درود مهمان گرامی! ثبت نام

اولين دوره مسابقات کشوري سازه هاي ماکاروني کاپ آذربايجان

کاپ آذربايجان

ثبت نام کارگاه ثبت نام مسايقات پوستر

>بستن اين پنجره<

این یک اطلاعیه همگانی است!


امتیاز موضوع:
  • 1 رأی - میانگین امتیازات: 5
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
اثر طراحی و اجرای اتصالات جوشی بر سازه های فولادی
#1


باگذشت حدود 50 سال از کاربرد اتصالات جوشی در صنعت ساختمان در ايران هنوز نقايص زيادی در اجرای ساختمانهای فولادی جديد مشاهده می شود. در يک بررسی اوليه عوامل زير را می توان به عنوان دلائل اصلی نقايص ذکر کرد:
عدم طرح دقيق اتصالات جوشی با توجه به عملکرد مورد نظر آنها

عدم انطباق اجرای معمول ساختمان با آئين نامه ها و دستورالعملها

کيفيت پائين جوش به علت عدم وجود آموزش کلاسيک کافی در اين زمينه برای مهندسان و جوشکاران

نبود نظارت اصولی و دقيق بر اجرای جوشکاری در ساختمانهای شهری در کشور.

در اين مقاله بعد از مرور خرابيهای سازه های فولادی در زلزله های گذشته ايران و جهان سعی گرديده تا طراحی و اجرای معمول و سنتی سازه های فولادی جوش شده در کشور با حالت قابل قبول آن مقايسه گردد. برای اين منظور از آئين نامه های معمول طراحی سازه های فولادی ايران و آئين نامه های طراحی کشورهای صنعتی زلزله خيز استفاده شده تا مشخص شود که چه مواردی از اجرا يا آئين نامه ها و دستورالعملهای اجرائی همخوانی ندارد. علاوه بر آن مطالعه ای بر روی نقاط ضعفی که ناشی از اجرای جوش می باشد انجام گرفته و در پايان پيشنهاداتی برای بهبود وضع موجود و کاهش خطرات ناشی از زلزله ها در اين نوع سازه ها ارايه گرديده است.



مقدمه

سازه فولادی از مجموعه ای از اعضای باربر ساخته شده از نيمرخهای فولادی يا ورق می باشد که به کمک اتصالات به يکديگر متصل می گردند.با توجه به روشهای تکامل يافته ای که برای توليد نيمرخ های فولادی به کار گرفته می شود اين مقاطع غالبا رفتار در حد قابل انتظاری از خود نشان می دهند. مساله بسيار مهم رفتار اتصالاتی است که الف) برای ساخت اعضای مرکب از نيمرخ و ورق برای يکپارچه نمودن اعضا(شامل تير و ستون و مهاربندها)در محل گره ها مورد استفاده قرار می گيرد.وسايلی که برای ساخت اعضا و اتصال آنها به يکديگر به کار می رود شامل پيچ و پرچ و جوش است.در اين ميان استفاده از جوش در ساختمان سازی متعارف در ايران بسيار رايج است.تا زمان وقوع زلزله نورث ريچ(1994)تصور بر این بود که در صورت رعايت اصول فنی در طرح و اجرای سازه های فولادی جوشی اين سازه هادر زلزله عملکرد قابل قبولی از خود نشان می دهند.اما وقوع اين زلزله اين فرض رازير سوال برد.در اين زلزله مشاهده شد که در بسياری از اتصالات , در محل درز جوش اتصال , فلز مادر(Base metal) دچار ترک يا بعضا شکست شده است.اين مساله باعث شد تا تحقيقات گسترده ای در مورد علت اين پديده صورت گيرد که اين تحقيقات تا به امروز ادامه دارد.از طرف ديگر مشاهده و تحقيق درباره وضعيت ساخت و ساز ساختمانهای فولادی نشان می دهد که اتصالات جوشی متداول در ايران از کيفيت مناسبی برخوردار نيستند و با وجود سابقه نسبتا طولانی در استفاده از جوشکاری در صنعت ساختمان هنوز نقايص زيادی در اين زمينه مشاهده می شود.


عملکرد لرزه ای ساختمانهای فولادی

براساس تجربه های حاصل از زلزله های گذشته و مطالعات انجام گرفته سازه هايی در برابر زلزله دارای عملکرد بهتری هستند که بتوانند ضمن حفظ پايداری و انسجام کلی خود انرژی ناشی از زلزله را تا حد امکان جذب و مستهلک نمايند.با توجه به منحنی نيرو-تغيير مکان سازه ها و توجه به اين مطلب که سطح بين منحنی نيرو-تغييرمکان و محور تغييرمکان نشان دهنده ميزان انرژی جذب شده توسط سازه است.هر چه سازه شکل پذيرتر باشد انرژی بیشتری را هنگام زلزله جذب کرده و رفتار مطلوبتری دارد.فولاد نرمه به علت طبيعت شکل پذير از اين نظر ماده مناسبی می باشد و می تواند ميزان زيادی انرژی جذب کند.اما تجربه نشان داده است که در سازه های فولادی در صورت عدم استفاده از اتصالات مناسب عملکرد مناسب لرزه ای آنها مناسب و قابل قبول نخواهد بود و در اثر زلزله دچار شکست سازه ای و يا انهدام خواهد شد.در زلزله منجيل (1369) مشاهده شد که تعدادی از ساختمانهای فولادی دچار تخريب کامل شدند. رفتار اين سازه ها در اين زلزله ثابت کرد که در بسياری از موارد سازه های موجود دارای سيستم مقاوم زلزله مناسبی نيستند.استفاده از تيرهای خورجينی(تيرهای سرتاسری در دو طرف ستون با اتصال نبشی) و عدم شناخت سيستم حاصل و مدل صحيح برای اين اتصالات باعث شده اين سيستم از نظر مهندسی زلزله بسيار آسيب پذير تلقی گردد.درس حاصل از اين زلزله کيفيت پايين ساخت و ساز شهری بودکه در سالهای اخير تلاشهايی برای اصلاح آن به عمل آمده است.در زلزله نورث ريچ آمريکا مشاهده شد که در بسياری ازساختمانهای فولادی اتصال تيرها و ستونها دچار ترک و يا بعضا شکست شد.بيشتر اين ترکها و شکستها در بال ستون اتفاق افتاده است.


صنعت جوشکاری ساختمان در ايران

با گذشت 50 سال از استفاده از جوش در ساختمان دهه اخير(80-1370)از نظر تعداد ساختمانهايي که با سازه های فولادی طراحی و اجرا شده اند کاملا استثنايی به شمار می آيد.در نيمه دوم اين دهه دهها هزار سازه فولادی در تهران و شهرهای بزرگ ايرن به ناگهان سر از زمين برآورد.گسيل سرمايه ها به سوی ساخت و ساز شهری و تبديل ساخت سرپناه به ماشين سرمايه گذاری جهت سودهای کلان باعث گرديد تا رعايت اصول فنی و ايمن سازی ساختمانها در برابر زلزله در برابر منفعت طلبی صاحبکاران عملا مورد توجه قرار نگيرد.از طرف حجم عظيم ساخت و ساز نيروز انسانی زيادی اعم از مهندس و تکنسين و جوشکار احتياج داشت که باعث ورود افراد غيرمتخصص به اين جرگه گرديد.تمامی اين مسايل دست به دست هم داد تا طرح و اجرای ساختمانهای فولادی آنچنان که بايد از کيفيت مطلوبی برخوردار نباشد.تخريب کلی ساختمانهای فولادی در زلزله منجيل مويد پايين بودن کيفيت ساختمانهای فولادی کشور می باشد. از ميان تمامی عوامل دخيل در طرح و ساخت سازه های فولادی اتصالهای جوشی از نارساييهای بيشتری برخوردارند. علل اصلی پايين بودن کيفيت جوش درساخت و سازهای شهری را می توان به صورت زير بيان نمود :

عدم انطباق اجرای معمول سازه های فولادی با آيين نامه ها و دستورالعملها

كيفيت پايين جوش به علت عدم آموزش کلاسيک کافی در اين زمينه برای جوشکاران و مهندسان

نبود نظارت اصولی و دقيق بر اجرای جوشکاری در ساختمانهای شهری در کشور

عدم طرح دقيق اتصال جوشی با توجه به عملکرد مورد نظرآنها

عدم انطباق اجرای معمول سازه های فولادی با آيين نامه ها و دستورالعملها

در بسياری از موارد طرز اجرای متداول جوش باجزييات ارايه شده در آيين نامه تطابق ندارد.اين موارد ناشی از موارد متعددی است که از ميان آنها به موارد زير می توان اشاره کرد:

الف) آشنا نبودن مهندسين سازه به مسايل اجرايي و در نتيجه ارايه نقشه ها و جزئيات غيرقابل اجرا

ب) گران تر بودن هزينه اجرای جزييات آئين نامه نسبت به روش سنتی اجرا

پ)آگاه نبودن کارفرما و يا مهندس مجری طرح به جزييات آئين نامه و عدم



توانايي در تميز دادن حالات مختلف از يکديگر

بعد از اجباری شدن آيين نامه2800(1368) اهميت وجود سيستم مقاوم در برابر زلزله از يک طرف و محدوديتهای معماری برای استفاده از سيستم مهاربندی از طرف ديگر باعث استفاده روزافزون از سيستم قاب خمشی در جهت عرضی ساختمانها شد.در اين سيستم اتصال تير به ستون از نوع گيردار بوده يعنی بايد توانايي انتقال برش و لنگراز تير به ستون وجود داشته باشد.در اين نوع اتصالات از ورقهای بالاسری و زيرسری که در محل اتصال به ستون برای ايجاد جوش نفوذی کامل خورده است استفاده می شود. اما از آنجاييكه متاسفانه عمليات جوشکاری در محل کارگاههای ساختمانی و نه در محل کارخانه صورت می گيرد کنترل كيفيت جوش بخصوص در هنگام مونتاژ درارتفاع زياد از سطح زمين حتی به صورت عينی(Visual) امکان پذير نمی باشد. همچنين معمولا در محل اتصال ورق به ستون به جای جوش نفوذی از جوش گوشه استفاده می شود در نتيجه هنگام زلزله اين نقاط علاوه بر تحمل نيروی کمتر در حالت تردشکن گسيخته خواهد شد. زمانی که در يك عضو فشاری ازدومقطع در کنار يكديگر استفاده می شود بايد هم پايداری کل عضوبه عنوان یک المان و هم پایداری تک تک مقاطع کنترل شود تاهیچکدام تحت تاثیر نیروی فشاری به طور جداگانه دچار کمانش نشوند.برای اين منظور اين مقاطع بايد در فواصل مشخص به يكديگر متصل شوند تاطول آزاد آنها کاهش يابد. بسياری از اوقات بادبندهای دوبل در طول خود به يكديگر وصل نمی شوند و در نتيجه دومقطع بايكديگر عمل نمي كنند و بار بحرانی عضو کمتر از مقداری است که مهندس سازه در محاسبات خود منظور نموده است. مبحث دهم مقررات ملی ساختمان حداکثر فاصله بين جوش دومقطع در ستونهای تركيبي را مقرر نموده است.اما در موارد زيادی مشاهده می شود که فاصله بين جوش ستونها بيشتراز اين مقدار است.



كيفيت پايين جوش به علت عدم آموزش کلاسيك کافی در اين زمينه برای جوشکاران و مهندسان

يكی از مهمترين اشکالات موجوددر اجرای ساختمانهای فولادی در کشور كيفيت پايين جوشکاری ساختمان می باشد.عوامل مختلفی در اين امر تاثير می گذارند.استفاده ازجوشهای کارگاهی حتی در مورد جوشهای نفوذی و اجرای کل جوشکاری درکارگاه ساختمانی و استفاده از نيروی انسانی غيرمجرب از عوامل اصلی پايين آمدن كيفيت جوشکاری ساختمان می باشد.در نتيجه عوامل برشمرده شده مشکلات عديده ای گريبانگير اتصالات جوشی می باشد.
در بسياری از موارد سطح فلز در حال جوش آلوده به روغن يا مواد نامناسب ديگر است و يا اينکه روی فلززنگ زده يا رنگ خورده جوش داده می شود.گاه در فاصله بين پاسهای متوالی جوش حتی از جدا نموده گل جوش نيز خودداری می شود و يابدون برداشتن گل جوشکاری اقدام به زدن رنگ ضدزنگ می شود.از انواع جوشهايي که در کارهای ساختمانی بسيار از آن استفاده می شود جوش سربالا می باشد. به علت سختی اجرا در غالب موارد اين نوع جوش از كيفيت پاييني برخوردار است. در بسياری از موارد در اثر استفاده از تکنيكهای نامناسب جوشکاری نقايصی چون تابيدگی و پيچش در قطعات اتفاق می افتد.


عيوبی نظير نفوذ ناقص بريدگی کناره جوش اختلاط سرباره تخلخل و وجود ترک درفلز مادر باعث کاهش ظرفيت باربری قطعات می شود. يكی از متداولترين اشکال مقاطع مورد استفاده در سازه های فولادی تيرهای لانه زنبوری می باشد.بسياری از مجريان طرح اين تيرها را در وضعيت نامطلوبی در کارگاه ساختمانی مونتاژ می کنند. در بسياری از موارد جوش ميانی تير از كيفيتت پايينی برخورداراست و با توجه به اهميت عملکرد مناسب اين قسمت و تقويتهای لازم درمجل تكيه گاه تير و وسط آن صورت نمی پذيرد. متاسفانه طراحی و اجرای پلکانهای فولادی در ساختمانها نيز از كيفيت پاييني برخوردار است و با توجه به اهميت عملکرد مناسب اين قسمت ساختمان پس از زلزله دقت لازم در ساخت آن مبذول نمی شود .



نبود نظارت اصولی و دقيق بر اجرای جوشکاری در ساختمانهای شهری در کشور

با توجه به اهميتی که شهرداری برای مسايلی از قبيل پاركينگ و نورگيرها و مسايلی از اين دست قايل است مشاهده می شود که بيشتر توجه مهندسان نيز به اين امور معطوف می باشد و توجه چندانی به مسايل سازه ای نمی شود.البته بايد به اين نکته نيز اشاره شود که به علت عدم وجود آموزش جوشکاری در واحدهای درسی دانشجويان عمران مهندسينی که از دانشگاه فارغ التحصيل می شوند در اين زمينه دارای اطلاعات کافی نيستند و به عنوان مهندس ناظر نمی توانند مسووليت خود را به نحواحسن انجام دهند.البته بايد به اين موارد مساله سختی کار را نيز افزود.به علت جوشکاری در ارتفاع غالب مهندسين از انجام بازديد از اين جوشها طفره می روند. در نهايت امر اينکه آنطور که از ظواهر امر مشخص است شهرداريها نيز در اين زمينه کوچکترين نقشی ايفا نمی کنند و هيچگونه نظارتی بر اجرای ساختمانها ندارند.



عدم طرح دقيق اتصال جوشی با توجه به عملکرد مورد نظرآنها

بسياری از کارفرمايان عمل طراحی سازه و ايجاد تمهيدات مقابله با زلزله را يك امر زايد می دانند و تلاش می کنند تا کمترين هزينه ممکن را صرف اين کار نمايند.از طرف ديگر شهرداريها کمترين نظارتی بر طرح و اجرای سازه ها نداشته فقط به مسايل معماری دقت می کنند. اين عوامل دست به دست هم می دهد تا فقط حق امضای مهندسين سازه اهميت داشته باشد و طرح از حداقل اهميت برخوردار باشد به خاطر همين موضوع مهندسين سازه اغلب کمترين وقت را صرف اين عمل می نمايند و بالطبع دقت لازم را در طرح اتصالات جوشی مبذول نمی شود. بعضی اوقات از اتصالات طرح شده برای يك ساختمان در نقشه های ديگر ساختمانها استفاده می شود. در بسياری از موارد جزييات اتصالات موجود در نقشه ها نامفهوم بی دقت و ناقص است.



نتيجه گيری و پيشنهادات

از بررسی های انجام شده بر روی ساخت وساز ساختمانهای فلزی در سطح تهران مشخص است که هنوز مشکلات زيادی در طرح و اجرای اين سازه ها وجود دارد. و عمده مشکلات و نقايص مربوط به اتصالات جوشی است.اجرای جوش کارگاهی و نبود آموزش کافی برای مهندسان عمران و عدم نظارت کافی بر حسن اجرای جوش و ... مشکلاتی است که اين صنعت را رنج ميدهد.و برای رفع اين موارد بهترين راه در صورت امکان استفاده از جوش در کارخانه به جای جوش کارگاهی
بالابردن سطح آگاهی عمومی جامعه درباره زلزله بر ساختمانها

آموزش جوشکاری به جوشکاران و دادن گواهينامه به جوشکاران ماهر ساختمانی

آموزش جوشکاری به عنوان واحد درسی به مهندسين عمران و يا ايجاد شاخه جديدی

تحت عنوان بازرسی جوش اسکات برای مهندسين ناظر

تقو يت سيستم نظارتی موجود و ايجاد سيستم های نظارتی ناظربر کار مهندسين عمران
.........................

-----
[تصویر:  75k8xop250b66zgzurqs.jpg]
پاسخ
 سپاس شده توسط فاطمه اسمعیلی سوره ، مرضیه شریعتی


پرش به انجمن:


کاربرانِ درحال بازدید از این موضوع: 1 مهمان