مهندسی جوش و بازرسی سازه های فولادی

اگر دهانه خرپا يا شاهتيري بيش از 8 متر باشد ، براي جبران تغيير شكل در اثر بار مرده بايد قبلا به آن كوژ يا خيز منفي (پيش خيز ) يا تغيير شكل رو به بالا بدهيم . مقذار تغيير شكل را مهندس محاسب تعيين مي كند.

2- براي جلوگيري از خوردگي قطعات فولادي حداقل ضخامت اجزاي اعضاي سازه اي كه در فضاي خارج و در معرض عوامل جوي يا اثرات خورنده ديگر قرار دارند ، از 6 ميليمتر كمتر نباشد. در محيطهاي خشك و به دور از هر گونه آثار خورندگي ، اين مقدار به 5 ميليمتر كاهش مي يابد.

3- به كار بردن روشهاي گرم كردن موضعي يا تغيير شكل مكانيكي براي ايجاد انحنا و يا از بين بردن ان ( راست كردن خم ) مجاز است. دماي موضعهاي گرم شده نبايد از 565 سانتيگراد براي فولادهاي قوي مخصوص و 650 درجه سانتيگراد براي فولادهاي نرمه بيشتر باشد. صافكاري آهن الات در درجه حرارتهاي بالا به نوعي كه رنگ محل تحت حرارت آبي باشد ، مجاز نيست.

4- لبه هايي كه با شعله بريده مي شوند ، ( و در آينده محل وارد شدن تنشهاي كششي بزرگي خواهد بود ) بايد كاملا يكنواخت و خالي از ناهمواريهاي بيش از 5 ميليمتر باشند. ناهمئاريها و خراشيدگيهاي بيش از 5 ميليمتر را بايد با سنگ زدن و در صورت لزوم با جوش هموار نعمير كاري كرد ؛ همچنين لبه هاي بريده شده با شعله كه مصالح جوش در آن قرار خواهد گرفت ، بايد تا حد امكان عاري از ناهمواري و بريدگي باشد.

5- در درزهاي فشاري كه در آنها انتقال نيرو از طريق فشار تماسي مستقيم قسمتي از ظرفيت اتصال را تشكيل مي دهد ، بايد سطوح قطعات در تماس ، به وسيله تراش دادن ، سوهان زدن ، سنگ زدن و روشهاي مناسب ديگر به خوبي آماده شده باشد.

6- در بلند كردن قطعات بويژه شاهتيرهاي بلند و خرپاها بايد از نقاط مخصوص كه قبلا معين شده است با احتياط كامل به منظور جلوگيري از ايجاد تنش زياد در قطعه استفاده كرد.

7- به منظور تصحيح نقايص جزئي ساخت معمولا مي توان از تراش ، ضربه و يا بزش كم استفاده كرد ، ولي هرگز نبايد از مشعل برش ، مخصوصا براي رفع نقايص قطعات اصلي كه معمولا تحت فشار هستند ، استفاده نمود . استفاده از مشعل ممكن است در رفع نقايص تيرهاي فرعي كه تحت فشار نيستند ، مجاز باشد. در هر صورت ، پس از رفع نقص ،‌تميزكاري سطوح ، مخصوصا سطوحي كه روي هم قرار مي گيرند ، الزامي است.

8- در صورتيكه در ابعاد نهايي اسكلت فلزي انحرافاتي مشاهده شود ، اگر مقادير آنها از مقادير انحراف مجاز نصب بيشتر نباشد ، كار انجام شده در رديف كار خوب به شمار مي آيد . به طور كلي ، هر يك از قطعات نصب شده بايد شاغول يا تراز شود و در محور صحيح تشخيص طبق نقشه قرار مي گيرد ، به شرطي كه انحراف آن از 500/1 بيشتر نباشد.

9- در نصب قطعات فلزي همواره خطرات جاني وجود دارد ؛ بنابراين بايد كليه نكات ايمني ، چه از نظر پوشش و چه از نظر كاري رعايت شود . قطعات فلزس در نصب مقدماتي (موقت) بايد ب پيچ و مهره يا هر وسيله ممكن ، به نحوي كه در مقابل تنشهاي نصب و مانور كارگران مقاومت نمايد ، به هم متصل شوند. به جز در مواردي كه در بادبندهاي كافي به طور دائمي در اسكلت تعبيه شده است ، همواره بايد از مهارها و بادبندهاي موقتي و مستحكم تا زماني كه ايمني ايجاب مي كند و اسكلت فلزي پايداري خود را به دست نياورده است ، براي جلوگيري از خطر سقوط قطعات فلزي استفاده كرد .

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؛ محور اصلی مسئولیت عبارت است از:

الف ) ایمنی ب ) زیبائی ج) اقتصاد

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 متشکله 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 و در برش نیز خوب و نزدیک به کشش و فشار 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 احتمالا تحت 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 تمهيدات 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 تخمین 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 .... بزرگترين ضعف میباشد.