مقدمه
در این مطلب کلیات مربوط به ساخت، نصب و کنترل سازه های فلزی مطابق با مبحث دهم مقررات ملی ساختمان پرداخته خواهد شد تا ضمن یادآوری این مطالب برای مهندسین، منبعی موثق برای آگاهی کارفرمایان محترم باشد.
دامنه کاربرد در مبحث 10
براساس مفاد این فصل از مبحث دهم مقررات ملی ساختمان و طبق نقشه ها و مدارک فنی، سازنده اسکلت موظف به انجام موارد زیر میباشد.
- – تهیه مصالح، تجهیزات و نیروی انسانی لازم
- – تهیه نقشه های اجرایی در هماهنگی با نقشه ها و مدارک فنی، تجهیزات و امکانات اجرایی
- – برشکاری، سوراخکاری و مونتاژ قطعات
- – جوشکاری قطعات مونتاژ شده – تمیز کاری و رنگ آمیزی قطعات
- – حمل قطعات ساخته شده به محل نصب
- – ایجاد امکانات لازم برای انبار کردن قطعات فولادی
- – پیش نصب قسمتهای کار در محل کارگاه ساخت در صورت نیاز
- – برپاداشتن و تکمیل جوشکاری و یا محکم کردن پیچها، مونتاژ قطعات طبق نقشه ها در محل کار و کارهای تکمیلی
مشخصات فولاد مصرفی
کلیه فولادهای مصرفی اعم از ورق، تیرآهن، تاودانی، نبشی، تسمه و غیره باید از انواع مذکور در فصل های اول تا سوم مبحث دهم مقررات ملی ساختمان باشد.
قطعات فولادی باید از معایبی که به مقاومت و یا شکل ظاهری آن لطمه میزند عاری باشند، به کار بردن فولادهای مصرف شده باید با اجازة ناظر و بعد از انجام آزمایش های لازم باشد.
قطعات فولادی اعم از اجزای قاب، ستون ها و شاهتيرها باید حتی الامکان یکپارچه بوده و از وصله کردن قطعات کوتاه خودداری گردد، مگر آنکه محل وصله در نقشه های اجرایی مشخص شده باشد یا موافقت مهندس طراح برای اتصال مورد نظر جلب گردد.
هرگاه ناظر از مشخصات فولادهای واردشده به کارخانه اطمینان نداشته باشد می تواند از هر۱۰ تن نیمرخ فولادی مشابه به تعداد ۳ نمونه اتفاقی انتخاب و انجام آزمایش های زیر را مطابق استانداردهای ملی و یا ISO در مورد آنها تقاضا نماید.
- – آزمایش مقاومت کششی با اندازه گیری تغییر شکل نسبی .
- – آزمایش شارپی روی نمونه زخم دار
- -آزمایش خمش سرد
- -آزمایش متالوگرافی و تعیین ترکیب شیمیایی
کارخانه سازنده باید با عرضه شماره و عنوان مصالح، مشخصات فنی مربوطه طبق مدارک رسمی و همچنین گزارش آزمایش های مصالح، ثابت کند که مصالح مورد استفاده مطابق با مشخصات فنی ارائه شده در نقشه های محاسباتی می باشد.
ساخت قطعات فولادی
کلیات
کارفرما نقشه های محاسباتی فولادی را در اختیار پیمانکار قرار می دهد. پیمانکار موظف است براساس نقشه های مذکور ابتدا نقشه های اجرایی را تهیه و به تصویب طراح سازه برساند. کنترل مهندس طراح در حد انطباق با نقشه های محاسباتی و مشخصات فنی بوده و مسئولیت هندسة برشها و قطعات برعهده سازنده اسکلت است.
نقشه های اجرایی باید کلیه اطلاعات و جزییات لازم برای برش و ساخت قطعات اعم از ابعاد و اندازه ها، آماده سازی لبه-ها برای جوشکاری، جزییات جوش و اندازه پیچ ها و سوراخ های آنها را شامل شود.
نقشه های اجرایی، باید جوش های کارخانه ای را از جوش های کارگاهی متمایز کرده و نوع اتصال با پیچ ها (اتکایی با اصطکاکی) و نیز حد سفت کردن آنها را به وضوح معین نموده باشد.
قبل از شروع به ساخت و نصب قطعات باید اندازه های مندرج در نقشه ها به منظور تطبيق كامل و جلوگیری از بروز هر گونه اشکال در موقع ساخت و نصب توسط پیمانکار به دقت کنترل گردد.
هر قطعه پس از آنکه با اندازه و شکل مشخص شده در نقشه ها ساخته شد، باید شماره و علامت گذاری شود، برش، مونتاژ، جوشکاری و متصل کردن قطعات به یکدیگر باید در کارخانه سرپوشیده و مجهز ساخت اسکلتهای فولادی توسط استادکاران و کارگران ماهر و زیر نظر متخصص فن انجام گردد.
بریدن و سوراخ کردن
ابتدا قطعات باید به ابعاد و شکل های لازم به دقت بریده شده و در محل های لازم سوراخ گردند. برش ورق هایی که در ساختن قطعات فولادی مصرف می گردد باید توسط دستگاه برش شعله ریی انجام گیرد. برای ورق ها با ضخامت مساوی با کمتر از ۱۲ میلی متر، برش توسط دستگاه گیوتین مجاز می باشد.
در این حالت لبه ها باید کاملا یکنواخت و خالی از ناهمواری های بیش از 3 میلی متر باشد. ناهمواری ها و زخم های بیش از 3 میلی متر را باید با سنگ زدن و در صورت لزوم تعمیر کاری توسط جوش، هموار کرد.
در نیمرخ های سنگین و قطعات ساخته شده با جوش به ضخامت بیش از ۴۰ میلی متر، باید قبل از برش گرمایی، پیش گرمایش تا دمای حداقل ۶۵ درجه سلسیوس انجام شود.
برش نیمرخ های فولادی (تیر آهن، ناودانی و نبشی) که برای ساخت مهاربندیها، تیرها، ستون و اتصالات آنها مصرف میشوند، در صورت موافقت مهندس ناظر میتواند با اره یا برش دستی انجام گیرد. در هر صورت کلیة ناصافی هایی که بر اثر برش به وجود می آید، باید با سنگ زدن برطرف شود.
سوراخهای نهایی ورق ها باید به کمک مته دوار انجام پذیرد. برای سوراخ های با قطر زیاد می توان ابتدا با قطر کوچکتر سوراخی توسط منگنه ایجاد نمود و بعد با مته سوراخ را به قطر دلخواه رسانده قطعاتی که با پیج به هم متصل می گردند در صورت امکان باید همه به هم خال جوش شده و با هم سوراخ کاری شوند
به کارگیری روش های گرم کردن موضعی و یا تغییر شکل مکانیکی برای ایجاد انحنا یا راست کردن قطعات با تأیید مهندس ناظر مجاز می باشد، ولی دمای موضع گرم شده نباید از ۶۵۰ درجه سلسیوس برای فولاد معمولی و ۵۶۵ درجه سلسیوس برای فولاد پرمقاومت و آلیاژی بیشتر شود. این دما باید به کمک گچ های رنگی مخصوص که در دمای حدود ۶۰۰ درجه سلسیوس تغییر رنگ می دهند، مورد کنترل قرار گیرد.
ساخت و آماده کردن قطعات قبل از مونتاژ
قطعات فولادی باید طوری ساخته شوند که هیچ نوع تغییر شکلی غیر از آنچه در نقشه مشخص شده در آنها به وجود نیاید. انحنا و تغییر شکل هایی که طبق نقشه و یا دستور مهندس ناظر لازم باشد، هنگام ساختن قطعات ایجاد می شود. پخزنی و آماده کردن لبه قطعات برای جوشکاری باید هنگام برش شعله، با زاویه دادن به سر مشعل یا با سنگزنیهای بعدی انجام پذیرد. استفاده از دستگاههای پخزن ضربه ای برای قطعات و ورق های با ضخامت بیش از ۱۲ میلی متر مجاز نمی باشد. پخ زنی و آماده کردن لبه ها باید مطابق جزییات اجرایی درزهای پیش پذیرفته بوده و قبلا به تأیید مهندس ناظر رسیده باشد.
اتصال با جوش
برای برقراری اتصالات جوشی رعایت مشخصات مندرج در آیین نامه جوشکاری ساختمانی لازم است. علاوه بر مفاد آیین نامه مذکور، رعایت موارد زیر لازم می باشد.
الف) پیمانکار باید برای انواع جوش ها قبل از شروع جوشکاری، نوع الکترود مصرفي و قطر آن، شدت جریان و ولتاژ، تعداد پاس ها، نحوه آماده سازی لبه ها و تمام اطلاعات اجرایی دیگر را توسط مهندس یا کاردان ارشد جوشکاری بر روی برگه های «دستورالعمل جوشکاری – WPS» ثبت نموده و در تمام مدت جوشکاری در اختیار جوشکار، سرپرست کارگاه جوشکاری و ناظرین قراردهد. برگه های دستورالعمل جوشکاری» باید قبلا به تأیید مهندس ناظر رسیده باشند.
ب) جوشکاری باید طبق نقشه ها و مدارک فنی، توسط جوشکاران ماهر ارزیابی شده انجام گردد و چنانچه مهندس ناظر لازم بداند باید جوشکاران دارای گواهینامه جوشکاری از وزارت تعاون، کار و رفاه اجتماعی یا مراجع ذیصلاح دیگر بوده و یا قبل از انجام کار توسط مهندس ناظر آزمایش لازم از آنها به عمل آید.
پ) قبل از جوشکاری باید سطوح مورد نظر از مواد زاید (گرد و خاک، زنگ زدگی، رنگ و غیره) کاملا پاک شود.
ت) جوشکاری به طور کلی در دمای محیط جوشکاری زیر صفر درجه سلسیوس خصوصأ در جریان باد ممنوع است. در صورتی که جریان هوا یکنواخت و ثابت بوده و بتوان محيط جوشکاری را به شعاع حداقل ۱۰۰ میلی متر با وسایل مناسب به نحوی گرم کرد که با دست کاملا محسوس باشد و محیط جوشکاری حفاظت گردد، جوشکاری بلامانع است.
ث) جوشکاری نباید بیش از آنچه در نقشه ذکر شده انجام شود، مگر با تأیید مهندس ناظر و طراح
ج) شدت جریان و نوع الکترودها باید طوری انتخاب شوند که جوش کامل و دارای نفوذ کافی مطابق نقشه ها بوده و قطعات مورد اتصال به قدر کافی ذوب شوند. سطح جوش باید عاری از شیاره قسمتهای برآمده، بریدگی و گودافتادگی باشد.
چ) چنانچه جوشکاری در بیش از یک عبور انجام شود، قبل از انجام عبور بعدی، پوسته عبور قبلی باید به کمک چکش گل زن و برس سیمی، پاک گردد.
ح) بین قطعاتی که مستقیما به طریق جوش گوشه به هم جوش می شوند نباید درزی بیش از ۲ میلی متر موجود باشد.
خ) ترتیب عملیات جوشکاری باید به نحوی انجام گیرد که قطعات مربوطه از شکل اصلی خارج نشده و از تاب برداشتن و اعوجاج بیشتر از حد رواداری های مجاز بیشتر نگردد.
د) بر روی تمام جوش ها باید آزمایش های کنترل کیفیت چشمی توسط بازرس جوش انجام و نتیجه این آزمایش ها به مهندس ناظر و کارفرما گزارش شود. در جدول ۱۰-۴-۱ میزان آزمایش های غیر مخرب جوش ارایه شده است. نتیجه تمام این آزمون ها باید در پرونده های مخصوص ثبت شده و در اختیار مهندس ناظر قرار گیرند. تفسیر مهندس ناظر از نتایج آزمایش قطعی محسوب می گردد. مهندس ناظر میتواند مستقیما آزمایش های کنترل کیفیت بر روی قطعات انجام داده و یا دستور تکرار و تجدید آزمایش های لازم توسط پیمانکار را بنماید.
د) روش اجرا باید طوری ترتیب داده شود که مقدار جوش های کارگاهی لازم به حداقل برسد، به طوری که ساخت قطعات با جوش در کارخانه انجام شده و اتصال در کارگاه حتی المقدور توسط پیچ پرمقاومت صورت گیرد.
پیش نصب
در صورتی که دستگاه نظارت لازم بداند، پیمانکار موظف است تیرها و ستون های فولادی را در محل کارخانه با پای کار پیش نصب نماید. هدف از پیش نصب تیرها و ستونها حصول اطمینان از دقت ساخت و کیفیت جفت و جور شدن قطعات در هنگام نصب می باشد. همچنین در هنگام پیش نصب خیز شاهتير تحت بار خود اندازه گیری شده و با خیز مندرج در نقشه ها مقایسه خواهد شد. جفت و جور شدن قطعات مهاربندیها نیز با بستن تعدادی از آنها مورد کنترل قرار خواهد گرفت.
به هنگام پیش نصب باید حداقل ۲۵ درصد از پیچهای هر اتصال که کمتر از دو پیچ نباشد، بسته شوند. پیچ های پیش نصب می تواند از نوع پیچ های معمولی انتخاب گردد. از این پیچها بعدا به عنوان پیچهای اصلی نباید استفاده نمود.
قطعات پیش نصب شده، بعد از علامت گذاری، باز شده و به همراه ورق های اتصال برای حمل به کارگاه، انبار خواهند شد.
اتصال با پیچ
اصلاح سوراخها
برای مونتاژ نهایی قطعات، بعد از آنکه قطعات علامت گذاری شده بر روی خرک چیده شدند و ورقهای اتصال بر روی سوراخها قرار گرفتند، قطعات به وسیله سمبه هایی که از سوراخ های اتصال میگذرند در جای خود ثابت می شوند. در کارگاه ساخت، انطباق سوراخ ها مورد کنترل دقیق قرار می گیرد. ولی باز هم امکان دارد که حداکثر تا ۱۵ درصد سوراخهای یک محل به علت عدم دقتهای ساخت کاملا منطبق نباشند.
در چنین حالتی باید این سوراخها را با گذراندن یک پیچ امتحانی پیدا کرده، به وسیله برقو زدن (مطابق شکل) آنها را اصلاح نمود. حداکثر قطر برقوی مصرفی ۳ میلیمتر بزرگتر از قطر پیج میباشد و برقوزنی نباید قطر سوراخ را بیش از ۵ میلی متر افزایش دهد. استفاده کردن از برش شعله برای گشاد کردن سوراخها مجاز نیست.
بستن و محکم کردن پیچ های اصطکاکی
محکم کردن پیچ های هر اتصال در دو مرحله انجام می گیرد. اول، تعدادی از پیچها تا حد سفتی کامل محکم می شوند، تا اطمینان حاصل شود که سطوح تماس کاملا به هم چسبیده اند. سپس تمام پیچها در سوراخ قرار گرفته کاملا سفت می شوند. در مرحله دوم، با چرخاندن اضافی مهره، پیج ها پیش تنیده می گردند. در هریک از مراحل محکم کردن پیچها باید از قسمتی که اتصال صلب تر است و صفحات تغییر شکل کمتری می دهند شروع به بستن پیچها کرد. در وصله ها، قسمت صلب اتصال، وسط ورق اتصال می باشد.
بعد از محکم کردن پیچهای وسط با حفظ تقارن و ترتیب، پیچهای کناری تا لبه آزاد ورق اتصال محکم می شوند. سپس می توان به پیچهای وسط پرداخت تا اطمینان حاصل شود سفت کردن پیچهای کناری، آنها را از حالت کاملا سفت خارج نکرده است. در تمام مراحل محکم کردن پیچها باید دقت کرد که از چرخیدن پیچ و مهره با هم جلوگیری به عمل آید.
سفتی کامل را در پیچ به حالتی می گویند که کارگر ماهر با آچار معمولی بدون آنکه با وزن خود به دسته آچار نیرو وارد کند، با به کار گیری آخرین توان خود نتواند پیچ را از آن محکم تر نماید. برای پیش تنیده کردن چنین پیچی باید مهره آن را به اندازه مقداری که در جدول 10-4-2 مشخص شده اضافه چرخاند. این چرخش اضافی را می توان به کمک آچار دسته بلند، یا با آچار معمولی با استفاده از دو کارگر یا به وسيله آچار بادی تأمین نمود.حصول پیش تنیدگی باید توسط آچار مدرج (تورک متر) تأیید گردد.
اگر در چرخاندن پیچها از آچارهای بادی استفاده شود، باید فشار باد را طوری تنظیم کرد که در یک مرحله، مهره ها را بدون چرخیدن پیچ تا مرحله سفتی کامل برساند و در مرحله بعد با ازدیاد فشار باد یا با دست به روشی که در بالا گفته شد پیچها را پیش تنیده کرد. تنظیم باد کمپرسور متضمن استفاده از آچار مدرج (تورک متر) با آزمون و خطاهای متوالی میباشد و باید در آن دقت کامل به عمل آید. باز کردن و استفاده مجدد از پیچهایی که به حد پیش تنیدگی رسیده اند، مجاز نمی باشد.
در اتصال پیج پر مقاومت، سطوحی که در تماس با سرپیچ و یا مهرة أن قرار می گیرند نباید شیبی بیش از یک بیستم نسبت به صفحه عمود بر محور پیچ داشته باشند، در صورت عدم تأمین این شرط باید با استفاده از واشر شیبدار، موازی نبودن سطوح را جبران کرد.
قطعانی که با پیج پرمقاومت به یکدیگر متصل می شوند، باید کاملا به هم جفت شده باشند و نباید ورق پر کننده یا هر نوع مصالح تغییر شکل پذیر دیگری بین آنها گذارده شود، لیکن استفاده از ورق های پرکننده با مقاومت نظیر قطعات اتصال و ضخامت یکنواخت مجاز است.
هنگامی که قطعات نصب می شوند، باید کلیه سطوح اتصال (شامل سطوح مجاور کل پیچها و مهره ها) از قسمت های پوسته شده و دیگر مواد زاید عاری باشد، مخصوصا سطوح تماس اتصالات اصطکاکی باید کاملا تمیز باشد و اثری از پوسته زنگ، رنگ، لاک، انواع روغن و مصالح دیگر در آنها وجود نداشته باشد.
انواع متداول پیجهای مورد استفاده در اسکلتهای فولادی عبارتند از پیج های معمولی و پیچ های پر مقاومت در جدول ۱۰-۲-۹-۶ مشخصات پیچهای موجود با تولید در ایران طبق استانداردهای ASTM و ISO ارائه شده است.
در جداول ۱۰-۴-۳ و ۱۰-۴-۴ میزان نیرو و لنگر پیش تنیدگی اولیه برای پیچهای پرمقاومت ۸.۸ و ۱۰.۹ ارائه شده است. برای سایر رده پیچ ها می توان از تناسب بین تنش کششی نهائی آنها بهره برد.
– کنترل پیش تنیدگی پیچ ها
پیمانکار موظف است کنترل کیفیت دقیقی بر عملیات بستن پیچ و مهره ها در کارگاه نصب اعمال داشته، گزارش-های مربوط به این کنترل ها را جهت بررسی و تأیید مهندس ناظر اعلام نماید.
مهندس ناظر میتواند راساً یا از طریق آزمایشگاه با صلاحیت، مستقلا پیش تنیدگی پیچها را کنترل نماید. در هر صورت تصمیم مهندس ناظر در مورد کفایت پیش تنیدگی پیچها قطعی خواهد بود.
برای پیچهای پرمقاومت به کار گرفته شده در اتصالات اصطکاکی، نیروی پیش تنیدگی لازم برای سفت کردن پیچها باید مطابق مقادیر جدول ۱۰-۲-۹-۷ فصل دوم مبحث دهم مقررات ملی ساختمان اختیار شود. لازم به ذکر است که با پیچاندن اضافی مهره ها ممکن است کشش پیچ از مقادیر جدول ۱۰-۲-۹-۷ بیشتر شوند که این موضوع مشکلی برای طرح ایجاد نخواهد کرد.
در پیچ هایی که به وسیله چرخاندن اضافه مهره طبق جدول ۱۰-۴-۲ پیش تنیده می شوند، بعد از آنکه پیچها کاملا سفت شدند به وسیله یک گچ رنگی نقطه ای از پیچ و مهره را که روبروی هم قرار دارند، علامت گذاری کرده سپس کنترل می گردد که چرخش اضافی مطابق جدول ۱۰-۴-۳ به میزان کافی انجام شده باشد. برای کنترل پیش تنیدگی پیچ ها باید از آچارمتر (تورکمتر) مناسب که قبلا در یک آزمایشگاه مورد قبول کالیبره شده است، استفاده به عمل آورد.
