شرح مفصل اتصالات پیچ سازه فولادی

پیچ و مهره سازه فولادیبه طور قابل توجهی با پیچ و مهره های مکانیکی معمولی در اشکال اتصال، مکانیسم های{0}} یاتاقان و فرآیندهای ساخت متفاوت است. با توجه به درجه تنش، شرایط خدمات و الزامات طراحی، اتصالات در مهندسی سازه های فولادی عمدتاً به دو دسته تقسیم می شوند: اتصالات پیچ معمولی و اتصالات پیچ و مهره با استحکام بالا. هر نوع اتصال در الزامات دقت، استانداردهای قطر سوراخ، اصول تحمل نیرو و سناریوهای قابل اجرا بسیار متفاوت است.

1. اتصالات پیچ معمولی

پیچ های معمولی بر اساس دقت ساخت به سه درجه دقیق A، B و C طبقه بندی می شوند. گرید A و B پیچ های تصفیه شده هستند، در حالی که درجه C یک پیچ خشن است. در غیر این صورت، پیچ‌های خشن درجه C به‌طور پیش‌فرض برای اتصالات معمولی در سازه‌های فولادی استفاده می‌شوند. از نظر شکل و ساختار، پیچ‌های معمولی شامل پیچ‌های سر شش‌ضلعی، پیچ‌های دو سر-، پیچ‌های سر فرورفته و انواع دیگر هستند.

پیچ های خشن درجه C دارای دقت ماشینکاری کم و فاصله زیاد دیواره هستند. آنها عمدتاً برای قبل از مونتاژ کارگاه‌های سازه‌های فولادی، پیش-سفت‌کردن اجزای پرچ‌شده، موقعیت‌یابی و تثبیت موقت قبل از نصب رسمی-پیچ‌ها با استحکام بالا، و تثبیت موقت قبل از جوشکاری گره استفاده می‌شوند. هنگامی که به عنوان پیچ و مهره ثابت استفاده می شود، باید پس از تراز کردن اجزا، با اقدامات ضد شل شدن قابل اعتماد برای جلوگیری از شل شدن و جبران در حین ساخت، کاملاً سفت شوند.

1.1 پیچ و مهره تصفیه شده (درجه A/B)

پیچ و مهره های تصفیه شدهدارای دقت ماشینکاری بالا، تحمل پیچ کوچک و حداقل فاصله مونتاژ، دستیابی به تناسب محکم بین میله پیچ و سوراخ پیچ. آنها الزامات سختگیرانه ای برای دقت ایجاد سوراخ و دقت ماشینکاری میله پیچ دارند و باید به جای ضربه شدید در هنگام نصب، با ضربه ملایم قرار گیرند. پیچ و مهره های تصفیه شده برای اتصالات ساختاری دقیقی که نیاز به جداسازی و مونتاژ مکرر دارند یا قابلیت پرچ کردن ندارند، مناسب هستند. آنها بیشتر در مونتاژ تجهیزات مکانیکی استفاده می شوند و به ندرت در ساخت سازه های فولادی استفاده می شوند.

2. اتصالات پیچ و مهره با استحکام بالا

با توجه به حالت‌های طراحی مکانیکی، پیچ‌ها با استحکام بالا برای سازه‌های فولادی به دو نوع اصطکاکی و یاتاقانی تقسیم می‌شوند. این دو نوع از نظر مواد، مشخصات و خواص مکانیکی یکسان هستند و تنها در معیارهای کنترل لغزش طراحی و مکانیسم‌های قضاوت شکست با هم تفاوت دارند. از نظر اشکال ساختاری، آنها به پیچ‌های شش‌ضلعی بزرگ-استحکام بالا و پیچ‌های با مقاومت بالا- از نوع torshear دسته‌بندی می‌شوند.

2.1 اتصال پیچ و مهره با اصطکاک{1}}نوع بالا{2}}

پیچ و مهره‌های اصطکاکی{0}}با استحکام بالا{1}}صفحات اتصال فشرده را از طریق نیروی پیش کشش پیچ- و انتقال بارهای خارجی توسط اصطکاک استاتیکی ایجاد شده در سطح تماس صفحات فولادی. هیچ لغزشی در محل اتصال مجاز نیست و پیچ ها نیروی برشی را تحمل نمی کنند. هر گونه لغزش روی سطح صفحه به عنوان شکست اتصال در نظر گرفته می شود. برای بهبود ضریب اصطکاک، سطح تماس اجزای فولادی را می توان با سند بلاست و شات بلاست پردازش کرد تا یک سطح زنگ زده یکنواخت تشکیل شود که مقاومت در برابر لغزش را افزایش می دهد و آرایش پیچ و مهره را بهینه می کند. قطر سوراخ مونتاژ پیچ‌های اصطکاکی-نوع بالا-1.5 تا 2.0 میلی‌متر بزرگ‌تر از قطر اسمی پیچ است.

2.2 بلبرینگ-نوع بالا-اتصال پیچ با استحکام

بلبرینگ پیچ و مهره های با استحکام بالا با تکیه بر اصطکاک سطح صفحه در شرایط کاری عادی بارها را منتقل می کند. هنگامی که بار از ظرفیت تحمل اصطکاک فراتر رود، لغزش جزئی اتصال مجاز است و تنش به طور مشترک توسط مقاومت برشی میله‌های پیچ و فشار تحمل دیوارهای سوراخ صفحه تحمل و منتقل می‌شود. حالت های شکست آن با پیچ و مهره های معمولی، یعنی شکست برشی پیچ یا شکست خرد شدن بلبرینگ ورق فولادی مطابقت دارد. قطر سوراخ مونتاژ پیچ‌های بلبرینگ-نوع بالا- استحکام 1.0 تا 1.5 میلی‌متر بزرگ‌تر از قطر اسمی پیچ است. ماشین‌های حفاری CNC و جیگ‌های مته برای حفاری دقیق سوراخ برای اطمینان از دقت موقعیت سوراخ در اولویت هستند.

تفاوت اصلی بین دو نوع-پیچ استحکام بالا: پیچ‌های نوع اصطکاکی-معیار طراحی بدون-لغزش با حاشیه ایمنی و پایداری بالاتر، مناسب برای سازه‌های تحت بار ارتعاشی، بار دینامیکی و بار اصلی{3}}شرایط باربری. پیچ‌های نوع بلبرینگ لغزش محدودی را می‌دهند و ظرفیت باربری بالاتری دارند که برای سازه‌های بار ثابت قابل استفاده است.

2.3 مونتاژ پیچ شش ضلعی بزرگ- با استحکام

یک مجموعه پیچ شش ضلعی بزرگ-با استحکام بالا از یک پیچ-استحکام بالا، یک مهره و دو واشر تشکیل شده است.

قبل از ساخت و ساز رسمی، پیچ و مهره های ناهموار برای تثبیت موقت و تراز دقیق اجزا استفاده می شود. پس از کالیبراسیون، پیچ‌های ناهموار گروه پیچ با پیچ‌های{1}}با استحکام بالا به‌طور متوالی از مرکز به هر دو طرف جایگزین می‌شوند و سپس سفت‌های اولیه، سفت شدن مکرر و سفت‌کردن نهایی انجام می‌شود. در طول مونتاژ باید یک واشر در هر طرف میله پیچ نصب شود.

استانداردهای گشتاور ساخت و ساز: گشتاور سفت شدن اولیه 50% گشتاور سفت شدن نهایی است. گشتاور سفت شدن مکرر برابر با گشتاور سفت شدن نهایی است که شکاف های مونتاژ را از بین می برد و نیروی پیش کشش پیچ را یکنواخت می کند. فرمول محاسبه گشتاور سفت شدن نهایی: Tc=K×Pc×d. کجا: Tc=گشتاور سفت شدن نهایی (N·m); K=ضریب گشتاور; Pc=ساخت و ساز پیش-نیروی کششی (kN); d=قطر اسمی پیچ (mm). آچارهای گشتاور باید قبل از هر بار استفاده کالیبره شوند تا دقت ساخت تضمین شود.

2.4 Torshear نوع بالا-مجموعه پیچ با استحکام

یک نوع torshear کاملپیچ-با استحکام بالامجموعه از یک پیچ و مهره، یک مهره و یک واشر تشکیل شده است که به جای واشرهای دو طرفه، فقط یک واشر در سمت مهره نصب شده است.

فرمول محاسبه برای گشتاور سفت شدن اولیه: Tc=0.065×Pc×d. کجا: Tc=گشتاور سفت شدن اولیه (N·m); Pc=ساخت و ساز قبل از-نیروی کششی (kN); d=قطر اسمی پیچ (mm). یک آچار torshear ویژه برای سفت شدن نهایی استفاده می شود که پس از پیچاندن دم شکوفه آلو در انتهای پیچ تکمیل می شود. پیچ‌های Torshear دارای قابلیت کنترل کیفیت ساخت بالا، با نظارت کیفیت متمرکز بر بازرسی کل فرآیند و کنترل فرآیند است.