تحقیقات انجام شده روی پیچ و مهره

معرفی:

پیچ و مهره ها بخش اساسی اتصالات فولادی سازه ای هستند. ویژگی های جنس و هندسی پیچ ها بر استحکام و ظرفیت چرخش اتصالات پیچ تأثیر می گذارد. سیستم های قاب مقاوم و انعطاف پذیر، به ویژه در اتصالات، برای اطمینان از انعطاف پذیری سازه های فولادی در شرایط بارگذاری شدید مانند آتش سوزی مورد نیاز است. بررسی‌ها از آزمایش‌های آتش‌سوزی در مقیاس کامل نشان داده‌اند که اتصالات پیچ‌دار فولادی، به‌ویژه اجزای کششی آن‌ها مانند پیچ‌ها، می‌توانند در دماهای بالا پاره شوند و در نتیجه یک واکنش شکست از نوع ترد ایجاد می‌کنند. خرابی پیچ ها در اتصالات تیر به ستون ممکن است باعث جدا شدن تیر شود که پایداری کلی سازه را به خطر می اندازد و ممکن است منجر به شکست نامتناسب شود. 

مقاومت اتصالات پیچ و مهره فولاد ضد زنگ:

مقاومت اتصالات پیچ و مهره ای فولادی باید به طور دقیق پیش بینی شود تا از سطح مناسبی از استحکام و شکل پذیری اطمینان حاصل شود که معمولاً برای تطبیق چرخش های غیر ارتجاعی زیاد و نیروهای گره زدن مرتبط با توسعه نیروهای زنجیره ای تیر در شرایط آتش سوزی مورد نیاز است. لازم به ذکر است، در حالی که فقط پیچ‌های خاصی در داخل اتصال ممکن است در ابتدا در دمای محیط تنش را تجربه کنند، ولی همه پیچ‌ها زمانی که عمل چرخشی در تیر ایجاد شود، کشش را تجربه خواهند کرد. به این ترتیب، پاسخ دمای بالا اجزای اتصال، از جمله استحکام کششی پیچ‌ها، باید مشخص شده و برای طراحی ایمن آتش سوزی به طور دقیق پیش‌بینی گردد.
فولاد ضد زنگ به طور فزاینده ای در طراحی معمول سازه به ویژه با در دسترس بودن رو به رشد قوانین راهنمایی طراحی سازه خاص، مورد استفاده قرار می گیرد. پیچ و مهره های ساخته شده از فولاد ضد زنگ دارای ویژگی های مطلوب بسیاری هستند که استفاده از آنها را در طیف گسترده ای از کاربردهای ساختاری که ترکیبی از مقاومت در برابر خوردگی بالا و نگهداری کم مورد نیاز است، امکان پذیر می سازد. شکل پذیری بالاتر برخی از فولادهای زنگ نزن در مقایسه با فولاد کربنی به ویژه برای طراحی آتش که در آن اتصالات در معرض تقاضای شکل پذیری زیادی هستند، مطلوب است. مقاومت طراحی مجموعه‌های پیچ فولاد کربنی، یعنی شامل پیچ و مهره، واشر یا بدون واشر، در آتش پوشش داده شده است، که در آن عوامل کاهش برای پیچ‌ها در برش و کشش ارائه شده است. چنین عوامل کاهشی برای مجموعه‌های پیچ فولادی ضد زنگ در حال حاضر فاقد مشخصات طراحی هستند و انتظار می‌رود موارد ارائه شده برای فولاد کربنی برای طراحی فولاد ضد زنگ نیز قابل اجرا باشد. با این حال، نشان داده شده است که پیچ‌های فولادی ضد زنگ در دمای اتاق در مقایسه با پیچ‌های فولادی کربنی به دلیل فرآیند تولید متفاوت، رفتار تحمل بار متفاوتی دارند که منجر به خواص مواد محلی متفاوت در قسمت‌های ساق و رزوه می‌شود.

تحقیقات انجام شده:

تعدادی از تحقیقات تجربی منتشر شده در مورد رفتار پیچ و مهره های فولادی ضد زنگ در دماهای بالا وجود دارد. همه این آزمایش‌ها بر روی نمونه‌های کوپنی تهیه شده از پیچ‌های فولادی ضد زنگ برای مشخص کردن خواص مکانیکی مواد پیچ به جای پاسخ مجموعه کامل پیچ انجام شده است. این رویکرد، تأثیرات مهم برهمکنش پیچ و مهره و حالت‌های مختلف شکست مورد انتظار تحت کشش را نادیده می‌گیرد که عبارتند از شکست گردنی و شکست ترد. اصطکاک بین رزوه‌های پیچ و مهره و همچنین اثر کار سرد بر روی عملکرد دمای بالا مجموعه پیچ، فاکتورهای کاهش فولاد کربنی برای مقاومت طراحی پیچ در شرایط آتش سوزی بر اساس داده های آزمایشی روی مجموعه پیچ به دست آمده است، و همین رویکرد باید برای به دست آوردن فاکتورهای کاهش مشابه برای ضد زنگ اتخاذ شود. پیچ و مهره های فولادی تعداد محدودی از داده های تست کشش در مجموعه های پیچ فولادی ضد زنگ در تحقیقات مختلف گزارش شده است. اینها شامل آزمایش دمای اتاق روی پیچ‌های A4-80 (گرید آستنیتی A4 و کلاس استحکام 80) M12، M16 و M20 بوده و آزمایش‌های دمای بالا در حالت پایدار روی پیچ‌های A2-70 و A4-80 M12 در محدوده 20 درجه سانتیگراد تا 900 درجه سانتیگراد انجام می گیرد.

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی