هرهفته شنبه ها - سال سیزدهم

پرتیراژترین نشریه صنعت ساختمان

نشریه شماره   190   دوهفته نامه آرشیو PDF پیام ساختمان

سازه هاي جوشی در ساختمان سازي

آیدین روشن - سید میثم احمدي*

بعد از اجباري شدن آییننامه 2800 در سال 1368 اهمیت وجود سیستم مقاوم در برابر زلزله ازیکطرف و محدودیتهای معماري براي استفاده از سیستم مهاربندي از طرف دیگر باعث استفاده روزافزون از سیستم قاب خمشی در جهت عرضی ساختمانها شد. در این سیستم اتصال تیر به ستون از نوع گیردار بوده یعنی باید توانایی انتقال برش و لنگر از تیر به ستون وجود داشته باشد. در این نوع اتصالات از ورقهای بالاسري و زیرسري که در محل اتصال به ستون براي ایجاد جوش نفوذي کامل خورده است، استفاده میشود. اما ازآنجاکه متأسفانه عملیات جوشکاري در محل کارگاههای ساختمانی و نه در محل کارخانه صورت میگیرد کنترل کیفیت جوش بخصوص در هنگام مونتاژ در ارتفاع زیاد از سطح زمین حتی بهصورت عینی امکانپذیر نمیباشد.

 همچنین معمولاً در محل اتصال ورق به ستون بهجای جوش نفوذي از جوش گوشه استفاده میشود درنتیجه هنگام زلزله این نقاط علاوه بر تحمل نیروي کمتر در حالت تردشکن گسیخته خواهد شد. زمانی که در یک عضو فشاري از دو مقطع در کنار یکدیگر استفاده میشود باید هم پایداري کل عضو بهعنوان یک المان و هم پایداري تکتک مقاطع کنترل شود تا هیچکدام تحت تأثیر نیروي فشاري بهطور جداگانه دچار کمانش نشوند. براي این منظور این مقاطع باید در فواصل مشخص به یکدیگر متصل شوند تا طول آزاد آنها کاهش یابد. بسیاري از اوقات بادبندهاي دوبل در طول خود به یکدیگر وصل نمیشوند درنتیجه دو مقطع با یکدیگر عمل نمیکنند و بار بحرانی عضو کمتر از مقداري است که مهندس سازه در محاسبات خود منظور نموده است.

مبحث دهم مقررات ملی ساختمان حداکثر فاصله بین جوش دو مقطع در ستونهای ترکیبی را مقرر نموده است، اما در موارد زیادي مشاهده میشود که فاصله بین جوش ستونها بیش از این مقدار است. یکی از مهمترین اشکالات موجود در اجراي ساختمانهای فولادي در کشور کیفیت پایین جوشکاري ساختمان میباشد. عوامل مختلفی در این امر تأثیر میگذارند. استفاده از جوشهای کارگاهی حتی در مورد جوشهای نفوذي و اجراي کل جوشکاري در کارگاه ساختمانی و استفاده از نیروي انسانی غیرمجرب و عدم استفاده از ناظر جوش از عوامل اصلی پایین آمدن کیفیت جوشکاري ساختمان میباشد. درنتیجه عوامل برشمرده شده مشکلات عدیدهای گریبانگیر اتصالات جوشی میباشد. در بسیاري از موارد سطح فلز در حال جوش آلوده به روغن یا مواد نامناسب دیگر است و یا اینکه روي فلز زنگزده یا رنگ خورده جوش داده میشود. گاه در فاصله بین پاسهای متوالی جوش حتی از جدا نمودن گل جوش نیز خودداري میشود و یا بدون برداشتن گل جوشکاري اقدام به زدن رنگ ضدزنگ میشود و یا از الکترودهاي مناسب استفاده نمیشود.

 از انواع جوشهایی که در کارهاي ساختمانی بسیار از آن استفاده میشود جوش سربالا میباشد، به علت سختی اجرا در غالب موارد این نوع جوش از کیفیت پایینی برخوردار است، در بسیاري از موارد در اثر استفاده از تکنیکهای نامناسب جوشکاري نقایصی چون تابیدگی و پیچش در قطعات اتفاق میافتد. عیوبی نظیر نفوذ ناقص، بریدگی کناره جوش، سرباره، تخلخل و وجود ترك در فلز مادر باعث کاهش ظرفیت باربري قطعات می شود یا در اکثر مواقع جوشکاري در معرض باد انجام میگیرد که هرکدام از موارد ذکرشده که برخی از آنها از مشکلات اصلی جوش است در بحث مکانیک جوش و متالوژي جوش شاهد مشکلات عظیم آن خواهیم بود. یکی از متداولترین اشکال مقاطع مورداستفاده در سازههای فولادي تیرهاي لانهزنبوری میباشد. بسیاري از مجریان طرح این تیرها را در وضعیت نامطلوبی در کارگاه ساختمانی مونتاژ میکنند. در بسیاري از موارد جوش میانی تیر از کیفیت پایینی برخوردار است و با توجه به اهمیت عملکرد مناسب این قسمت ساختمان پس از زلزله دقت لازم در ساخت آن صورت نمیگیرد.

بسیاري از کارفرمایان عمل طراحی جوش و نحوه محاسبات جوش و ایجاد تمهیدات آن مقابله با زلزله را یک امر اضافی میدانند و تلاش میکنند تا کمترین هزینه ممکن را صرف این کار نمایند و حتی برخی از آزمایشهای لازم غیر مخرب بر روي ناحیه جوش را انجام نمیدهند. از طرف دیگر شهرداریها کمترین نظارتی بر طرح و اجراي سازهها نداشته فقط به مسائل معماري دقت میکنند. این عوامل دستبهدست هم میدهد تا فقط حق امضاي مهندسین سازه اهمیت داشته باشد و طرح از حداقل اهمیت برخوردار باشد به خاطر همین موضوع مهندسین سازه اغلب کمترین وقت را صرف این عمل مینمایند و به طبع دقت لازم را در طرح اتصالات جوشی مبذول نمیشود.درصورتیکه در کشورهاي صنعتی در اجراي سازههای جوشی بیشترین حقالزحمه براي مهندسان ناظر جوش است. بعضیاوقات از اتصالات طرحشده براي یک ساختمان در نقشههای دیگر ساختمانها استفاده میشود.

ازنظر علم مهندسی زلزله و مهندسی تکنولوژي جوش، در حال حاضر ساخت بناهاي مقاوم در برابر زلزله امکانپذیر است، لیکن عملاً به دلیل یکسري مشکلات اجرائی رسیدن به ساختمانهای مقاوم تضمین نمیگردد. مشکل اصلی آسیبپذیری لرزههای ساختمانها حتی نمونههای جدیدالاحداث در ایران، عدم استفاده صحیح از دانش فنی جوش در مراحل طراحی و اجرا میباشد. دستورالعملهای اتصالات جوشکاري شده و ضوابط طراحی ساختمانهای فولادي، گاهی در طراحی و اجرا سهلانگاری میشود. لذا بایستی سطح معلومات فنی مکانیک جوش در این افراد افزایشیافته و نیز مکانیزمی براي اعمال قاطعیت اجرایی و کنترل امر در نظر گرفته شود و البته طوري که حقوق مهندس ناظر حفظشده و مسئولیتها بهدرستی تقسیم گردد.

ساختمانهای فولادي بخش قابلتوجهی از ساختوساز در ایران را تشکیل میدهند و یکی از مهمترین موضوعات در هر ساختمان فولادي، کنترل جوشکاري آن میباشد. اهمیت این امر در زلزلههای اخیر نشان دادهشده که خسارات اساسی بیشتر در نواحی جوشی پدید آمده است. عمده ساختمانهای بلند با اسکلت فولادي و اتصالات گیردار اجرا میشوند که نیاز به تأمین شرایط ویژه کنترل کیفی جوش دارند.

بر اساس تجربههای حاصل از زلزلههای گذشته و مطالعات انجامگرفته سازههایی در برابر زلزله داراي عملکرد بهتري هستند که بتوانند ضمن حفظ پایداري و انسجام کلی خود انرژي ناشی از زلزله را تا حد امکان جذب و مستهلک نمایند. با توجه به منحنی نیرو تغییر مکان سازهها و توجه به این مطلب که سطح بین منحنی نیرو تغییر مکان و محور تغییر مکان نشاندهنده میزان انرژي جذبشده توسط سازه است. هرچه سازه شکلپذیرتر باشد انرژي بیشتري را هنگام زلزله جذب کرده و رفتار مطلوبتری دارد. فولاد نرمه به علت طبیعت شکلپذیر از این نظر ماده مناسبی میباشد و میتواند میزان زیادي انرژي جذب کند. اما تجربه نشان داده است که در سازههای فولادي در صورت عدم استفاده از اتصالات مناسب عملکرد مناسب لرزهای آنها مناسب و قابلقبول خواهد بود و در اثر زلزله دچار شکست سازهای و یا انهدام خواهد شد.

امید است سازمان نظاممهندسی ساختمان تمهیدات بهتري بر نظارت جوش داشته باشند و براي یک سازه استاندارد رعایت اصولی مانند طراحی جوش، محاسباتی مانند شکست و تنش در مقاطع جوشکاري شده، اصول محاسبه جوش در ساز ه هاي فلزي، اصول و کنترل خوردگی، آزمایشها، را در نظر گرفته و مهندسین جوش را که موارد ذکرشده در تخصص این افراد میباشد را در این امر دخیل نمایند.

 البته ممکن است هزینه هنگفتی براي صاحب سازه یا نظاممهندسی ساختمان و یا مسائل دیگر در هزینه و پرداخت دستمزد داشته باشد اما از سوي دیگر خروجی بهتر و باکیفیت تر و اصولیتر خواهیم داشت تا در درازمدت شاهد تخریب آن نباشیم و ازآنجاییکه مهندسی تکنولوژي جوش یک علم کاملاً انحصاري در برخی از کشورهاست اما با شناخت بهتر و نیاز صنعت امروزه در ایران شاهد آکادمی بودن این رشته تا مقطع دکتري در دانشگاههای برتر کشور هستیم و بهتر است وزارت علوم در بحث آموزش به مهندسان عمران به دلیل نزدیکی این دو رشته و هم نیاز بودن به هم، با آموزش اصول پایه مهندسی جوش و آزمایشهای پایه متالوگرافی و کریستالوگرافی و اصول آزمایشهای غیر مخرب به مهندسان عمران، شاهد آن خواهند بود که یک سازه جوشی غیراصولی چه خسارات و تلفات سنگین و جبران ناشدنی میتواند داشته باشد. انشاءالله با عنایت خداوند متعال شاهد موفقیت بیشتر و بهتر در صنعت ساختمان کشور باشیم.

*کارشناس مهندسی مواد-  تکنولوژي جوشکاري