جوش گوشه و انواع آن زیر ذره‌بین آکادمی عمران

جوش‌های مختلفی در جوشکاری استفاده می‌شود که از پرکاربردترین آن‌ها می‌توان به جوش گوشه و شیاری اشاره کرد. در این مقاله به بررسی کامل جوش گوشه می‌پردازیم، به طوری که از تمامی نکات و ضوابط آن آگاه شده و با انواع، ساق و بعد جوش گوشه آشنا می‌شوید. پس این مقاله جامع آکادمی عمران را از دست ندهید!

منظور از جوش گوشه چیست؟

جوش گوشه که نام‌های دیگر آن نبشی و ماهیچه ای هم هست، از رایج‌ترین جوش‌ها در ساختمان‌های فولادی بوده و عموماً سیم مورد استفاده برای اجرای آن قطری بین ۰.۹ تا ۱.۱ میلی‌متر دارد.

پیشنهاد می‌کنیم در ابتدا فیلم زیر را مشاهده کنید تا با دید بهتری به مطالعه ادامه این مقاله بپردازید.

به طور معمول از این فرایند در اتصال‌های مختلفی اعم از روی هم، سپری و گونیا می‌توان استفاده کرد و کاربرد آن در اتصال مقاطع مثلثی شکل یا عمود بر هم است.

شایان ذکر است که در جوشکاری گوشه عموماً نیازی به آمادگی خاصی همانند پخ زدن لبه‌ها نیست.

استفاده از این جوش‌ها برای راحتی در اجرا، اقتصادی بودن و امکان استفاده در اکثر اتصالات، مطلوب و مورد توجه است.

مشکلات اتصالات لب به لب همانند دقت در یک امتداد قرار دادن ورق‌ها و تنظیم آن‌ها که با استفاده از جوش‌های شیاری انجام می‌شود، در جوش‌های گوشه و اتصالات روی هم وجود ندارد.

برای آشنایی بیشتر با جوشکاری روی لینک‌ آبی کلیک کنید.

همانطور که می‌دانید برای تضمین کیفیت جوش‌ها به طور معمول از تست مخرب (تست‌های مخرب DT) استفاده می‌شود.

گلویی جوش ماهیچه ای

یکی از مهم‌ترین موارد در جوش گوشه گلویی است که در حالت کلی ۳ نوع است:

• گلویی تئوری: فاصله عمودی از مرکز زاویه اولین اتصال تا وتر بزرگ‌ترین مثلث متساوی‌الساقین که در مقطع آن محاط می‌شود.
• گلویی موثر: کوتاه‌ترین فاصله از مرکز زاویه جوش تا سطح را گویند که در آن مقدار تحدب مقطع در نظر گرفته نمی‌شود.
• گلویی واقعی: زمانی که در گلویی مؤثر، تحدب در نظر گرفته شود به آن گلویی واقعی گویند. اندازه گلویی واقعی از اندازه گلویی تئوری بزرگ‌تر خواهد بود.

طوفان تخفیفی آکادمی عمران تو راهه

مشاهده جزئیات

اندازه جوش گوشه (بعد و ساق جوش گوشه)

در ادامه با اندازه گلوی جوشها و اندازه ساق آن‌ها (اندازه بعد جوش) که دو پارامتر مهم برای اجرای این اتصال هستند، آشنا می‌شویم.

بر اساس استاندارد AWS ابعاد جوش گوشه برابر با ضلع بزرگترین مثلث متساوی الساقینی است که در مقطع انواع ماهیچه‌‌ای محاط شده است.

در شکل زیر، جوش گوشه محدب و مقعر به صورت مثلث خط چین نشان داده شده و ساق مثلث اندازه جوش است.

طبق استاندارهای اروپایی در جوش‌های گوشه‌، اندازه گلویی را همان اندازه جوش در نظر می‌گیرند.

اندازه جوش‌های اروپایی که با a نشان می‌دهند و اندازه انواع آمریکایی آن که با نماد Z نشان می‌دهند، با رابطه زیر قابل تبدیل شدن به هم هستند:

Z = √2 a

در صورتی که طبق دستور طراح ساق‌های جوش‌ها مساوی نباشند، ساق بزرگ‌تر تعیین‌کننده است.

اگر نماد اندازه گلوی جوش t_e و نماد اندازه ساق آن نبشی D باشد در این حالت فرمول جوش گوشه بدین ترتیب خواهد بود:

T_e = 0.707 D

انواع جوش گوشه

جوش گوشه‌ای دارای انواع مختلفی است که عبارتند از:

• با صفحات روی هم
• با صفحات وصله
• اتصال کام
• اتصال گونیا
• تیغه نشیمن
• ورق زیر سری تیرها
• برای صفحات کف ستون
• اتصال لوله
• نبشی جان به تیر
• اتصال مقاطع ترکیبی و تیر ورق‌ها

اجزای جوش گوشه

جوش گوشه‌ای اجزای مختلفی دارد که در ادامه آن‌ها را نام می‌بریم:

• ضخامت ورق با نماد t_p
• گلوی مؤثر با نماد t_e
• ساق جوش با نماد a
• طول مؤثر با نماد L_e

نکات مهم در طراحی

بر اساس مقررات ملی ساختمان ایران مبحث دهم طرح و اجرای ساختمان‌های فولادی یک سری الزاماتی در طراحی این اتصال وجود دارد که در ادامه تمامی آن را به طور کامل ذکر خواهیم کرد:

1. سطح مقطع مؤثر

سطح مقطع مؤثر در اتصال ماهیچه‌ای برابر با حاصل ضرب طول مؤثر در ضخامت گلوگاه مؤثر است.

طول مؤثر جوش گوشه (به جز آن‌هایی که در سوراخ و شکاف قرار دارند) برابر با طول کلی نوار اتصال آن شامل قسمت‌های برگشت خورده است.

بعد جوش گوشه چیست؟

بعد جوش گوشه a اندازه ساق مقطع آن است.

طبق شکل زیر ضخامت گلوگاه مؤثر t_e در اتصال ماهیچه‌ای برابر با کوتاه‌ترین فاصله بین ریشه مقطع اتصال تا سطح خارجی آن و به عبارتی برابر با ارتفاع وارده بر وتر مثلث مقطع جوش است.

برای جوش‌های گوشه در سوراخ و شکاف، طول مؤثر برابر با طول محوری یا میان تاری که از مقطع گلوگاه آن‌ها می‌گذرد، در نظر گرفته می‌شود.

2. محدودیت‌ها

• حداقل بعد این اتصال نباید از بعد لازم برای انتقال بارهای محاسبه شده و اندازه‌های گفته شده در جدول زیر کوچک‌تر انتخاب شود:

نکات مربوط به جدول:

در صورتی که نتوان ضخامت‌های حداقل فوق را با یک بار عبور تأمین کرد، باید از پیش گرمایش یا فرآیندهای کم هیدروژن استفاده کرد.

در سازه تحت بار دینامیکی حداقل اندازه جوش‌ها ۵ میلی‌متر است.

حداقل بعد این اتصال تابع ضخامت قطعه نازک‌تر است و از طرفی نباید بعد جوش گوشه از ضخامت نازک‌ترین قطعه متصل‌شونده بیشتر شود.

حال به این سوال پاسخ می‌دهیم که حداکثر بعد جوش گوشه چقدر است؟

• حداکثر بعد این اتصال در لبه قطعات متصل شونده برای قطعات با ضخامت مساوی یا کمتر از ۶ میلی‌متر برابر ضخامت قطعه منهای ۲ میلی‌متر و برای قطعات با ضخامت بیش از ۶ میلی‌متر برابر ضخامت قطعه است.
• طول مؤثر این اتصالات که برای تحمل تنش‌ها در نظر گرفته شده‌اند نباید از ۴ برابر بعد جوش کمتر باشد. به عبارتی بعد این اتصال نباید از یک چهارم طول آن بیشتر شود.
• در اتصال‌ انتهای تسمه‌های کششی اگر از این اتصالاتفقط در لبه‌های طولی و موازی امتداد نیرو استفاده شود، طول جوش‌های هر طرف نباید از فاصله عمودی بین آن‌ها (تقریباً پهنای تسمه) کمتر باشد و این فاصله نباید از ۲۰۰ میلی‌متر بیشتر شود.

• در اتصال انتهایی اعضای محوری، طول مؤثر جوشی که به صورت طولی بارگذاری شده است نباید از ۱۰۰ برابر بعد جوش بیشتر شود. در صورت نیاز به طول اتصالات بیشتر از ۱۰۰ برابر بعد ساق جوش، طول مؤثر جوش باید با ضریب β کاهش داده شود.

L_e = βL

β = 1.2 – 0.002 (L/a) ≤ 1.0

که در آن:

• منظور از L_e طول مؤثرجوش
• منظور از L، طول واقعی جوشی که از قسمت انتهایی اتصال به صورت طولی بارگذاری شده است.
• منظور از a، بعد ساق‌ جوش
• منظور از β، ضریب کاهش طول واقعی (اسمی) اتصالات

برای L/a بزرگ‌تر از ۳۰۰ طول مؤثر جوش باید برابر با ۱۸۰a در نظر گرفته شود.

• جوش‌های گوشه منقطع برای انتقال تنش‌های محاسبه شده هنگامی مجاز است که نیروی منتقله از مقاومتی که با جوش‌های پیوسته و با حداقل بعد آن‌ها تأمین می‌شود، کمتر باشد.

استفاده از این نوع اتصالات در اتصال جان و بال تیر ورق‌ها، اتصال ورق‌های تقویتی بال، اتصال قطعات سخت‌کننده به جان تیر ورق و برای اتصال اجزای اعضای ساخته شده از ورق مجاز است.

طول مؤثر قطعات جوش‌های منقطع نباید از ۴ برابر بعد آن و از ۴۰ میلی‌متر کمتر باشد. فاصله آزاد بین قطعات جوشی نباید از ۱۶ برابر ضخامت نازک‌ترین قطعه متصل شونده زمانی که در فشار است و از ۲۴ برابر این ضخامت زمانی که در کشش است، بیشتر شود.

• در اتصالات روی هم دو قطعه، طول همپوشانی نباید از ۵ برابر ضخامت قطعه نازک‌تر کمتر باشد و در هیچ حالتی از ۲۵ میلی‌متر کمتر نشود.

در اتصالات پوششی که ورق و تسمه‌های تحت اثر تنش‌های محوری را به یکدیگر متصل می‌کنند، باید ضلع انتهایی هر یک از قسمت‌های متصل شونده، توسط جوش گوشه اتصال یابند (اتصالات دو طرفه).

در وضعیتی که اتصال به اندازه کافی مقید شده باشد یا تغییر شکل خمشی در حدی محدود باشد که از باز شدن اتصال تحت اثر بار حداکثر جلوگیری شود، می‌توان از انواع یک طرفه این اتصال استفاده کرد.

• استفاده از اتصالات ماهیچه‌ای در لبه سوراخ و شکاف در اتصالات روی هم به دلیل انتقال برش یا جلوگیری از کمانش یا جدایی قسمت‌های متصل شونده مجاز است.

جوش‌های گوشه در سوراخ‌ها و شکاف‌ها را نباید به عنوان جوش کام یا انگشتانه در نظر گرفت.

• جوش‌های گوشه می‌توانند به انتهای ناحیه اتصال منتهی شده یا پیش از رسیدن به انتهای ناحیه اتصال قطع شوند یا حتی می‌توان آن‌ها را طوری جوشکاری کرد تا به شکل قوطی یا ناودانی درآیند. مگر در مواردی به شرح زیر که محدودیتی برای آن‌ها وضع شده است:

1) در اتصالات روی هم که یکی از قطعه‌های اتصالی تا پشت لبه قطعه اتصالی دیگر که تحت اثر تنش کششی قرار دارد امتداد یافته باشد، جوش‌های گوشه باید در فاصله‌ای بیشتر یا مساوی با بعد این اتصال تمام شوند.

2) کلیه جوش‌های گوشه که در لبه کناری یا ضلع انتهایی عضو انجام می‌شود، باید در انتهای ضلع و بر روی ضلع دیگر برگشت داده شود که به آن قلاب گویند. حداقل طول قلاب ۲ برابر بعد جوش است.

این شرط شامل جوش‌های گوشه قائم و نبشی سربالا در تکیه‌گاه‌های لچکی (براکت) و برای نبشی‌های نشیمن تیر و اتصالات مانند آن است.

3) در اتصالات مفصلی با نبشی‌های جان که انعطاف‌پذیری اتصال به مقدار زیادی تابع انعطاف‌پذیری بال برجسته نبشی‌ها است، برگشت در انتهای اتصالات ماهیچه‌ای نباید از ۴ برابر بعد جوش و نیز نصف پهنای بال نبشی بیشتر باشند. برگشت انتها در جوش‌های گوشه باید در نقشه‌ها و جزئیات اجرایی قید شود.

4) جوش‌های گوشه‌ای که ورق‌های سخت‌کننده عرضی را به جان تیر ورق‌های با ضخامت جان کمتر از ۲۰ میلی‌متر متصل می‌کنند، نباید کمتر از ۴ برابر و بیشتر از ۶ برابر ضخامت جان، از پنجه جان تا اتصال جوشی جان به بال منتهی شود. مگر در حالتی که انتهای ورق سخت کننده عرضی به بال جوشکاری شده باشد.

5) جوش گوشه‌ای که در دو وجه مخالف یک صفحه مشترک ایجاد می‌شود، باید در گوشه مشترک بین دو نوار جوشی قطع شوند.

6) در اتصالات روی هم برای جلوگیری از زخم در لبه، انتخاب محل شروع و پایان مسیر جوشکاری باید مورد توجه قرار گیرد.

برای اینکه با ریز به ریز نکات اجرای ساختمان آشنا شوید توصیه می‌کنیم حتما به دوره اجرای ساختمان مراجعه کنید.

مسیر پیشنهادی مطالعه مقالات آکادمی عمران

مشاهده مسیر یادگیری