مزیت اسکلت پیچ و مهره ای نسبت به جوشی چیست؟
اگر در کلان‌شهر ها قدم بزنید یا به مراکز صنعتی در حال ساخت بروید. اسکلت های فلزی را می بیند که به جای جوش با پیچ و مهره به هم متصل شده‌اند. شاید ۲۰ یا ۳۰ سال پیش بیشتر مهندسین سازه از اسکلت فلزی جوشی استفاده می کردند، اما امروز با توجه به مزیت اسکلت پیچ و مهره ای نسبت به جوشی، اسکلت‌های جوشی فقط در سازه‌های کم اهمیت استفاده می‌شوند. افزایش کیفیت ساخت، سرعت بیشتر هنگام نصب، ایمنی و پایداری بیشتر، پرتی کمتر مصالح، مقاومت حرارتی بالا، امکان استفاده مجدد و کاهش هزینه ها از جمله برتری‌های اسکلت پیچ و مهره ای نسبت به دیگر انواع استراکچر های فلزی است.
اسکلت‌های جوشی هرچند مراحل ساخت ساده‌تر و سریع‌تری دارند و در بعضی از حالت‌ها هزینه‌های ساخت و ساز را کمتر می‌کنند اما مزیت‌های بیشمار ساختار های فلزی پیچ و مهره‌ای مهندسین را قانع کرده است تا اسکلت‌های جوشی را متعلق به گذشته بدانند.
قبل از این که توضیحات بیشتری در مورد نقاط قوت و ضعف اسکلت فلزی پیچ و مهره‌ای بدهیم بد نیست بیشتر با آن آشنا شویم. نام این سازه‌ها خود گویای همه چیز است. اسکلت فلزی است که قطعات آن به جای جوش یا پرچ به وسیله پیچ و مهره به هم متصل می شوند. در اسکلت‌های جوشی قطعات معمولا به وسیله جوش قوس الکتریکی به یکدیگر متصل می‌شوند. این نوع از سازه علاوه بر انرژی برق، محیط باز برای نصب، الکترود‌های جوشکاری به نیرو‌های متخصصی نیز نیاز دارد تا ساخت و ساز را مطابق با اصول و استاندارد‌ها انجام دهند. این موارد باعث افزایش هزینه‌ها می‌شوند. همچنین اسکلت‌های پیچ و مهره‌ای مقاومت بالایی در برابر زمین لرزه، سیل، آتش سوزی و باد و طوفان دارند.
مزایا و معایب اسکلت پیچ و مهره‌ای
با توجه به این که اسکلت‌های پیچ و مهره‌ای به وسیله دستگاه‌های صنعتی و در مجتمع سازه های فولادی سوله آرا استیل یزد، مجهز ساخته می‌شوند نسبت به سازه‌های جوشی از استحکام بالا‌تری برخوردار هستند. همچنین به دلیل از پیش آماده بودن قطعات، نصب این نوع از اسکلت‌ها به سرعت انجام می‌شود و پیچیدگی خاصی ندارد. به همین دلیل در مکان های پر رفت وآمد برای صرفه جویی در زمان پروژه از این سازه‌ها بیشتر استفاده می شود.
هزینه تمام شده اسکلت پیچ و مهره‌ای حتی ارزان تر از هزینه تمام شده سازه‌های بتنی است. با این وجود در دو سازه که مقاطع مشابهی دارند ممکن است استراکچر‌های دیگر مانند بتی یا جوشی هزینه کمتری داشته باشند، اما مهندس سازه می‌تواند با بهینه سازی کردن وزن سازه را کاهش دهد و بالطبع هزینه را پایین بیاورد. این آزادی عمل در ساختار‌های دیگر وجود ندارد.
بزرگ‌ترین مشکلی که می‌تواند در اسکلت‌های پیچی به وجود بیاید اجرای نامناسب و یا اشتباه در تعیین اجرای سوراخ ها و همچنین محاسبه نکردن میزان پیش تنیدگی پیچ‌ها و در آخر عدم انطباق سازه‌ها در هنگام نصب است.
عوامل تعیین کننده هزینه در اسکلت های پیچ و مهره ای
یکی مهم‌ترین مزیت اسکلت پیچ و مهره ای نسبت به جوشی هزینه کمتر آن است. اما چگونه استفاده از اسکلت پیچ و مهره ای باعث کاهش هزینه‌ها می شود؟
برای ساخت اسکلت فلزی با اتصالات جوشی به نیروی کار در محل ساخت و ساز نیاز دارید، اما اسکلت فلزی با اتصالات پیچ و مهره‌ای در کارخانه ساخته شده و تنها برای نصب به محل ساخت و ساز منتقل می‌شود. مهندسان نیروی کار کمتری برای ساخت یک سازه پیچ و مهره‌ای نیاز دارند که باعث کاهش هزینه ها می شود.
به طور معمول در پروژه‌های بزرگ پیمانکار می‌تواند هزینه‌های بالاسری، هزینه‌های تملک و هزینه تجهیزات را پخش کند تا هزینه‌های واحد کمتر شوند. همچنین برخی از اتصالات و تجهیزات اجاره‌ای هستند و اگر برای مدت کوتاه تری اجاره شوند هزینه کمتری خواهد داشت. با توجه به این که نصب اسکلت های پیچ و مهره ای به زمان کمی نیاز دارد در پروژه‌های بزرگ مقیاس به صورت ملموسی هزینه‌های کل کم خواهند شد.
به طور کلی طول مدت پروژه، نیروی کار و مصالح مورد نیاز بخش بزرگی از هزینه‌های ساخت یک سازه را تشکیل می دهند. استفاده از اسکلت پیچ و مهره ای علاوه بر فواید دیگری که دارد در همه این زمینه‌ها صرفه جویی می‌کند و در نتیجه هزینه کل پروژه را به شدت کاهش می‌دهد.
انواع پیچ‌های به کار برد شده در اسکلت‌های پیچ و مهره‌ای
در اتصالات پیچ و مهره‌ای از دو نوع پیچ معمولی و پر مقاومت استفاده می‌شود. این تقسیم بندی با توجه به مقاومت و جنس پیچ انجام شده است. ظاهر پیچ معمولی و پیچ پر مقاومت معمولا یکسان است و از دنده، انتها، تنه، شعاع و سر پیچ به همراه مهره تشکیل شده است.
پیچ‌های معمولی
این پیچ ها از فولادنرمه و درصد کمی از کربن ساخته می‌شوند. همه ظرفیت این پیچ‌ها به واسطه مقاومت کششی، برشی در سراسر قطر تامین می‌شود. این پیچ‌ها از مقاومت کمی برخوردار هستند. به همین خاطر در سازه‌های سبک، لاپه‌ها و خرپا های کوچک استفاده می‌شود. پیچ‌های معمولی بر اساس استاندارد ASTM پیچ‌های A307 نامیده می‌شوند. کمترین تنش گسیختگی این پیچ ها حدودا ۴۲۰۰ kg/cm2 است.
پیچ های ۳.۶، ۴.۶، ۴.۸، ۵.۶ که در استاندارد DIN آلمان تولید می شوند نیز جزو پیچ های معمولی حساب می شوند. این پیچ‌ها در قطر ۱۲ تا ۳۶ میلیمتر تولید می‌شوند.
ممکن است پیچ‌های معمولی زیر بار‌های متناوب مانند نیرو‌های ناشی از ضربه، نوسان،لرزش و نیرو‌های دینامیکی شل شوند یا مهره از پیچ جدا شود. برای جلوگیری از این اتفاق می توانید از ورق های شیار دار روی مهره، نصب خار خم شده یا یک فنر در پشت مهره یا واشر استفاده کرد. رایج ترین راه حل برای این مشکل استفاده از ۲ مهره است.
توجه کنید که استفاده از این نوع پیچ تنها در اتصالات اتکایی مجاز است.
پیچ های پر مقاومت
پیچ‌های پر مقاومت انقلابی در صنعت سازه‌های فولادی بودند. در ساخت این پیچ ها از فولاد و کربن متوسط استفاده می شوند. مهره این پیچ‌ها به وسیله عملیات مرغوب سازی تا ۳۵ ساعت گداخته می شوند. از ویژگی‌های این پیچ ها می توان به مقاومت برشی در سراسر قطر پیچ، اصطکاک بالا بین مهره و سطوح فلزی و مقاومت بالا در برابر تنش ها اشاره کرد.
جمع بندی
در این مقاله سعی شده از مزیت اسکلت پیچ و مهره ای نسبت به جوشی صحبت شود و اطلاعات مفیدی در مورد استراکچر های پیچ و مهره‌ای از واحد تحقیقات سوله آرا استیل یزد در اختیارتان گذاشته شده و امیدواریم این اطلاعات براتون مفید باشد.
دیدگاهی یافت نشد