انواع اتصالات در سازه‌ها

انواع اتصالات در صنایع مختلف مانند ساختمان‌سازی، خودروسازی و... از اهمیت بالایی برخوردارند. آن‌ها میان اجزا و قطعات مختلف اتصال ایجاد کرده و برای انتقال بار میان اجزای سازه، نقش واسطه را ایفا می‌کنند. درواقع به لطف انواع اتصالات است که سازه استحکام و مقاومت بالایی پیدا می‌کند و پا برجا باقی می‌ماند. انتخاب نوع اتصال با توجه به نیاز سازه، موقتی یا دائمی بودن اتصال و... انجام می‌شود. در ادامه برخی از مهم‌ترین و پرکاربردترین انواع اتصالات سازه را مورد بررسی قرار می‌دهیم.

به چه اتصالاتی، اتصالات جوشی می‌گوییم؟

اتصالات جوشی انواعی از اتصالات فلزی هستند که در لوله‌کشی‌ها به‌منظور تغییر سایز، تغییر مسیر، انشعاب گیری یا مسدود کردن مسیر لوله از آن‌ها استفاده می‌شود. با توجه به اینکه اتصالات جوشی از دو طرف جوشکاری شده و به لوله‌کشی‌ها متصل می‌شوند، در میان اتصالات دائمی دسته‌بندی می‌شوند. از اتصالات جوشی می‌توان در انواع لوله‌کشی برای انتقال گاز، بخار، نفت و سیالات شیمیایی بهره گرفت. از شناخته‌ترین مدل‌های عملیات‌های حرارتی کوئنچ و تمپر است که برای آشنایی بیشتر با آنها می‌توانید به مقاله عملیات کوئنچ و تمپر کردن فولاد مراجعه کنید.

اتصال جوش فلزی چیست؟

اتصالات جوشی تنها مختص به فلزات نیست؛ جوشکاری طی مراحل گرم کردن یا ذوب کردن محل اتصال دو قطعه فلزی و غیرفلزی و ایجاد اتصال میان آن‌ها، انجام می‌شود. اتصال جوش فلزی میان فلزاتی مانند آهن، فولاد، آلومینیوم و... انجام می‌شود. این اتصال ممکن است به روش ذوبی یا غیر ذوبی به وجود بیاید. درعین‌حال که جوشکاری ذوبی با گرما دادن و ذوب کردن قطعات همراه است، در جوشکاری‌های غیر ذوبی یا حالت‌جامد، هیچ‌یک از قطعات ذوب نمی‌شوند.

جوش‌پذیری فولاد چقدر است؟

جوش‌پذیری اصطلاحی است که به قابلیت مواد مختلف برای جوش داده شدن با یکی از روش‌های رایج جوشکاری اطلاق می‌شود. این قابلیت، ذاتی است و در فلز فولاد به فاکتورهایی مانند خواص مکانیکی، نوع فولاد، روش و روند جوشکاری خواسته‌شده، بستگی دارد. بسیاری از متخصصان جوشکاری در برخورد با فولادهای ساختمانی حاوی کربن و منگنز، میزان جوش‌پذیری فولاد را با توجه به کربن موجود در آن می‌سنجند.

انواع جوش در ساختمان‌سازی و صنعت

در جوشکاری به‌کاررفته در صنایع مختلف ازجمله ساختمان‌سازی، به‌طورکلی از 4 نوع جوش استفاده می‌شود که شامل موارد زیر هستند.

• جوش شیاری: این مدل بعد از جوش گوشه، بیشترین کاربرد را در صنایع دارد. این جوش زمانی به کار می‌رود که قطعات سازه هم‌سطح و در یک امتداد باشند.
• جوش کام: این فرایند به همراه جوش انگشتانه، در مقایسه با انواع گوشه و شیاری کاربرد بسیار کمتری دارد. از جوش کام معمولاً در انتقال برش اتصالات پوششی استفاده می‌شود.
• جوش انگشتانه: از این نوع جوش عمدتاً برای جلوگیری از کمانش بخش‌هایی که روی‌هم قرار رفته‌اند و درجایی که طول جوش گوشه یا شیاری جوابگو نیست، استفاده می‌شود.
• جوش گوشه: از این جوش پرکاربرد، معمولاً در ساختمان‌سازی‌ها و پل‌سازی‌ها استفاده می‌شود. نبشی‌ها، ورق‌های بند و بادبندها ازجمله مواردی هستند که از جوش گوشه برای اتصال آن‌ها استفاده می‌شود.

طبق نظر کارشناسان گرفت 

“انواع اتصالات ممکن است از نوع جوشی، پرچی یا فلزی باشند که با ایجاد اتصال میان دو سطح (به شکل‌های روی‌هم، لب‌به‌لب و...) ساختار سازه یا لوله‌کشی را تکمیل می‌کنند.”

اتصالات در سازه‌های فولادی

در سازه‌های فلزی عمدتاً از سه نوع اتصال استفاده می‌شود:

اتصالات جوشی

این نوع اتصالات ازنظر نوع جوش (کام، انگشتانه و...)، حالت جوش (تخت، افقی، عمودی یا بالاسری) و نوع اتصال (لبه، گوشه، روی‌هم و...) نسبت به هم متفاوت هستند و انتخاب از میان آن‌ها، به نیازهای پروژه و سازه و... وابسته است.

اتصالات پرچی

پرچ‌ها ازجمله قدیمی‌ترین انواع اتصالات هستند که در گذشته، معمولاً در پل‌سازی‌ها از آن‌ها استفاده می‌کردند. پل زاینده‌رود و مسیرهای کناره دریای خزر ازجمله مثال‌های آشنای کاربرد اتصالات پرچی هستند.

اتصالات سازه‌های فلزی

انواع اتصالات به‌کاررفته در سازه‌های فلزی شامل ساده، تیر به ستون و گیردار هستند که هر یک از آن‌ها، انواع و کاربردهای خاص خود را دارند. برای مثال، اتصال ساده فقط در انتقال نیروی برشی طرح و محاسبه کاربرد دارد.

انواع اتصالات جوشی فولادی

اتصالات جوشی را ازنظر نوع اتصال می‌توان در موارد زیر دسته‌بندی کرد:

اتصالات جوشی پوششی

به این نوع اتصال لب روی‌هم نیز گفته می‌شود و ازجمله رایج‌ترین انواع اتصالات جوشی فولادی است که احتیاجی به آمادگی خاصی ندارد و پس از برش عادی یا با استفاده از شعله، اجرا می‌شود.

اتصالات جوشی سپری

این نوع اتصال عمدتاً در ساخت نشیمن‌های طاقچه‌ای، آویزها، سخت‌کننده‌های تحت بار، تیرورق‌ها و... کاربرد دارد.

اتصال لب‌به‌لب

لبه‌های دو ورق مسطح و دارای ضخامت تقریباً مساوی را با استفاده از این روش به یکدیگر متصل می‌کنند.

اتصال پیشانی یا لبه

از این نوع اتصال، عمدتاً به‌منظور ثابت نگه‌داشتن دو یا چند صفحه در یک سطح یا حفظ امتداد اولیه عضو، بهره می‌گیرند.

اتصالات جوشی گوشه‌ای

در اکثر مواقع از آن در تیرها و ستون‌های مقاوم در مقابل پیچش استفاده می‌شود.

فورجینگ

فورجینگ یا جوشکاری سربه‌سر که ازجمله اتصالات رایج برای میلگردها به شمار می‌آید که با به‌کارگیری گاز اکسیژن و یک گاز سوختنی دیگر انجام می‌شود.

نقش انواع اتصالات جوش فلزی در لوله‌کشی‌ها

انواع اتصالات جوش فلزی علاوه بر تأثیری که به دلیل ویژگی‌های ساختاری و کیفیت نهایی بر روی قیمت لوله می‌گذارند، نقش پررنگی نیز در انتقال گازها و میعانات دارند. به‌طورکلی، از این اتصالات در خطوط انتقال گاز، آب و نفت استفاده می‌شود.

مزایای اتصالات جوشی فولادی نسبت به سایر اتصالات فلزی

اتصال ایجادشده با استفاده از اتصالات جوشی فولادی، مقاومت بالایی نسبت به فشار دارند و اتصالات تمیزی به وجود می‌آورند. لوله‌هایی که به این روش ایجاد می‌شوند، همچنین استقامت بالایی دارند و وزن نهایی آن‌ها از سازه‌های مشابه با اتصالات دیگر، کمتر است.  

معایب اتصالات جوشی

برای ایجاد اتصالات جوشی، نیاز به نیروی انسانی ماهر در زمینه برق‌کاری و جوشکاری است. اجرای این نوع اتصال به دلیل نیاز به بررسی نواقص جوشکاری، نسبت به سایر انواع اتصال، مانند پرچ کردن خسته‌کننده است. همچنین فرایند گرمایش و سرمایش که بخشی از فرایند جوشکاری هستند، می‌توانند موجب تحریف قطعات شوند.

کاربرد اتصالات جوشی فولادی چیست؟

ازجمله مهم‌ترین کاربردهای اتصالات جوش فولادی می‌توان به اتصالات دنده‌ای، لوله‌کشی بخش‌های اصلی ساختمان و ایجاد اتصال در ستون، پای ستون، بادبند به ستون و تیر، تیرآهن‌ها به یکدیگر و... اشاره کرد.

ترک‌خوردگی جوش فولادی و روش‌های جلوگیری از آن

اصلی‌ترین دلیل ترک‌خوردگی جوش فولادی، جوش‌پذیری ضعیف آن است. بسته به مکانیزم ترک‌خوردگی (ترک انقباضی، پاره شدگی لایه‌ای، خوردگی درون‌شبکه‌ای، ترک هیدروژنی و...)، راه‌های متفاوتی برای جلوگیری از آن وجود دارد. برای مثال، جهت کنترل ترک هیدروژنی معمولاً فلزات جوشکاری پیشگرم می‌شوند. این کار با کاهش سرعت سرد کردن، امکان سخت شدن به‌واسطه ورود به فاز مارتنزیت را ایجاد می‌کند.

سخن پایانی

اتصالات متعددی وجود دارند که در این مقاله به برخی از آن‌ها اشاره شد. این اتصالات به‌قدری متنوع هستند که انتخاب بهترین نوع از میان آن‌ها باید با توجه به سازه، نیازهای کاربرد و ویژگی‌های دو قطعه جوشکاری انجام شود. برای انتخاب نوع اتصال و اجرای اتصالات، بهتر است از دانش متخصصان و افراد باتجربه بهره بگیرید تا امنیت و کیفیت کار تضمین شود.