فولاد پیچ و مهره ای توضیح داده شده: مزایا، طول عمر و راهنمای طراحی عملی

فولاد پیچ و مهره: پاسخ مستقیم

فولاد پیچ و مهره ای یک روش قاب بندی سازه ای است که در آن اعضای فولادی پیش ساخته به جای جوشکاری در محل با پیچ و مهره، واشر و صفحات با مقاومت بالا به هم متصل می شوند. این فرمت اتصال استاندارد برای پل‌های فولادی مدولار، سازه‌های قابل جابجایی، مخازن ذخیره‌سازی، تکیه‌گاه‌های پل موقت، و کارهای کاذب سنگین است، زیرا کنترل کیفیت را از محل کار به کارخانه تغییر می‌دهد و کارهای پیچیده جوشکاری را به کارهای مونتاژ ساده تبدیل می‌کند.

برای اکثر کاربردهای پل و ساختمان، یک اتصال پیچ و مهره ای که به درستی طراحی شده است، استحکام کامل اعضایی را که به آن می پیوندد را توسعه می دهد. در مکان‌های حساس به خستگی، پیچ‌های بحرانی لغزش از پیش بارگذاری شده، بار را از طریق اصطکاک منتقل می‌کنند و رفتاری کاملاً قابل محاسبه و بازرسی ارائه می‌دهند. بنابراین تصمیم واقعی برای مهندسان و پیمانکاران در مورد قدرت نیست. این در مورد شرایط سایت، برنامه زمان بندی، حفاظت از پوشش، و اینکه آیا سازه هرگز نیاز به جابجایی دارد یا خیر.

مقیاس فولاد پیچ ​​و مهره ای به قاب های سبک محدود نمی شود. با توجه به عصر اسپرینکلر، انتشارات صنعت حفاظت در برابر آتش، مخازن فولادی پیچ و مهره ای معمولاً در ظرفیت هایی از 5000 تا 3500000 گالن ، که تأیید می کند که فرمت پیچ شده هم ساختارهای کوچک و هم بسیار بزرگ را کنترل می کند.

زمانی که یک پروژه شامل هر یک از شرایط زیر باشد، فولاد پیچ و مهره ای انتخاب بهتری است:

• نعوظ محل که باید در چند روز به جای هفته ها تمام شود.
• محدودیت در شعله های باز، مانند کار در نزدیکی ترافیک، سوخت، یا پوشش های محافظت شده.
• ساختاری که ممکن است بعداً جدا شود، جابجا شود یا گسترش یابد.
• اعضای گالوانیزه یا از پیش روکش شده که محافظت در خطوط جوش را از دست می دهند.
• بازرسی میدانی ساده که به جای کیفیت جوش، گشتاور و سخت افزار را بررسی می کند.

اتصالات فولادی پیچ شده چگونه کار می کنند

یک اتصال پیچی بار را از طریق سه مکانیسم انتقال می دهد: برش در ساقه پیچ، تحمل بین ساقه و سوراخ صفحه، و اصطکاک بین صفحات گیره دار. نوع اتصال تعیین می کند که کدام مکانیسم بار اولیه را حمل می کند.

نوع بلبرینگ در مقابل اتصالات لغزشی بحرانی

در یک اتصال از نوع یاتاقان، ساقه پیچ به دیواره سوراخ می خورد و اتصال به گونه ای طراحی شده است که در برابر لغزش مقاومت کند یا برای لغزش در یاتاقان تحت بار. در یک اتصال بحرانی لغزش، پیچ و مهره ها به یک پیش بار تعیین شده کشیده می شوند، بنابراین صفحات صفحه به اندازه کافی به هم فشرده می شوند تا بار را با اصطکاک منتقل کنند. اتصالات بحرانی لغزش برای اتصالات پل، خرپاهای عرشه و هر سازه ای که در معرض بارگذاری مکرر قرار می گیرد ترجیح داده می شود، زیرا از حرکت در محل اتصال جلوگیری می کند.

اجزای استاندارد یک اتصال فولادی پیچ و مهره ای

• پیچ‌ها و مهره‌های با استحکام بالا، معمولاً در کلاس‌های ویژگی‌های متریک 8.8 یا 10.9، بر اساس قطر و ظرفیت برشی یا کششی انتخاب می‌شوند.
• واشرهای سخت شده در زیر سر پیچ و مهره برای گسترش نیروی گیره و جلوگیری از گند زدگی.
• ورق ها و صفحات اتصال که نیروها را بین فلنج های تیر، تارها یا اعضای مورب منتقل می کنند.
• صفحات پایه و انکر بولت ها که ستون ها یا آکوردهای خرپا را به پایه های بتنی متصل می کنند.

هندسه سوراخ، سفت کردن، و بازرسی

سوراخ های پیچ استاندارد معمولاً در حدود هستند 1.6 میلی متر (1/16 اینچ) بزرگتر از قطر پیچ و مهره، که امکان هم ترازی میدان را فراهم می کند و در عین حال مقاومت لغزش را قابل پیش بینی نگه می دارد. در اتصالات بحرانی لغزش، پیمانکار با آچار گشتاور کالیبره شده، پیچ های کنترل کشش یا روش چرخش مهره به پیش بار مشخص شده می رسد. سفت شدن از سفت ترین نقطه اتصال شروع می شود و به سمت بیرون کار می کند تا صفحات به طور یکنواخت بسته شوند.

بازرسی میدانی اتصال پیچ شده ساده است: بررسی کنید که همه پیچ ها وجود داشته باشند، علامت درجه پیچ را تأیید کنید و گشتاور یا نشانگر کشش مستقیم را تأیید کنید. سخت افزار از دست رفته قابل مشاهده است، سفت شدن بیش از حد با کنترل گشتاور نادر است، و پیچ های آسیب دیده را می توان به صورت جداگانه تعویض کرد. این سادگی یکی از دلایل اصلی استفاده از فولاد پیچ ​​و مهره در مکان های دور و کارهای اضطراری است.

مزایای فولاد پیچ و مهره ای در پروژه های واقعی

فولاد پیچ و مهره ای جریان کار ساخت و ساز را به گونه ای تغییر می دهد که فراتر از خود اتصال است. مزایای زیر به طور مداوم در پروژه های پل و صنعتی واقعی ظاهر می شود.

نعوظ در محل سریع است

پیچ و مهره تنظیم جوش، خنک کننده بین گذر و بازرسی جوش را از مسیر بحرانی حذف می کند. خدمه پیچ ها را تراز می کنند، وارد می کنند و کشش می کنند. پانل های پل مدولار را می توان بر روی زمین مونتاژ کرد و ظرف چند روز در موقعیت خود قرار داد. بسته شدن جاده ای که سه یا چهار هفته طول می کشد با یک سازه جوش داده شده اغلب می تواند در چند روز با یک پل مدولار پیچ و مهره بازگشایی شود.

بدون وابستگی به جوشکارهای واجد شرایط

اتصالات جوش داده شده به جوشکاران واجد شرایط، مجوزهای کار گرم، ساعت های آتش نشانی و حفاظت از آب و هوا نیاز دارند. اتصالات پیچ و مهره ای فقط به آموزش اولیه در ابزارهای گشتاور نیاز دارند. پروژه ها می توانند در زیر باران خفیف و در دمای پایین ادامه پیدا کنند، شرایطی که سازه جوش داده شده را متوقف می کند.

ساختار قابل استفاده مجدد است

هر پیچ قابل جدا شدن است. سازه‌های موقت، انبارهای اضطراری و سیستم‌های پل اجاره‌ای، بنابراین عمر مفید دوم دارند: همان پانل‌ها به حیاط بازمی‌گردند، بازرسی می‌شوند و به سایت بعدی منتقل می‌شوند. با مستندات مناسب، پیچ و مهره ها و صفحات اتصال در چرخه های زیادی مورد استفاده مجدد قرار می گیرند.

شرایط کارخانه کیفیت کنترل

اعضا، سوراخ‌ها و پوشش‌ها در کارخانه‌ای تولید می‌شوند که در آن دستگاه‌های حفاری و فرآیندهای پوشش‌دهی یکسان هستند. کار سایت محدود به پیوستن است. به همین دلیل است که سیستم‌های مدولار را می‌توان در دسته‌های بزرگ تولید کرد و در عین حال در کنار هم قرار می‌گیرند.

بازرسی ساده است و تعمیر و نگهداری آسان تر است

یک بازرس می تواند وجود پیچ، علامت گذاری و گشتاور را در چند ثانیه تایید کند. اعضای آسیب دیده به جای بریده شدن، باز شده و تعویض می شوند. برای سازه های دائمی، سفت کردن مجدد در اتصالات کلیدی بخشی از تعمیر و نگهداری معمول است، کاری که نمی توان برای جوش ترک خورده انجام داد.

پوشش های محافظ دست نخورده می مانند

فولاد گالوانیزه گرم با پوشش کامل روی وارد می شود. از آنجا که اتصالات پیچ و مهره ای هستند، پوشش نمی سوزد یا زمین نمی خورد زیرا در امتداد خطوط جوش قرار دارد. کار تاچ کردن محدود به انتهای پیچ و خراش های جزئی است که به طور مستقیم عمر سازه را افزایش می دهد.

فولاد پیچ و مهره در مقابل فولاد جوش داده شده: مقایسه

جدول زیر اتصالات پیچ و مهره ای را با استفاده از معیارهایی که معمولاً انتخاب را در پروژه های واقعی تعیین می کند، مقایسه می کند.

جوشکاری در جایی برنده می شود که اتصالات لنگر صلب، حداقل وزن مواد یا سطوح تراز بیشترین اهمیت را دارند. فولاد پیچ ​​و مهره ای برنده می شود که پروژه به سرعت، استفاده مجدد، محافظت از پوشش قابل اعتماد و بازرسی ساده نیاز دارد. به همین دلیل است که پل های مدولار، تکیه گاه های موقت و مخازن آب تقریباً همیشه پیچ می شوند، در حالی که قاب های بلند مرتبه دائمی و برخی از عرشه های پل جوش داده می شوند.

فولاد پیچ ​​شده چقدر عمر می کند؟

یک سازه فولادی پیچ و مهره ای، با پوشش و نگهداری مناسب، معمولاً فراهم می کند 30 تا 50 سال خدمات و تجهیزات صنعتی سنگین مانند کارهای کاذب می توانند چندین دهه در صورت استفاده مکرر دوام بیاورند. عامل محدود کننده تقریباً هرگز خود پیچ ​​نیست. این نظم کنترل خوردگی و نگهداری است.

یک یادداشت فنی صنعتی از High Performance Coatings نشان می دهد که مخزن فولادی پیچ و مهره ای ممکن است طول عمر کمتری داشته باشد. 20 تا 30 سال بسته به طراحی و نگهداری همان منبع تأکید می کند که مشخصات پوشش، نه روش اتصال، عاملی است که تعیین می کند آیا مخزن پیچ شده عمر مورد انتظار خود را برآورده می کند یا خیر.

نقاط ضعفی که عمر فولاد پیچ و مهره ای را کوتاه می کند در همه کاربردها ثابت است:

• اتصالات لبه و صفحات اتصال، که در آن رطوبت مویرگی می تواند وارد سطوح فایینگ شود.
• سر پیچ‌ها، مهره‌ها و لبه‌های واشر، که جیب‌های کوچکی ایجاد می‌کنند که پوشاندن آن‌ها دشوار است.
• سطوح افقی که آب را به دام می اندازند و ابتدا پوشش خود را از دست می دهند.
• آسیب روی در اطراف سوراخ های پیچ ناشی از بی دقتی در کار مزرعه.
• خوردگی شکافی که در آن فلزات غیر مشابه در تماس مستقیم هستند.

هر یک از این نقاط ضعف یک اقدام متقابل اثبات شده دارد. گالوانیزه گرم با ضخامت پوشش معمولی 85 میکرومتر یا بیشتر برای چندین دهه از اجزای پل در اکثر جوها محافظت می کند. درزگیر اعمال شده بر روی سطوح فایینگ مانع از ورود مویرگی می شود. جزئیات زهکشی آب را به سرعت می ریزد، و یک بازرسی بصری سالانه با پوشش پوشش، اتصال را دست نخورده نگه می دارد. پیچ و مهره های بحرانی لغزش، پس از کشش، پیش بار خود را در طول عمر سازه نگه می دارند و بررسی های دوره ای گشتاور به نمونه برداری از اتصالات بحرانی محدود می شود.

فولاد پیچ و مهره ای در پل های مدولار و سازه های پشتیبانی سنگین

واضح ترین نمایش فولاد پیچ شده در عمل، پل فولادی مدولار است. سیستم های پانل دار که به پل های بیلی یا پل های فولادی مدولار معروف هستند، از پانل های فولادی با مقاومت بالا تشکیل شده اند که توسط پین ها و پیچ ها به هم متصل شده اند. آنها به صورت کیت های بسته بندی مسطح تحویل داده می شوند، بدون جوش مونتاژ می شوند و با تغییر کار جابه جا می شوند.

کاربردهای معمول سازه های فولادی مدولار پیچ و مهره ای عبارتند از:

• بازسازی مسیر اضطراری پس از سیل، رانش زمین یا زلزله.
• انحراف موقت در حین کار بزرگراه، راه آهن و تبادل.
• گذرگاه های تاسیساتی برای خطوط لوله آب، گاز یا کابل.
• دسترسی عابر پیاده و دوچرخه بر روی جاده ها و رودخانه ها.
• سکوهای ساخت و ساز برای کارهای عرشه پل.
• کارهای کاذب سنگین برای ساخت راه آهن و راه آهن پرسرعت.

برای یک جاده دسترسی استاندارد یا گذرگاه روستایی، الف پل بیلی گالوانیزه تقویت شده دو ردیفه CB-100 یک پیکربندی قابل اجرا است. نصب آن سریع است، ترافیک منظم ساخت و ساز را کنترل می کند، و پوشش گالوانیزه تعمیر و نگهداری را برای دو دهه اول خدمات کاهش می دهد.

عمده فروشی CB 100 Bailey Bridge دو ردیفه تک لایه بای گالوانیزه تقویت شده Jiangsu Zhonghai Bridge Equipment Co., Ltd. یک پل گالوانیزه بیلی دو ردیفه تک لایه تقویت شده CB 100 بیلی چین است. مشاهده محصول →

در جایی که دهانه یا بارگذاری افزایش می‌یابد، طرح خرپا به یک سیستم پانل پیچ‌دار سنگین‌تر مانند پل بیلی چهار ردیفه گالوانیزه تقویت شده CB-450 . اصل اتصال ثابت می ماند، اما تعداد خطوط پیچ و آکوردهای پانل برای مطابقت با لحظه طراحی و برش افزایش می یابد.

عمده فروشی CB 450 بیلی پل چهار ردیفه گالوانیزه تقویت شده تک لایه Jiangsu Zhonghai Bridge Equipment Co., Ltd. یک پل گالوانیزه بیلی چهار ردیفه تک لایه تقویت شده CB 450 بیلی چین است... مشاهده محصول →

ساخت پل و راه‌راه نیز بر روی کاذب فولادی پیچ‌دار متکی است. الف سیستم پشتیبانی ساخت و ساز فوق العاده بیلی 900 تنی به عنوان یک برج پشتیبانی متحرک و قابل استفاده مجدد عمل می کند که بارهای سنگین بتن یا فولاد را حمل می کند و در عین حال محل را از عملیات جوشکاری عاری می کند.

عمده فروشی سفارشی شده با دهانه بزرگ 900 تن بار پشتیبانی ساخت و ساز Super Bailey M Jiangsu Zhonghai Bridge Equipment Co., Ltd. یک تولید کننده پشتیبانی ساخت و ساز Super Bailey با دهانه بزرگ 900 تن بار سفارشی شده در چین است... مشاهده محصول →

تیم هایی که از مفهوم به مشخصات می روند می توانند از منابع فنی مرتبط کار کنند. را راهنمای ساخت پل فولادی مدولار استدلال پشت انتخاب اعضا را توضیح می دهد، در حالی که راهنمای ظرفیت بار پل بیلی ترکیبات دهانه و بار رایج را مقایسه می کند.

برای برنامه ریزان اضطراری، راه حل های پانل بیلی برای مهندسی اضطراری مقاله نحوه استقرار سریع پنل های پیچ شده در سناریوهای واکنش به بلایا را نشان می دهد.

ملاحظات طراحی و تدارکات برای فولاد پیچ و مهره ای

عملکرد یک سازه پیچ قبل از ورود اولین پیچ تعیین می شود. مراحل طراحی و خرید زیر بیشترین تأثیر را بر هزینه و قابلیت اطمینان دارند.

ملزومات طراحی اتصال

1. مسیر بار را برای هر اتصال تعریف کنید و مشخص کنید که آیا برش، کشش یا نیروهای ترکیبی غالب هستند.
2. درجه و قطر پیچ را انتخاب کنید، سخت افزار متعادل کننده در برابر خطر ضربه زدن در حین نصب حساب می شود.
3. بین نوع بلبرینگ و لغزش بحرانی را انتخاب کنید. ذخیره لغزش بحرانی برای اتصالات پل و مکان های بار خستگی.
4. هندسه سوراخ را تأیید کنید، از جمله تحمل برای هم ترازی میدان و تأثیر سوراخ های بزرگ بر مقاومت در برابر لغزش.
5. روش و الگوی سفت کردن را با استفاده از کنترل گشتاور، پیچ های کنترل کشش یا نشانگرهای کشش مستقیم در مشخصات ذکر کنید.

درایورهای هزینه در سایت

• تعداد پیچ و مهره در هر تن فولاد؛ هزینه سخت افزار به سرعت با تراکم اتصال افزایش می یابد.
• وزن پانل، که اندازه جرثقیل و زمان تقلب را افزایش می دهد.
• تجربه خدمه سایت با ابزارهای گشتاور و روش های تراز.
• کیفیت تناسب؛ پانل هایی که قابل تعویض نیستند باعث لک و تأخیر می شوند.
• ضخامت گالوانیزه و میزان رنگ آمیزی لمسی مورد نیاز پس از نصب.

چک لیست تدارکات برای سیستم های فولادی پیچ و مهره ای

• قبل از ارسال، علامت‌های درجه پیچ و مهره‌های مطابقت را بررسی کنید.
• ضخامت گالوانیزه را در نمونه های هر دسته تولید بررسی کنید.
• اطمینان حاصل کنید که صفحات اتصال و صفحات گوست با همان جک پانل ها سوراخ شده اند.
• تعداد پیچ ​​و مشخصات گشتاور مطابق با ساختار مونتاژ شده را درخواست کنید.
• خرید سخت افزار یدکی برابر با 2 تا 3 درصد از کل مجموعه پیچ
• برای محافظت از انبار برنامه ریزی کنید تا نخ ها و سطوح پوشش داده شده در طول حمل و نقل آسیب نبینند.

از آنجایی که سیستم های پیچ و مهره ای به هندسه قابل پیش بینی بستگی دارند، توانایی سازنده برای حفظ تلورانس ها، ریسک اصلی خرید است. یک تامین کننده قابل اعتماد اعضایی را تولید می کند که بدون سنگ زنی در محل قرار می گیرند، مجموعه سخت افزاری کامل را ارسال می کند و درجه و پوشش هر جزء را مستند می کند.

سوالات متداول فولاد پیچ و مهره ای

آیا فولاد پیچ و مهره به اندازه فولاد جوش داده شده استحکام دارد؟

بله، زمانی که اتصال به درستی طراحی شده باشد. پیچ‌ها با استحکام بالا در پیکربندی‌های نوع بلبرینگ یا پیکربندی‌های حساس به لغزش برای توسعه ظرفیت کامل اعضای متصل محاسبه می‌شوند و اتصالات ممان پیچی استاندارد در ساخت پل هستند.

فولاد پیچ ​​و مهره ای چقدر دوام می آورد؟

با یک سیستم پوشش مناسب، پل های فولادی پیچ و مهره ای معمولاً بین 30 تا 50 سال کار می کنند. راهنمای صنعت از پوشش‌های با کارایی بالا، مخازن فولادی پیچ‌دار را ۲۰ تا ۳۰ سال با جزئیات طراحی و نگهداری به‌عنوان عوامل کنترل کننده تعیین می‌کند.

آیا اتصالات پیچ و مهره ای به مرور زمان شل می شوند؟

پیچ و مهره های با استحکام بالا از قبل بارگذاری شده تحت بارگذاری استاتیک معمولی شل نمی شوند. لرزش و چرخه بار مکرر می تواند باعث کاهش اندکی در پیش بار شود، بنابراین بررسی های دوره ای گشتاور و عبور مجدد سفت کردن پس از اولین چرخه های بار، روش استاندارد است.

تفاوت بین پیچ و مهره های معمولی و پیچ های پر استحکام چیست؟

پیچ‌های معمولی، معمولاً در کلاس‌های دارای خاصیت پایین‌تر، برای قاب‌بندی سبک و اتصالات بدون لغزش استفاده می‌شوند. پیچ و مهره های با مقاومت بالا در کلاس های 8.8 یا 10.9 به یک پیش بار کنترل شده سفت می شوند و برای اتصالات ساختاری، اتصالات پل و سیستم های پشتیبانی سنگین مورد نیاز هستند.

آیا می توان فولاد پیچ ​​شده را جدا کرد و دوباره استفاده کرد؟

بله. این دلیل اصلی استفاده از سیستم های پیچ و مهره ای برای پل های موقت و پشتیبانی است. پس از هر دوره سرویس، پیچ ها از نظر آسیب به رزوه بازرسی می شوند، صفحات برای تغییر شکل بررسی می شوند و سیستم کامل برای پروژه بعدی به انبار باز می گردد.

آیا سازه های فولادی پیچ و مهره ای برای مناطق لرزه خیز مناسب هستند؟

بله. قاب‌های خمشی پیچ‌دار و قاب‌های مهاربندی شده به‌طور گسترده در مناطق لرزه‌خیز مورد استفاده قرار گرفته‌اند. اتصالات بحرانی لغزش سختی و شکل پذیری قابل پیش بینی را فراهم می کنند و توانایی جایگزینی اتصال آسیب دیده پس از یک رویداد لرزه ای یک مزیت نسبت به قاب های جوش داده شده است.

آیا فولاد پیچ ​​و مهره ای نیاز به نگهداری خاصی دارد؟

هیچ مهارت خاصی فراتر از بازرسی پیچ مورد نیاز نیست. برنامه تعمیر و نگهداری شامل بررسی بصری سالانه، نمونه‌برداری گشتاور اتصالات حیاتی، گالوانیزه کردن و تمیز کردن مناطق زهکشی در اتصالات است.

آیا می توان از فولاد پیچ ​​و مهره ای برای سازه های دائمی استفاده کرد؟

بله. بسیاری از پل های بزرگراه دائمی، ساختمان های صنعتی و سازه های تاسیساتی منحصراً از اتصالات پیچ و مهره ای استفاده می کنند. وجود پیچ ​​و مهره باعث کاهش عمر طراحی نمی شود. حفاظت و نگهداری پوشش انجام می شود.

چه زمانی فولاد پیچ ​​و مهره ای انتخاب اشتباهی است؟

زمانی که طراحی به دلایل معماری به سطوح کاملاً صاف نیاز دارد، زمانی که دسترسی آینده به اتصالات غیرممکن است، یا زمانی که پیمانکار هیچ تجربه ای در مورد سخت افزار کنترل شده با گشتاور ندارد. در این موارد، مدیریت اتصالات جوش داده شده می تواند ساده تر باشد.

فولاد پیچ ​​و مهره ای همچنان سیستم ارجح برای پل های مدولار، کارهای موقت، مخازن و تکیه گاه های ساختمانی سنگین است زیرا کار غیرقابل پیش بینی سایت را به کار مونتاژ قابل تکرار تبدیل می کند. از یک پل دسترسی CB-100 تا یک گذرگاه بار سنگین CB-450 و یک سیستم پشتیبانی ساخت و ساز 900 تنی، فرمت پیچ شده ترکیبی از سرعت، استفاده مجدد و قابلیت بازرسی را ارائه می دهد که جوشکاری میدانی نمی تواند مطابقت داشته باشد.