[قسمتهاي مختلف ساختمان اسكلت فلزي] ► بررسی معایب و محاسن سازه فولادی

[mostapha007]

خطاهاى جوشكارى اتصالات در ساختمانهاى فولادى ()




مقدمه

با وجود تجربه تلفات و خسارات سنگين زلزله هاى اخير مانند زلزله هاى منجيل و بم (تصوير 1)، احتمال جدى وقوع زمين لرزه هاى بزرگ در بيشتر مناطق پر جمعيت كشور و نياز جدى به اعمال كنترل كيفى در طراحي و اجراي ساختمانها، متاسفانه هنوز توجه كافي به ساخت و ساز صحيح نشده است . از نظر علم مهندسى زلزله ، در حال حاضر ساخت بناهاي مقاوم در برابر زلزله امكان پذير است ، ليكن عملا به دليل يكسري مشكلات اجرائي رسيدن به ساختمانهاي مقاوم تضمين نمي گردد

شكل 1) تخريب شديد يك ساختمان فولادي در زمين لرزه بم به علت وجود طبقات نرم در امتداد نيروى جانبي زلزله .

مشكل اصلي آسيب پذيرى لرزه اي ساختمانها حتي نمونه هاي جديد الاحداث در ايران ، عدم استفاده صحيح از دانش فني در مراحل طراحي و اجرا مي باشد. دستورالعملهاي اتصالات جوشكاري شده و ضوابط طراحي ساختمانهاي فولادي، گاهي در طراحي و اجرا سهل انگاري ميشود. لذا بايستي سطح معلومات فني اين افراد افزايش يافته و نيز مكانيزمي براى اعمال قاطعيت اجرايي و كنترل امر در نظر گرفته شود و البته طوري كه حقوق مهندس ناظر حفظ شده و مسئوليتها به درستي تقسيم گردد.

ساختمانهاي فولادي بخش قابل توجهي از ساخت و ساز در ايران را تشكيل ميدهند و يكي از مهمترين موضوعات در هر ساختمان فولادي، كنترل جوشكاري آن ميباشد (تصاوير 2و 3). اهميت اين امر در زلزله هاي اخير نتمان داده شده است كه خسارات اساسي پس از بريدن جوش اتصال عضو سازه اي مديد ميآيد(شكل 4).

شكل 2) عمده ساختمانهاي بلند در تهران با اسكلت فولادي و اتصالات گيردار اجرا ميشوند كه نياز به تامين شرايط ويژه كنترل كيفي جوش دارند

شكل 3) ضعف جوشكاري اتصالات كه يكي از علل اصلي تخريب يك ساختمان فلزي قديمي در تهران بوده است .

جوشها در همه بخشها بايستي منطبق بر اطلاعات نقشه بوده و از لحاظ بعد و طول جوش (شكل 5) و كنترل كيفيت لازم بررسي گردد. در استاندارد 2800 ، آزمايشات اولتراسونيك و راديوگرافى براى كنترل اتصالات جوشي قابهاي خمشي ويژه اجباري شده است كه البته بسته به تشخيص مهندس ناظر در ساير حالات حتي در ساختمانهاي معمولي نيز بايد انجام گردد. در اين مقاله ، ضمن مروري بر عيبهاي معمول جوشكاري در اجراي ساختمانهاي فولادي، روشهاي بازرسي و كنترل كيفيت جوش ارائه ميگردد.

شكل 4) خسارت لرزه اي وارد بر يك ساختمان فولادي در زلزله بم كه پس از بريدن جوش اتصال عضو مهاربندي پديد آمده است .

شكل 5) جزئيات ضعف طول و كيفيت جوشكاري در يك ستون قوطى و اتصال گيردار تير به ستون ساختمان فلزي.

2. عيبها و ناپيوستگى هاي معمول در جوشكاري

يكي از مهمترين وظايف بازرس يا تيم كنترل كيفي جوش ، ارزيابي حقيقي جوشها به منظور بررسي مناسب بودن آنها در شرايط بهره برداري و در واقع تعيين هر گونه كمبود و نيز نامنظمي در جوش يا قطعه جوشكاري شده كه عموما ناپيوستگى ناميده ميشود ميباشد. در حاليكه يك ناپيوستگى، هر گونه اختلال در ساختار يكنواخت را بيان مي كند، يك عيب ناپيوستگى وپژه است كه مناسب بودن سازه يا قطعه را زير سئوال مي برد. شكل ناپيوستگى را ميتوان به دو گروه كلي خطي و غير خطي تقسيم نمود. ناپيوستگى هاى خطي طولي به مراتب بيش از پهنا دارند. زمانيكه در جهت عمود بر تنش اعمالى قرار گيرند، يك ناپيوستگى خطي نسبت به غير خطي شرايط بحراني تري را ايجاد مي كند، چرا كه احتمال اشاعه و در نهايت تخريب آن بيشتر خواهد بود.

3. ناپيوستگيهاى فلز جوش و فلز پايه

3-1 . تركها

بحراني ترين ناپيوستگى ها، تركها هستند. شرايط اضافه بار باعث ايجاد تركها و تمركز تنش مي شود. يك روش گروه بندي تركها با مشخص كردن آنها به صورت گرم يا سرد است . همچنين تركها را ميتوان توسط جهت آنها نسبت به محور طولي جوش توصيف نمود. تركهاي طولي بعلت تنشهاي انقباضي عرضي جوشكاري يا تنشهاي سرويس ايجاد مي شوند. تركهاي عرضي عموما به علت اثر تنشهاي انقباضي طولي جوشكاري روي جوش يا فلز پايه با انعطاف پذيرى كم ايجاد مي شوند (شكل 6). انواع مختلف ترك با توصيف دقيق موقعيتهاي اجزا مختلف شامل : تركهاي گلويي، ريشه ، كناره ، چاله جوش ، زير گرده منطقه متاثر از حرارت و فلز پايه هستند.

تركهاي گلويي كه از ميان گلويي جوش يا كوتاهترين مسير در سطح مقطع جوش گسترش مي يابد، از نوع تركهاي طولي بوده و اغلب در طبقه بندي ترك گرم قراردارند.

شكل 6) تركهاي طولي و عرضي در جوشهاي شياري و گوشه تركهاي ريشه در فلز پايه يا در خود جوش نيز در زمره تركهاي طولي هستند. تركهاي كناره جوش در فلز پايه ايجاد شده و در كناره جوش توسعه ما يابند. تركهاي چاله جوش درنقطه پاياني رديفهاي منفرد جوش در صورت عدم مهارت جوشكار ايجاد مي شوند. دسته بعدي تركها، ترك زير جوش به علت حضور هيدرورن است .

اين نوع ترك بجاي فلز جوش در ناحيه تحت تاثير حرارت به موازات خط ذوب واقع هستند.

3-2. ذوب و نفوذ ناقص

طبق تعريف ، ذوب ناقص يك ناپيوستگى در جوش است كه ذوب شدن بين فلز جوش و سطوح ذوب و يا لايه هاي جوش رخ نداده باشد. بعلت خطي بودن و انتهاي نسبتا تيز آن ، ذوب ناقص از ناپيوستگى هاي بارز در جوش است و در وضعيتهاي مختلف در منطقه جوش تشكيل مي شود. نفوذ ناقص معرف حالتي است كه فلز جوش به طور كامل در سراسر ضخامت ورق گسترده نشده باشد. موقعيت اين عيب در مجاورت ريشه جوش است . ذوب و نفوذ ناكافي به علت عدم مهارت جوشكار، شكل نامناسب اتصال يا آلودگي اضافي ايجاد مي شود.

3-3. سرباره هاي محبوس شده

مناطقي در سطح مقطع يا در سطح جوش هستند كه سرباره محافظ حوضچه جوش به طور مكانيكي درون فلز منجمد شده محبوس ميشود. اين سرباره منجمد شده بخشي از مقطع جوش را نمايش مي دهد كه فلز جوش بخوبي ذوب نمي شود. اين پديده خود سبب ايجاد بخشى ضعيف در نمونه خواهد شد. در حقيقت سرباره هاي محبوس شده اغلب در ارتباط با ذوب ناقص هستند.

3-4. تخلخل

اين نوع ناپيوستگي در خلال انجماد جوش در اثر حبس گاز ايجاد مي شود. بنابراين تخلخل را بسادگى ميتوان ، حفره هاي گاز درون فلز جوش منجمد شده دانست . به علت طبيعت كروى شكل آنها، تخلخل كمترين خطر را در ميان ديگر ناپيوستگي ها داراست ولي در زمانيكه جوش بايد تحمل فشارهاي بالا را داشته باشد حضور تخلخل خطرناك خواهد بود. منابع مختلفي براى حضور رطوبت يا آلودگى وجود دارد كه ميتوان الكترود فلز پايه ، گاز محافظ يا محيط اطراف را در اين ميان نام برد، تغيير در تكنيك جوشكاري نيز مي تواند سبب ايجاد تخلخل شود.

3-5. بريدگي كنار جوش

بريدگي كنار جوش يك ناپيوستگي سطحي است كه در فلز پايه مجاور فلز جوش رخ ميدهد. در شرايطي عيب را داريم كه فلز پايه شسته شده ولي با فلزي پر كننده جبران نمي شود. نتيجه ، ايجاد يك شيار خطي با شكلي نسبتا تيز است كه در فلز پايه تشكيل مي شود. اين عيب بعلت سطحي بودن ماهيت آن براى بارگذاري خستگي خطرناك است . بريدگي كنار جوش عموما به علت تكنيك جوشكاري نامناسب ايجاد مي گردد، به ويژه اگر سرعت حركت جوش زياد باشد. علاوه بر اين اگر گرماي جوشكاري بسيار بالا باشد مي تواند سبب ذوب شدن بيش از حد فلز پايه گردد.

3-6 . پرشدن ناقص

اين مورد مشابه بريدگي كنار جوش ، يك ناپيوستگي سطحي است كه به علت كمبود ماده در مقطع عرضي ايجاد ميشود. تنها تفاوت در اين ميان اين است كه پرشدن ناقص در فلز جوش ولي بريدگي كنار جوش در فلز پايه يافت مي شود. به بيان ساده ، پرشدن ناقص ، زماني رخ مي دهد كه فلز پر كننده به اندازه كافي براى پركردن اتصال جوش در دسترس نباشد (شكل 7). مشابه بريدگي كنار جوش ، پرشدن ناقص نيز هم در سطح رويى و هم در ريشه جوش ظاهر مي شود. دليل اوليه پرشدن ناقص ، تكنيك غلط جوشكاري است . مثلا سرعت زياد جوشكاري اجازه پرشدن اتصال و هم سطح شدن آن با فلز را نمي دهد.

شكل7 پر شدن ناقص در فلز جوش .

3-7. سررفتن

نوع ديگر ناپيوستگي سطحي جوش كه از تكنيك نامناسب جوشكاري (سرعت جوشكاري خيلي آرام ) ناشي مي شود، سررفتن است كه در آن ، فلز جوش روى فلز پايه مجاورش سر ميرود و دركناره جوش ، شيارى تيز را ايجاد مي نمايد. به علاوه اگر مقدار سررفتن به اندازه كافي زياد باشد مي تواند تركي را كه از اين تمركز تنش ايجاد مي شود را مخفي نمايد.

3-8. تحدب بيش از حد

اين ناپيوستگي مختص جوشهاي گوشه است و طبق تعريف تحدب عبارت از حداكثر فاصله از رويه محدب يك جوش گوشه تا خط واصل بين كناره هاي جوش است . از نقطه نظر استحكام مقدار تحدب در جوش گوشه ضروري است ولي اگر از حدي بيشتر باشد، به عنوان يك عيب تلقي مي شود. اين مطلب هم از نقطه نظر اقتصادي (مصرف فلز پركننده بيشتر) و هم از نظر حضور مناطق تيز اطراف جوش به خصوص در بارگذارى خستگى مطرح مي شود. دليل ايجاد تحدب ، آرام بودن سرعت جوشكاري يا تكنيك ناصحيح جوشكاري است .

3-9. لكه قوس و پاشش

لكه هاي قوس در نتيجه شروع قوس عمداً يا تصادفي روي سطح فلز پايه دور از اتصال به وجود ميآيند. در اثر اين رخداد، منطقه اي متمركز شده از سطح فلز پايه ذوب شده و سريعاً سرد و شكننده مي شود. پاشش همان ذرات فلزي پراكنده ناشي از جريان بالاي جوشكاري هستند كه در تشكيل جوش نقشي ندارند. از نقطه نظر بحراني بودن ، پاشش ممكن است زياد مهم تلقي نشود، ولي در هر حال مقادير زياد پاشش ميتوانند گرماى موضعي زيادي را به سطح فلز مشابه با اثر لكه قوس ايجاد كنند و حتي سبب تشكيل ناحيه تحت تاثير حرارت شوند.

3-10. اعوجاج

خميدگى يا اعوجاج از مشكلات مهم جوشكاري است كه بايد برطرف گردد. اين مسئله در اثر انقباض كه به هنگام كرم و سرد شدن پس از عمليات جوشكاري در فلز پايه و جوش بوجود ميآيد، شكل مي گيرد. براى كنترل اعوجاج بايد شرايط لازم براى جوشكاري شامل كنترل قبل ، حين و بعد از جوشكاري تامين گردد.

3-11 . تورق و پارگى سراسري

اين ناپيوستگي ويژه مربوط به فلز پايه است . تورق در اثر حضور آلودگى و ناخالصى غير فلزي موجود درزمان توليد فولاد ايجاد مي شود. اين ناخالصي ها به طور طبيعي اكسيدي هستند كه در زمانيكه فولاد هنوز مذاب است تشكيل شده و در خلال عمليات بعدى نورد كشيده شده و موجب تورق مي شوند. نوع ديگر ناپيوستگي مربوط به پارگي سراسري است و زماني رخ مي دهد كه در جهت تمام ضخامت در اثر جوشكارى تنشهاى انقباضى بزرگى ايجاد شده باشد. پارگي عموما موازى سطح نورد شده زير فلز پايه و معمولآ موازى مرز ذوب جوش رخ مي دهد. پارگي سراسرى يك ناپيوستگي است كه مستقيما به طرز قرار گيرى اتصال مرتبط مي شود.

12.3. جابجا شدن و ناپيوستگي هاى ابعادى

در اثر سواركردن و مونتاژ غلط اجزاى مورد جوش در كنار يكديگر، جابجايى بصورت هم محور نبودن دو سطح قطعه كار در جوشهاي لب به لب است كه در مواردى با برشكارى رفع مي شود، اما در بيشتر مواقع بايد جوش را بريده و مجددا عمليات جوشكاري بادقت تكرار شود. ناپيوستگي هاى ابعادى، نقائص شكل يا ابعاد هستند و هم درجوش و هم در سازه جوش شده بروز مى كنند.

4. آزمايشهاي جوش

4-1. ارزيابى جوشكار

آزمونى كه صلاحيت جوشكار را براى اجراى ضوابط آيين نامه اى تاييد مي كند، آزمايش تشخيص صلاحيت يا ارزيابى جوشكار و يا آزمون كيفيت اجرا خوانده مي شود. اين ارزيابى مشخص مي كند كه ايا جوشكار دانش و مهارت لازم را در بكارگيرى و اعمال دستورالعمل جوشكارى مدود در رابطه با رده بندى كارى خود دارد ياخير. ارزيابى جوشكار ممكن است با تجهيزات جوشكارى دستى و يا با تجهيزات جوشكارى تمام اتوماتيك انجام شود.

روشهاى آزمايشى كه كيفيت يك جوش را تعيين مي كند، در سه طبقه بندى بسيار وسيع قرار مي گيرد. 1-آزمايش هاى غير مخرب ، 2- آزمايشهاى مخرب و 3- بازرسى عينى .

4-2. آزمايشهاى غير مخرب

هدف از اين آزمايشها، بازرسى و تشخيص عيوب مختلف جوش (سطحى وعميق ) و تاييد آن مي باشد، بدون اينكه قطعه جوش داده شده غير قابل استفاده شود. اگر آزمايش نشان دهد كه محلي از جوش معيوب است مي توان از طرفين محل مذكور به اندازه لازم برداشته و با جوش مجدد اتصال كاملي را به دست آورد .

4-2-1. آزمون ذرات مغناطيسى

آزمون ذرات مغناطيسى يكى از آسانترين آزمايشهاى غير مخرب جوشكارى است . اين روش جوش را براى معايبى از قبيل تركهاى سطحى، ذوب ناقص ، تخلخل ، بريدگى كنار جوش ، نفوذ ناقص ريشه جوش و اختلاط سرباره كنترل مي كند. اين آزمايش محل تركهاى داخلى و سطحى بسيار ريز را براى رويت با حشم غير مسلح آشكار ميكند. قطعه مورد آزمايش با استفاده از جريان الكتريكى، يا قراردادن آن در داخل يك سيم پيچ مغناطيسى مي گردد. سطح مغناطيسى شده قطعه با لايه نازكى از يك گرد مغناطيسى نظير اكسيد آهن قرمز پوشده مي شود و اين لايه گرد در صورت وجود يك عيب سطحى يا داخلى در داخل حفره يا ترك مربوطه فرو مي رود.

4-2-2. بازرسى با مواد نافذ

بازرسى با مواد نافذ يكى از شيوه هاى غير مخرب براى محل يابى معايب سطحى مي باشد. سطح مورد بازرسى بايد ابتدا از لكه هاى روغن ، گريس و مواد ناخالص و خارجى تميز شود. سپس ماده رنگى مورد نظر بر روى سطح پاشيده شده و در داخل تركها و ساير ناهمواريهاى نفوذ مي كند. رنگ اضافى از روى سطح پاك شده و سپس يك ماده فوق العاده فرار حاوى ذرات ريز سفيد رنگ بر روى سطح پاشيده مي شود. تبخير مايع فرار باعث برجاى ماندن گرد خشك سفيد رنگ بر روى ماده قرمز نفوذ كرده در ترك مي گردد و بر اثر عمل مويينگى، ماده قرمز از ترك بيرون كشيده شده و پودر سفيد كاملا قرمز مي شود.

4-2-3. آزمون فراصوتى

آزمون فراصوتى قادر به تشخيص معايب داخلى بدون نياز به تخريب قطعه جوش شده مي باشد. موج هاى فراصوتى از داخل قطعه مورد آزمايش عبور داده مي شوند و با هرگونه تغيير درتراكم داخلى قطعه منعكس مي شوند. امواج منعكس شده (پژواك ها) به صورت برجستگى هايى نسبت به خط مبنا، بر روى صفحه نمايش دستگاه ظاهر مي شوند. هنگامى كه عيب يا ترك داخلى توسط واحد جست و جو پيدا شود توليد ضربان سومي مي كند كه بين ضربان اول و دوم بر روى صفحه نمايش ثبت مي شود (شكل 8). بنابراين مشخص مي شود كه اين عيب بين سطوح بالاو بايين مصالح (در داخل جسم مصالح ) مي باشد.

شكل 8) آزمون فراصوتى براى تشخيص معايب سطحى و نواقص داخلى فلز جوش و فلز پايه .

4-2-4. آزمايش پرتونگاري

پرتونگاري يكى از روشهاى آزمايش غير مخرب است كه نوع و محل عيوب داخلى و بسيار ريز جوش را نشان ميدهد. پرتو راديويى در ضخامت فلز نفوذ كرده و پس از عبور اين ضخامت لكه اى بر روى صفحه فيلم ايجاد مي كند. ميزان جذب پرتوهاى راديويى توسط مواد مختلف متفاوت است . نفوذ گل ، حفره كازى، تركها، بريدگى هاى كناره جوش و قسمتهاى نفوذ ناقص جوش تراكم كمترى نسبت به فولاد سالم دارند. بنابراين در حوالى اين قسمتها پرتو بيشترى به سطح فيلم مي رسد و عيوب فلز جوش ، به صورت لكه هاى تاريكى بر روى فيلم ثبت مي شوند.

4-3. آزمايشهاي مخرب

اين آزمايشهاى مكانيكى نمونه جوش شده جهت تعيين مقاومت و ساير خواص مكانيكى، نسبتا ارزان قيمت بسيار كاربردى هستند. به همين جهت در سطح وسيعى براى ارزيابى و تاييد دستوالعمل جوشكارى و صلاحيت جوشكار به كار مي روند.

5. نتيجه گيرى

ساختمانهاى فولادى بخش قابل توجهى از ساخت و ساز در ايران را تشكيل مي دهند و يكي از مهمترين موضوعات در هر ساختمان فولادى بويژه از نقطه نظر مقاومت لرزه اى، كنترل جوشكارى آن ميباشد. جوشها در همه بخشها بايستى منطبق بر اطلاعات نقشه بوده و از لحاظ بعد و طول جوش و كنترل كيفيت لازم بررسى گردد. در اين خصوص حتى ممكن است در يك ساختمان فولادى كوچك به انجام آزمايشات غير مخرب (NDT) بر روى جوش نياز باشد. در استاندارد ، 2800، آزمايشات اولتراسونيك و راديوگرافى براى كنترل اتصالات جوشى قابهاى خمشى ويژه اجبارى شده است كه البته بسته به تشخيص مهندس ناظر در ساير حالات نيز انجام ميگيرد.

 

[mostapha007]

عیوب جوشکاری

عیوب جوشکاری

عیوب جوشکاریعیوب جوشکاری مقدمه چون مواد و فلزات تشکیل‌ دهنده و جوش‌ دهنده و گیرنده از لحاظ متالوژیکی بایستی دارای خصوصیات مناسب باشند، بنابراین جوشکاری از لحاظ متالوژیکی بایستی مورد توجه قرار گیرد که آیا قابلیت متالوژی و فیزیکی جوشکاری دو قطعه مشخص است؟ پس از قابلیت متالوژی ، آیا قطعه‌ای را که ایجاد می‌کنیم، از لحاظ مکانیکی قابل کاربرد و سالم است؟ آیا می‌توانیم امکانات و وسائل برای نیازها و شرایط مخصوص این جوشکاری ، مثلاً گاز و دستگاه را ایجاد نمائیم و بر فرض ، ایجاد نیرو در درجه حرارت بالا یا ضربه زدن در درجه حرارت پایین ممکن باشد؟ زیرا استانداردهای مکانیکی و مهندسی و صنعتی جوشکاری باید در تمام این موارد رعایت شود تا جوش بدون شکستگی و تخلخل و یا نفوذ سرباره و غیره انجام گیرد.تکرار می‌شود در جوشکاری تخصصی و اصولاً تمام انواع جوش ، قابلیت جوش خوردن فلزات را باید دقیقاً دانست. در مورد مواد واسطه و الکترود و پودر جوش ، باید دقت کافی نمود. محیط لازم قبل و در حین جوشکاری و پس از جوشکاری را مثلاً در مورد چدن ، باید بوجود آورد. گازهای دستگاههای مناسب و انتخاب فلزات مناسب از لحاظ ذوب در کوره ذوب آهن و بعد در حین جوشکاری از لحاظ جلوگیری از صدمه گاز - آتش و مشعل و برق و هوای محیط و وضعیت جسمانی و زندگی جوشکار ، خود نکات اساسی دیگر هستند که مشکلات جوشکاری می‌باشند. روی هم افتادگی (انباشتگی جوش در کناره‌ها( overlap or over - roll نقصی در کنار یا ریشه جوش که به علت جاری شدن فلز بر ری سطح فلز پایه ایجاد می شود بدون اینکه ذوب و جوش خوردن با آن ایجاد شود. علت 1. سرطان حرکت کمتر از حالت نرمال یا طبیعی 2. زاویه نادرست الکترود 3. استفاده از الکترود با قطر بالا 4. آمپراژ خیلی کم نتیجه عوامل فوق کاری مانند بریدگی کناره دارد و یک منطقه تمرکز تنش از فلز جوش ترکیب نشده ایجاد می‌کند. سوختگی یا بریدگی کناره جوش Underecut شیاری در کنار یا لبه جوش که بر سطح جوش و یا بر فلز جوشی که قبلا را سبب شده است قرار دارد. علت 1. آمپر زیاد 2. طول قوس زیاد 3. حرکت موجی زیاد الکترود 4. سرعت بسیار زیاد حرکت جوشکاری 5. زاویه الکترود خیلی به سطح اتصال متمایل بوده است. 6. سرباره با ویسکوزیته زیاد نتیجه عوامل فوق موجب یک منطقه تمرکز و یک منطقه مستعد برای ایجاد ترک خستگی می‌شود. آخالهای سرباره Slag inclusion به هر ماده غیر فلزی که در یک اتصال جوش بوجود می‌آید آخالهای سرباره می‌گویند؛ این آخالها می‌توانند در رسوب جوش نقاط ضعیفی ایجاد کنند. علت 1. پاک نشدن مناسب سرباره از پاسهای قبلی 2. آمپراژ ناکافی 3. زاویه یا اندازه الکترود نادرست 4. آماده سازی غلط نتیجه آخالهای سرباره استحکام سطح مقطع جوش را کاهش می‌دهند و یک منطقه مستعد ترک ایجاد می‌کنند. ذوب ناقص L.O.F Lack of fusion عدم اتصال بین فلز جوش و فلز پایه یا بین پاسهای جوش علت 1. استفاده از الکترودهای کوچک برای فولاد ضخیم و سرد 2. آمپراژ ناکافی 3. زاویه الکترود نامناسب 4. رعت حرکت بسیار زیاد 5. سطح کثیف (پوسته نورد ، لکه ، روغن و ...) نتیجه اتصال جوش را ضعیف می‌ماند و به یک منطقه مستعد ایجاد خستگی تبدیل می‌شود. تخلخل Porosity تخلخل سوارخ یا حفره‌ای‌ است که به صورت داخلی یا خارجی در جوش دیده می‌شود. تخلخل می‌تواند از الکترود مرطوب ، الکترود روکش شکسته یا از ناخالصی روی فلز پایه ایجاد شود. همچنین به نامهای (مک لوله‌ای) ، (مک سطحی) و (سوراخهای کرمی) نیز شناخته می‌شود. سایر علتها 1. سطح فلز پایه آلوده مثل آلودگیهای روغن ، غبار ، لکه یا زنگار 2. مرطوب بودن روکش الکترود 3. محافظت گازی ناکافی قوس 4. فلزات پایه با مقادیر بالای گوگرد و فسفر نتیجه به شدت استحکام اتصال جوش شده را کاهش می‌دهد. تخلخل سطحی به اتمسفر خورنده اجازه می‌دهد که فلز جوش را مورد حمله قرار دهد و موجب نقص در آن شود. همراستا نبودن اتصال جوش Join misagnment این مشکل معمولا همراستا و همسطح نبودن قطعاتی که به هم جوش می‌شوند نامیده می‌شوند. عدم همراستایی یک مشکل معمول در آماده سازی روشهای لب به لب است و هنگامی ایجاد می‌شود که صفحات ریشه و صفحات اتصال از فلز پایه در محل درست خود برای جوشکاری قرار نگرفته‌اند. علت 1. مونتاژ نادرست قطعاتی که باید جوش شوند. 2. خال جوشهای ناکافی که می‌شکند یا بست زدن ناکافی که موجب حرکت می‌شود. نتیجه همراستا بودن جدی است، زیرا نقص در ذوب لبه ریشه موجب ایجاد مناطق تمرکز تنش می‌شود در سرویس دهی موجب شکست خستگی زود رس اتصال می‌شود. نفوذ ناقص L.O.P Lack of pentertation عدم نفوذ کامل فلز جوش به ریشه اتصال علت 1. آمپر بسیار پائین 2. فاصله ریشه ناکافی 3. استفاده از الکترود با قطر بالا 4. سرعت حرکت زیاد نتیجه سرعت جوش را ضعیف می‌کند و به مستعد ایجاد خستگی تبدیل می‌شود. ترک جوش Weld cracking انواع مختلفی از عدم اتصال ممکن است در جوش یا مناطقی که تحت تأثیر حرارت قرار می‌گیرند، رخ دهد. جوشها ممکن است دارای تخلخل ، آخالهای سرباره یا انواع ترکها باشند. تخلخل و آخالهای سرباره شاید در جوش تا حدی قابل قبول باشد اما ترکها در جوش هرگز قابل قبول نمی‌باشند. وجود ترک در جوش یا در مجاورت جوش نشانگر این مسئله می‌باشد که حتما مشکلی در حین کار وجود داشته است. بررسی دقیق ترکها ، تعیین علت اجاد آنها و نیز راههای جلوگیری از آنها را برای ما امکان پذیر می‌سازد. در ابتدا ما باید به این مسئله توجه داشته باشیم که بین ترک و شکست تفاوت قائل شویم. منظور ما از ترک ، پدیده‌ای است که در اثر عواملی مانند انجماد ، سرد شدن و تنشهای داخلی که به علت انقباض جوش می‌باشد ایجاد می‌گردد. ترکهای گرم ، ترکهایی می‌باشند که در دماهای بالا رخ می‌دهند و معمولا به انجماد ربط دارند.ترکهای سرد ترکهایی هستند که بعد از اینکه جوش به دمای اطاق رسید، رخ دهد و ممکن است حتی به HAZ رابط داشته باشد. بیشتر ترکها در اثر تنشهای فیزیکی انقباض که معمولا با کشیدن یا تغییر شکل جسم همراهی باشد در هنگام سرد شدن جوش رخ می‌دهد، ایجاد می‌شوند، اگر انقباض محدود شود، این تنشهای فیزیکی کرنشی ، تنش داخلی پسماند را بوجود می‌آورند که این تنهای پسماند منجر به ایجاد ترک می‌شوند. در واقع دو نیروی مخالف وجود دارد: 1. تنشی که بوسیله انقباض ایجاد می‌شود. 2. استحکام و سختی فلز پایه تنشهای ناشی از انقباض با افزایش حجم فلزی که تحت انقباض قرار گرفته است، افزایش می‌یابد. جوشهایی در ابعاد بزرگ و فرآیندهایی با نفوذ زیاد کرنشهای انقباضی را افزایش می‌دهند. تنشهایی که در اثر کرنشهای انقباضی ایجاد می‌شود با افزایش استحکام فلز پر کننده و فلز پایه افزایش می‌یابد. همچنین وقتی که استحکام تسلیم افزایش باید تنش پسماند نیز افزایش می یابد. 1. ضرورت جوشکاری 2. پیشگرم 3. دمای بین پالسی 4. عملیات حرارتی پس از جوش 5. طراحی اتصال 6. روشهای جوشکاری 7. مواد پر کننده ترک به صورت خط مرکزی ترک به صورت خط مرکزی در مرکز یک پاس جوش معین قرار دارد. اگر انتهایی کپاس جوش داشته باشیم و اینپالیدرمرکز اتصال باشد آنگاه این ترکمرکزی در مرکزاتصال نیز رار خواهد داشت. در مورد پاس های چند تای که چندین پاس در هر لایه وجود دارد ترک مرکزی از نظر هندسیب ممکن است در مرکز اتصال قرار نداشته باشد. ار چه اغلب دیده می شود که در مرکزاتصال قرار دارد. علت ترک مرکزی یکی از سه پدیده زیر می باشد: 1. ترکی که ناشی از جدایش و تفکیک باشد. 2. ترکی که مربوط به شکل گرده جوش می‌باشد. 3. ترکی که مربوط به تغییرات سطحی می‌باشد. متأسفانه تمام سه پدیده فوق خودشان را در قالب یک نوع آشکار می‌کنند و تشخیص دادن ترک مشکل می‌باشد. علاوه بر این ، تجربه‌ها نشان داده‌اند که اغلب 2 یا حتی 3 پدیده فوق با یکدیگر برهمکنش داده و در ایجاد ترک مؤثرند. در واقع درک مکانیسم اصلی هر یک از انواع ترکهای مرکزی به ما کمک می‌کنند تا به دنبال راه حلی برای از بین بردن ترک باشیم. ترک مرکزی ناشی از جدایش این ترکها وقتی رخ می‌دهد که ترکیباتی با نقطه ذوب پایین نظیر فسفر ، روی ، مس و گوگرد در نقاط خاصی در حین فرآیند سرد شدن جدایش یابند. در حین فرآیند انجماد ، ترکیباتی با نقطه ذوب پایین در فلز مذاب به نواحی مرکزی اتصال رانده می‌شود چون آنها تا آخرین ترکیباتی هستند که شروع به انجماد می‌کنند و جوش در این نواحی تمایل به تفکیک و جدایش می‌یابد. در جوشکاری می‌توان از الکترودهایی با مقادیر بالای منگنز استفاده تا بتوانیم بر تشکیل سولفید آهن با نقطه ذوب پایین غلبه کنیم. متأسفانه این مفهوم نمی‌تواند برای مواد غیر فرار دیگری بجز گوگرد بکار رود. ترک مرکزی ناشی از شکل گرده جوش نوع دوم ترک مرکزی ، ترک ایجاد شده در اثر شکل پالس جوش می‌باشد، این ترک در فرآیندهایی که همراه با نفوذ عمیق می‌باشند نظیر فرآیند FCAW , SAWتحت محافظ CO2 دیده می‌شود. وقتی که یک پالس جوشکاری دارای عمق بیشتری نسبت به هضم آن جوش (در نمای سطح مقطع) باشد. برای رفع این نوع ترک ، پالسهای جوش باید دارای عرضی حداقل برابر با عمق باشد. توصیه می‌شود که نسبت پهنای جوش به عمق آن برابر با 1 به 14/1 به 1 باشد تا این نوع ترک رفع شود. اگر از پالسهای چندتایی استفاده شود هر پاس دارای پهنای نبت به عمق آن باشد، یک جوش فاقد ترک خواهیم داشت. وقتی که یک ترک مرکزی بخار شکل پاس تحت بررسی است، تنها راه حل این است که نسبت پهنای جوش به عمق آنرا تغییر دهیم. این موضوع شاید در برگیرنده آن باشد که تغییری در طراحی اتصالها داشته باشیم. از آنجایی که عمق جوش تابعی از نفوذ می‌باشد شاید مفید باشد که مقدار نفوذ را کاهش دهیم بدین منظور می‌توانیم از آمپرهای پایینتر و الکترودهایی با قطرهای بالاتر استفاده کنیم. راهکارهای فوق دانسیته جریان را کاهش می‌دهد و مقدار نفوذ را محدود می‌کند. ترک مرکزی ناشی از شرایط سطحی جوش آخرین مکانیسمی که سبب ایجاد ترک مرکزی می‌باشد تغییر شرایط سطحی می‌باشد. وقتی جوشهایی با سطح مقعر ایجاد می‌شود تنشهای ناشی از انقباضهای داخلی موجب می‌شود که سطح جوش کشیده شود. برعکس وقتی که سطح جوش محدب باشد نیروی ناشی از انقباضهای درونی موجب می‌شود که سطح جوش فشرده می‌شود. سطح جوش مقعر ، اغلب ناشی از ولتاژهای بالای قوس می‌باشد. کمی کاهش در ولتاژ قوس موجب می‌شود که گرده جوش به حالت محدب تغییر شکل دهد و تمایل به ترک حذف گردد. سرعتهای حرکت بالا نیز ممکن است به این موضوع کمک کند و کاهش در سرعت حرکت جوشکاری ، مقدار پراکندگی توسط جوش را افزایش می‌دهد و سطح جوش به صورت محدب تغییر حالت می‌دهد. جوشکاری در حالت قائم سر پایین باعث ایجاد این نوع ترک می‌شود. جوشکاری در حالت قائم رو به بالا می‌تواند از بروز این نوع ترک جلوگیری نماید. ترک منطقه متأثر از جوش ترک منطقه متاثر از جوش (HAZ) بوسیله جدایشی که بلافاصله مجاور گرده جوش رخ می‌دهد مشخص می‌شود، اگر چه این نوع ترک مربوط به فرآیند جوشکاری می‌باشد با این حال ترکی است که در روی پایه رخ می‌دهد نه درخود جوش. این ترک به نام تک مجاور جوش ، ترک گوشه‌ای یا ترک تأخیری نیز نامیده می‌شود. چون این ترک بعد از اینکه فولاد در دمای f ْ400 انجماد یافته است رخ می‌دهد ترک انجمادی نیز نامیده می‌شود و چون با هیدروژن نیز همراه می‌باشد ترک همراه با هیدروژن نیز نامیده می‌شود. برای اینکه ترک HAZ رخ دهد سه شرط باید بطور همزمان برقرار باشد: 1. باید مقدار کافی هیدروژن وجود داشته باشد. 2. جوش باید به حد کافی نفوذ پذیر باشد. 3. باید به حد کافی تنشهای داخلی یا پسماند وجود داشته باشد.حذف یکی از سه شرط فوق معمولا باعث می‌شود که این نوع ترک از بین برود. در جوشکاری ، یک راه برای حذف این نوع ترک این است که دو یا سه متغیر (مقدار جوش نفوذ پذیر جوش) را محدود کنیم. هیدروژن از منابع مختلفی می‌تواند وارد جوش شد. رطوبت و ترکیبات آلی منابع اصلی هیدروژن در جوش می‌باشند. هیدروژن می‌تواند در فولاد ، الکترود ، ترکییبات روپوش الکترود و در آتمسفر وجود داشته باشد. ترک عرضی ترک عرضی ترک متقاطع نیز نامیده می‌شود. ترکی است که در جهت عمود بر طول جوش ایجاد می‌شود. این نوع ترک از انواعی است که اغلب در جوشکاری با آن مواجه می‌شویم و معمولا جوشی که دارای استحکام بالاتری در مقایسه با فلز پایه می‌باشد دیده می‌شود. این نوع ترک می‌تواند همراه با هیدروژن نیز باشد و کل ترک منطقه متأثر از جوش HAZ که پیشتر شرح داده شد ناشی از مقدار بالای هیدروژن ، تنشهای پسماند و ریز ساختارهای حساس می‌باشد. فرق عمده بین این دو ترک این می‌باشد که ترک عرضی در فلز جوش نتیجه تنش پسماند طولی می‌باشد. چنانچه پاس جوشکاری بصورت طولی انقباض یابد، فلز پایه در مقابل این نیرو مقاومت می‌کند و در واقع دچار تراکم و فشردگی می‌شود. استحکام بالای فلز پایه‌ای که در مجاورت جوش می‌باشد در برابر فشردگی ناشی از انقباض جوش مقاومت می‌کند و در واقع فشرده شدن جوش را محدود می‌کند. بخاطر ممانعتی که فلز پایه به عمل می‌آورد، تنشهای طولی در جوش گسترش می‌یابد.وقتی با ترکهای عرضی مواجه می‌شویم باید سطح هیدروژن و شرایط نگهداری الکترودها را مد نظر داشته باشیم. در مورد ترک عرضی ، کاهش استحکام فلز جوش معمولا یکی از راهکارهای حذف این نوع ترک می‌باشد. تأکید زیادی بر روی فلز جوش وجود دارد چون فلز پر کننده به تنهایی ممکن است جوشی رسوب دهد که دارای استحکام پایینتری باشد و نیز تحت شرایط عادی فلزی نرم باشد. البته با تأثیر عناصر آلیاژی استحکام جوش بالا می‌رود و از نرمی آن کاسته می‌شود. استفاده از جوشهایی با استحکام پایینتر ، یک راه حل مؤثر در کاهش ترک عرضی مؤثر می‌باشد، البته به شریطی که استحکام جوش با استانداردهای تعریف شده مطابقت داشته باشد. پیچیدگی پیچیدگی یا اعوجاج تا حدی در تمام انواع جوشکاری وجود دارد، در بسیاری موارد آنقدر کوچک است که به سختی قابل رؤیت است، ولی در بعضی موارد باید پیش از جوشکاری به اعوجاجی که متعاقبا ایجاد می‌شود توجه کرد. مطالعه و بررسی اعوجاج بسیار پیچیده است و آنچه در ادامه آمده خلاصه است: علل اعوجاج هنگامی که فلز تحت بار ، کرنش می‌کند یا حرکت می‌کند و تغییر شکل می‌دهد: تحت بار گذاری ضعیف فلزات بصورت الاستیک باقی می‌مانند. (به شکل اصلی خود باز می‌گردند یا پس از اینکه بار برداشته شد شکل می‌گیرند) که این تحت عنوان محدوده الاستیک شناخته می‌شود. تحت بار خیلی زیاد ، فلزات تا حدی تحت تنش قرار می‌گیرند که دیگر به شکل اول خود باز نمی‌گردند یا شکل نمی‌گیرند و این نقطه (نقطه تسلیم) نامیده می‌شود (تنش تسلیم).فلزات با حرارت دیدن انبساط می‌یابند و وقتی سرد می‌شوند منقبض می‌شوند، فلزات در حین جوشکاری گرم و سرد می‌شوند که موجب تنشهای بالای ناگهانی و اعوجاج می‌شوند. اگر این تنشهای زیاد از محدوده الاستیک بگذرند و از نقطه تسلیم نیز رد شوند، برخی پیچیدگیهای دائمی در فلز پدید می‌آید، تنش فلز در دمای بالا کاهش می‌یابد. اعوجاج اثر ناخواسته انبساط و انقباض فلز حرارت دیده است. انواع پیچیدگی سه نوع اصلی پیچیدگی وجود دارد: 1. زاویه‌ای 2. طولی 3. عرضی کنترل پیچیدگی می‌تواند در سه مرحله انجام گیرد: * قبل از جوشکاری * حین جوشکاری * بعد از جوشکاری کنترل پیچیدگی قبل از جوشکاری توسط روشهای زیر انجام می‌شود: 1. خال جوش زدن 2. گیره ، بست و نگهدارنده 3. پیشگرم کامل و سرتاسری 4. مونتاژ اولیه مناسب کنترل اعوجاج پس از جوشکاری: 1. سرد کردن آرام 2. صافکاری شعله‌ای (حرارت دهی معکوس) 3. آنیل کردن 4. تنش زدایی 5. نرمال کردن 6. صافکاری مکانیکی در سازه‌های فلزی ساختمان معمولا روشهای 1و2 بیشتر اعمال می‌گردد و سایر روشها در کارهای صنعتی بیشتر کاربرد دارند. آنیل کردن یک پروسه عملیات حرارت است که برای نرم کردن فلزات جهت کل سرد یا ماشین کاری بکار می‌رود، قطعه یا کار نهائی معمولا در کوره تا دمای بحرانی (برای فولاد با 0.52% کربن حدود Cْ 820 - 723) حرارت داده می‌شود و سپس به آرامی سرد می‌شود. تنش زدائی حرارت دهی یکنواخت قطعات جوش شده تا دمایی زیر دمای بحرانی است که با سرد کردن آرام دنبال می‌شود، این پروسه نقطه تسلیم فلز را کاهش می‌دهد، لذا تنشهای باقی مانده در قطعه کاهش می‌یابد. نرمال کردن پروسه‌ای برای ریز کردن ساختار دانه‌ای فلز است که موجب بهبود مقاومت آن در برابر شوک و خستگی می‌شود. در نرمال کردن قطعات جوش شده تا بالای ‌دمای بحرانی (Cْ 820 برای فولاد با کربن 0.25% (تقریبا یک ساعت برای هر nm 25 ضخامت حرارت می‌بیند و سپس در هوا سرد می‌شود (مستقیم کاری).

 

[mostapha007]

اثر طراحی و اجرای اتصالات جوشی بر سازه های فولادی

اثر طراحی و اجرای اتصالات جوشی بر سازه های فولادی

file:///E:/عمران/جوش/اثر%20طراحی%20و%20اجرای%20اتصالات%20جوشی%20بر%20سازه%20های%20فولادی_files/top_left.png باگذشت حدود 50 سال از کاربرد اتصالات جوشی در صنعت ساختمان در ايران هنوز نقايص زيادی در اجرای ساختمانهای فولادی جديد مشاهده می شود. در يک بررسی اوليه عوامل زير را می توان به عنوان دلائل اصلی نقايص ذکر کرد:
عدم طرح دقيق اتصالات جوشی با توجه به عملکرد مورد نظر آنها
عدم انطباق اجرای معمول ساختمان با آئين نامه ها و دستورالعملها
کيفيت پائين جوش به علت عدم وجود آموزش کلاسيک کافی در اين زمينه برای مهندسان و جوشکاران
نبود نظارت اصولی و دقيق بر اجرای جوشکاری در ساختمانهای شهری در کشور.
در اين مقاله بعد از مرور خرابيهای سازه های فولادی در زلزله های گذشته ايران و جهان سعی گرديده تا طراحی و اجرای معمول و سنتی سازه های فولادی جوش شده در کشور با حالت قابل قبول آن مقايسه گردد. برای اين منظور از آئين نامه های معمول طراحی سازه های فولادی ايران و آئين نامه های طراحی کشورهای صنعتی زلزله خيز استفاده شده تا مشخص شود که چه مواردی از اجرا يا آئين نامه ها و دستورالعملهای اجرائی همخوانی ندارد. علاوه بر آن مطالعه ای بر روی نقاط ضعفی که ناشی از اجرای جوش می باشد انجام گرفته و در پايان پيشنهاداتی برای بهبود وضع موجود و کاهش خطرات ناشی از زلزله ها در اين نوع سازه ها ارايه گرديده است.

مقدمه
سازه فولادی از مجموعه ای از اعضای باربر ساخته شده از نیمرخهای فولادی یا ورق می باشد که به کمک اتصالات به یکدیگر متصل می گردند. با توجه به روشهای تکامل یافته ای که برای تولید نیمرخ های فولادی به کار گرفته می شود این مقاطع غالبا رفتار در حد قابل انتظاری از خود نشان می دهند. مساله بسیار مهم رفتار اتصالاتی است که الف) برای ساخت اعضای مرکب از نیمرخ و ورق برای یکپارچه نمودن اعضا(شامل تیر و ستون و مهاربندها)در محل گره ها مورد استفاده قرار می گیرد. وسایلی که برای ساخت اعضا و اتصال آنها به یکدیگر به کار می رود شامل پیچ و پرچ و جوش است. در این میان استفاده از جوش در ساختمان سازی متعارف در ایران بسیار رایج است. تا زمان وقوع زلزله نورث ریچ(1994) تصور بر این بود که در صورت رعایت اصول فنی در طرح و اجرای سازه های فولادی جوشی این سازه ها در زلزله عملکرد قابل قبولی از خود نشان می دهند. اما وقوع این زلزله این فرض را زیر سوال برد. در این زلزله مشاهده شد که در بسیاری از اتصالات، در محل درز جوش اتصال، فلز مادر (Base metal) دچار ترک یا بعضا شکست شده است. این مساله باعث شد تا تحقیقات گسترده ای در مورد علت این پدیده صورت گیرد که این تحقیقات تا به امروز ادامه دارد. از طرف دیگر مشاهده و تحقیق درباره وضعیت ساخت و ساز ساختمانهای فولادی نشان می دهد که اتصالات جوشی متداول در ایران از کیفیت مناسبی برخوردار نیستند و با وجود سابقه نسبتا طولانی در استفاده از جوشکاری در صنعت ساختمان هنوز نقایص زیادی در این زمینه مشاهده می شود.

عملکرد لرزه ای ساختمانهای فولادی
براساس تجربه های حاصل از زلزله های گذشته و مطالعات انجام گرفته سازه هایی در برابر زلزله دارای عملکرد بهتری هستند که بتوانند ضمن حفظ پایداری و انسجام کلی خود انرژی ناشی از زلزله را تا حد امکان جذب و مستهلک نمایند. با توجه به منحنی نیرو-تغییر مکان سازه ها و توجه به این مطلب که سطح بین منحنی نیرو-تغییرمکان و محور تغییرمکان نشان دهنده میزان انرژی جذب شده توسط سازه است. هر چه سازه شکل پذیرتر باشد انرژی بیشتری را هنگام زلزله جذب کرده و رفتار مطلوبتری دارد. فولاد نرمه به علت طبیعت شکل پذیر از این نظر ماده مناسبی می باشد و می تواند میزان زیادی انرژی جذب کند. اما تجربه نشان داده است که در سازه های فولادی در صورت عدم استفاده از اتصالات مناسب عملکرد مناسب لرزه ای آنها مناسب و قابل قبول نخواهد بود و در اثر زلزله دچار شکست سازه ای و یا انهدام خواهد شد. در زلزله منجیل (1369) مشاهده شد که تعدادی از ساختمانهای فولادی دچار تخریب کامل شدند. رفتار این سازه ها در این زلزله ثابت کرد که در بسیاری از موارد سازه های موجود دارای سیستم مقاوم زلزله مناسبی نیستند. استفاده از تیرهای خورجینی(تیرهای سرتاسری در دو طرف ستون با اتصال نبشی) و عدم شناخت سیستم حاصل و مدل صحیح برای این اتصالات باعث شده این سیستم از نظر مهندسی زلزله بسیار آسیب پذیر تلقی گردد. درس حاصل از این زلزله کیفیت پایین ساخت و ساز شهری بود که در سالهای اخیر تلاشهایی برای اصلاح آن به عمل آمده است. در زلزله نورث ریچ آمریکا مشاهده شد که در بسیاری از ساختمانهای فولادی اتصال تیرها و ستونها دچار ترک و یا بعضا شکست شد. بیشتر این ترکها و شکستها در بال ستون اتفاق افتاده است.

صنعت جوشکاری ساختمان در ایران
با گذشت 50 سال از استفاده از جوش در ساختمان دهه اخیر(80-1370)از نظر تعداد ساختمانهایی که با سازه های فولادی طراحی و اجرا شده اند کاملا استثنایی به شمار می آید. در نیمه دوم این دهه دهها هزار سازه فولادی در تهران و شهرهای بزرگ ایرن به ناگهان سر از زمین برآورد. گسیل سرمایه ها به سوی ساخت و ساز شهری و تبدیل ساخت سرپناه به ماشین سرمایه گذاری جهت سودهای کلان باعث گردید تا رعایت اصول فنی و ایمن سازی ساختمانها در برابر زلزله در برابر منفعت طلبی صاحبکاران عملا مورد توجه قرار نگیرد. از طرف حجم عظیم ساخت و ساز نیروز انسانی زیادی اعم از مهندس و تکنسین و جوشکار احتیاج داشت که باعث ورود افراد غیرمتخصص به این جرگه گردید. تمامی این مسایل دست به دست هم داد تا طرح و اجرای ساختمانهای فولادی آنچنان که باید از کیفیت مطلوبی برخوردار نباشد. تخریب کلی ساختمانهای فولادی در زلزله منجیل موید پایین بودن کیفیت ساختمانهای فولادی کشور می باشد. از میان تمامی عوامل دخیل در طرح و ساخت سازه های فولادی اتصالهای جوشی از نارسایی های بیشتری برخوردارند. علل اصلی پایین بودن کیفیت جوش درساخت و سازهای شهری را می توان به صورت زیر بیان نمود :
عدم انطباق اجرای معمول سازه های فولادی با آیین نامه ها و دستورالعملها
كیفیت پایین جوش به علت عدم آموزش کلاسیک کافی در این زمینه برای جوشکاران و مهندسان
نبود نظارت اصولی و دقیق بر اجرای جوشکاری در ساختمانهای شهری در کشور
عدم طرح دقیق اتصال جوشی با توجه به عملکرد مورد نظرآنها
عدم انطباق اجرای معمول سازه های فولادی با آیین نامه ها و دستورالعملها

در بسیاری از موارد طرز اجرای متداول جوش با جزییات ارائه شده در آیین نامه تطابق ندارد. این موارد ناشی از موارد متعددی است که از میان آنها به موارد زیر می توان اشاره کرد:
الف) آشنا نبودن مهندسین سازه به مسایل اجرایی و در نتیجه ارائه نقشه ها و جزئیات غیرقابل اجرا
ب) گران تر بودن هزینه اجرای جزییات آئین نامه نسبت به روش سنتی اجرا
پ)آگاه نبودن کارفرما و یا مهندس مجری طرح به جزییات آئین نامه و عدم

توانایی در تمیز دادن حالات مختلف از یکدیگر
بعد از اجباری شدن آیین نامه 2800 (1368) اهمیت وجود سیستم مقاوم در برابر زلزله از یک طرف و محدودیتهای معماری برای استفاده از سیستم مهاربندی از طرف دیگر باعث استفاده روزافزون از سیستم قاب خمشی در جهت عرضی ساختمانها شد. در این سیستم اتصال تیر به ستون از نوع گیردار بوده یعنی باید توانایی انتقال برش و لنگر از تیر به ستون وجود داشته باشد. در این نوع اتصالات از ورقهای بالاسری و زیرسری که در محل اتصال به ستون برای ایجاد جوش نفوذی کامل خورده است استفاده می شود. اما از آنجایی كه متاسفانه عملیات جوشکاری در محل کارگاههای ساختمانی و نه در محل کارخانه صورت می گیرد کنترل كیفیت جوش بخصوص در هنگام مونتاژ درارتفاع زیاد از سطح زمین حتی به صورت عینی(Visual) امکان پذیر نمی باشد. همچنین معمولا در محل اتصال ورق به ستون به جای جوش نفوذی از جوش گوشه استفاده می شود در نتیجه هنگام زلزله این نقاط علاوه بر تحمل نیروی کمتر در حالت تردشکن گسیخته خواهد شد. زمانی که در یك عضو فشاری از دو مقطع در کنار یكدیگر استفاده می شود باید هم پایداری کل عضوبه عنوان یک المان و هم پایداری تک تک مقاطع کنترل شود تا هیچکدام تحت تاثیر نیروی فشاری به طور جداگانه دچار کمانش نشوند. برای این منظور این مقاطع باید در فواصل مشخص به یكدیگر متصل شوند تاطول آزاد آنها کاهش یابد. بسیاری از اوقات بادبندها ی دوبل در طول خود به یكدیگر وصل نمی شوند و در نتیجه دو مقطع با یكدیگر عمل نمی كنند و بار بحرانی عضو کمتر از مقداری است که مهندس سازه در محاسبات خود منظور نموده است. مبحث دهم مقررات ملی ساختمان حداکثر فاصله بین جوش دو مقطع در ستونهای تركیبی را مقرر نموده است. اما در موارد زیادی مشاهده می شود که فاصله بین جوش ستونها بیشتر از این مقدار است.

كیفیت پایین جوش به علت عدم آموزش کلاسیك کافی در این زمینه برای جوشکاران و مهندسان
یكی از مهمترین اشکالات موجوددر اجرای ساختمانهای فولادی در کشور كیفیت پایین جوشکاری ساختمان می باشد. عوامل مختلفی در این امر تاثیر می گذارند. استفاده ازجوشهای کارگاهی حتی در مورد جوشهای نفوذی و اجرای کل جوشکاری در کارگاه ساختمانی و استفاده از نیروی انسانی غیرمجرب از عوامل اصلی پایین آمدن كیفیت جوشکاری ساختمان می باشد. در نتیجه عوامل برشمرده شده مشکلات عدیده ای گریبانگیر اتصالات جوشی می باشد.
در بسیاری از موارد سطح فلز در حال جوش آلوده به روغن یا مواد نامناسب دیگر است و یا اینکه روی فلز زنگ زده یا رنگ خورده جوش داده می شود. گاه در فاصله بین پاسهای متوالی جوش حتی از جدا نموده گل جوش نیز خودداری می شود و یابدون برداشتن گل جوشکاری اقدام به زدن رنگ ضدزنگ می شود. از انواع جوشهایی که در کارهای ساختمانی بسیار از آن استفاده می شود جوش سربالا می باشد. به علت سختی اجرا در غالب موارد این نوع جوش از كیفیت پایینی برخوردار است. در بسیاری از موارد در اثر استفاده از تکنیكهای نامناسب جوشکاری نقایصی چون تابیدگی و پیچش در قطعات اتفاق می افتد.
عیوبی نظیر نفوذ ناقص بریدگی کناره جوش اختلاط سرباره تخلخل و وجود ترک درفلز مادر باعث کاهش ظرفیت باربری قطعات می شود. یكی از متداولترین اشکال مقاطع مورد استفاده در سازه های فولادی تیرهای لانه زنبوری می باشد. بسیاری از مجریان طرح این تیرها را در وضعیت نامطلوبی در کارگاه ساختمانی مونتاژ می کنند. در بسیاری از موارد جوش میانی تیر از كیفیت پایینی برخوردار است و با توجه به اهمیت عملکرد مناسب این قسمت و تقویتهای لازم درمجل تكیه گاه تیر و وسط آن صورت نمی پذیرد. متاسفانه طراحی و اجرای پلکانهای فولادی در ساختمانها نیز از كیفیت پایینی برخوردار است و با توجه به اهمیت عملکرد مناسب این قسمت ساختمان پس از زلزله دقت لازم در ساخت آن مبذول نمی شود .

نبود نظارت اصولی و دقیق بر اجرای جوشکاری در ساختمانهای شهری در کشور
با توجه به اهمیتی که شهرداری برای مسایلی از قبیل پاركینگ و نورگیرها و مسایلی از این دست قایل است مشاهده می شود که بیشتر توجه مهندسان نیز به این امور معطوف می باشد و توجه چندانی به مسایل سازه ای نمی شود. البته باید به این نکته نیز اشاره شود که به علت عدم وجود آموزش جوشکاری در واحدهای درسی دانشجویان عمران

عدم طرح دقیق اتصال جوشی با توجه به عملکرد مورد نظرآنها
بسیاری از کارفرمایان عمل طراحی سازه و ایجاد تمهیدات مقابله با زلزله را یك امر زاید می دانند و تلاش می کنند تا کمترین هزینه ممکن را صرف این کار نمایند. از طرف دیگر شهرداریها کمترین نظارتی بر طرح و اجرای سازه ها نداشته فقط به مسایل معماری دقت می کنند. این عوامل دست به دست هم می دهد تا فقط حق امضای مهندسین سازه اهمیت داشته باشد و طرح از حداقل اهمیت برخوردار باشد به خاطر همین موضوع مهندسین سازه اغلب کمترین وقت را صرف این عمل می نمایند و بالطبع دقت لازم را در طرح اتصالات جوشی مبذول نمی شود. بعضی اوقات از اتصالات طرح شده برای یك ساختمان در نقشه های دیگر ساختمانها استفاده می شود. در بسیاری از موارد جزییات اتصالات موجود در نقشه ها نامفهوم بی دقت و ناقص است.

نتیجه گیری و پیشنهادات
از بررسی های انجام شده بر روی ساخت وساز ساختمانهای فلزی در سطح تهران مشخص است که هنوز مشکلات زیادی در طرح و اجرای این سازه ها وجود دارد. و عمده مشکلات و نقایص مربوط به اتصالات جوشی است. اجرای جوش کارگاهی و نبود آموزش کافی برای مهندسان عمران و عدم نظارت کافی بر حسن اجرای جوش و . . . مشکلاتی است که این صنعت را رنج میدهد. و برای رفع این موارد بهترین راه در صورت امکان استفاده از جوش در کارخانه به جای جوش کارگاهی
بالابردن سطح آگاهی عمومی جامعه درباره زلزله بر ساختمانها
آموزش جوشکاری به جوشکاران و دادن گواهینامه به جوشکاران ماهر ساختمانی
آموزش جوشکاری به عنوان واحد درسی به مهندسین عمران و یا ایجاد شاخه جدیدی
تحت عنوان بازرسی جوش اسکات برای مهندسین ناظر
تقویت سیستم نظارتی موجود و ایجاد سیستم های نظارتی ناظربر کار مهندسین عمران

مهندسینی که از دانشگاه فارغ التحصیل می شوند در این زمینه دارای اطلاعات کافی نیستند و به عنوان مهندس ناظر نمی توانند مسئولیت خود را به نحو احسن انجام دهند. البته باید به این موارد مساله سختی کار را نیز افزود. به علت جوشکاری در ارتفاع غالب مهندسین از انجام بازدید از این جوشها طفره می روند. در نهایت امر اینکه آنطور که از ظواهر امر مشخص است شهرداریها نیز در این زمینه کوچکترین نقشی ایفا نمی کنند و هیچگونه نظارتی بر اجرای ساختمانها ندارند.

 

[mostapha007]

طبقه‌بندی الكترود (Electrode Classification)

طبقه‌بندی الكترود (Electrode Classification)

طبقه‌بندی الكترود (Electrode Classification) طیف و انواع مختلفی از الكترودهای جوشكاری در صنعت تولید می‌شود و تحت عنوان‌های مختلف به بازار عرضه می‌شود. انجمن جوشكاری آمریكا (American Welding Society) به كمك یك سری اعداد الكترودها را طبقه‌بندی می‌كند كه مختصر شرح این طبقه‌بندی بصورت زیر می‌باشد
11ـ حرف E قبل از یك عدد چهار یا پنج رقمی EXXXXX منظور الكترود می‌باشد كه در روش جوشكاری با قوس الكتریكی مورد استفاده قرار می‌گیرد. چنانچه جوشكاری با روش گازانجام گیرد از كلمه E استفاده نمی‌شود بلكه بجای آن از كلمه RG استفاده می‌شود.
22ـ دو یا سه رقم عدد چهار یا پنج رقمی بعد از حرف E مشخص كننده استحكام كششی جوش می‌باشد. مثلاً Elooxx, E60xx كه منظور 60k.s.i یا 60000P.S.i و 100k.s.i یا 100,000منظور استحكام كششی جوش است كه ممكن است بر حسب Welded As یا تنش زدائی شده (Stress Relieved) بیان گردیده باشد كه این موضوع توسط دستورالعمل سازنده مشخص می‌گردد.
ـ دومین عدد از سمت راست مشخص كننده موقعیت جوشكاری می‌باشد كه الكترود برای آن حالت طراحی شده است. بطور مثال الكترود با این كد EXX1X برای تمامی موقعیت‌های جوشكاری مورد استفاده می‌باشد:

جدول 5ـ رقم سوم یا چهارم در طبقه‌بندی الكترودها (EXXXX) Welding Rod Used for Gas Welding p.s.i 33

EXX1X
كاربری الكترود در همه موقعیت‌ها می‌باشد. All Position
منظور از 1
EXX2X
كاربری الكترود فقط برای Flat & Horizontal می‌باشد.
منظور از 2
EXX3X
كاربری الكترود فقط برای حالت Flat می‌باشد.
منظور از 3
EXX4X
كاربری الكترود در همه موقعیت‌ها و V- down
منظور از 4

44ـ دو عدد آخر سمت راست مشخص‌كننده چندین عامل نظیر نوع منبع قدرت مورد استفاده (AC-DCSP-DCRP) همچنین نوع پوشش الكترود كه آیا مثلاً در پوشش پودر آهن وجود دارد یا نه و یا اینكه مشخص كننده الكترود كم هیدروژن است و یا هر دو.
به منظور بكارگیری الكترود دو عدد سمت راست (آخر) بایستی تواماً با یكدیگر مورد توجه قرار گیرند تا به كمك آنها بتوان تركیب پوشش وكاربرد صحیح الكترود را تشخیص داد.
به طور مثال:
EXX10 High cellulose, Sodium

EXX11 High cellulose, Potassium

EXX12 High Titania or Rutile, Sodium

EXX13 High Titania or Rutile, Potaxxium

EXX14 Iron Powder, Titania

EXX15 Low Hydrogen Sodium

EXX16 Low Hydrogen Potasium

EXX18 Iron Powder, Low Hydrogen

EXX20 High Iron Oxide

EXX24 Iron Powder, Titania

EXX27 Iron Powder, Iron Oxide

EXX28 Iron Powder, Low Hydrogen

در این راستا جداولی وجود دارد كه موقعیت (Position) و كاربرد (Application) و قطبیت (Polarity) را برای انواع الكترودها مشخص می‌نماید.



نوع جریان
موقعیت جوشكاری
نوع پوشش
كلاسAWS
DCRP
ALL
سلولز بالا، سدیم
E6010
DCPR, AC
ALL
سلولز بالا، پتاسیم
E6011
DCSP, AC
ALL
رتیل بالا، سدیم
E6012
DCSP,DCRP,AC
ALL
رتیل بالا، پتاسیم
E6013
DCSP, AC
F,H
اكسید آهن بالا
E6020
DCSP,DCRP,AC
F,H
اكسید آهن بالا
E6022
DCSP, AC
F,H
اكسید آهن و پودر آهن
E6027
DCSP,DCRP,AC
ALL
پودر آهن، رتیل
E7014
DCRP
ALL
هیدروژن پائین، سدیم
E7015
DCRP, AC
ALL
هیدروژن پائین، پتاسیم
E7016
DCRP, AC
ALL
هیدروژن پائین، پتاسیم، پودر آهن
E7018
DCSP,DCRP,AC
F,H
پودر آهن، رتیل
E7024
DCSP, AC
F,H
اكسید آهن و پودر آهن
E7027
DCRP, AC
F,H
هیدروژن پائین، پتاسیم، پودرآهن
E7028
DCRP, AC
F, H, V(Down-hill), OH
هیدروژن پائین، پتاسیم، پودر آهن
E7048

جوشكاری در حالات OH, V با الكترودهای نازكتر از 4.8mm و برای الكترودهای گروه E7015،،و E7018 با الكترودهای نازكتر از 4.0mm امكانپذیر است. الكترودهای گروه برای جوشهای تك پاسه بكار می روند.
برای الكترودهای با استحكام كششی مساوی یا بالاتر از 70,000 psi بعد از چهار یا پنج x آورده شده، بعضی از كدها خط تیره و حرف و عددی نیز بدنبال دارد كه x انتهایی نشان دهنده تركیب شیمیائی فلز جوش (Weld Metal ) می باشد.
بطور مثال:
E7016 E7014 E6022 E70XX-X

E80XX-X

E100XX-X

E110XX-X

E120XX-X

E8010-A1 ½%MO
E8010-B1 ½%Cr-1/2% Mo

E9010-B2 1 ¼% Cr-1/2% Mo
E9010-B3 2 ¼% Cr-1% Mo

E10010-C1 2 ½% Ni
E11015-C2 3 ¼% Ni

E12015-C3 1 % Ni, 0.35 Mo, 0.15 % Cr
E12015D1&D2 0.25-0.45% Mo, 1.25-2.00% Mn
E12015-G 0.5% Min Ni, 0.3%Min Cr 0.2% Min Mo
0.1%MiN V

در حقیقت شماره الكترود توام با حرفی در پشت آن و به دنبال آن عددی گویای الكترودهای فولادی كم آلیاژ می باشد.
مشخص كننده فولاد كربنی مولیبدن دار است.
مشخص كننده فولاد محتوی Cr,Mo.
C مشخص كننده فولاد محتوی Ni.
D مشخص كننده فولاد محتوی Mn , Mo.
G برای سایر الكترودها و عناصر آلیاژی كم (Low Alloy Steel) می باشد.
مثال الكترود E8016-B2
1ـ E مشخص كننده الكترود
ـ 80 مشخص كننده حداقل استحكام كششی 80,000 Psi
3ـ 6 مشخص كننده الكترود كم هیدروژن، با پوشش پتاسیم
ـ عدد 1 بكارگیری الكترود در همه موقعیتها با جریان AC و DCRP
5ـ پسوند B2 مشخص كننده این است كه فلز جوش (الكترود) از نوع فولاد كم آلیاژی محتوی Cr و با درصد ¼ Cr و ½ Mo می باشد B 2 4 Mo A

 

[mostapha007]

جوشهای بی کیفیت ساختمانها

جوشهای بی کیفیت ساختمانها

جوشهای بی کیفیت ساختمانها ساختمان ها اغلب به وسیله سازندگان غیرمتخصص و غیرمتعهد ساخته می شود. بنابراین رعایت نکردن الزامات کیفی در ساخت سازه‌ها و ساختمان‌ها تعجب‌آور نیست. این بخشی از گفته‌های مهندس علی امامیان استاد دانشگاه است. وی در خصوص «اهمیت جوش و بازرسی جوش» در سازه و ساختمان معتقد است: « فقدان نظارت صحیح و نبود آیین‌نامه‌های مدون و استاندارد از یک سو و نبود احساس نیاز به حضور مهندس و بازرسی جوش در سازه‌های فلزی از طرف دیگر موجب شده تا کیفیت ساخت کاهش یابد.»
به گفته وی آگاه نبودن مجریان، ناظران و پیمانکاران به علم مهندسی جوش و اعتقاد نداشتن به ضرورت حضور بازرسان جوش به عنوان یک فرآیند ویژه، اطلاعات و اصطلاحات اشتباه و دور از هر گونه پشتوانه علمی را در صنعت ساختمان رایج کرده است.
«در حال حاضر حضور یک بازرس جوش برای کنترل و تضمین کیفیت در جوش امری دور از ذهن، لوکس و غیرعملی به نظر می‌رسد.»
به اعتقاد این استاد دانشگاه تنها یک بررسی اجمالی نشان می‌دهد که بی‌توجهی به این مقوله پیامدهای جانی و مالی بسیاری را به کشور تحمیل کرده است.
« اگر بم و کرمان را مورد مطالعه قرار دهیم خواهیم دید این مناطق از سال‌های 1233 در معرض زمین لرزه‌های شدید بوده که البته تلفات جانی و مالی قابل توجهی به بار آورده است، با وجود تکرار این حوادث برنامه‌ریزی خاصی در بخش طراحی و ساخت و ساز در کشور انجام نگرفته است.»
وی در ادامه به بحث جوش در سازه اشاره کرده و می‌گوید: «هزینه‌های گزافی صرف انجام عملیات تعمیری و رفع اشکال در مقاطع زمانی خاص می‌شود و همین ما را با مسایل جدیدی مثل پیچیدگی و ضعیف شدن خواص مکانیکی در منطقه جوش و اطراف آن روبه‌رو می‌کند.»
راه حلی که مهندس امامیان ارائه می‌دهد، آموزش مهندسان ناظر، دخالت دادن مهندسان جوش و بازرسان صلاحیت دار از سوی وزارت مسکن و شهرسازی و سازمان نظام‌ مهندسی است.
آموزش جوشکاران و انجام آزمون‌های تعیین صلاحیت از آنها و برگزاری دوره‌های آشنایی و مقدماتی، تخصصی در هر یک از مقاطع به طور زمان‌بندی شده و مداوم موارد دیگری است که امامیان بر آن تاکید می‌کند.
وی معتقد است در صورت بی‌توجهی به اهمیت جوش و بازرسی جوش در ساختمان دور از ذهن نخواهد بود که اتفاقات بم بار دیگر تکرار شود.

 

[mostapha007]

نكاتی در مورد جوشكاری ساختمانهای فلزی

نكاتی در مورد جوشكاری ساختمانهای فلزی

نكاتی در مورد جوشكاری ساختمانهای فلزی فرآیند برپا سازی اسکلت ساختمانهای فلزی (غالباً مسکونی و تجاری های کوچک) در زمان کوتاهی٬ حدوداً یک روزه٬ انجام می شود. به همین دلیل نمی توان تمام جوشکاریها را در همان روز انجام داد. در این حالت در قدم اول جوشکار سعی می کند تیر و ستونهای ساختمان را با حداقل جوش بر پا کند و بعد از رفتن جرثقیل٬ هزینه ساعتی اجاره جرثقیل زیاد است و برای همین نمی توان چند روز از آن استفاده کرد مضافاً اینکه اگر حتی یک ساعت در روز از آن استفاده شود باید هزینه کل روز را پرداخت نمود٬ شروع به جوشکاری کامل کند.
برای همین است که پایداری ساختمان فلزی در چند روز اول که جوشکاری ها هنوز نیمبند هستند بسیار کم است. بلای جان این وضعیت٬ باد است. بله وزش باد. تصور اینکه یک ساختمان به خاطر وزش باد فرو بریزد بسیار وحشتناک است. چه باید کرد؟

خب٬ این خودش یک بحث علمی را میطلبد. آیا تابه حال به واژه "بارهای حین ساخت" (Construction Loads) برخورده اید؟ اساس قضیه اینست که تکنولوژی ساخت نیز علاوه بر بارهای اعمالی بر سازه٬ ممکن است بارهای جدیدی را به سازه اعمال کند. مثلاً در مبحث پل سازی٬ اگر برای ساخت پل مجبوریم که از تکنولوژی ساخت خاصی استفاده کنیم٬ شاید که لازم باشد سازه را برای یک بارگذاری جدید که ریشه آن فقط و فقط روش ساخت است طراحی کنیم. حالا جالب است که بعضی مواقع این بارها هستند که در طراحی سازه حاکم می شوند. بهر حال٬ می توان یک تحقیق علمی خوب در این زمینه مربوط به مسئله ای که اشاره شد انجام داد. اما اگر بخواهیم این مسئله را بصورت تقریبی و تجربی حل کنیم٬ بهتر است که دستورالعمل های ساده ای را رعایت کنیم.

- به هواشناسی اهمیت دهیم. روزهایی که وزش باد زیاد است (Windy Weather) از الم کردن سازه اجتناب کنیم.

- اگر که مجبور به ادامه کار در حین وزش باد هستیم در طول برپاسازی به ارتفاع و عرض سازه عمود بر جهت وزش باد (سطح بادگیر سازه) دقت کنیم. طوری باید کار را پیشرفت داد که همواره این عامل حداقل باشد.

- اگر در یک سایت با محوطه باز هستید احتمال تغییر جهت باد به نفع خود با آرایش و چیدمان مهندسی و حساب شده ماشین آلات کانتینرها و هر چیز دم دستتان که دارای حجم و سطح مناسبی است را بررسی کنید.

- استفاده از حائل برای افزایش پایداری هم گزینه مناسبی است.

- از علم مهندسی سازه نیز استفاده کنید. در حین الم سازی سازه دقت کنید که اگر بعضی از اتصالات کامل جوشکاری شوند می توانید حداقل یک سازه معین پایدار داشته باشید. اکنون باید مطمئن باشید که سازه معین انتخابی شما پایدار است.

- موارد دیگری که نسبت به جایی که شما هستید احتمالاً وجود دارند که شما باید از خلاقیت خود کمک بگیرید.

 

[imannasa2000]

مزایا و معایب ساختمانهای فلزی

مزایا و معایب ساختمانهای فلزی

احداث ساختمان بمنظور رفع احتیاج انسانها صورت گرفته و مهندسین، معماران مسئولیت تهیه اشکال و اجراء مناسب بنا را برعهده دارند؛ . با توجه به اینکه ساختمان های احداثی در کشور ما اکثرا" بصورت فلزی یا بتنی بوده و ساختمانهای بنایی غیر مسلح با محدودیت خاص طبق آئین نامه 2800 زلزله ایران ساخته میشود، آشنایی با مزایا و معایب ساختمانها می تواند درتصمیم گیری مالکین ، مهندسین نقش اساسی داشته باشد. مزایای ساختمان فلزی:
مقاومت زیاد: مقاومت قطعات فلزی زیاد بوده و نسبت مقاومت به وزن از مصالح بتن بزرگتر است ، به این علت در دهانه های بزرگ سوله ها و ساختمان های مرتفع ، ساختمانهائی که برزمینهای سست قرارمیگیرند ، حائز اهمیت فراوان میباشد .
خواص یکنواخت : فلز در کارخانجات بزرگ تحت نظارت دقیق تهیه میشود ، یکنواخت بودن خواص آن میتوان اطمینان کرد و خواص آن بر خلاف بتن با عوامل خارجی تحت تاثیر قرار نمی گیرد ، اطمینان در یکنواختی خواص مصالح در انتخاب ضریب اطمینان کوچک مؤثر است که خود صرفه جو یی در مصرف مصالح را باعث میشود .
دوام : دوام فولاد بسیار خوب است ، ساختمانهای فلزی که در نگهداری آنها دقت گردد . برای مدت طولانی قابل بهره برداری خواهند بود - خواص ارتجاعی : خواص مفروض ارتجاعی فولاد با تقریبی بسیار خوبی مصداق عملی دارد . فولاد تا تنشهای بزرگی از قانون هوک بخوبی پیروی مینماید . مثلآ ممان اینرسی یک مقطع فولادی را میتوان با اطمینان در محاسبه وارد نمود . حال اینکه در مورد مقطع بتنی ارقام مربوطه چندان معین و قابل اطمینان نمی باشد .
شکل پذیری : از خاصیت مثبت مصالح فلزی شکل پذیری ان است که قادرند تمرکز تنش را که در واقع علت شروع خرابی است ونیروی دینامیکی و ضربه ای را تحمل نماید ،در حالیکه مصالح بتن ترد و شکننده در مقابل این نیروها فوق العاده ضعیف اند. یکی از عواملی که در هنگام خرابی ،عضو خود خبر داده و ازخرابی ناگهانی وخطرات ان جلوگیری میکند.
پیوستگی مصالح : قطعات فلزی با توجه به مواد متشکه آن پیوسته و همگن می باشد و ولی در قطعات بتنی صدمات وارده در هر زلزله به پوشش بتنی روی سلاح میلگرد وارد میگردد ، ترکهائی که در پوشش بتن پدید می آید ، قابل کنترل نبوده و احتمالا" ساختمان در پس لرزه یا زلزله بعدی ضعف بیشتر داشته و تخریب شود .
مقاومت متعادل مصالح،مقاومت : مصالح فلزی در کشش و فشار یکسان ودر برش نیز خوب و نزدیک به کشش وفشار است .در تغییر وضع بارها، نیروی وارده فشاری ، کششی قابل تعویض بوده و همچنین مقاطعی که در بار گذاری عادی تنش برشی در انها کوچک است ، در بارهای پیش بینی شده ،تحت اثر پیچش و در نتیجه برش ناشی از ان قرار میگیرند. در ساختمانهای بتنی مسلح مقاومت بتن در فشار خوب ، ولی در کشش و یا برش کم است. پس در صورتی که مناطقی احتمالآتحت نیروی کششی قرار گرفته و مسلح نشده باشد تولید ترک و خرابی مینماید.
انفجار : در ساختمانهای بارهای وارده توسط اسکلت ساختمان تحمل شده ، از قطعات پرکننده مانند تیغه ها و دیواره ها استفاده نمی شود . نیروی تخریبی انفجار سطوح حائل را از اسکلت جدا می کند و انرژی مخرب آشکار میشود ، ولی ساختمان کلا" ویران نخواهد گردید . در ساختمانهایی بتن مسلح خرابی دیوارها باعث ویرانی ساختمان خواهد شد .
تقویت پذیری و امکان مقاوم سازی : اعضاء ضعیف ساختمان فلزی را در اثر محاسبات اشتباه ، تغییر مقررات و ضوابط ، اجراء و .... میتوان با جوش یا پرچ یا پیچ کردن قطعات جدید ، تقویت نمود و یا قسمت یا دهانه هائی اضافه کرد .
شرایط آسان ساخت و نصب : تهیه قطعات فلزی در کارخانجات و نصب آن در موقعیت ، شرایط جوی متفاوت با تهمیدات لازم قابل اجراء است .
سرعت نصب : سرعت نصب قطعات فلزی نسبت به اجراء قطعات بتنی مدت زمان کمتری می طلبد .
پرت مصالح : با توجه به تهیه قطعات از کارخانجات ، پرت مصالح نسبت به تهیه و بکارگیری بتن کمتر است .
وزن کم : ‌میانگین وزن ساختمان فولادی را می توان بین 245 تا 390 کیلوگرم بر مترمربع و یا بین 80 تا 128 کیلوگرم بر مترمکعب تخکین زد ، درحالی که در ساختمانهای بتن مسلح این ارقام به ترتیب بین 480 تا 780 کیلوگرم برمترمربع یا 160 تا 250 کیلوگرم برمترمکعب می باشد .
اشغال فضا :‌ در دو ساختمان مساوی از نظر ارتفاع و ابعاد ، ستون و تیرهای ساختمانهای فلزی از نظر ابعاد کوچکتر از ساختمانهای بتنی میباشد ، سطح اشغال یا فضا مرده در ساختمانهای بتنی بیشتر ایجاد میشود .
ضریب نیروی لرزه ای : حرکت زمین در اثر زلزله موجب اعمال نیروهای درونی در اجزاء ساختمان میشود ، بعبارت دیگر ساختمان برروی زمینی که بصورت تصادفی و غیر همگن در حال ارتعاش است ، بایستی ایستایی داشته و ارتعاش زمین را تحمل کند . در قابهای بتن مسلح که وزن بیشتر دارد ، ضریب نیروی لرزه ای بیشتر از قابهای فلزی است . تجربه نشان میدهد که خسارت وارده برساختمانهای کوتاه و صلب که در زمینهای محکم ساخته شده اند ، زیاد است . درحالیکه در ساختمانهای بلند و انعطاف پذیر ، آنهائی که در زمینهائی نرم ساخته شده اند ، صدمات بیشتری از زلزله دیده اند . بعبارت دیگر در زمینهای نرم که پریود ارتعاش زمین نسبتا" بزرگ است ، ساختمان های کوتاه نتایج بهتری داده اند و برعکس در زمینهای سفت با پریود کوچک ، ساختمان بلند احتمال خرابی کمتر دارند.
عکس العمل ساختمانها در مقابل حرکت زلزله بستگی به مشخصات خود ساختمان از نظر صلبیت و یا انعطاف پذیری آن دارد و مهمترین مشخصه ساختمان در رفتار آن در مقابل زلزله ، پریود طبیعی ارتعاش ساختمان است.

معایب ساختمانهای فلزی:
ضعف در دمای زیاد : مقاومت ساختمان فلزی با افزایش دما نقصان می یابد . اگر دکای اسکلت فلزی از 500 تا 600 درجه سانتی گراد برسد ، تعادل ساختمان به خطر می افتد .
خوردگی و فساد فلز در مقابل عوامل خارجی : قطعات مصرفی در ساختمان فلزی در مقابل عوامل جوی خورده شده و از ابعاد آن کاسته میشود و مخارج نگهداری و محافظت زیاد است .
تمایل قطعات فشاری به کمانش : با توجه به اینکه قطعات فلزی زیاد و ابعاد مصرفی معمولا" کوچک است ، تمایل به کمانش در این قطعات یک نقطه ضعف بحساب می رسد .
جوش نامناسب : در ساختمانهای فلزی اتصال قطعات به همدیگر با جوش ، پرچ ، پیچ صورت میگیرد . استفاده از پیچ و مهره وتهیه ، ساخت قطعات در کارخانجات اقتصادی ترین ، فنی ترین کار می باشد که در کشور ما برای ساختمانهای متداول چنین امکاناتی مهیا نیست . اتصال با جوش بعلت عدم مهارت جوشکاران ، استفاده از ماشین آلات قدیمی ، عدم کنترل دقیق توسط مهندسین ناظر ، گران بودن هزینه آزمایش جوش و ...... برزگترین ضعف میباشد. تجربه ثابت کرده است که سوله های ساخته شده در کارخانجات درصورت رعایت مشخصات فنی و استاندارد ، این عیب را نداشته و دارای مقاومت سازه ایی بهتر در برابر بارهای وارده و نیروی زلزله است.

منابع:
1- بتن و بتن فولادی ، دکتر شمس الدین مجابی
2- رفتار و طرح لرزه ای ساختمانهای بتن مسلح و فلزی ، عباس تسنیمی
3- طرح و محاسبات ایستائی – آرگ مگردیچیان
4- آئین نامه 2800 و بتن ایران
5- سازه های فلزی ، شاپور طاحونی​

 

[hamidelahi]

[قسمتهاي مختلف ساختمان اسكلت فلزي] ► تعاریف

[قسمتهاي مختلف ساختمان اسكلت فلزي] ► تعاریف

قسمتهاي مختلف ساختمان اسكلت فلزي
ـ پي و فنداسيون
ـ ستون
ـ تير
ـ تيرهاي فرعي ( تيرچه)
ـ پله
ـ بادبند
ـ سقف
مراحل اجرا
پي كني و پي ريز ي :
شرايط پي كني و پي ريزي همانند ساختمان بنايي است با اين تفاوت كه در ساختمان اسكلتي ديگر كلدف بندي نداريم و پي نواري زير ديوار باربر ديگر اجرا نمي شود وتمام اعضاي باربر كناري و داخلي را ستونهاي فلزي تشكيل مي دهند .
در اينجا نيز با تو جه به مقاومت خاك وبارهاي وارده مي توان از انواع پي استفاده كرد كه به شرح زير آمده است .

انواع فنداسيون براي ساختمان اسكلتي
[FONT=tahoma, arial, helvetica, sans-serif]1ـ فنداسيون منفرد يا تك​

[FONT=tahoma, arial, helvetica, sans-serif]2ـ فنداسيون نواري [/FONT]
[FONT=tahoma, arial, helvetica, sans-serif]3ـ فنداسيون راديه ( گسترده ) [/FONT]
فنداسيون منفرد يا تك
با توجه به كاربري ساختمان ، بارهاي وارده و مكانيك خاك واينكه ساختمان در منطقه زلزله خيز قرار دارد يا نه عرض و ارتفاع و طول پي زير هر ستون مشخص مي شود كه يك مكعب است و اين پي ها توسط كلافهاي افقي كه معمولاً از مقطع كوچكتري برخودارند به هم وصل مي شوند تا پي ساختمان پيوسته عمل كند و بعد عمليات آرماتور بندي و مش بندي طبق آنچه در ساختمان بنايي تو ضيح داده شد انجام مي پذيرد .

نصب بيس پليتها
با توجه به آكس بندي كه در پلان فنداسيون صورت پذيرفته ودر آن كه ازتفاع داده شده است در چندين نقطه از پي ساختمان ميگردهايي را مي كارد و توسط شيلنگ تراز به ارتفاع داده شده در پلان فنداسيون كه معمولاً آن را با (0 0 .0 ± ) نمايش مي دهند علامت ها ي را مي زنند كه ارتفاع( 0 .0 ± ) يا از زمين كناري بلند تر است در آن صورت ارتفاع مربوط به زمين با علامت منفي نوشته شده و يا پايين تر از زمين كناري است .كه درآن صورت با علامت مثبت نوشته مي شود
پس ازآن كه علامت گذاري تمام شد بر طبق آكسي در نقشه آورده شده ريسماني در يك آكس طولي و يك آكس عرض مي بندند به طوري در محل قرار گيري بيس پليتها دو ريسمان كاملاً بر هم عمود باشند كه محل برخورد دو ريسمان وسط بيس پليت خواهد بود و ريسمانها در اينجا نقش تراز راهم بازي مي كنند چون دو طرف ريسمان به يك تراز بسته شده است با كار تمام بيس پليتهاي يك آكس كاملاً به موازات هم و در تر از يكديگر قرار مي گيرند زيرا اگر بيس پليتها در يك تراز نباشند به همان ترتيب سقف ساختمان نيز تراز نخواهد بود و اين يك ايراد بزرگ براي ساختمان به شمار مي رود .
بعد از عمليات بتن ريزي بيس پليتها مجدداً باز و دوباره ملات نرمه زير آن مي ريزند و توسط پيچها تراز مي كنند يعني عمليات هواگيري انجام مي دهند چون احتمال دارد هنگام بتن ريزي بتن كاملاً زير پليت را پر نكرده باشد .
فنداسيون نواري
فنداسيون نواري دو طرفه و نواري يك طرفه است كه بر حسب موقعيت جغرافيايي منطقه و زلزله خيز بودن منطقه و بارهاي وارده در روي فنداسيون از نوع يك طرفه يا دو طرفه استفاده مي شود كه نوع دو طرفه يا مشبك نسبت به نوع يك طرفه قوي تر است .
فنداسيون منفرد
در اينجا چيزي به نام شناژ نداريم و عرض و ارتفاع مقطع چه زير بتن و چه در قسمتهاي ديگر يكسان است ولي در نوع يك طرفه ، همانطور كه از اسمش پيدا است در يك جهت پي منفرد ولي در جهت نواري است .
فنداسيون راديه ( گسترده )

در برخي موارد بر اساس بارهاي وارده و اينكه منطقه زلزله خيز و يا خاك مقاومت كافي ندارد عرض پي هاي نواري دو طرفه يا مشبك به قدري بزرگ مي شود كه مجبور هستي كل كف ساختمان آرماتور بندي وبتون ريزي كنيم كه به آن پي راديه يا گسترده گفته مي شود . ودر مناطق ما براي ساختمانهاي بزرگ از اين نوع پي استفاده مي شود .
نصب ستونها
قبل از اينكه ستونها نصب گردند توسط جوشكاران و با توجه به نقشه تيپ بندي ستونها در روي زمين قبلاً آماده مي شوند كه در زير شرح آن آمده است .
باتوجه به ارتفاع فاصله دو ارتفاع و فاصله دو پروفيل كه در يك ستون شركت دارند آنها قبلاً به ارتفاع مورد نظر بريده شده و روي پروفيل قرار داده مي شوند واين پروفيلها عمود بر هم هستند تا پروفيل ستون كه جوشكاري مي شود از زمين فاصله داشته باشد و را حتر بتوان آن برگرداند تا دو طرف آن جوشكاري شود.
بعد از اينكه دو پروفيل مورد نظر در محل قرار گرفت با توجه به اينكه چه پليتهايي روي آن جوشكاري شود كه معمولاً‌ در طبقات پائين براي ساختمان چند طبقه از پليت سرتاسري استفاده مي شود . عمليات جوشكاري انجام مي گيرد .
و پليتها به اندازه ها و ارتفاع مورد نظر و در فواصل مشخص شده در نقشه جوشكاري مي شوند كه در محل اتصال سقف از پليتهاي بزرگتري استفاده مي شود و اگر در محل اتصال سقف بادبند نيز اتصال داده شود از پليتهاي بزرگتر نسبت به پليتهاي سقف استفاده مي شود كه همه در نماي تيپ بندي ستون در نقشه داده شده است . به مثال اگر براي سقف از pl 60*23*1 استفاده كنيم براي بادبندي از pl120*23*1(b.r) استفاده مي كنيم .
بعد از اينكه ستونها آماده شدن روي بيس پليتها نبشي هايي را در يك جهت كه باهم ريسمان هستند جوش مي دهند و محل قرار گيري ستون را مشخص مي كند بعد هم توسط جرثقيل ستونها روي بيس پليت قرار داده شده و به نبشي ها تكيه داده مي شوند و در واقع كار نبشي ها اين است كه نگذارد ستونها تكان بخورد سپس ستونها را از چهار طرف جوشكاري مي كنند و شاغول مي نمايد بدين تزتيب ستونها جهت اتصال تيرها آماده مي شود .
تيرريزي
با توجه نبشي هاي زير سري كه براي اتنصال تيرها و شاه تيرها قرار داده شده است عمليات تير ريزي صورت مي پذيرد در پلان تير ريزي شماره تيرها و محل اتصال آنها مشخص شده است اگر تير لانه زنبوري باشد قبلاً روي زمين توسط جوشكاران ساخته مي شود ودر محل نصب مي گردد ودر واقع سقف جهت اجرا آماده مي شود كه معمولاً‌ از تيرچه بلوك استفاده مي شود .
انواع بادبند و نحوه اتصال آن
بادبندهايي كه براي مقابله با نبروهاي جانبي (wl) مورد استفاده قرار مي گيرند عبارتنداز :
ـ بادبند ضربدري
ـ بادبند v شكل شامل vشكل باز و بسته است
ـ بادبند 8 شكل شامل 8 شكل باز و بسته است
ـ بادبند k شكل و ...
بادبندها اعضا كششي فشاري هستند كه براي مقابله با نيروهاي جانبي در نظرگرفته مي شوند و مانع كج شدن اسكلت ساختمان درهنگام اعمال نيروي جانبي مي گردند كه بايد در يك ساختمان به صورت متقارن اجرا گردند يعني در هر چهار طزف ساختمان بايد بكار گرفته شوند كه بر حسب دلايل معماري ميتوان از انواع بادبند استفاده كرد .
بطور مثال در جاهايي كه مي خواهيم از پنجره يا نور گير و حتي در استفاده كنيم باد بند 8 شكل باز بهترين گزينه براي ما خواهد بود ولي از لحاظ مقاومت k شكل بهترين حالت براي يك ديوار بادبندي مي باشد .

عرض وارتفاع پليتها قبلاً با توجه به طول جوش و زاويه اتصال تير بادبند محاسبه شده است و اينكه نوع تير باد بند از نبشي يا ناو داني را سالم به دو پليت گوشه جوش مي دهند و توسط لقمه كه پليت كوچكي دو ناو داني را به هم جوش مي دهند و در جهت ديگر ناوداني دو قسمت كرده ودر قسمت اتصال و تير قبلي توسط پليت به هم جوش مي دهند و بدين ترتيب ديوار بادبندي آماده مي شود .
اما اگر بادبند 8 شكل باز يا بسته باشد تمام ناو داني سالم و طول مورد جوش داده مي شود اجراي آن راحتر است .

اجراي پله
براي ساختمان اسكلت فلزي معمولااز پله فلزي با شمشيري هاي پروفيل آهن استفاده مي شود كه اندازه آنها در پلان تيرريزي داده مي شود و طول آن نيز مشخص و توسط جوشكار قبلاً آماده و در محل نصب مي گردد .
براي پوشش بين شمشيريهاي پله مي توان از مصالح سقف استفاده كردمانندتيرچه بلوك كه تيرچه هاي آن هم مثل تيرچه هاي سقف سفارش داده شده و حمل تا در محل مورد نظر قرار گيرد و همانند عمليات سقف تيرچه بلوك بتن ريزي مي شود .
اجراي سقف ساختمان اسكلت فلزي
براي سقف ساختمان اسكلت فلزي ميتوان از انواع سقف به شرح زيل استفاده كرد :
[FONT=tahoma, arial, helvetica, sans-serif]1ـ سقف طاق ضربي [/FONT]
[FONT=tahoma, arial, helvetica, sans-serif]2ـ سقف تيرچه بلوك [/FONT]
[FONT=tahoma, arial, helvetica, sans-serif]3ـ سقف دال بتني پيش ساخته [/FONT]
[FONT=tahoma, arial, helvetica, sans-serif]4 ـ سقف دال بتني در جا و ...[/FONT]

سقف طاق ضربي :
كه ديگر منسوخ شده و مرحله از رده خارج شدن را طي مي كند و كمتر سقفي را سراغ داريم كه از اين پوشش استفاده كند .
سقف تير چه بلوك :

كه با استقبال زيادي روبرو شده است زيرا در كارگاههاي محلي توليد مي شوند و ارزانتر تمام مي شوند و در مبحث ساختمان بتني تشريح شده است .
سقف دال بتني :

انواع دال بتني براي سازه هاي بيشتر اجرا مي شوند ​

[/FONT]