فهرست مطالب
اجرای اسکلت فلزی عمدتا به دو روش اتصال جوشی و پیچ و مهرهای انجام میشود. ما در این مطلب به روش اجرای اسکلت فلزی جوشی میپردازیم.
اسکلت فلزی، یکی از پیشگامانهترین روشهای اجرای اسکلتبندی ساختمانی در صنعت ساختوساز به شمار میرود. اسکلت فلزی اما خود با شیوههای گوناگونی از نظر اتصال اجرا میشود که این شیوهها عبارتند از اتصالات پرچی، پیچ و مهرهای و جوشی. ما در این مطلب قصد داریم به روش اجرای اسکلت فلزی جوشی بپردازیم.
اجرای اسکلت فلزی جوشی
هر سازه فلزی از اتصالات زیادی تشکیل شده است. این اتصالات نهتنها در استحکام و مقاومت سازه نقش دارند، بلکه نقش مهمی در توزیع فشار و بارهای وارده ایفا میکنند و همین مسئله، اجرای ایمن و استاندارد آنها را ضروری کرده است.
در بخش قبل گفتیم که اتصالات سازه فلزی معمولا به سه روش پرچی، پیچ و مهرهای و جوشی انجام میشود. روش پرچی امروزه نسبتا منسوخ شده و عمدهترین روشها همچنان پیچ و مهرهای و جوشی هستند. ما در این مطلب قصد داریم به روش ساخت اسکلت فلزی جوشی بپردازیم.
مراحل اجرای اسکلت فلزی جوشی
ساخت اسکلت فلزی جوشی مراحلی دارد که در این بخش به طور مختصر هر مورد را توضیح میدهیم.
آرماتوربندی و اجرای فونداسیون
بخش نخست هر پروژه ساختمانی، معمولا مربوط به فرآیند گودبرداری، خاک برداری و تسطیح خاک است. هدف از این کار رسیدن به تراز طبقات منفی و اجرای فونداسیون در تراز مشخص شده در طراحی معماری و سازه می باشد. البته در اجرای گودبرداری، رعایت نکات ایمنی و استفاده از مهار برای دیوارهای جانبی ضرورت دارد.
بعد از گودبرداری نوبت به اجرای فونداسیون میرسد که یکی از کلیدیترین بخشهای اجرای یک پروژه ساختمانی محسوب میشود. این بخش با ترکیبی از بتن و میلگرد برای دستیابی به بالاترین استحکام ممکن انجام میشود و اجرای دقیق آن توسط افراد ماهر برای تضمین مقاومت کل سازه در آینده ضرورت دارد.
نصب صفحهستونها و بولتها
گام بعدی در اجرای اسکلت فلزی جوشی، قرارگیری ستون ها روی محل مقرر و محکم کردن بولت ها برای اتصال درست ستون به فونداسیون است. به منظور نصب دقیق ستون ها، پس از بتن ریزی فونداسیون، شابلون روی محل صفحه ستون ها قرار می گیرد و با نقشه برداری دقیق محل بولت ها روی شابلون علامت زده می شود. شابلون به محل کارخانه ارسال می گردد و محل سوراخکاری با توجه به شابلون روی صفحه ستون اعمال می گردد و به این ترتیب ستون به درستی در محل کارگاه نصب می گردد.
خرید متریال
خرید متریال برای اجرای اسکلت فلزی جوشی شامل انتخاب دقیق انواع فولادها و مصالح مورد نیاز پروژه است. این مرحله با توجه به نقشههای اجرایی و مشخصات فنی انجام میشود. ابتدا نوع و کیفیت فولاد مورد نیاز تعیین میگردد، سپس از تأمینکنندگان معتبر خریداری میشود. همچنین باید به استانداردها و مقاومت فولادها در برابر شرایط محیطی توجه کرد. مهم است که متریال بهموقع و در حجم کافی تأمین شود تا کار ساخت اسکلت فلزی بدون تأخیر پیش رود و کیفیت ساخت نیز تضمین شود.
برش فولاد
برش فولاد یکی از مراحل حیاتی در ساخت اسکلت فلزی جوشی است که باید با دقت و براساس نقشههای اجرایی انجام شود. این مرحله معمولاً با استفاده از دستگاههای برش صنعتی مانند گیوتین یا پلاسما صورت میگیرد تا فولاد به ابعاد و شکلهای مورد نیاز تبدیل شود. دقت در برش نه تنها باعث کاهش ضایعات مواد میشود، بلکه اتصالات دقیقتر و جوشکاری بهتری نیز فراهم میکند. هرگونه اشتباه در برش میتواند باعث مشکلاتی در مراحل بعدی، مانند نصب و اسمبل قطعات، شود.
پیش اسمبل قطعات
پیش اسمبل قطعات مرحلهای است که در آن بخشهای مختلف فولادی مانند ستونها، تیرها و اتصالات پیش از نصب نهایی در کارگاه بهطور موقت مونتاژ میشوند. این فرآیند به منظور اطمینان از دقت ابعاد و صحت اتصالات انجام میگیرد. قطعات بعد از برش و سوراخکاری، بهصورت پیشمونتاژ قرار میگیرند تا مشکلات احتمالی در اندازهها یا تطابق قطعات شناسایی و اصلاح شود. این کار باعث میشود که در مراحل نهایی نصب، زمان کمتری برای تنظیم و اصلاح نیاز باشد و کار به صورت روانتر انجام شود.
اتصال قطعات تکمیلی
اتصال قطعات تکمیلی به مرحلهای از نصب سازههای فلزی گفته میشود که پس از پیشمونتاژ اولیه، اجزا بهطور کامل به یکدیگر متصل میشوند. این اتصالات شامل جوشکاری دقیق، بستن پیچها و نصب قطعات کمکی است که به تقویت و پایداری سازه کمک میکند. توجه به دقت در این مرحله بسیار حائز اهمیت است تا اطمینان حاصل شود که تمامی اجزا به درستی به یکدیگر متصل شدهاند و سازه نهایی توان تحمل بارها و نیروهای مختلف را دارد.
تمیزکاری و رنگ آمیزی
تمیزکاری و رنگآمیزی از مراحل نهایی کار در ساخت اسکلت فلزی است که به منظور محافظت از سازه در برابر خوردگی و زنگزدگی انجام میشود. پس از نصب کامل قطعات، سطح فولاد باید به دقت تمیز شود تا از هرگونه آلودگی، روغن، گرد و غبار و زنگزدگی پاک گردد. سپس، رنگآمیزی با استفاده از مواد مقاوم در برابر شرایط محیطی، مثل رنگهای اپوکسی یا ضدزنگ، روی سطح اعمال میشود. این کار نه تنها به زیبایی ظاهری سازه کمک میکند بلکه طول عمر آن را نیز افزایش میدهد.
برپایی ستونها
برای برپایی ستونها معمولا از تیمی از افراد متخصص و جرثقیلهای قدرتمند استفاده میشود. در این مرحله، ستونها به ترتیب با استفاده از جرثقیل بلند شده و در محل صفحهستونها قرار میگیرند. سپس مرحله نصب و اتصال هر ستون به فونداسیون انجام میشود.
ستونها با جوشکاری، پیچ و مهره و نصب بادبند و مهاربند به خوبی مقاومسازی میشوند تا هیچ مشکلی در آینده برای آنها پیش نیاید.
اتصال تیرها به ستونها
در ادامه اجرای اسکلت فلزی جوشی و بعد از نصب موفق ستونها و محکمسازی اتصال آنها به فونداسیون، نوبت به اتصال تیرها به ستونها میرسد. اتصال تیر به ستون در فرآیند ساخت اسکلت فلزی جوشی با روشهای مختلفی انجام میگیرند که عمدتا عبارتند از سه روش اتصال ساده یا مفصلی، نیمه صلب و صلب.
نصب بادبند و مهاربند
در ساخت اسکلت فلزی جوشی، معمولا لازم است که برای مهار نیروها، فشارها و تکانههایی که در نتیجه عواملی مانند باد و طوفان یا زلزله پدید میآیند، از اتصالات گیردار، مهاربند، دیوار برشی و یا ترکیبی از آن ها استفاده شود. بادبندهای ضربدری، K شکل و V شکل از رایجترین انواع بادبندهایی هستند که در این بخش از ساخت اسکلت فلزی جوشی مورد استفاده قرار میگیرند و با جوش به بخشهای مختلف سازه فلزی متصل اتصالات گیردار زیرسری-روسری، درختی، WUF-W نیز ار اتصالات پرکاربرد در صنعت ساختمان فلزی هستند.
انواع اتصالات در اجرای اسکلت فلزی جوشی
همانطور که مشخص است، در روش اجرای اسکلت فلزی جوشی از دستگاه جوشکاری برای اتصال اجزای اسکلت فلزی استفاده میشود. این اتصالات از نظر موقعیت اتصال به انواع زیرسری-روسری، درختی، WUF-W و غیره تقسیم می شود.البته اتصالات اسکلت فلزی جوشی خود از نظر نوع جوش و حالت جوش نیز به انواعی تقسیم میشوند که جزئیات آن را در ادامه میبینید.
اتصالات اسکلت فلزی از نظر نوع جوش
انواع اتصالات جوشی عبارتند از جوش نبشی (ماهیچهای)، جوش انگشتانه، جوش کام و جوش شیاری.
اتصالات اسکلت فلزی از نظر حالت جوش
انواع اتصالات اسکلت فلزی از نظر حالت جوش عبارتند از بالاسری، تخت، افقی و عمودی.
در مجموع باید بدانید که جوش ماهیچهای ضعیفتر از جوش شیاری محسوب میشود اما استحکام آن برای سازه فلزی مناسب است و در نتیجه از کاربردیترین انواع اتصالات جوشی در ساخت اسکلت فلزی جوشی به شمار میرود. جوش انگشتانه و کام نیز هزینهبر هستند و در انتقال نیروهای کششی عمود بر سطح کارکرد ضعیفی دارند که سبب شده چندان رایج نباشند.
مزایا و معایب اجرای اسکلت فلزی جوشی
اجرای اسکلت فلزی جوشی دارای مزایا و معایبی نیز هست. موضوعی که در این بخش به آن میپردازیم.
مزایای ساخت اسکلت فلزی جوشی
یکی از اصلیترین مزایای اجرای اسکلت فلزی به روش جوش، سرعت عمل بالای کار و هزینه و وزن کمتر اتصالات جوشی است. دیگر مزایای اتصال اسکلت فلزی به روش جوش عبارتند از؛ تحمل نیروهای فشاری سازه به طور کامل، تناسب این روش برای سازههای تحت نیروی پیچشی، استحکام بالای اسکلت، جلوه بهتر سازه و اجرای بهتر فرآیند انتقال بار به دلیل نبود سوراخ در سطح مقطع.
با وجود این، اجرای اسکلت فلزی جوشی معایبی نیز دارد. یکی از مهمترین مشکلات در این روش، فقدان انبساط در المانهای باربر است که به مرور منجر به حرکات انقباضی در اتصالات و ایجاد ترکهایی در جوشها میشود. از طرفی، این روش نیاز به بازرسی دقیق پایداری اتصالات دارد که زمان نسبتا زیادی میطلبد.
دیگر ایرادات روش ساخت اسکلت فلزی جوشی عبارتند از اعوجاج داخلی و خارجی اجزای سازه فلزی و احتمال بروز ضعف در محل اتصال قطعات فولادی در نتیجه حرارت شدید به کار بسته شده برای فرآیند یکی از بزرگترین ضعف های سازه فلزی جوشی سختی اجرای جوش تمیز در محل کارگاه می باشد. جوش باید عاری از هوا، پوک شدگی و ذرات گرد و غبار باشد. ایجاد محل ایزوله در کارگاه ساختمانی برای اجرای دقیق جوش بسیار دشوار است.
ضرورت بازرسی جوش در زمان اجرای اسکلت فلزی جوشی
همان طور که اشاره شد، در روش ساخت اسکلت فلزی جوشی، بازرسی جوش میتواند عاملی کلیدی و اطمینانبخش در ارتباط با کیفیت جوشهای انجام شده در محل اتصالات سازه فلزی باشد. بازرسی جوش سبب میشود تا ضمن حصول اطمینان از کیفیت جوش، مشکلات یا ضعفهای احتمالی نیز شناسایی شده و راهحلهای مناسب برای رفع آنها، پیش از رفتن به مراحل دیگر ساختوساز به کار گرفته شوند. بازرسی جوش خود به طرق مختلفی انجام میشود که عمدهترین آنها عبارتند از؛
بازرسی بصری
بازرسی بصری سادهترین روش بازرسی جوش است که بعد از اجرای اسکلت فلزی جوشی و با بازبینی عادی بدون استفاده از ابزار خاصی انجام میشود. در این روش معمولا ترکها، حفرهها، نفوذها و یا حاشیههای ناکافی به خوبی قابل شناسایی و رفع هستند. البته اجرای بازرسی بصری جوش نیاز به مهارت و تخصص بالایی دارد و نیاز است که توسط افراد ماهر و باتجربه در این زمینه انجام شود.
بازرسی با هلیوم
دیگر روش بازرسی جوش، روش بازرسی با هلیوم است که یکی از پیشرفتهترین روشهای کنترل کیفیت و بررسی جوش در صنعت ساختوساز محسوب میشود. در این روش، از گاز هلیوم برای تشخیص خلا، مشکلات و ضعفهای اتصالات در اسکلت فلزی جوشی استفاده میشود.
این روش قادر به شناسایی نشتی، ضعفها و ترکهای بسیار ریزی است که در روش بازرسی بصری قابل شناسایی نیستند و در آینده ممکن است در نتیجه نوسانات دمایی و تداوم فشار مشکلساز شوند.
بازرسی به روش تست اولتراسونیک
تست اولتراسونیک (UT) یکی از روشهای پیشرفته بازرسی غیرمخرب (NDT) است که برای تشخیص عیوب داخلی در مواد به کار میرود. در این روش، امواج فراصوت با فرکانس بالا از طریق یک پراب به قطعه وارد میشوند. این امواج در مواجهه با عیوب داخلی مانند ترکها، حفرهها یا ناپیوستگیها بازتاب میشوند. امواج بازتابشده به پراب بازمیگردند و با استفاده از دستگاه، محل و اندازه عیب شناسایی میشود. این روش برای تشخیص دقیق عیوب داخلی بهویژه در جوشهای ضخیم و سازههای فلزی بسیار کاربردی است.
بازرسی به روش تست رادیوگرافی
روش رادیوگرافی یا تست پرتونگاری یکی از روشهای رایج بازرسی غیرمخرب است که برای بررسی کیفیت جوش و تشخیص عیوب داخلی سازههای فلزی استفاده میشود. در این روش، اشعههای ایکس یا گاما از یک منبع تابش به سمت جوش یا قطعه مورد نظر هدایت میشوند. پرتوها از داخل مواد عبور کرده و به یک فیلم حساس یا سنسور برخورد میکنند. ناپیوستگیها یا عیوب داخلی مانند ترکها، تخلخل یا عدم جوش مناسب باعث ایجاد تغییراتی در جذب پرتوها شده که به صورت تغییرات در شدت تصویر بر روی فیلم نمایان میشود.
مزیت روش رادیوگرافی این است که امکان بررسی دقیق عیوب داخلی بدون نیاز به تخریب قطعه را فراهم میکند و عیوبی مانند حفرهها، ترکها، نفوذ ناقص، یا سربارهها بهراحتی قابل شناسایی هستند. با این حال، این روش به تجهیزات ویژه و پرسنل آموزشدیده نیاز دارد و باید به ایمنی و خطرات تابش توجه زیادی شود.
بازرسی به روش مایعات نافذ
روش مایعات نافذ یک روش غیرمخرب است که برای شناسایی ترکهای سطحی، حفرهها، و ناپیوستگیهای باز به سطح در فلزات و غیرفلزات استفاده میشود. در این روش، ابتدا سطح قطعه تمیز میشود تا هرگونه آلودگی یا روغن از بین برود. سپس مایع نافذ (که اغلب به رنگ روشن یا فلورسنت است) بر روی سطح اعمال میشود و به داخل ترکها یا ناپیوستگیهای باز نفوذ میکند. پس از مدت زمان لازم، مایع اضافی از سطح پاک میشود و یک ماده ظاهرکننده (Developer) اعمال میگردد. این ماده کمک میکند تا مایع نافذ باقیمانده در ترکها به سطح بیاید و عیوب سطحی به شکل خطوط یا لکههای واضح نمایان شوند.
این روش برای بررسی قطعاتی که دارای سطح صاف و تمیز هستند کاربرد دارد و بسیار مؤثر است اما فقط عیوب سطحی را شناسایی میکند و برای عیوب داخلی مناسب نیست.
اهمیت دقت و کیفیت کار در اجرای اسکلت فلزی جوشی
همانطور که در طول این مطلب بارها مورد اشاره قرار گرفت، در طراحی و اجرای سازههای فولادی، دقت بالای کار از اهمیت زیادی برای تامین ایمنی و طول عمر سازه برخوردار است. هر اتصال در سازه فلزی جوشی باید به شکلی ساده و قابل اجرا و بر اساس درک مشخصی از مسیر انتقال بار، تاثیر صلبیت عناصر، نحوه توزیع نیرو و تاثیر آن بر دیگر المانهای سازه طراحی شود.