پیچ پر مقاومت چیست | انواع ، کاربرد و مزایا زیر ذره‌بین

آیا در مورد پیچ های پر مقاومت ، انواع و کاربرد آن‌ها چیزی می‌دانید؟! تا انتهای این مقاله با ما همراه باشید تا با دست پر از اینجا خارج شوید! پیچ‌ها که نقش مهمی در اتصالات پیچی سازه‌های فولادی دارند بر حسب آئین‌نامه‌های DIN، ISO و ASTM تقسیم‌بندی می‌شوند که در ادامه به بررسی کامل پیچ پر مقاومت خواهیم پرداخت و استانداردها، انواع، ویژگی‌ها و کاربردشان را توضیح خواهیم داد.

پیچ پر مقاومت چیست ؟

استفاده از پیچ‌هایی که مقاومت خوبی در برابر فرسودگی، خوردگی و آتش‌سوزی در اتصالات پیچی داشته باشند، بسیار مهم است. به همین دلیل پیچ‌هایی به نام پیچ پر مقاومت در بازار وجود دارد که در برابر عوامل مختلف مقاومت بالایی دارند.

پیچ پر مقاومت سبب به وجود آمدن تغییرات زیادی در سازه‌های فولادی و اتصالات آنان شد. پیچ و مهره پر مقاومت از فولاد با کربن متوسط ساخته می‌شود که خود و مهره آن توسط عملیات مرغوب‌سازی (حرارت‌دهی و کاهش حرارت) تولید شده و پیش از شروع عملیات مرغوب‌سازی برای مدت زمان حدود ۱۶ تا ۲۵ ساعت گداخته می‌شود.

ویژگی ها

بر اساس استاندارد ASTM پیچ‌های با علامت A325 و A449 با میزان تنش تسلیم حدود ۵۶۰۰  تا ۶۳۰۰ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع و A490 از نوع فولاد آلیاژدار با تنش تسلیم ۸۰۰۰ تا ۹۰۰۰ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع معرفی و تقسیم‌بندی می‌شوند.

پیچ‌های پر مقاومت ۱۲.۹ و ۱۴.۹ که به پیچ‌های خیلی پر مقاومت معروف هستند در استاندارد DIN تعریف شده‌اند که این نوع پیچ‌ها در بازار ایران خیلی کم پیدا می‌شوند.

قطر این پیچ‌ها حدوداً بین ۱۲ تا ۳۸ میلی‌متر است و قطرهای ۲۰ و ۲۲ میلی‌متر در کارهای ساختمانی اکثراً مورد استفاده قرار می‌گیرند.

انواع پیچ های پر مقاومت

پیچ های پر مقاومت بر حسب میزان مقاومت مصالحشان به ۳ دسته زیر تقسیم می‌شوند:

گروه A  – ASTM F3125/F3125M که شامل گریدهای A325، A325، F1852، و ASTM A354 Grade BC

گروه B – ASTM F3125/F3125 که شامل گریدهای A490، A490M، F2280 و ASTM A354 Grade BD

گروه C – ASTM F3043  و F3111

استفاده از گروه C باید با استاندارد ASTM تناسب داشته باشد. گروه C در صورتی کاربرد دارد که با روش بستن محکم نصب شوند.

پیش تنیدگی پیچ های پر مقاومت

در مواردی که نیاز است هیچ‌گونه لغزشی بین ورق‌های اتصال به وجود نیاید،پیچ و مهره پر مقاومت که با نیروی پیش تنیدگی T_i پیش تنیده می‌شوند، کاربرد دارند.

نیروی پیش تنیدگی T_i باید تا جایی که ممکن است بزرگ باشد و نباید سبب تغیر شکل دائمی یا گسیختگی در پیچ‌ها شود.

نیروی پیش تنیدگی

پیچ پر مقاومت چون از فولاد با کربن زیاد ساخته می‌شود، نقطه تسلیم مشخصی برایشان وجود ندارد. جهت تعیین مقاومت پیچ‌ها به جای استفاده از بار حد تسلیم از اصطلاح بار معیار کمک گرفته می‌شود.

بار معیار FPL نیرویی است که از حاصل‌ضرب سطح مقطع خالص زیر دنده‌ها بر اساس رابطه زیر در تنش همانند کرنش ۰٫۲ درصد با روش زیر محاسبه می‌شود:

A= π/۴ (d_b – ۰.۹۷۴۳/n)²

در رایطه بالا منظور از A سطح مقطع زیر دنده‌ها، d_b قطر اسمی پیچ بر حسب سانتی‌متر و n تعداد دنده‌های پیچ در یک سانتی‌متر طول است.

برای تعیین تنش همانند کرنش ۰.۲ درصد باید از محل کرنش ۰.۲ درصد در محور مربوطه خطی موازی شیب منحنی تنش کرنش رسم کرد.

به جای تنش همانند کرنش ۰٫۲ درصد می‌توان تنش نظیر کرنش ۰.۵ درصد را استفاده کرد.

بار معیار برای پیچ های پر مقاومت A325 و A490 به ترتیب ۷۰ تا ۸۰ درصد حداقل مقاومت کششی نهایی آن است.

آئین‌نامه AISC نیروی پیش تنیدگی را برای پیچ‌های A325 و A490 برابر با ۷۰ درصد حداقل مقاومت کششی نهایی پیچ‌ها در نظر می‌گیرد.

مقادیر نیروی پیش تنیدگی برای هر دو نوع پیچ‌های A325 و A490 برای قطرهای مختلف با استفاده از آئین‌نامه AISC در جدول زیر ذکر شده است:

آئین‌نامه DIN نیروی پیش تنیدگی T_i در پیچ های پر مقاومت که از آن عملکرد اصطکاکی در اتصالات پیچی انتظار می‌رود را کمتر از ۸۰ درصد حاصل‌ضرب تنش حد تسلیم مصالح پیچ در سطح مقطع پیچ A_b پیشنهاد می‌کند، به رابطه زیر توجه کنید:

T_i≤ ۰.۸ F_y A_b

جدول زیر به خوبی نیروی پیش تنیدگی برای پیچ پر مقاومت ۱۰.۹ و ۸.۹ را بر اساس آئین‌نامه DIN نشان می‌دهد:

همان طور که واضح است، مقادیر پیشنهادی آئین‌نامه DIN برای نیروی پیش تنیدگی از مقادیر همانند آن که توسط آئین‌نامه AISC پیشنهاد می‌شود، کمتر است.

مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ایران حداقل نیروی پیش تنیدگی در پیچ و مهره پر مقاومت را بر اساس رابطه زیر توصیه می‌کند:

T_i= 0.55 F_u A_b

همان طور که اشاره شد آئین‌نامه AISC نیروی پیش تنیدگی را برابر ۷۰ درصد مقاومت کششی نهایی پیچ‌ها با در نظر گرفتن سطح مقطع زیر دنده‌ها، یعنی رابطه اول را توصیه می‌کند.

مزایای پیچ پر مقاومت

مقاومت بیشتر در قیاس با پیچ معمولی

پدید آوردن اتصال پیچی محکم و بدون لغزش

تنش خستگی بیشتر

استفاده از تعداد کمتر پیچ در قیاس با پرچ

عدم آلودگی صوتی

امکان باز کردن و انجام تغییرات در سازه فولادی

کاربرد پیچ پر مقاومت

پیچ های پر مقاومت به خاطر توانایی‌شان در تحمل نیروهای پیش تنیدگی جهت اتصالات اصطکاکی استفاده گسترده‌ای دارند.

برای مطالعه بیشتر در مورد اتصالات اصطکاکی به مقاله “اتصالات اصطکاکی چیست ؟ هر آنچه که باید در رابطه با اتصال اصطکاکی بدانید!“ سر بزنید.

پیچ‌های معمولی ممکن است در اثر بارهای متناوب اعم از نیروهای ناشی از لرزش، نوسان، ضربه و نیروهای دینامیکی شل شده و مهره‌ها از پیچ‌ها جدا شوند.

برای جلوگیری از بروز این مشکل مهره‌ها، می‌توان از دو مهره (زوج مهره)، ورق‌های شیاردار روی مهره، خار خم شده یا فنری در پشت مهره یا واشر فلزی استفاده کرد.

برای آشنایی بیشتر با پیچ‌های معمولی و ویژگی‌های آن به مقاله “پیچ معمولی چیست | انواع، کاربرد و ویژگی پیچ های معمولی“ مراجعه کنید.

امکان شل شدن پیچ‌ها در اتصالات پیچی با عملکرد اصطکاکی به دلیل اعمال نیروی پیش تنیدگی روی مهره وجود ندارد و این نوع پیچ‌ها برای نیروهای دینامیکی هم مناسب هستند.

جهت جلوگیری از شل شدن پیچ‌ها، می‌توان از چسب‌های مخصوص که دندانه پیچ‌ها در آن آغشته شده و پس از آن مهره بسته می‌شود، استفاده کرد.

جهت جلوگیری از زنگ‌زدگی خصوصاً در سر و مهره پیچ‌ها می‌توان آن را با رنگ‌های مخصوص همانند پودر سنگ، اکسید آهن و رنگ سربی رنگ‌آمیزی کرد یا از پیچ‌ها و مهره‌های روکش‌دار که در برابر زنگ‌زدگی مقاوم هستند، استفاده کرد.

برای پیچ‌هایی که در معرض زنگ‌زدگی و خوردگی در هوای خیلی مرطوب هستند از کلاهک‌های پلاستیکی استفاده می‌کنند.