در یک سوله یا سازه فلزی، تیرها و ستون‌ها هر چقدر هم قوی باشند، استحکام کل سازه به اتصالات آن بستگی دارد. بخش بزرگی از این اتصالات با پیچ سازه‌ای انجام می‌شود. پیچ سازه‌ای با پیچ معمولی تفاوت‌های مهمی دارد: سر بزرگ‌تر، طول رزوه کوتاه‌تر، کنترل دقیق خواص مکانیکی و الزام به استفاده به صورت مجموعه هماهنگ پیچ، مهره و واشر. در این مقاله با انواع پیچ سوله و سازه فلزی، استانداردهای آمریکایی و اروپایی، انواع اتصال و نکات اجرایی آشنا می‌شوید.
پیچ سازه‌ای چه تفاوتی با پیچ معمولی دارد؟
پیچ سازه‌ای برای انتقال نیروهای بزرگ بین اعضای فولادی طراحی شده است. چند ویژگی آن را از پیچ شش‌گوش معمولی متمایز می‌کند:
- سر شش‌گوش سنگین: عرض آچارخور بزرگ‌تر باعث می‌شود فشار سر روی سطح بیشتری از ورق پخش شود و سطح فولاد زیر سر آسیب نبیند.
- طول رزوه کوتاه: رزوه فقط به اندازه لازم برای بستن مهره است تا ساق صاف در صفحه برش قرار بگیرد و ظرفیت برشی بیشتری فراهم شود.
- خواص مکانیکی کنترل‌شده: پیچ‌های سازه‌ای پراستحکام کوئنچ و تمپر می‌شوند و آزمون‌های کشش، سختی و ضربه روی آن‌ها انجام می‌شود.
- سیستم هماهنگ: پیچ، مهره و واشر باید طبق یک استاندارد واحد تأمین شوند تا امکان اعمال پیش‌تنیدگی کامل وجود داشته باشد.
استانداردهای آمریکایی پیچ سازه‌ای
ASTM F3125
استاندارد ASTM F3125 در سال 2015 جایگزین چند استاندارد قدیمی شد و امروز مرجع اصلی پیچ‌های سازه‌ای پراستحکام در آمریکا است. این استاندارد گریدهای زیر را در بر می‌گیرد:
- Grade A325: پیچ فولاد کربن متوسط کوئنچ و تمپرشده با حداقل استحکام کششی 120 ksi (حدود 830 مگاپاسکال). رایج‌ترین پیچ سازه‌ای در پروژه‌های فولادی.
- Grade A490: پیچ فولاد آلیاژی با استحکام کششی 150 تا 173 ksi (حدود 1040 تا 1190 مگاپاسکال) برای اتصالات با بار بسیار زیاد.
- Grade F1852 و F2280: نسخه‌های کنترل کشش (Tension Control) گریدهای A325 و A490 که انتهای آن‌ها یک زائده شیاردار دارد.
ASME B18.2.6
این استاندارد ابعاد پیچ‌ها، مهره‌ها و واشرهای سازه‌ای اینچی را تعیین می‌کند؛ یعنی شکل سر سنگین، طول رزوه و تلرانس‌ها. ASTM F3125 برای ابعاد به ASME B18.2.6 ارجاع می‌دهد.
استانداردهای اروپایی پیچ سازه‌ای
سری EN 14399
EN 14399 مجموعه‌ای از استانداردها برای مجموعه پیچ و مهره سازه‌ای پیش‌تنیده است. مهم‌ترین بخش‌های آن عبارتند از:
- EN 14399-3 (سیستم HR): سیستمی با رزوه بلندتر که در آن ظرفیت تغییر شکل عمدتاً از کشش پیچ تأمین می‌شود. در کلاس‌های 8.8 و 10.9 تولید می‌شود.
- EN 14399-4 (سیستم HV): سیستم آلمانی با رزوه کوتاه و مهره بلندتر که در کلاس 10.9 رایج است. این سیستم جایگزین استاندارد قدیمی DIN 6914 شده است.
- EN 14399-7: پیچ سرخزینه سیستم HR برای اتصالاتی که سطح صاف لازم دارند.
- EN 14399-8: پیچ فیت (Fit Bolt) سیستم HV با ساق دقیق برای اتصالات بدون لقی.
- EN 14399-10: سیستم HRC یا پیچ کنترل کشش با زائده شیاردار که پیش‌تنیدگی را با یک آچار برقی مخصوص تضمین می‌کند.
نکته مهم این است که اجزای سیستم HR و HV با هم قابل جایگزینی نیستند. پیچ HR را نباید با مهره HV بست.
DIN 6914 و DIN 7990
DIN 6914 پیچ شش‌گوش سر بزرگ کلاس 10.9 برای اتصالات پیش‌تنیده است و هنوز در بسیاری از نقشه‌ها دیده می‌شود. DIN 7990 پیچ شش‌گوش سازه‌ای با رزوه کوتاه در کلاس‌های 4.6 و 5.6 است که برای اتصالات اتکایی معمولی و غیرپیش‌تنیده در سوله‌های سبک کاربرد دارد.
BS 4395
استاندارد بریتانیایی BS 4395 پیچ‌های HSFG (High Strength Friction Grip) را تعریف می‌کرد. اگرچه امروز با EN 14399 جایگزین شده، هنوز در نقشه‌های قدیمی‌تر و برخی پروژه‌ها به آن ارجاع داده می‌شود.
انواع اتصال پیچی در سازه فولادی
اتصال اتکایی (Bearing)
در این اتصال، نیرو از طریق تماس بدنه پیچ با دیواره سوراخ منتقل می‌شود. پیچ فقط تا حالت «سفت دست» (Snug Tight) بسته می‌شود. این نوع اتصال ساده‌ترین و ارزان‌ترین روش است و برای بسیاری از اتصالات سوله‌های معمولی کافی است.
اتصال پیش‌تنیده
پیچ تا حدود 70 درصد استحکام کششی خود کشیده می‌شود. این پیش‌تنیدگی از جدا شدن ورق‌ها و شل شدن پیچ تحت بارهای متناوب جلوگیری می‌کند.
اتصال اصطکاکی (Slip-Critical)
در این اتصال، نیرو از طریق اصطکاک بین سطوح ورق‌ها منتقل می‌شود و پیچ نباید تحت برش قرار بگیرد. اتصال اصطکاکی برای سازه‌های تحت بار رفت و برگشتی، پل‌ها، جرثقیل‌ها و اتصالاتی که لغزش در آن‌ها مجاز نیست ضروری است. آماده‌سازی سطح تماس در این نوع اتصال بسیار مهم است.
روش‌های اعمال پیش‌تنیدگی
- روش چرخش مهره (Turn-of-Nut): پیچ ابتدا سفت دست می‌شود و سپس مهره به اندازه زاویه مشخصی (مثلاً یک‌سوم یا نیم دور) چرخانده می‌شود.
- آچار کالیبره: با آچار ترک‌متر یا آچار برقی کالیبره‌شده، گشتاور مشخصی اعمال می‌شود. این روش به روان‌کاری و وضعیت رزوه حساس است.
- واشر نشانگر کشش (DTI): واشرهای ASTM F959 برآمدگی‌هایی دارند که با رسیدن به پیش‌تنیدگی لازم صاف می‌شوند و بازرسی را آسان می‌کنند.
- پیچ کنترل کشش (TC): زائده انتهای پیچ در گشتاور مشخصی می‌شکند و نشان می‌دهد پیش‌تنیدگی به دست آمده است.
مهره و واشر سازه‌ای
پیچ سازه‌ای بدون مهره و واشر مناسب کارایی ندارد. برای پیچ‌های ASTM F3125 گرید A325 معمولاً مهره ASTM A563 DH یا ASTM A194 2H و واشر سخت‌کاری‌شده ASTM F436 استفاده می‌شود. در سیستم‌های EN 14399، مهره و واشر بخشی از همان استاندارد هستند (مثلاً EN 14399-3 برای مهره HR و EN 14399-5 و -6 برای واشرها) و باید همراه پیچ از یک سازنده و یک بچ تولید تأمین شوند.
پوشش پیچ‌های سازه‌ای
- سیاه یا روغنی: برای سازه‌های داخلی که پس از نصب رنگ می‌شوند.
- گالوانیزه گرم: برای سازه‌های بیرونی و سوله‌های در معرض رطوبت. پیچ A325 و کلاس 8.8 را می‌توان گالوانیزه کرد، و مهره باید رزوه Oversize داشته باشد.
- محدودیت گالوانیزه در گریدهای بالا: پیچ‌های A490 به دلیل خطر تردی هیدروژنی نباید گالوانیزه گرم شوند. برای کلاس 10.9 هم گالوانیزه با کنترل دقیق و فقط با تأیید سازنده انجام می‌شود.
نکات اجرایی در سوله‌سازی
- پیش از نصب، تطابق کلاس و استاندارد پیچ، مهره و واشر را با نقشه کنترل کنید.
- پیچ‌های یک اتصال را از وسط به سمت لبه‌ها سفت کنید تا ورق‌ها به طور یکنواخت به هم بچسبند.
- سطوح تماس در اتصال اصطکاکی نباید رنگ، روغن یا زنگ‌زدگی پوسته‌ای داشته باشند، مگر رنگی که برای ضریب اصطکاک تأیید شده باشد.
- پیچ‌های A490 و پیچ‌های گالوانیزه A325 که پیش‌تنیده شده‌اند نباید دوباره استفاده شوند.
- سوراخ‌ها را با برش حرارتی گشاد نکنید؛ برای اصلاح از برقو یا مته استفاده کنید.
- پیچ‌ها را در انبار خشک و در بسته‌بندی اصلی نگهداری کنید تا روان‌کاری کارخانه‌ای از بین نرود.
- پس از نصب، بازرسی پیش‌تنیدگی را طبق روش تعیین‌شده در مشخصات فنی پروژه انجام دهید.
کدام پیچ برای سوله شما مناسب است؟
برای سوله‌های سبک انبار و کارگاه که اتصالات آن‌ها اتکایی است، پیچ‌های DIN 7990 کلاس 5.6 یا ASTM A307 اغلب کافی است. در سوله‌های صنعتی بزرگ، سازه‌های دارای جرثقیل سقفی و ساختمان‌های فولادی چندطبقه، پیچ‌های پراستحکام F3125 A325 یا سیستم‌های HV و HR کلاس 10.9 انتخاب می‌شوند. در هر حال، تصمیم نهایی با طراح سازه است و جایگزینی گرید یا استاندارد بدون تأیید او مجاز نیست.
چک‌لیست سفارش پیچ سازه‌ای
- استاندارد و گرید (مثلاً ASTM F3125 A325 یا EN 14399-4 کلاس 10.9)
- قطر و طول پیچ بر اساس ضخامت کل ورق‌ها
- نوع پوشش: سیاه یا گالوانیزه گرم
- تعداد مجموعه‌های پیچ، مهره و واشر
- نیاز به واشر DTI یا پیچ کنترل کشش
- گواهی کارخانه و گواهی آزمون مجموعه (برای سیستم‌های EN 14399)
پرسش‌های متداول
آیا می‌توان به جای پیچ سازه‌ای از پیچ شش‌گوش معمولی کلاس 8.8 استفاده کرد؟
در اتصالات اتکایی ساده، اگر طراح اجازه داده باشد، ممکن است. اما در اتصالات پیش‌تنیده و اصطکاکی، پیچ معمولی به دلیل سر کوچک‌تر، طول رزوه متفاوت و نبود کنترل مجموعه‌ای مناسب نیست.
چرا پیچ سازه‌ای را نباید دوباره استفاده کرد؟
در پیش‌تنیدگی کامل، رزوه‌های پیچ و مهره وارد ناحیه تغییر شکل پلاستیک می‌شوند. باز کردن و بستن دوباره ممکن است باعث شود پیچ به پیش‌تنیدگی لازم نرسد یا زودتر بشکند.
تفاوت سیستم HV و HR چیست؟
در سیستم HR رزوه پیچ بلندتر است و شکل‌پذیری از کشیده شدن پیچ تأمین می‌شود؛ در سیستم HV رزوه کوتاه‌تر و مهره بلندتر است و شکل‌پذیری بیشتر از تغییر شکل رزوه مهره به دست می‌آید. اجزای این دو سیستم را نباید با هم ترکیب کرد.
جمع‌بندی
پیچ سوله و سازه فلزی قطعه‌ای کلیدی در ایمنی سازه است. شناخت استانداردهای ASTM F3125، ASME B18.2.6، EN 14399، DIN 6914 و DIN 7990، تفاوت اتصالات اتکایی و اصطکاکی، و رعایت روش درست پیش‌تنیدگی، تضمین می‌کند سازه شما همان رفتاری را داشته باشد که طراح در نظر گرفته است.
خرید پیچ سوله و سازه فلزی از تی‌تی بولت
تی‌تی بولت تولیدکننده و تأمین‌کننده اتصالات صنعتی مطابق استانداردهای ASME، ASTM، DIN، ISO و EN است. در صفحه هر محصول، مشخصات فنی کامل شامل ابعاد، جنس، گرید یا کلاس مقاومتی و پوشش سطحی آمده و برای بسیاری از محصولات، برگه فنی، فایل PDF و مدل سه‌بعدی هم در دسترس است. اگر برای پروژه خود به ترکیب خاصی از اندازه، جنس یا پوشش نیاز دارید، از همان صفحه استعلام قیمت بگیرید یا با کارشناسان فنی ما مشورت کنید.
خرید پیچ سوله و سازه فلزی: همه محصولات این دسته را با مشخصات فنی کامل در فروشگاه تی‌تی بولت ببینید و استعلام قیمت بگیرید.
مشاهده و خرید پیچ سوله و سازه فلزی ←