همانطور که اشاره کردیم از میان انواع پیچ ومهره ها، دسته ای از آنها پیچ و مهره های ساختمانی نام دارند که کاربرد آنها در صنعت ساختمان سازی است. پیچ های ساختمانی دارای استانداردها و گریدهای خاصی هستند و اصولا از هر نوع پیچ و مهره در ساختمان ها و سازه ها نمی توان استفاده کرد.
امروزه از پیچ های ساختمانی استفاده های فراوانی در سازه های فلزی و ساختمان های می شود. در واقع در مقایسه سازه های بتنی و فلزی، یکی از مزایای سازه های فلزی نسبت به سازه های اسکلت بتن، استفاده از پیچ و مهره است. به همین جهت امروزه خرید و فروش پیچ و مهره های ساختمانی در جهان بصورت گسترده ای صورت می گیرد و در انواع سازه های فلزی مورد استفاده قرار می گیرند.
دنیای امروز تکنولوژی و جهان صنعت، بسیار گسترده و بزرگ است. در چنین دنیایی، خرید پیچ و مهره و استفاده از آنها در کنار سایر قطعات و لوازم صنعتی اهمیت زیادی دارد. از طرف دیگر به دلیل استفاده و کاربردهای فراوان و مختلف پیچ و مهره ها در صنعت (برای مثال کاربرد پیچ شش گوش در صنعت) و راه و ساختمان، تاکنون انواع پیچهای ساختمانی و صنعتی طراحی و ساخته شده و متناسب با این نیاز بازارهای جهان و صنایع مختلف، استانداردهای مختلفی برای انواع پیچ و مهره و حتی واشرها، ارائه شده است.
با گذشت زمان از پیدایش اسکلت در اجرای ساختمان ها هموراه علم مهندسی درگیر تحولات و پیشرفتهای بسیاری بوده است .به اقتضای شرایط در دوره های مختلف زمانی نوع و جنس مصالح ساختمانها (اعم از مسکونی –تجاری-اداری-نظامی و…) دست خوش تغییرات فراورانی گردیده است . ساختمانهای با اسکلت پیچ و مهره ای از جمله این تغییرات بوده که مزایایی در دنیا گرایش به سمت محاسبه و ساخت این نوع اسکلت ها باتوجه به زیادی مزایا نسبت به معایب آن رو به افزایش است تاجایی که با در نظر گرفتن تراکم جمعیت و کمبود فضای شهریو نیز ارزش زمان در بحث اجرا استفاده از این نوع اسکلت ها الزامی گردیده است.
مزایا استفاده از پیج مهره در صنعت ساختمانی :
سرعت اجرای سازه‌های فلزی پیچ و مهرهای نسبت به اتصالات جوشی بالاتر می‌باشد و زمان ساخت سازه فلزی پیچ و مهرهای کمتر از سازه‌های با اتصالات جوشی است و با توجه به مدت زمان بالای اجرای پروژه‌های کشورمان این نوع از سازه‌ها جهت کاهش زمان ساخت پیشنهاد می‌گردد.
سرعت نصب: در این گونه از سازه‌ها به دلیل حذف کامل جوشکاری در محل نصب سازه، فقط با جایگذاری قطعات و بستن تعدادی پیچ و مهره محدود می‌شود که این عامل باعث افزایش چشمگیر سرعت نصب می‌شود و خطاهای نصب به حداقل خود می‌رسد.
هزینه کمتر: اجرای ساختمان پیچ و مهرهای به لحاظ اقتصادی می‌تواند هزینه کمتری را به مالک تحمیل کند ولی این بدان معنی نیست که در دو سازه که کاملاً مقاطع آن یکسان است سازه پیچ و مهرهای کم هزینه‌تر باشد. ولی به دلیل باز بودن دست طراح در بهینه سازی و ساخت مقاطع با وزن کمتر، امکان کاهش وزن سازه توسط طراح به راحتی امکان پذیر است.
امکان باز نمودن سازه و استفاده مجدد: اعضای سازه‌های فولادی را که با پیچ به یکدیگر متصل شده‌اند، می‌توان از هم جدا نمود و در محل دیگری مجدداً آنها را به یکدیگر متصل و سازه جدیدی را احداث نمود. این موضوع در اجرای سازه‌های موقت نظیر پل‌ها و داربست‌های موقت اهمیت ویژه‌ای دارد.
کیفیت ساخت: کیفیت ساخت و ساز با امکانات موجود در کارخانه و طبق نقشه‌های طراحی شده و تحت نظارت واحد کنترل کیفی قابل مقایسه با سازه‌های جوشی که در محل نصب سازه ساخته می‌شوند نمی‌باشد.
پرت مصالح: در ساختمان با سازه فلزی پیچ و مهرهای امکان اجرا و تولید مقاطع سبک‌تر و مقاومت بیشتر وجود دارد و استفاده از ورق در ساخت مقاطع و پرت آهن آلات به حداقل می‌رسد.
ایمنی و پایداری سازه: چه به لحاظ تئوری و چه به لحاظ عملی ثابت شده که ساختمانهای پیچ و مهرهای به دلیل کیفیت بهتر، پایداری و مقاومت بیشتری در برابر زلزله و نیروهای جانبی دارند.
مقاومت در برابر آتش سوزی: در دمای بالا، سازه فلزی پیچ و مهرهای مقاومت بیشتری در برابر حرارات دارند و امکان تخریب سازه کمتر از اتصالات جوشی است.
عدم نیاز به فضای کار: معمولا در شهرها به دلیل عدم وجود مکان مناسب جهت ساخت، اغلب پیمانکاران دچار زحمت فراوان می‌شوند.
رواج جهانی: در تمامی کشورهای آمریکایی و اروپایی تمامی سازه‌ها به صورت پیچ و مهرهای اجرا می‌شود مگر در سازه‌های بسیار کم اهمیت که اتصالات آن جوشی اجرا می‌شود. از دلایل مهم استفاده از این نوع سازه‌ها در این کشور‌ها، عملکرد بهتر آن و تجربه بیشتر آن کشور‌ها در ساخت سازه‌های فولادی است.
خوردگی سازه: در سازه‌های پیچ و مهرهای قبل از رنگ آمیزی، قطعات داخل دستگاه‌های سندبلاست و وایربرس تحت نظر واحد کنترل کیفی زنگ زدایی می‌شوند که در سازه‌های جوشی این عملیات انجام نمیشود و همچنین در سازه‌های جوشی بجای رنگ غنی شده با روی، که در سازه‌های پیچ و مهرهای استفاده می‌شود، ضد زنگ بکار می‌‌رود که این امر باعث خوردگی سریع سازه می‌شود.
شرایط محیطی کار: برای اجرای مناسب اتصالات جوشی لازم است درجه حرارت محیط، تهویه هوا، محل استقرار و نیز فضای دسترسی به اتصال در شرایط مناسب و قابل قبولی باشد. در حالی که محدودیت‌های ذکر شده در اجرای سازه‌های فولادی به کمک اتصالات پیچی به مراتب کمتر است. مشکل عمده در اجرای سازه‌های فولادی با اتصالات پیچی در اثر اجرای غلط و نامناسب سوراخ‌ها و عدم رعایت میزان پیش تنیدگی در پیچها و عدم انطباق آنها هنگام اجرا و نصب پدید می‌آید. بنابراین در تعبیه سوراخ‌های اعضا در کارگاه‌های صنایع فلزی باید به دقت محل سوراخ‌ها تعیین و با وسایل و تجهیزات مناسب عمل سوراخ نمودن اعضا صورت گیرد.
امکان استفاده در مدیریت حوادث: با توجه به امکان جابجایی این گونه سازه‌ها امکان جابجایی و نصب آن در مناطق بحران زده مانند سیل و زلزله امکان پذیر است.
کاربرد پیچ و مهره در صنعت ساختمان
از کاربردهای مهم پیچ و مهره می توان به موارد زیر اشاره کرد . کاربرد پیچ و مهره در صنعت ساختمان شامل اسکلت فلزی پیچ و مهره ای و سازه های فلزی ، سازه های فضایی و سازه های سبک می باشد .
یچ و مهره های پر کاربرد در اسکلت فلزی شامل پیچ و مهره های فولادی گرید 8.8 و 10.9 با استاندارد DIN 931 – DIN 933 – DIN 934 و پیچ و مهره های HV در استاندارد DIN 6914 – DIN 6915 و واشرهای فولادی در استاندارد DIN 6916 است . امروزه این نوع پیچ و مهره ها در صنعت از کاربرد بالایی برخوردار می باشد .
از دیگر کاربردهای پیچ و مهره در صنعت ساختمان می توان به بولتهای صفحه ستون که به آن انکر بولت می گویند که به صورت L شکل می باشد را می توان نام برد . پیچ و مهره در کابینت و درب و پنجره ها و … در صنعت ساختمان پر کاربرد می باشد یکی از پر کاربردترین پیچ و مهره ها ، پیچ و مهره سازه های فضایی می باشد که شرکت ماهور پیچ توانایی تولید این محصولات را در حجم انبوه دارا می باشد
اجزای تشکیل دهنده اتصال پیچ ساختمانی:
جهت ایجاد اتصالات در سازه های فلزی، پیچ ساختمانی و اجزای دیگر اتصال پیچی مورد استفاده می گیرند که عبارتند از:
- کله پیچ
- تنه پیچ
- واشر
- مهره
کله پیچ همان بخش انتهای پیچ است که به آن سر پیچ نیز گفته می شود و دارای انواع شش گوش، چهار گوش، گرد و … است و در حقیقت هنگام سفت کردن و یا باز کردن پیچ، آچار یا پیچ گوشتی به این قسمت متصل شده و پیچ چرخانده می شود.
تنه پیچ نیز فضای بین کله پیچ تا رزوه است.
استاندارد پیچ های ساختمانی (سازه ای) :
امروزه سه استاندارد پیچ های سازه های فلزی پر کاربردتر از سایر استانداردها هستن
- استاندارد DIN (آلمان)
- استاندارد ASTM (آمریکایی)
- استاندارد ISO (بین المللی)
البته شاید بتوان استاندارد ANSI را نیز چهارمین استاندارد پیچ های ساختمانی دانست اما عمدتا بسیاری از مهندسان و صاحبان پروژه های بزرگ و کوچک ساختمانی در جهان، جهت خرید پیچ و مهره های منطبق با یکی از سه استاندارد بالا اقدام می کنند. به ویژه استاندارد های DIN آلمان و ASTM که در کشور خودمان نیز از سالها پیش این، پیچ های تولید شده بر اساس این استانداردها مورد استفاده قرار می گرفته است.
از مهمترین و معروف ترین استانداردهای پیچ های ساختمانی (سازه های اسکلت فلزی) می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- ASTM A325
- ASTM A490
- ASTM A449
- DIN 6914
به دلیل حساسیت سازه های فلزی و مسئله مقاومت در برابر فشار و وزن سازه، لازم است که پیچ های ساختمانی با گرید مناسب خریداری و نصب شوند. به همین جهت امروزه در سازه های فلزی، بیشتر از پیچ های ساختمانی با گریدهای زیر استفاده می شود:
- گرید 8.8 (پیچ خشکه)
- گرید 10.9
- گرید گرید 12.9
البته مجددا باید تاکید کنیم که این مسئله همیشگی نیست و موارد استثناء نیز وجود دارند اما عمدتا پیچ های دارای گرید بالا در صنعت راه و ساختمان مورد استفاده قرار می گیرند. در اسکلت های سنگین فلزی سازه ها، بار زیادی بر پیچ ها وارد می شود به همین جهت باید پیچ و مهره های نصب شده دارای کلاس و گرید مناسبی باشند تا بتوانند تا حد امکان وزن سازه را تحمل کنند.
به همین جهت حتی در صنعت، در مواردی پیچ ها به دو دسته پیچ های معمولی و پیچ های مقاوم دسته بندی می شوند. مقاومت این پیچها بر اساس واحد مگاپاسکال اندازه گیری می شود. معمولا پیچ های معمولی دارای مقاومت کششی بین 400 الی 600 مگاپاسکال هستند ولی پیچ های دارای مقاومت بالا اغلب مقاومت کششی بین 800 الی 1200 مگاپاسکال دارند.
از پیچ های معمولی ساختمانی در مواردی مانند سازه های موقت، ساختمان های کوچک، خرپا و مهاربند استفاده می شود ولی از پیچ های ساختمانی مقاوم در پروژه های بزرگ ساختمانی مانند پل های فلزی و یا ساختمان های بزرگ استفاده می شود.
اتصال پیچ های ساختمانی پر مقاومت:
پیچ های مقاوم سازه های اسکلت فلزی که دارای درجه مقاومت کششی بالایی نیز هستند عمدتا به یکی از دو روش زیر متصل و نصب می شوند:
- اتصال اتکایی
- اتصال اصطحکاکی
در نوع اول (اتصال اتکایی): بر اثر حرکت دادن و لغزش ورق ها بر روی پیچ ها، اتصال ایجاد می شود. اما به دلیل نوع اتصال کیفیت این نوع اتصالات از نوع اصطحکاکی کمی پایین تر است و در درازمدت احتمال آسیب دیدگی پیچها نیز بیشتر است.
نوع دوم یا اتصال اصطحکاکی پیچ های ساختمانی معمولا از آچارهای بزرگ و مخصوصی مانند آچار مدرج و یا آچارهای خاردار استفاده می شود. به دلیل نصب و سفت کردن اتصالات با استفاده از آچار، امکان لغزش و حرکت صفحات وجود ندارد و البته این نکته را هم باید در نظر گرفت که قبل از اتصال توسط پیچ و مهره در این نوع اتصال، محل اتصال باید تمیز شود.
پیچ و مهره ها ساختمانی معمولا بنا به کاربردهای مختلف با مواد زیر ساخته می شوند از:
1- آلومینیوم
2- برنج
3- آلیاژ مس
4- پلاستیک
5- فولاد
6- استیل
7- فولاد ضد زنگ
8- تیتانیوم
