برای ساخت سازه فولادی استفاده از جوشکاری برای اتصال مقاطع و قطعات الزامی است. در این مقاله، جوشکاری سازه فولادی را بر اساس انواع سازه فولادی بررسی خواهیم کرد.
فهرست مطالب
- جوشکاری چیست؟
- آشنایی با انواع سازه فولادی
- قاب‌های صلب
- قاب‌های ساده
- قاب‌های نیمه صلب
- عملیات اجرایی در سازه‌های فولادی
- عملیات ساخت و جوشکاری اعضای فولادی
- هم‌راستا کردن ورق‌ها
- جوشکاری بال و جان
- انواع جوش در جوشکاری سازه فولادی
- جوشکاری بال و جان
- انواع جوش در جوشکاری سازه فولادی
- جوش‌های اصلی
- جوش‌های فرعی
- جوش‌های طولی
- جوش‌های عرضی
- سخن پایانی
جوشکاری چیست؟
منظور از جوشکاری، اتصال و یکپارچه‌کردن قطعات فلزی به کمک حرارت، فشار یا ترکیبی از حرارت و فشار است. در تاریخچۀ جوشکاری اگر نگاهی بیندازیم، جوش سندانی آغازگر فرایند جوشکاری امروزی است. در این روش دو قطعۀ فولادی گداخته‌شده با ضربات چکش یا سنبه با یکدیگر یکپارچه می‌شدند.
به‌طور کلی در هر فرایند جوشکاری عوامل زیر موردنیاز است:
- منبعی برای ایجاد گرما؛ منبع ایجاد گرما می‌تواند شعله یا منبع الکتریکی باشد
- فلز مادر یا فلز پایه؛ فلز پایه همان قطعات فلزی هستند که باید با هم یکپارچه شوند
- فلز پرکننده یا فلز جوش؛ فلزی که در فرایند جوشکاری ذوب شده و درز بین دو مقطع را پر می‌کند
آشنایی با انواع سازه فولادی
بر اساس مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، سازه‌های فولادی برحسب نوع اتصالاتی که در آن‌ها به کار می‌رود به سه دسته تقسیم می‌شوند. جوشکاری سازه فولادی بر اساس این دسته‌بندی انجام می‌شود. دسته‌بندی انواع اتصالات در ساختمان فولادی عبارت‌اند از:
1. قاب‌های صلب
در این نوع ساختمان‌ها پیوستگی کامل در محل اتصالات برقرار است، به این ترتیب که زاویۀ اولیه بین اعضای متقاطع در محل اتصال، ثابت نگاه داشته می‌شود. این عمل با تأمین درجه صلبیت چرخشی در حدود 90 درصد یا بیشتر که برای جلوگیری از تغییر زاویه ضرورت دارد، انجام می‌پذیرد.
2. قاب‌های ساده
در این نوع ساختمان‌ها صلبیت چرخشی در انتهای اعضا در حدی که عملاً امکان آن وجود دارد، پایین نگه داشته می‌شود. اگر زاویۀ اصلی بین اعضای متقاطع امکان تغییری تا حدود 80 درصد مقدار چرخش نظری اتصال مفصلی و کاملاً بدون اصطکاک را دارا باشد، اتصال این اعضا را می‌توان ساده حساب کرد.
3. قاب‌های نیمه‌صلب
در این نوع اتصالات، صلبیت چرخشی بین 20 تا 90 درصد صلبیت لازم برای جلوگیری از هرگونه تغییر زاویه است. به عبارت دیگر می‌توان فرض کرد که در اتصالات نیمه‌صلب لنگر انتقالی توسط اتصال نه مانند اتصالات ساده صفر (یا مقداری کوچک) است و نه مساوی لنگر به دست آمده از تحلیل الاستیک قاب صلب است.
محدودیت استفاده از این نوع اتصال، عمدتاً به خاطر اشکالاتی است که در تخمین صحیح درجه صلبیت آن‌ها وجود دارد. در اتصالات سازه فولادی و ساخت اعضای آن از تیرآهن استفاده می‌شود. برای بررسی قیمت تیرآهن روی لینک کلیک کنید.
عملیات اجرایی در سازه‌های فولادی
عملیات اجرایی و جوشکاری سازه فولادی طبق ترتیب زیر انجام می‌شود:
- تهیه نقشه‌های ساخت با توجه به نقشه‌های محاسباتی
- عملیات برشکاری و سوراخ‌کاری
- عملیات ساخت اعضا
- تمیزکاری و رنگ
- حمل
- عملیات پیش‌مونتاژ و مونتاژ در پای کار
- عملیات واداشتن، نصب، خال‌جوش و اتصالات موقت
- تنظیم نهایی، شاقولی کردن ستون‌ها، هم‌محورکردن تیرها و تکمیل اتصالات
- بازرسی و تأیید نهایی
- رنگ‌آمیزی و لکه‌گیری
هرکدام از مراحلی که در بالا گفته شده است با طی شرایطی انجام می‌شود. چون در این مقاله قصد داریم جوشکاری در ساختمان‌های فولادی را بررسی کنیم، درمورد مرحله عملیات ساخت اعضا بیشتر صحبت خواهیم کرد.
عملیات ساخت و جوشکاری اعضای فولادی
روش ساخت اعضا برحسب اینکه از ورق ساخته شوند یا پروفیل، متفاوت است. در صورتی که اعضا از ورق ساخته شوند، مراحل کار به‌صورت زیر است:
- برشکاری
- تسمه‌سازی (یعنی یکسره‌کردن ورق‌ها و انجام جوش درزهای آن‌ها روی شاسی و بازرسی جوش درزها)
- مونتاژ اولیه (یعنی مونتاژ بال و جان و خال‌جوش‌کردن آن در داخل قالب)
- جوش اولیه (تکمیل جوشکاری بال و جان یا جوش سخت‌کننده‌های ستون‌های جعبه‌ای
- مونتاژ صفحه ستون یا فلنج تیر
- تاب‌گیری
- مونتاژ سخت‌کننده‌ها و سایر الخاقیات هسته ستون یا مونتاژ وجه چهارم در ستون‌های جعبه‌ای
- جوش ثانویه (تکمیل جوش هسته ستون یا تیر)
- مونتاژ نهایی (ملحقات ستون مثل دستک، ورق زیرسری، ورق بادبند و…)
- جوش نهایی
در مواقعی، تقدم و تأخر ردیف‌های 2 و 3 عوض می‌شود؛ یعنی ورق‌های بال و جان مونتاژ می‌شوند و سپس جوش درزها انجام می‌شود. این کار هرچند ممکن است از نظر کنترل تغییرشکل‌ها مفید باشد، لیکن به علت به وجود آمدن دو عیب عمدۀ زیر، غیر مجاز است:
- ایجاد تنش‌های پسماند با توجه به قیدهای موجود در مقابل تغییرشکل‌های حرارتی جوش و فلز جوش شده
- دشواری اجرای جوش درزها به‌صورت پیوسته و بی‌عیب
هم‌راستا کردن ورق‌ها
هم‌راستا کردن جهت افزایش و بهبود عملیات جوشکاری ضروری است. قرارگیری درزهای لب‌به‌لب جان و بال در یک صفحه تا حد زیادی هم‌راستاکردن ورق بال و جان را ساده می‌نماید.
حتی در صورت هم‌راستایی کامل در ورق جان، ورق بال می‌تواند تحت غیر هم‌راستایی قرار گیرد. کج‌شدن ناگهانی بال‌ها در خلال ساخت، عدم دقت در جابه‌جایی به محل اجرا یا حتی یک اختلاف در هلالی شدن در بال می‌تواند چنین شرایطی را ایجاد کند.
مشکل هلالی شدن با اندازه جوش گوشه جان به بال، افزایش پیدا کرده و با زیاد شدن ضخامت بال تیر کاهش می‌یابد.
جوشکاری بال و جان
اگر تیرورق‌ها، تیرجعبه‌ها یا ورق‌های تقویتی متقارن باشند، چهار نوار جوش به خوبی در حول محور خنثای مقطع متعادل می‌شوند و در نتیجه انحنای حاصل از جوشکاری بسیار کم خواهد بود.
ترتیب و توالی جوشکاری خودکار جهت انجام چهار نوار جوش، می‌تواند بدون تأثیر عمده‌ای در تغییرشکل متفاوت باشد.
در بیشتر حالات، توالی و ترتیب جوشکاری، تابعی از نوع قالب به‌کاررفته و روش حرکت تیر از یک موقعیت جوشکاری به موقعیت دیگر در کارگاه است.
انواع جوش در جوشکاری سازه فولادی
در این قسمت قصد داریم انواع جوش‌هایی که در جوشکاری سازه فولادی استفاده می‌شود را معرفی کنیم:
جوش‌های اصلی
جوش‌هایی هستند که به‌منظور انتقال نیرو به کار می‌روند. در نقاط اتصال، اگر جوش از بین برود قطعه نیز از بین می‌رود. این‌گونه جوش‌ها باید همان خواصی را دارا باشند که عضو متصل شونده دارد. به‌عبارت بهتر در نقطه اتصال، جوش جایگزین عضو می‌گردد.
جوش‌های فرعی
جوش‌هایی هستند که فقط برای نگه‌داشتن اعضا در فرم به‌خصوصی به کار می‌روند. نیروهای وارده بر این جوش‌ها بسیار ناچیز است.
جوش‌های طولی
جوش‌هایی هستند که نیروهای وارده، موازی محور جوش هستند. در حال جوش‌های گوشه، گلوی جوش فقط تحت تأثیر تنش‌های برشی قرار می‌گیرد. برای جوش گوشه با ساق‌های مساوی، حداکثر تنش برشی در گلوی جوش اتفاق می‌افتد.
جوش‌های عرضی
جوش‌هایی هستند که در آن‌ها محور جوش و محور نیروی وارده با یکدیگر زاویه 90 درجه می‌سازند. در حالت جوش‌های گوشه، گلوی جوش تحت تأثیر ترکیب تنش‌های برشی و تنش‌های فشاری یا کششی قرار می‌گیرند.
برای جوش گوشه با ساق‌های مساوی، حداکثر تنش برشی در گلوی 67/5 درجه و حداکثر تنش عمودی در گلوی 22/5 درجه اتفاق می‌افتد.
به هر حال در محاسبات مربوط به جوش گوشه، عملکرد جوش به‌صورت برشی در نظر گرفته می‌شود. اصولاً بهتر است از جوش گوشه به‌عنوان جوش عرضی تحت کشش استفاده نشود.
بخوانید: جوشکاری میلگرد و هر آنچه که باید درباره آن بدانید
سخن آخر
به‌دلیل با اهمیت بودن سازه فولادی و با توجه به اینکه طرفداران زیادی در بین سازندگان دارد، در این مقاله سعی کردیم پیرامون جوشکاری سازه فولادی صحبت کنیم.
جوشکاری در ساختمان‌های فولادی از جمله مهم‌ترین عملیات است که باید توسط افراد متخصص و ماهر انجام شود. اگر سؤالی در این زمینه داشتید می‌توانید از بخش «ارسال دیدگاه» با ما به اشتراک بگذارید.
