ولي از پيچيدگي محاسباتي بيشتري نيز برخوردار مي باشد. اين روش براساس فرضيات زير
استوار مي باشد:
– در شرايط زوال، گروه پيچ ها حول يك نقطه به نام مركز آني دوران مي كنند.
– تغيير شكل هر پيچ در جهت عمود بر شعاع دوران و متناسب با فاصله آن از مركز آني مي باشد.
– ظرفيت اتصال براساس ظرفيت نهايي دورترين پيچ محاسبه مي شود.
– قطعات اتصال داده شده در كليه مراحل اعمال و انتقال نيرو به پيچ ها داراي رفتار صلب مي باشند.
اتصال تحت اثر برش و خمش: در يك چنين اتصالي كه نمونه اي از آن در شكل ( 8) نشان داده شده است لنگر
ناشي از انتقال نيرو به مركز سطح اتصال) سبب افزايش تنش كششي در پيچ هاي رديف بالا مي شود. ) Pe خمشي
نيز قرار مي گيرند. P واضح است كه كليه پيچ ها بصورت همزمان تحت اثر برش يكسان ناشي از نيروي متمركز
اتصال تحت اثر برش و خمش:
درصورتي كه پيچ هاي پرمقاومت پيش تنيده باشند، سطح تماس بين بال ستون و بال سپري اتصال قبل از آنكه بار خارجي
اعمال شود تحت اثر فشار يكنواخت قرار مي گيرد. اين تنش فشاري تماسي برابر است با كل نيروي كششي درون پيچ ها
فشار موجود در سطح تماس در ناحيه فوقاني كاهش و در ناحيه تحتاني افزايش مي P تقسيم بر سطح تماس. با اعمال بار
يابد. لحظه اي كه تنش فشاري در قسمت فوقاني سطح تماس صفر مي شود بال سپري اتصال از بال ستون جدا شده و
ناشي از خروج از Pe كشش فقط توسط كشش بوجود آمده در پيچ ها تحمل خواهد شد. طراحي اتصال به علت وجود
.[ مركزيت با تغيير متغيرهاي طراحي و برآورده نمودن رابطه اندركنش انجام مي شود[ 5
كنترل كيفيت و تضمين كيفيت:
عدم توجه به نيازمندي هاي كيفي خاص اتصالات پيچي موجب مي شود تا اختلاف فاحشي ميان اتصالات اجرا شده با
مفروضات طراحي وجود داشته باشد. به منظور حصول اطمينان از كيفيت اتصالات پيچي كنترل هاي زير، پيش و پس از انجام
عمليات نصب در سازه هاي فولادي به ويژه در سازه هاي با كاربرد خاص و حساس توصيه مي شوند.
٩٤
كنترل بازرسي پيچ و مهره: نظام نامه تضمين كيفيت بايد در برگيرنده فهرست تمامي بازرسي هاي مورد نياز در
زمينه پيچ و مهره هاي پروژه بوده و مسئول انجام هر بازرسي بايد مشخص باشد. اين بازرسي ها ممكن است توسط
واحد كنترل كيفيت پيمانكار، بازرس ويژه و يا بازرس خاص پيچ و مهره صورت پذيرد.
بازرسي چشمي از وضعيت عمومي سوراخ ها بايد قبل از نصب قطعات و سفت كردن اوليه توسط بازرس صورت
پذيرفته و در رابطه با اتصالات اصطكاكي انجام بازرسي چشمي از وضعيت سطوحي كه روي هم قرار مي گيرند،
الزامي است.
برنامه كنترل پيچ و مهره: برنامه كنترل كيفيت پيمانكار در زمينه پيچ و مهره بايد حداقل موارد زير را در بر داشته
باشد:
گواهينامه و كارخانه سازنده قطعات به منظور كنترل مطابقت روند توليد با الزامات پروژه اخذ شود.
گواهينامه هاي كارخانه سازنده در پرونده پروژه نگهداري شود.
محل مناسبي به منظور نگهداري قطعات در نظر گرفته شود.
سيستم مناسبي به منظور كنترل مواد در نظر گرفته شود. همچنين بايد كنترل مواد برحسب محموله توليدي
صورت پذيرد.
يك ابزار كاليبراسيون آچار كه حداكثر يك سال قبل در آزمايشگاه معتبر كاليبره شده، موجود باشد.
دستورالعمل هاي مدون در خصوص روش هاي بستن و سفت كردن پيچ و مهره تهيه شود.
پرسنل اجرايي بايد از روش اتخاذ شده جهت بستن و سفت كردن پيچ و مهره ها مطلع باشند.
بازرسين پيچ و مهره بايد دوره هاي آموزشي مربوطه را گذرانده و داراي دانش كافي باشند.
تائيد صلاحيت نصاب پيچ و مهره: پرسنلي كه به منظور نصب قطعات و ايجاد نيروي پيش تنيدگي در پيچ هاي
مقاومت بالا به كار گرفته مي شوند بايد از حداقل اطلاعات و مهارت هاي لازم در اين خصوص برخوردار باشد.
بكارگيري نيروهاي واجد صلاحيت منجر به حصول اطمينان از بكارگيري مواد صحيح در محل خود، احراز شرايط
لازم در خصوص سفت كردن اوليه و اعمال صحيح روش پيش تنيدگي خواهد شد. برنامه تائيد صلاحيت نصاب پيچ
و مهره منجر به كاهش زمان بازرسي و همچنين مغايرت هاي احتمالي مي شود. پرسنل مسئول نصب و سفت كردن
پيچ ها بايد حداقل اطلاعات زير را دارا باشند:
شناسايي رده پيچ و مهره ها
اندازه گيري طول پيچ ها
شرايط روغنكاري
استفاده از فهرست كارگاهي پيچ و مهره ها
برآورد شرايط سفت شدن اوليه
روش هاي صحيح به منظور ايجاد نيروي پيش تنيدگي در پيچ ها
در روش چرخش مهره پرسنل بايد اطلاعات لازم در خصوص ميزان پيچش مورد نياز بعد از سفت كردن اوليه، روش
هاي صحيح علامت گذاري و استفاده از آچار اعمال گشتاور را دارا باشند. در روش استفاده از آچار كاليبره، پرسنل
بايد اطلاعات لازم را در خصوص نحوه كاليبراسيون آچار، چگونگي كاليبراسيون مجدد و نحوه استفاده از آن دارا
باشند. در روش استفاده از پيچ با قطعه جداشونده پرسنل بايد از اطلاعات لازم در زمينه نحوه بكارگيري آچار
الكتريكي براي سفت كردن اوليه و چگونگي ايجاد نيروي پيش تنيدگي با استفاده از آچار الكتريكي براي سفت
كردن اوليه و چگونگي ايجاد نيروي پيش تنيدگي با استفاده از آچار مخصوص برخوردار باشند.
صلاحيت پرسنل نصاب پيچ و مهره و آگاهي آنها از الزامات فوق و خصوصا روش اعمال نيروي پيش تنيدگي، بايد
طي يك آزمون كتبي توسط بازرس پروژه ارزيابي شود. علاوه براين نصاب بايد قبل از آغاز عمليات اجرايي سه
آزمايش بستن پيچ و مهره تحت نظارت بازرس انجام دهد. پس از انجام اين آزمايش ها، پرسنل مي توانند نسبت به

نصب قطعات، سفت كردن اوليه و پيش تنيدگي در پيچ هاي پروژه اقدام نمايند. تائيد صلاحيت هاي نصاب پروژه
.[ نبايد هيچ اثري بر ميزان بازرسي هاي حين نصب داشته باشد[ 5
وظايف بازرس پيچ و مهره: بازرس پيچ و مهره بايد به منظور انجام بازرسي هاي مربوطه هماهنگي كامل و نزديك با
پيمانكار و ساير بازرسين پروژه داشته باشد. تمامي بازرسي هاي مورد اشاره در مدارك قرارداد، نظام نامه تضمين
كيفيت و مشخصات فني و آئين نامه ساختماني بايد توسط بازرس پيچ و مهره صورت پذيرد. بازرسي ها بايد در زمان
هاي مشخص و طي يك برنامه زمان بندي به گونه اي انجام شود كه از ايجاد وقفه در عمليات اجرايي اجتناب شود و
پيمانكار ملزم شود تا بلافاصله پس از وقوع هرگونه مغايرت اجرايي، نسبت به اصلاح آن اقدام نمايد.
مطالعه دقيق مباحث اجرايي مشخصات فني، نقشه هاي قرارداد، نقشه هاي كارگاهي ساخت و نقشه هاي نصبي
پروژه
مطالعه تمام “گواهي نامه هاي مطابقت مواد” كه از طرف كارخانه سازنده صادر شده است و حصول اطمينان از
تطابق ويژگي هاي مواد قطعات با الزامات پروژه
تائيد شناسايي مواد پيچ و مهره ها
تائيد وجود شرايط مناسب و تحت كنترل جهت انبار قطعات
تائيد وجود دستورالعمل هاي مصوب نصب پيچ و مهره
حصول اطمينان از آگاهي تمام نيروهاي كاري از دستورالعمل هاي نصب پيچ و مهره
مشاهده آزمايش پيش از نصب كه در ابتداي كار و به ازاي هر محموله انجام مي شود.
در روش استفاده از آچار كاليبره، عمليات كاليبراسيون آچار در ابتداي هر شيفت كاري كنترل شود.
كنترل كفايت وضعيت اتصال اعم از وضعيت ابعاد سوراخ ها، عدم وجود وضعيت نامناسب در سوراخ هايي كه
گشاد شده و يا برقو زده شده اند.
در اتصالات اصطكاكي، كنترل مناسب بودن وضعيت سطوح ورق هاي احتمالي كه بر روي يكديگر قرار
مي گيرند.
كنترل سفت شدن اوليه تمام پيچ ها قبل از اعمال نيروي پيش تنيدگي
در اتصالاتي كه بايد پيش تنيده شوند، در قالب يك برنامه زمان بندي مناسب عمليات پيش تنيدگي كنترل
شود تا از صحت انجام اين عمليات اطمينان حاصل شود.
هرگونه اختلاف نظر در خصوص دست يابي به ميزان پيش تنيدگي مورد نظر بايد بلافاصله حل و فصل شود.
گزارش كاملي در خصوص اتصالات مشاهده و بازرسي شده كه مورد قبول قرار گرفته اند، تهيه شود. اين گزارش
بايد طبق برنامه و در زمان هاي مربوط به مسئول معرفي شده تحويل شود.
نتيجه گيري
زلزلههاي قبل به مثابه آزمايشگاه بسيار بزرگ , نكات زياد ي را كه هر يك با صرف هزينه هنگفتي مي توانست آزمايش شود به
ما يادآور شده اند. عدم وجود سيستم مقاوم جانبي موثر و عدم تقارن مهاربندي در پلان و ارتفاع (وقوع طبقه نرم) دليل اصلي
تخريب ساختمانهاي با اسكلت فولادي در زلزله هاي قبل مي باشد. اشكالات اجرايي زيادي بوي ژه در اتصالات و نحوه و ميزان
جوشكاري آنها, متناقض با آئين نامه ها در ساختمانهاي آسيب ديده و در حال احداث ديده مي شود . براي جلوگيري از
حوادثي مشابه بم در كشور نبايد فرصت را از دست داد و از يكسو بايد با بهبود فرهنگ ساخت و ساز در كشور، زمينه هاي
اصلاح مكانيزم كنترل كيفيت طراحي و نظارت اجراي ساختمان هاي جديدالاحداث را فراهم آورد . ساختمانهاي فولادي پيچ و
مهره اي جايگزين مناسبي براي موارد متداول با اتصالات جوشي جهت رفع مشكلات اجرائي جوش است . علاوه بر ارتقاي
كيفي و امكان پيش سازي و صنعتي كردن ساختمانهاي فولادي، با اتصالات پيچ و مهره اي در ساخت پروژه هاي انبوه سازي