مقدمه
هر سازه ترکیبی از اعضای جدا از هم می باشد که این اعضا باید به طریق .مناسبی به یکدیکر متصل شوند. پرچ و پیچ دو نوع از این وسایل می باشند که در این فصل به معرفی و بررسی آنها می پردازیم.
پرچ
پرچ از قدیمی ترین وسایلی می باشد که از آن برای اتصال اعضای سازه های فلزی استفاده می شود. لیکن امروزه بنا به دلایلی که بعداً ذکر خواهد گردید استفاده از پرچ رفته رفته منسوخ می شود. همانند شکل زیر یک پرچ نکوبیده از یک تنها استوانه ای که یک سر آن دارای کلاهک می باشد تشکیل می شود. پرچ ها معمولا از فولاد نرمه ساخته می شوند. در استاندارد آمریکایی دو نوع پرچ یکی A502-1 با تنش جاری شدن 1900 کیلوگرم بر سانتی متر مربع و دیگری A502-2 با تنش جاری شدن 2600 کیلوگرم بر سانتی متر مربع وجود دارد. عمل گرم کردن پرچ و همچنین کوبیدن آن باعث تغییر در خواص مکانیکی پرچ می شود.
روش کوبیدن پرچ بدین ترتیب است که ابتدا آن را تا دمای سرخ شدن گرم می‌کنند. سپس آن را توسط انبر مخصوصی درون سوراخ اتصال قرار داده و با ثابت نگه داشتن سر کلاهک دار آن سر دیگر را می کوبند تا به فرم کلاهک در آید و پرچ محکم گردد. در طی این مراحل تنه پرچ به طور کامل سوراخی که در آن فرو رفته پر می کند. در حین سرد شدن پرچ منقبض می شود که این انقباض باعث به وجود آمدن نیروی پیش تنیدگی در پرچ می شود. اما از آنجایی که این نیروی پیش تنیدگی از پرچی به پرچ دیگر فرق می کند از آن نمی توان در محاسبات طراحی استفاده کرد. البته پرچ را به صورت سرد نیز می کوبند که در این پرچها دیگر نیروی پیش تنیدگی وجود ندارد. امروزه پرچکاری به دلایل زیر از رونق افتاده است:
پیشرفت فن جوشکاری
تولید پیچ های پر مقاومت
احتیاج به نیروی انسانی زیاد و ماهر برای پرچکاری
احتیاج به نظارت دقیق
تولید سر و صدای زیاد در هنگام کوبیدن و خطر آتش سوزی در کارگاه
در ایران صنعت پرچکاری هیچ وقت به طور جدی رونق نگرفت و طراحان به ندرت به طراحی پرچ می خورند.
پیچ های معمولی
این پیچها از فولاد نرمه (با کربن کم) ساخته می شوند و در استاندارد آمریکایی با علامت A307 نمایش داده می شوند. این نوع پیچ ارزانترین نوع پیچ می باشد، اما معلوم نیست که اتصالی که با آن ساخته می شود، ارزانترین باشد. زیرا به علت پایین بودن مقاومت، تعداد آن نسبت به پیچ های اعلا (پر مقاومت) ممکن است بیشتر گردد. این نوع پیچ ها در ساختمان سازی سبک، اعضا مهاربندهاو اعضای درجه دوم، خرپاهای کوچک لایه ها و کلیه اعضایی که بار وارد بر آنها سبک و استاتیکی می باشد مورد استفاده قرار می گیرند.
مورد استفاده دیگر این پیچ به عنوان پیچ مونتاژ در اتصالاتی که وسایل اصلی اتصال آنها پیچ های اعلا و یا جوش است می باشد. لقی سوراخ این نوع پیچ ها حدود 2 میلیمتر می باشد. این نوع پیچ ها از قطر 6 تا 100 میلیمتر ساخته می شوند.
پیچ های پر مقاومت
در استاندارد آمریکایی دو نوع پیچ پر مقاومت که با علامت A490 , A325 نشان داده می شوند، وجود دارد. پیچ های A325 از لاد با کربن متوسط که مقاومت جاری شدن آن حدود 5600 تا 6300 کیلوگرم بر سانتی متر مربع است ساخته می شوند و تقریباً معادل پیچ های پر مقاومت آلمانی 8.8 می باشند. پیچ های A490 از فولاد آلیاژ دار با مقاومت جاری شدن 8000 تا 9000 کیلوگرم بر سانتی متر مربع ساخته می شوند و معادل پیچ های آلمانی 10k می باشد.
قطر پیچ های پر مقاومت بین 12 تا 38 میلیمتر ( تا اینچ) می بشاد که استفاده از قطرهای 20 و 22 میلیمتر ( و اینچ) در ساختمان سازی معمولتر است.
مشخه مهم پیچ های پر مقاومت در این است که با سخت کردن معین مهره های آنها یک نیروی پیش تنیدگی که به بار دوام مشهور است در آنجا ایجاد می شود. این نیروی پیش تنیدگی با فشار دائمی که بر صفحات اتصال وارد می آورد باعث تولید نیروی اصطکاکی بین آنها می شود که از این نیروی اصطکاکی می توان در محاسبات اتصال استفاده نمود.
شکل ظاهری پیچ ها
شکل ظاهری پیچ ها (چه از نوع معمولی و چه از نوع پر مقاومت) مطابق شکل زیر می باشد.
برای جلوگیری از باز شدن محدود مهره ها آنها را می توان به وسیله خال جوش به پیچ و یا صفحه اتصال محکم نمود. روش دیگر استفاده از واشرهای فنری می باشد. البته تدابیر فوق فقط برای پیچ های معمولی می باشد. در پیچ های پیش تنیده به خاطر وجود نیروی پیش تنیدگی در پیچ خطر باز شدن مهره ها وجود ندارد.
جوش
مقدمه
جوشکاری عبارت است از اتصال و یکپارچه کردن مصالح به یکدیگر به کمک حرارت با و یا بدون استفاده از فشار و یا مواد پر کننده اضافی.
برای ذوب فلز مبنا و ماده جوش حرارت به کار می رود. تا مواد سیال شده و تداخل آنها عملی گردد. ضمناً حرارت شکل پذیری را افزایش داده باعث می شود که حتی در صورت عدم ذوب کامل سیلان خمیری انجام شود. به علاوه حرارت باعث کمک به کنده شدن لایه های مواد خارجی از روی اجسام می گردد.
معمولترین روش های جوشکاری، خصوصاً برای جوش فولاد ساختمانی، استفاده از انرژی برق به عنوان منبع حرارتی است. بدین منظور اغلب از قوس الکتریکی استفاده می شود. قوس الکتریکی تشکیل شده است از یک تخلیه جریان نسبتاً بزرگ بین الکترود و فلز مبنا[1] که از میان ستونی از مواد گازی یونیزه به نام پلاسما انجام می‌پذیرد. در جوش قوس الکتریکی[2]، عمل ذوب و اتصال با جریان مواد در طول قوس و بدون اعمال فشار صورت می گیرد.
انواع روش های جوشکاری با استفاده از قوس الکتریکی
در زیر به تشریح چهار روش متداول برای جوشکاری با استفاده از قوس الکتریکی می پردازیم:
1- جوش های قوس الکتریکی با الکترود روکش دار ([3]AMAW)
جوش های قوس الکتریکی با الکترود روکش دار یکی از مهمترین، ساده ترین و شاید کارآمد ترین جوشی است که برای فولاد ساختمانی به کار می رود. در محاورات فنی، این روش به نام جوش برقی دستی با الکترود خوانده می شود.
حرارت توسط برقرار نمودن قوس الکتریکی بین یک الکترود روکش دار و اعضایی که باید متصل شوند ایجاد می گردد. مدار جوشکاری در شکل به نمایش درآمده است.