پیچ و مهره، اتصال پیچ و مهره، فلسفه طراحی و تاریخچه نصب آن: 1.1.هدف و موضوع پیچ و مهره های صنعتی تهران در مورد اتصال ، پیچ ومهره و جوش در سازه ها: از نظر اصولی دو نوع اتصال دهنده (fastener) در سازه های فولادی بکار می رود .پیچ و مهره و جوش . معمولا هر دو انها بکار میرود و در بعضی مواقع هر دو نوع پیچ و مهره و جوش در یک اتصال بکار میرود .برای خیلی از اتصالات، معمول است جوش را در کارخانه و برای وصل اعضاء اتصال به کار برده و سپس با پیچ و مهره در کارگاه نصب صورت گیرد. جوشکاری نیازمند وسائل و ابزار قابل توجهی ، مانند تخصص کارگران است و نظارت بر جوش ها نیز نسبتا دشوار می باشد. از طرف دیگر، پیچ و مهره یک قطعه ساخته شده کارخانه ای است و با وسایل مختصری قابل نصب بوده و پرسنل نصب و نظارت به اموزش های نسبتا مختصری نیازمند می باشد. مهندسین مسئول طراحی باید با رفتار پیچ و مهره و جوش اشنا باشند و باید بدانند که چگونه به طراحی اتصالات با استفاده از این اتصال دهنده ها (پیچ و مهره) و جوش بپردازند. طراحی و مشخصات جوشکاری و روش نظارت بر ان معمولا با انتخاب روش های استاندارد و آئینامه ها مورد قبول می باشد. از سوی دیگر، طراحی ومشخصات اتصال پیچ و مهره نیازمند مهندسی است که با انتخاب نوع اتصال دهنده بداند چگونه انها را بکار برد و به تعیین روش های نصب و نظارت بپردازند. بنابر این مهندس باید راجع به پیچ و مهره های فولادی یا پیچ و مهره های خشکه اطلاعات مناسبی داشته باشد . هدف این جزوه ، که از طرف مهندسین پیچ و مهره های صنعتی تهران ارائه شده که اطلاعات لازم به مهندسین جهت انتخاب پیچ و مهره فولادی مناسب و با استاندارد های DIN 931 ، DIN 933،DIN 6914 و مشخص نمودن روش های نصب و نظارت و روش های طراحی اتصال است. پیچ و مهره ممکن است در سازه ها چند نوع استفاده شود از جمله پیچ و مهره فولادی، با گرید های Gr 10.9 ،Gr 8.8 پیچ و مهره اهنی با گرید های Gr 5.8 ، Gr 6.8، Gr 4.6 ، Gr 5.6 اگر چه هر دو مورد توضیح خواهد شد . ولی تاکید بر پیچ و مهره فولادی خواهد بود . 2.1. تاریخچه استفاده از پیچ و مهره در اتصالات : در وهله اول و در سال های اولیه استفاده از سازه ها ی فولادی ، برای اتصالات پرچ به کار می رفت. پیچ و مهره اهنی نیز چنین بود . در پیچ و مهره های فولادی یا پیچ ومهره خشکه اولین تحقیقات گزارش شده مربوط به سال 1934 می باشد، که در مورد پیچ و مهره حداقل مقاومت جاری شدن 54Ksi بوده که می توانست جلوی لغزش (slip) در اتصال را بگیرد. در سال 1947 کمیته :Research Council on Riveted and Bolted Structural Joints (RCRBSJ) شکل گرفت.این کمیته مسئول تحقیقات پیچ و مهره های فولادی و اعلاء گردید. و اولین نشریه خود را در سال 1951 به چاپ رسانید. این کمیته امروز بنام Researc Council on Structural Connections (RCSC) شناخته می شود. به همراه این تحقیقات که در آمریکا صورت می گرفت، در انگلیس و آلمان و سایر کشورهای اروپایی و ژاپن و سایر نقاط ، تحقیقات در این مورد دنبال می شد. 3.1. اتصال دهنده های مکانیکی (پیچ و مهره و پرچ ): اتصال دهنده های مکانیکی که بیشتر اوقات در ساختمان ها بکار می رود عبارتند از پرچ و انواع پیچ و مهره . این اتصالات دهنده ها در سوراخ هایی که بوسیله دریل یا پانچ و یا شعله گاز و هوا در قطعات ایجاد شده ، بسته و محکم می شوند و آن ها را بهم متصل می سازد. پیش تنیدگی نیز ممکن است در این اتصالات دهنده ها بوجود آید. (چون در مملکت ما استفاده از پرچ مرسوم نیست، منبعد از اتصال دهنده فقط منطور پیچ و مهره خواهد بود. و بخش های مربوط به پرچ حذف می گردد.م) قطعات دنده شده ساخته شده کارخانه ای به صورت میل های کششی، میل مهار(انکربولت ، دوسر رزوه ) و پیچ ها می باشند. میل های کششی معمولا به صورت تک میل و دوسردنده (انکربولت) می شود (مانند میل مهارهای بین پرلین های سقفی و یا میل مهار های فونداسیون و مهره شش گوش خشکه به جای قلاب.م) و بوسیله مهره خشکه بسته می گردد. ضعیف ترین بخش دوسردنده یا انکربولت، قسمت دنده شده است و طراحی بر اساس این سطح که "سطح تنش" (STRESS AREA) نامیده می شود صورت می گیرد.این سطح تنش، سطحی است بین سطح ریشه پیچ (زیر کار پیچ ) و سطح مقطع اسمی پیچ . در حالیکه D قطر پیچ (in) وn تعداد دنده در پیچ در یک اینچ می باشد. پیچ ها و مهره ها به دو طبقه معمولی (پیچ و مهره اهنی) نرمه و (پیچ ومهره خشکه) اعلاء دسته بندی میشود که در طبقه بندی ASTM آمده است . پیچ و مهره ساختمانی ASTM A307 پیچ ومهره اهنی در بعضی موارد ساختمانی بکار می رود. وقتیکه نیروی انتقالی زیاد بزرگ و یا به صورت لرزه ای و تناوبی رفت و برگشت نباشد، این پیچ و مهره ها نسبتا ارزان و برای نصب نصب راحت می باشند. پیچ و مهره اهنی درایران با استاندارد اروپایی به سه گرید 4.6 ، 5.6 ، 5.8 و 6.8 مشخص و موجود میباشد. اشکال پیچ و مهره اهنی در کمبود مقاومت ان ها و عدم اطمینان در قابلیت پیش تنیدگی، در مقایسه با پیچ و مهره فولادی یا پیچ و مهره خشکه می یاشد. دو نوع پیچ و مهره فولادی یا خشکه در اتصالات بکار می رود که عبارتند از ASTM A325 , ASTM A490 نوع A325 تیپ 1و3 در اندازه های 2/1 تا 2/11 اینچ می باشد. نوع یک پیچ و مهره فولادی با کربن متوسط و آلیاژی بوده و نوع 3 فولاد ضد زنگ می باشد. این پیچ و مهره ها در اتصالات که مبنای مشخصات (RICSC) باشند، استفاده می شود. تنش حداقل کششی این پیچ برابر 120Ksi برای و شامل تا 1 اینچ قطر پیچ و 105Ksi برای پیچ های بزرگتر می باشد. نوع دیگر پیچ و مهره فولادی ، خشکه A490 می باشد. این نوع پیچ و مهره از نوع فولاد حرارت دیده و با حداقل مقاومت کششی 50Ksi می باشد (حداکثر تنش کششی ان 170Ksiاست.) این نوع پیچ ومهره نیز دارای دو تیپ 1 و3 می باشد. تیپ 1 و 3 از 2/1 تا 2/11 اینچ مصرفی است . تیپ 3 ان پیچ و مهره از نوع ضد زنگ است. هر دو نوع این پیچ و مهره ها می تواند در اتصالات با پیش تنیدگی بالا بکار رود که اتصالات پیش تنیده (اصطحکاکی) را به وجود می آورد. این نوع پیچ و مهره نیازمند کافی به نصب و نظارت بوده که بعدا توضیح خواهد شد. پیچ و مهره دیگری نیز جهت اتصالات ساختمانی وجود دارد به طور مثال A193 ,A354 ,A449 , پیچ A193 پیچ فولادی خوبی بوده که در درجه حرارت های بالا بکار می رود و با گرید B7 مشخص هست . پیچ A354 مشخصاتی مطابق A490 دارد ولی در قطر های بزرگتر در دسترس است (تا 4 اینچ). پیچ A449 دارای مشخصاتی شبیه A354 بوده و در قطرهای بزرگتر یافت می شود و در بسیاری از میل مهارها یا دوسردنده ها بکار می رود. به هر صورت پیچ های A354 ,A490 در دامنه وسیعی از اتصالات ساختمانی به کار می رود . مهره ها که با پیچ ها همراه هستند (و واشرها اگر لازم باشند) اجزاء جدانشدنی یک اتصال پیچ و مهره هستند. فرض کنیم که یک جفت شدن مکانیکی مناسب بین پیچ و مهره و واشر وجود داشته باشد. آنچه باید از نظر اصولی این اتصال را رضایت بخش نماید،آن است که مهره و واشر مقاومتی معادل پیچ داشته باشد.به صورت اصولی، این بدان معنی است که مهره و واشر قدرت کافی را با داشتن عمق مناسب درگیری های دنده های (و همینطور طول درگیری با پیچ و مقاومت جنس مهره .م)داشته باشد تا بتواند قبل از انکه دنده های مهره کنده شود ، مقاومت لازم پیچ را تامین کند. (البته این نکته درمورد اتصال اتکائی صادق نبوده که پیچ در حالت پیش تنیدگی زیادی نیست و نکته توضیح داده شده به توضیح حالتی از استفاده از پیچ و مهره بر میگردد که معمولا در نوع اتصال پیچ و مهره اصطحکاکی و یا کشش مستقیم باشد.م). برای یک مهندس سازه،انتخاب یک مهره مناسب برای پیچ مورد نظر با کمک استاندارد ASTM A563 می تواند صورت گیرد. (15).در این استاندارد جدول های لازم در این مورد وجود دارد.واشر ها نیز در استاندارد ASTM F436 (16) وجود دارد. خلاصه ای نیز در مشخصات RCSC (14) در مورد مهره و واشر آورده شده. (پیوست شماره 2 تا شماره 4 را ببینید.م ) ( در صورت برخوردبا انواع پیچ های ASTM – X , ASTM A325 – N و برای همین علائم ASTM A490 ، در نقشه ها، دارای چنین معانی هستند: حروف SC به مفهومSlipe Sritial ، پیچ پیش تنیده می باشد که در اتصال اصطکاکی به کار می رود. حروف N به مفهوم پیچ ای که دنده پیچ در سطح برش قرار گرفته و حروف X به مفهوم تنه تمام رزوه پیچ و M به مفهوم همین علائم پیچ در سیستم متریک است. بعضی از این علائم مشخصه مربوط به ASTM نمی باشد. اما برای آنکه طراح دستورات خود را به سیستم نصب منتقل نماید از سوی AISC معین شده.م) 4.1.انواع اتصال (پیچ و مهره) راحت تر خواهد بود که طبقه بندی اتصالات مکانیکی بر اساس نیروی که در اتصال دهنده ایجاد می شود، صورت گیرد. این موارد عبارتند از : کشش ، برش ، و ترکیب برش و کشش. در هر مورد، نیروها به چندین راه مختلف می توانند القاء شوند. فرض کنید در شکلی نشان دهنده انواع مختلف اتصالات تیپ که برش در اتصال دهنده ها تولید می نماید می باشد و فرض در شکل a نشان دهنده یک اتصال با وصله ورق دوبل می باشد. نیرو در بخش اصلی اتصال، فرض کنید ورق دست چپ، باید به ورق دست راستی منتقل شود. (اگر چه از نظر فیزیکی نیرو قابل انتقال نیست، ولی برای تعبیرراحت این اصطلاح بکار میرود .م) در نحوه رفتا اتصال، این نیرو ابتدا از ورق اصلی اتصال به شش پیچ و مهره دست چپی اتصال منتقل می شود . پیچ در برش بکار می افتند (برش دوبل.م). سپس این شش پیچ نیرو را به دو ورق وصله انتقال می دهند.این اتصال به وسیله نیروی اتکائی بین دیواره پیچ و سوراخ های درون ورق ها، صورت می گیرد. (این اتصال می تواند به وسیله اصطکاک صورت گیرد که 2.5 خواهد آمد.) حالا نیرو در ورق های اتصال، به وسیله نیروی کششی، نیروی خود را به شش پیچ و مهره در قسمت دست راست منتقل می نماید وسپس از طریق گفته شده در بالا نیرو به ورق اصلی اتصال در دست راست منتقل می شود. در هر اتصال، آگاهی به سیلان نیرو (تغییرشکل یا سیلان انرژی.م)اصل طراحی مناسب اجزاء چه اجزاء اتصال و اتصال دهنده ها می باشد. در این روش، بیان کردن سیلان نیرو ( و یا استفاده از دیافراگم بدنه آزاد اتصال) به طراح اجازه می دهد سایر موارد را متوجه شود که شش پیچ و مهره باید کل نیرو را تحمل نماید و نه دوازه پیچ و مهره .ترکیبات پیچیده تر اتصالات و استفاده از اجزاء اصلی مختلف، مانند: پروفیل های نورد شده بجای ورق، در بسیاری از موارد، در بسیاری از موارد بکار می رود. مسئله اصلی برای طراح یکسان است. و آن این است که به نحوه سیلان نیرو در درون اتصال آگاهی یابد. بخش (b) در فرض بر اینکه نشان دهنده یک گره در خرپایی سبک می باشد. نیروها با عبور ازورق اتصال (Gussetplate) داخل آن شده و یا خارج می شوند و از درون اجزاء اتصال بیرون اماده یا به داخل انان می روند. این پیچ و مهره ها در برش کار میکنند. بخش (C) نشان دهنده یک براکت (BRACKET) زیر ریل جرثقیل است. در اینجا نیز پیچ و مهره ها با برش روبرو هستند در این حالت نیروها دارای خروج از مرکز نسبت به مرکز ثقل گروه پیچ و مهره ها می باشند. اتصال استاندارد تیر به ستون در بخش (d) آمده است. نمونه دیگری از باربری برشی پیچ ها است. انواع اتصال بسیار زیاد دیگری نیز وجود دارد که در پیچ تولید برش می نمایند. یک اتصال که در پیچ سر شش گوش و پیچ دوسررزوه یا استادبولت تولید کشش می نماید در شکل نشان داده خواهد شد . این یک اتصال برای یک آویز است که به بال تحتانی یک تیر متصل شده . بر فرض اتصال تیر به ستون است که انتظار میرود برش و ممان را همزمان از تیر به ستون منتقل نماید. یک فرض رضایت بخش برای طراحی انستکه برش درجان تیر تحمل شود و کل ممان خمشی در بال های تیر تحمل شود.بنابر این این زوج نبشی پیش بینی شده جهت برش در جان، پیچ و مهره و (بطور مثال انواع پیچ و مهره ، پیچ سرشش گوش ، پیچ دوسررزوه ، انکربولت ، پیچ الن، پیچ الن باسر، پیچ الن سرتخت ، پیچ الن کل کوتاه و.. ) اتصال خود را به برش می اندازند. ممان تیر (که با کوپل نیرویی در سطح دو بال، بالا و پایینی معرفی می شود) بوسیله مقاطع (T) کوتاهی که به بال اتصال یافته اند، منتقل می شود. اتصال مقطع T به بال تیر، پیچ و مهره ها را به برش می اندازد ولی اتصال T به بال ستون، در بال فوقانی تیر، پیچ و مهره اتصال به ند مورب که به صورت زوج نبشی می باشد نیروی کششی وارده از بادبند ، به دو مولفه افقی و قائم تبدیل شده و پیچ و مهره قطعه اتصال را که به صورت T می باشد و به بال ستون وصل شده اند را همزمان به کشش و برش می اندازد. مثالی از نحوه انتقال بار . که گام جلوتر بوده ، چرا که بار و تنش مربوط به آن را در مصالح اتصال نشان می دهد. فرض در یک شکلی نشان دهنده اتصال مشابه است . به استثنای آنکه با تبدیل به یک پیچ و مهره و دو ورق به صورت ساهده تری در آمده است. بدنه آزاد شده (free-body) با قطع کردن پیچ در سطح تستون را به کشش می اندازد. در نهایت، یک معرفی در مورد اتصالی که دارای برش و کشش همزمان است صورت می گیرد. به عنوان مثال یک بادبماس به دست امده ، (یک ادامه کوتاه از پیچ و مهره در یک شکلی جهت راحتی توضیحات نشان خواهد شد.) برای شرایط تعادل نیرو در ورق ، p ، باید با نیروی درون پیچ برابری کند. این نیروی برشی در پیچ است. در صورت لزوم، می توان آن را به صورت تنش متوسط برشی ،t، در پیچ و مهره نشان دهیم که با تقسیم نیرو بر مساحت مقطع پیچ بدست می آید. یک مرحاه جلوتر، پیچها به صورت مجزا شده. این بدنه آزاد شده نشان می دهد که، برای ایجاد تعادل در نیروی برشی در پیچ ، یک نیروی مساوی در جهت مخالف لازم است. تنها جایی که می تواند این نیرو به وجود آید، در پلوی راست پیچ و مهره می باشد. این نیرو در اثر کشیده شدن ورق بالایی به پیچ ومهره انتقال می یابد. برای مثال، ورق و پیچ و مهره در مقابل هم به نیروی اتکائی می افتند. در نهایت، بخش کوتاه ورق فوقانی در پهلوی راست پیچ و مهره است. این نیرو را نیروی اتکائی (Bearingforce) نامیده می شود . باید به عنوان یک نیروی مساوی و در جهت مخالف در ورق بخش .این نیروی اتکائی در ورق می تواند به صورت تنش، در صورتیکه راحتر باشد آورده شود. بالاخره از آنجاییکه بخش ورق باید در تعادل باشد. نیروی زوج p/2 باید در ورق بوجود آید. این یک توضیح ساده از آن بود که چگونه بعضی اتصالات عمل کرده و نیروها در پیچ و مهره ، (پیچ انکربولت ، پیچ دوسررزوه، پیچ تی بولت ، پیچ رولبولت ، یوبولت ، استادبولت ، و انواع مهره ها و خار آلات) و مصالح اتصال هم جوار آن ها، ایجاد می شود. موارد دیگری از مکانیزم انتفال نیرو نیز وجود دارد که نیازمند توضیح بیشتری است. برای مثال، موقعیکه پیچ و مهره پیش تنیده (پیچ فولادی ، پیچ خشکه) بکار می رود (اتصالات اصطکاکی) که در بخش های اینده خواهد امد. فلسفه طراحی و تحقیقات پیچ و مهره های صنعتی تهران در سازه های فولادی پیچ و مهره ای برای ساختمان های فولادی ، دو روش در حال حاضر در آمریکا وجود دارد، طراحی حدی و طراحی تنش مجاز. در طراحی حدی که در آمریکا به نام Load and Resistanc Factor Desing : LRFD است، لازم است که حالت های حدی مشخص شده و با تاثیر بارهای وارده بر ساختمان مقایسه گردد. حالت های (Limit States) عبارتند از مقاومت Strength و سرویس دهی Serviceability . توضیح اینکه طراحی پیچ و مهره زمان خیلی درازی هست که انجام شده و طراحی پیچ و مهره که ابتدا پیچ و مهره اهنی بوده و بر اساس روش طراحی حدی محاسبه می شوند. در آمریکا آئینامه معمول برای طراحی ساختمان های فولادی مربوط به AISC: “American Institute of Steel Construction “ می باشد. در شکل طراحی حدی، آئینامه AISC LRFD مورد استفاده قرار می گیرد.اگر روش طراحی تنش مجاز در طراحی ساختمان (ASD) بکار رود، می توان از آئینامه : Stress Design and Plastic Desingn استفاده نمود. (هر دو آئینامه به صورت یک کتاب و به عنوان : ANSI AISC 360. در آمده که دو ستاره آخر مربوط به سال نشر می باشد. مثل ANSI AISC 360.10.م) یک مثال از حالت حدی مقاومت عبارتست از مقاومت کمانش فشاری یک ستون که به صورت محوری بار شده است.مقاومت طراحی بر اساس بهترین اطلاعات در دسترس صورت می گیرد که معمولا بر اساس یک آئینامه از مقاومت اسمی بیان شده و سپس بوسیله ضریب مقاومت کاهش می یابد. در انتهای جزوه پیچ و مهره های صنعتی تهران در مورد مقاومت پیچ و مهره و پیچ و مهره آهنی ، پیچ و مهره فولادی، پیچ و مهره استیل و پیچ و مهره گالوانیزه توضیحات کامل داده خواهد شد. ضریب مقاومت ، جهت به حساب آوردن موارد نامشخص در محاسبه مقاومت ، ضعف در مصالح، سطح تخصص کارگران و امثال آن، به کار می رود. در اصطلاحات LRFD حاصل ضرب محاسبه شده ظرفیت نهایی درضریب مقاومت ، مقاومت طراحی نامیده می شود .بارها و عملیات وارد بر سازه نیز باید مورد توجه باشند. تعداد کمی از بارها به صورت تعیین شده می باشند. بنابر این، انتظار می رود بارهای وارده به سازه نیز در یک ضریب ضرب شده که به آن ضریب بار می گویند.(به صورت معمول، ضریب بار در بار های ترکیبی به اجزاء مختلف آن اعمال می شوند.) برای بسیاری از موارد، ضریب بار برزگتر از عدد یک می باشد. نهایتا، مقاومت ضریب دار در مقایسه با تاثیر بار ضریب دار که بر سازه اعمال می شود، قرار می گیرد. در طراحی تنش مجاز، سازه پیچ و مهره ای برای بار های که انتظار می رود (بارهای اسمی ) مورد آنالیز قرار گرفته و سپس تنش های محاسبه شده با تنش های مجاز مورد مقایسه قرار می گیرد.برای مثال با کسری از تنش جاری شدن مصالح بکار رفته در اجزاء کشتی مقایسه می شود. جالب است که بدانیم، زمان درازی است که طراحی پیچ و مهره بر اساس روش طراحی حدی محاسبه می شوند.حتی اگر تحت روش طراحی تنش های مجاز (ASD) باشیم. مقدار مجاز تنش، در پیچ ومهره کسری از مقاومت کششی پیچ است و نه ضریبی که از مقاومت جاری شدن. در واقعیت، خواهیم دید، تعریف دقیقی از مقاومت جاری شدن پیچ و مهره وجود ندارند.(در مورد پیچ و مهره فولادی یا پیچ ومهره خشکه.م) و مقاومت نهایی (Strength Ultimate) اساس منطقی است که طراحی برای ان صورت می گیرد. شرط دیگر طراحی حدی، شرایط سرویس دهی می باشد. برای سازه ها این مورد عبارتست از: افتادگی، تغییر مکان جانبی، لرزش کف ها و لغزش اتصالات، که باید مورد امتحان قرار گیرد.باید توجه داشت زمانیکه نهایت شرایط حدی تحت نظر است، موارد یاد شده باید تحت بارهای اسمی مورد طراحی قرار گیرد و نه بارهای ضریب دار. یکی از مهمترین موارد طراحی پل ها،(و سایر سازه هایی که با بارهای متناوب و متحرک روبرو هستند.) خستکی است. بعضی از آئینامه ها این موضوع را در نهایت شرایط حدی قرار داده اند، در جائیکه دیگر آئینامه ها آن را جزئی از شرایط حدی سرویس دهی قرار داده اند. مقررات خستگی در پل های شاهراه ها در آمریکا بوسیله آئینامه AASHTO : (American Associaition State High Way andtransportion Officials) نعیین می شود (19). این بدان علت است خستکی ناشی از حرکت کامیون ها ، که باید در محاسیه تنش های موارد خستگی بکار رود، به بارهای اسمی و یا بارهای ضریب دار مربوط نمی شود. توضیح کاملی از روش طراحی تنش مجاز و طراحی حدی در بسیاری از کتاب های طراحی فولاد وجود دارد.برای مثال مرجع (20) را ببینید. (در اکثر پل ها از پیچ و مهره فولادی یا پیچ و مهره خشکه با گرید 10.9 با استاندارد DIN 6914 و مهره فولادی یا مهره خشکه با گرید 10 استاندارد DIN 6915 و واشر اچ وی ، واشر فولادی یا واشر خشکه گرید 10 با استاندارد DIN 6916 و اکثر پیچ و مهره و واشر فولادی که استفاده می شود پوشش دار بوده، در رطوبت و اب هوای خاص زنگ نزنند پیچ ومهره واشرگالوانیزه گرم و یا پیچ و مهره واشر گالوانیزه داکرومات مورد استفاده قرار میگیرد. ) 2.فصل دوم مربوط به پرچ می باشد که در صنعت ساختمان در ایران مصرفی ندارد. 3.فصل سوم نصب پیچ و مهره و نظارت بر آن 1.3.مقدمه: پیچ و مهره های صنعتی تهران و نظارت در نصب پیچ و مهره و واشر نصب پیچ و مهره فولادی ، پیچ و مهره خشکه یا پیچ و مهره آهنی در این بخش خواهد آمد. اطلاعات نظارتی آمده در این بخش ملزوماتی است که برای اطمینان از یک نصب ، پیچ و مهره مناسب لازم داریم. اطلاعات بیشتر مربوط به خواص فیزیکی و مکانیکی پیچ و مهره ها نیز ارائه می گردد. پیچ و مهره های فولادی یا پیچ و مهره خشکه دارای این توانایی هستند که در هنگام نصب با یک پیش تنیدگی اولیه بسته شوند.نصب پیچ و مهره آهنی A307 دارای پیش تنیدگی زیادی نمی تواند باشد. در بعضی موارد، رفتار اتصال تحت تاثیر پیش تنیدگی پیچ و مهره بررسی می شود. و دستگاه نظارت بر نصب باید تعیین نمایئد که برای کدام اتصال، پیش تنیدگی مورد لزوم است. در صورتیکه پیچ و مهره ها باید داری پیش تنیدگی باشند. برای دستگاه نصب و نظارت پروسه نصب و نظارت بسیار مهم است. در جهت این نکته مهم، راهنمایی های مناسب در جهت پیش تنیدگی پیچ و مهره ها مورد لزوم است. 2.3.نظارت بر پیچ و مهره خشکه یا پیچ و مهره فولادی پیچ و مهره خشکه یا پیچ و مهره فولادی در بخش 3.1 آمده و هر دو نوع A325 , A490 معرفی شده است. استفاده از واشر نیز بسته به نوع استفاده، ممکن است لازم و یا غیر لازم باشد. (در صورت نیاز از واشر تخت در پیچ ومهره فولادی یا پیچ ومهره خشکه باید از واشر تخت های فولادی یا واشر خشکه استفاده شود DIN 6916 – Gr.10 ) بخش 8 را ببینید . سر پیچ و مهره شش گوش است. تنه (Shank) بخشی دنده شده است و الباقی دنده نشده. بخش دنده شده بسته به قطر پیچ می باشد. که به اصلاح بازاری پیچ نیم رزوه گفنه می شود و بعضی آن را پیچ یک سوم رزوه هم می گویند. تمام پیچ هایی که در عمل بکار می روند ممکن است با آنچه گفته شد تطبیق نداشته باشند. دو شکل دیگر پیچ ومهره نیز وجود دارد که مورد استفاده است. این پیچ ومهره فولادی با مشخصات A325 و A490 تطبیق دارند ولی از شکل متفاوتی برخوردارند که مربوط به روش نصب آن ها می باشد. یکی از آن نوع (Twist - off) است که آن را پیچ ویژه ، (پیچ فولادی یا پیچ خشکه گرید 10.9 می باشند که در استاندارد اروپایی DIN 6914 یا DIN 931 نامیده شده) و مطابق F1852 ازاستاندارد ASTM می باشد و در بخش 4.2.3 آمده. مورد دیگر فقط درنوع واشر با پیچ معمولی متفاوت است. که مقدار پیش تنیدگی را در پیچ معین می سازد. روش نصب و استفاده این نوع واشر نیز در بخش 5.2.3 آمده است. پیچ های منطبق بر ملزومات ASTM از نوع A325 و A490 در بخش 3.1 معرفی شدند.مقاومت کششی نهائی برای پیچ فولادی A325 معادل 120Ksi و یا 105Ksi است عدد اخیر در مورد پیچ ومهره فولادی یک اینچ و بزرگتر است. برای پیچ ومهره A325 حداکثر مقاومت کششی نهائی مشخصه، تعریف نشده است. نوع دیگر، A490 دارای مقاومت کششی نهائی مشخصه، 150Ksi و حداکثر مقاومت کششی نهائی 170Ksi برای کلیه قطر پیچ های فولادی می باشد. برای پیچ و مهره خشکه یا پیچ ومهره فولادی نقطه مشخص جاری شدنی تعریف نشده است. بنابراین حدی از مقاومت کششی بعنوان پارامتراصلی این پیچ ومهره به عنوان Proof Load تعریف شده است که آنرا- بار نشانه – می نامیم. در این سطح بار، پیچ بدون آنکه دچار تغییر شکل مانده گار شود، بار تحمل می نماید. این همان سطح باری است که در پیچ و مهره آهنی آن را نقطه جاری شدن می نامیم. ولی برای طراحی پیچ و مهره فولادی یا پیچ و مهره خشکه از مقاومت کششی نهایی پیچ (Ultimate Tensile Strength) استفاده می کنیم. نیازی نیست طراح بار نشانه را مورد توجه قرار دهد. مهره های مورد نیاز در استفاده از پیچ خشکه یا پیچ فولادی باید از نوع مهره شش گوش فولادی یا مهره شش کوش خشکه و مطابق ASTM A563 باشد. اگر پیچ گالوانیزه A325 بکار می رود، مهره ها نیز باید از همین نوع بوده و مهره کمی بزرگتر و متناسب رزوه شده باشد. در این مورد، ملزومات روغنکاری پیچ ومهره و تست ظرفیت چرخشی برای پیچ ومهره سر هم شده در استاندارد ASTM A325 آمده و در بخش 5 . 8 توضیح داده خواهد شد.(منظور از بزرگتر بودن مهره این است که در پیچ و مهره گالوانیزه گرم بدلیل ضخامت گالوانیزه گرم پیچ ومهره گالوانیزه شده بعد از گالوانیزه به راحتی بهم بسته نمی شوند باید رزوه داخل مهره ها را اور یا چند دهم قلاویز بزرگتر زده تا گشاد شوند و براحتی مونتاژ شده و آماده استفاده باشند. (توجه اورکاری یا کشاد شدن پیچ و مهره فقط در دو نوع گالوانیزه پیچ ومهره انجام میشود. پیچ ومهره گالوانیزه گرم ، پیچ ومهره تفلون یا پیچ و مهره پی تی اف PTF ) پیچ در وهله اول با قرار گرفت درسوراخ و سپس بستن مهره و واشر تا چسباندن قطعات متصل شونده ادامه خواهد یافت. این موضوع ممکنست با بستن دستی و یا آچار مخصوص (Spud Wrench) (آچار دم مخروطی یا دم موشی. ) و یا آچارهای برقی و یا بیشتر، آچارهای بادی ضربه ای صورت گیرد. انتظار در این لحظه انست که قطعات کاملا بهم بچسبند، اگر چه این انتظار در اتصالات بزرگ با قظعات ضخیم، ضروری نیست. کاملا در این اتصال بر آورده شود. متصل کردن باید از قسمت های سختر اتصال شروع شده و سپس همزمان اتصال پیش خواهد رفت. بعضی تکرارها در سفت کردن پیچ ومهره ممکنست ضروری گردد. شرایط پیچ و مهره در این حالت Snug – Tight است که آن را – اتصال جذب – می نامیم، و با اعمال کامل نیروی یک کارگر با استفاده از آچار مخصوص و یا زمانیکه آچار بادی شروع به اولین ضربات می نماید، حاصل می شود. در این حالت پیچ ومهره دارای مقداری تغییر طول (Elongation) خواهد شد و این نتیجه ایجاد نیروی کشش بوجود آمده در پیچ و مهره است. در جهت ایجاد تعادل، نیروی فشاری معادل نیروی کششی و برابر در اعضاء چسبیده بهم در اتصال بوجود می آید. مقدار نیروی کششی بوجود آمده در پیچ و مهره در حالت اتصال جذب به حد کافی بزرگ است که قطعات را کاملا کنار یکدیگرنگهداری نماید وجلوی شل شدن (Backing //off) پیچ ومهره را در بارهای استاتیکی بگیرد. بعنوان یک مثال درتست های ازمایشگاهی درحالت اتصال جذب پیش تنیدگی از 5Kips تا10Kips برای یک پیچ و مهره 7/8 اینچ ازنوع A325 است. درعمل، این محدوده گاهی حتی بزرگتراست. برای خیلی ازاستفاده ها، حالت اتصال جذب درپیچ و مهره ان چیزی است که احتیاج داریم.بعلت انکه استفاده ازاین نوع سفت کردن پیچ ومهره ها،اقتصادی تراست، درهرجایی که ممکن است باید ازاین حالت استفاده شود.اگرنوع استفاده از اتصال لازم میدارد که پیچ پیش تنیده شود، نصب پیچ و مهره باید به روش هایی که درادامه خواهد امد صورت گیرد. اینکه پیش تنیدگی لازم باشد یا نباشد در بخش 3.3 خواهد آمد. (نمودار زیر جهت ارائه انواع روش های ایجاد پیش تنیدگی آورده شده.م ) 1- { روش پیچ فولادی یا پیچ خشکه الف-{ روش هائی که از اندازه گیری تغییر طول، مقدار پیش تنیدگی پیچ به دست می آید.» 2-{ روش آچار تنظیم » روش های پیش تنیدگی پیچ » 1-{ روش واشر، واشر تخت ، واشر فنری ب-{ روش هائی که از اندازه گیری پیچش، مقدار پیش تنیدگی پیچ به دست می آید.» 2-{ روش چرخش مهره 1.2.3. روش چرخش مهره » Turn-Nut توضیح پیچ و مهره های صنعتی تهران در مورد استاندارد بستن مهره به پیچ این روش را- چرخش مهره – نامیده اند. اگر مهره بیشتر از حالتی که برای اتصال جذب گفته شده پیچانده شود،تنش کششی در پیچ رو به افزایش می گذارد. در این بخش، روش نصبی توضیح داده می شود که در آن مقدار معینی پیچیدن در مهره، بعد از حالت اتصال جذب، ایجاد می شود. این روش ایجاد تغییر طول در پیچ برای کنترل کشش در پیچ است. در روش دیگری می توان از ایجاد مقدار معینی ممان پیچشی (Torque) در پیچ استفاده نمود که بخش 2.2.3 آمده است. وقتیکه مهره می چرخد، پیچ در حالت الاستیک است، ولی جاری شدن های موضعی در منطقه دنده پیچ به زودی آغاز می شود. همزمان با ایجاد نیروی بیشتر در پیچ در اثر پیچیدن مهره، ازدیاد طول زیادتر شده و نیروی پیش تنیدگی اضافه تر میگردد و بالاخره با ازدیاد کشش ، نیروی کششی در پیچ شروع به افت میکند. شکل 1.3 نشان دهنده پیش تنیدگی در پیچ که به وسیله روش چرخش مهره حاصل شده در گروهی از پیچ های A325 می باشد. این پیچ ها از نوع 8/7 اینچ و دارای طول گیره پیچ (GRIP) 8/1 4 اینچ بوده اند.در این آزمایش شرائط اتصال جذب در 8Kips گذاشته شد. دیده می شود که بازتاب متوسط به صورت خطی بالا رفته و کمی از بار نشانه تجاوز نموده. سپس جاری شدن شروع شده و کشش دیگر بالا نرفته. دامنه تغییر طول در میزان 2/1 چرخش مهره بعد از حالت اتصال جذب است، که درRCSC به عنوان حد مشخصه لازم برای پیچ ومهره های با این طول در این در این آزمایش آمده است. حداقل مشخصه پیش تنیدگی برای پیچ A325 مقدار 39Kipsدر این قطر بوده است، و می توان دید که پیش تنیدگی اندازه گیری شده در 2/1 چرخش به خوبی بالاتر از این مقدار است. (حداقل پیش تنیدگی لازم، 70% حداقل مقاومت کششی نهائی مشخصه پیچ و مهره می باشد.) حداقل مقاومت مشخصه کششی در پیچ (کشش مسقیم ) بخوبی بالاتر از حداکثر کشش پیچ در آزمایش بدست آمده (پیچ در کشش ناشی از پیچش ) می باشد. این دراثر این واقعیت است که در هنگام نصب، پیچ و مهره تحت شرایط ترکیبی بارها شامل کشش و پیچش می باشد. (پیچ و مهره های صنعتی تهران برای روشن شدن بهتر موضوع مطالبی را برای شما عنوان کرده که توجه فرمایید.) نکته اول: در توضیح در مورد این منحنی باید گفته شود نقطه ای که بعنوان پیش تنیدگی حداقل مشخصه نامبرده شده عبارتند از: 46Kips.39=0.429×92 در این رابطه 92Ksi عبارتست از تنشی که به عنوان تنش جاری شدن در مورد پیچ و مهره A325 در جدول IC از مشخصات ASTM ، پیوست 6 ، آورده شده و واژه دوم، مساحت در سطح ریشه پیچ و مهره 8/7 اینچ می باشد.(پیوست 1) حداقل مشخصه مقاومت کششی نیز عبارتست از: 55.32kips = 0.6013×92 در این رابطه واژه اول همان تعریف قبلی را دارد و واژه دوم عبارتست از مساحت اسمی پیچ (مساحت ناخالص از پیوست1). ضمنا برای پیچ و مهره A325 و از پیچ و مهره 2/1 تا یک اینچ قطر مقدار تنش نشانه 85Ksi و تنش جاری شدن 92Ksi و حداقل تنش نهائی کششی 120Ksi و این اعداد برای پیچ و مهره های 8/1 1 الی 2/1 1 بترتیب 74Ksi و 81Ksi و 105Ksi می باشد. برای پیچ و مهره های A490 در تمامی قطر های پیچ ومهره این اعداد به ترتیب 120Ksi و 130Ksi و 150Ksi می باشد. عدد 130Ksi در جدول ضمیمه آورده نشده ولی در نشرهای اخیر آورده شده. رابطه تنش نشانه با تنش جاری شدن ضریب حدود 0.92 است. نکته دوم: مقدار Proof load (بار نشانه) می تواند از طریق زیر بدست آید: 1.ضریب دار کردن حداقل مقاومت کششی پیچ (Tensile Strength) در آزمایش کشش مستقیم. این ضریب برای پیچ و مهره A325 به مقدار تقریبا هفتاد درصد و برای پیچ ومهره A490 به میزان تقریبا هفتاد تا هشتاد درصد است. 2. از طریق مقدار نیروی که در پیچ ازدیاد طول دائمی و کمتر معادل 0.0001 اینچ بجا می گذارد. (0.0025 میلیمتر) * در حالیکه آزمایش روی پیچ و مهره منفرد بر فرض در شکلی را ساخته است مجموعه این پیچ ومهره ها در یک اتصال چگونه کار می کند؟ * اگر این پیچ و مهره بعدا باید به صورت کششی کار کنند، آیا می توانند به حداقل مقاومت کششی مشخصه خود برسند؟ * آیا جاری شدنی که در دنده های پیچ ومهره (به صورت اصولی) اتفاق می افتد، بعدا تاثیری در مقاومت در برش و یا کشش و یا ترکیب برش و کشش خواهد داشت؟ * چه محدوده ای برای روش چرخش مهره ها وجود دارد و در صورتی که بیشتر از 2/1 دوران به صورت غیر عمدی پیچانده شود چه خواهد شد؟ * چقدر حساسیت برای حالت نهایی (به طور مثال پیش تنیدگی 2/1 دوران مهره) به سطح پیش تنیدگی در حالت جذب وجود دارد؟ سه سوال اولیه در هر روش سفت کردن مهره ها پدید می آید و برای دو مورد انتهایی به روش چرخش مهره بر میگردد. چندین گونه از این سوال ها با نگاه کردن دقیق به رفتار پیچ و مهره و واشر ها، حتی اگر از یک مجموعه گرفته شده باشند، و در یک اتصال بزرگ بکار روند، پیش می آید. بر فرض در یک شکلی نشان دهنده ازدیاد طول (elongation) و پیش تنیدگی بعد از نصب برای 28 عدد از این پیچ و مهره و واشر ها که با 2/1 چرخش مهره بعد از حالت اتصال جذب روبرو بوده، می باشد. تعیین مقدار پیش تنیدگی انفرادی در هر پیچ با استفاده از این منحنی امکان پذیر است. با آنکه تغییرات بزرگی در تغییر طول این پیچ ها دیده می شود (از 0.03اینچ تا نزدیک 0.05 اینچ ) اما نتیجه پیش تنید گی تفاوت بسیار اندکی را نشان می دهد.این به خاطر آنست که پیچ ها در بخش تغییر شکل های غیر الاستیک قرارگرفته و طبیعتا با تغییر شکل، ازدیاد تنشی را قبول نمیکند. بنابراین نتیجه نصب به وسیله روش پیچاندن مهره ، سطح قابل توجه اعتمادی را در پیش تنید گی به مقدار بالاتر از پیش تنیدگی های حداقل نشان می دهد. موضوع دیگر که می توان درک نمود، اینستکه اگر چه دامنه تغییرات پیش تنید گی در حالت اتصال جذب، زیاد (از حدود 16Kips تا 36Kips) می باشد، ولی تاثیر شدیدی در پیش تنید گی نهایی ندارد. باز هم علت تغییر طول پیچ و وارد منطقه غیر خطی شدن شکل پیچ و مهره می باشد.در مورد پیچ و مهره فولادی یا پیچ و مهره خشکه بعید به نظر میرسد که در زمان نصب، بیشتر ازآنچه تعیین شده به توان مهره را چرخانید. بعلت آنکه تنش های زیادی در پیچ و مهره ها وجود دارد، مثلا حدود 49Kips آنطور که در یک شکل فرضی آمده (البته برای پیچ و مهره A325 این مقدار است.م) وسائل و نیروی زیادی نیاز است تا بر مقاومت پیچشی موجود در پیچ فائق آمده و مهره ها را بیشتر بپیچانیم. به مفهوم دیگر این محدودیت برای پیچاندن بیشتر، امکان انجام آن در پل ها و ساختمان ها را بعد از کامل شدن بعید می سازد. اچر چه ممکن است کارگران نصب، سهوا چرخش زیادی را برای مهره ها قائل شوند. اما اگر مهره ها بیشتر چرخانده شوند، مثلا بجای 2/1 دوران، یک دوران، پیامد آن چیست؟ پیچ و مهره های صنعتی تهران جواب به این سوال دو مطلب را توضیح میدهد، اول انکه در یک دوران، سطح پیش تنیدگی در پیچ بالاتر از پیش تنیدگی حداقل مشخصه می باشد. [6] در واقع تحقیقات نشان داده است مقدار پیش تنید گی زیاد بوده و احتمالا نزدیک به زمانی است که پیچ و مهره شروع به خرابی نماید (Twist off) . دوم آنکه دامنه تا خرابی پیچ و مهره زیاد است. چگونه پیش تنید گی در پیچ، با تغییرات در تعداد دوران، برای دو مجموعه پیچ ومهره تغییر می نماید.این دو مجموعه شامل پیچ و مهره A325 و A490 واز نوع 8/7 اینچ و با طول 5.5 اینچ که 8/1 اینچ از دنده ها در طول گیره پیچ قرار گرفته. شرایط نصب برای این پیچ و مهره 2/1 دوران است. که در آن پیچ و مهره A325 در یک و سه چهارم دوران و پیچ ومهره A490 نیز در یک و یک چهارم دوران خراب می شود. به بیان دیگر یک دامنه قابل ملاحضه در مقابل خرابی هر دو پیچ مهره وجود دارد. در توضیحات قبلی دیدیم که پیش تنید گی بدست آمده در روش چرخش مهره، نمی تواند به مقاومتی منتهی شود که در آزمایش مستقیم کشش حاصل شده است چرا که ترتیب تنش کششی و پیچشی باعث کاهش در این مقدار می شود. تست های آزمایشگاهی نشان داده شده است هر دو پیچ A325 و A490 که به روش چرخش مهره نصب شده اند و سپس فقط در کشش مستقیم قرار گرفته اند، توانایی مقاومت کامل کشش مستقیم را دارند. این بدان علت است که تنش پیچشی که در زمان نصب تولید می شود، با تحت بار قرار گرفتن قطعات متصل شده بهم، بعلت کم شدن تنش های اتکایی از بین می رود. (لازم به ذکر است که اصولا تنش پیچشی بوجود آمده در پیچ ناشی از آنستکه در هنگام پیچیدن با اصطکاک در بین پیچ و قطعات اتصال و اصطکاک بین دنده های مهره و پیچ مواجه است و در نتیجه یک نوع Warping در طول گیره پیچ ایجاد می شود. برای آزاد شدن این تنش پیچشی، باید پیچش درون پیچ از بین برود که اشاره نویسنده به آنست که با کم شدن تنش های اصطکاکی این پیچش از بین می رود و یا با وارد شدن پیچ به دامنه غیر خطی، تغییر شکل ها آزاد می گردند. بهر صورت نظر نویسنده در این مورد کاملا روشن نمی باشد و فقط به نتایج آزمون پرداخته شده.م) بنابر این پیچ هایی که با (روش) چرخش مهره مصالح اتصال را نصب می کنند، می توانند برای تنش مستقیم بعدی بر اساس تنش کششی نهایی پیش بینی شوند، مقاومت برشی در پیچ ها نیز تحت تاثیر تنش های در زمان نصب نمی باشد. این بر اساس جزئیاتی که در بخش 3.4، جائیکه مقاومت پیچ در مقابل برش توضیح داده خواهد شد،آمده است. در بخش 4.4 دیده خواهد شد که قانون طراحی برای ظرفیت پیچ ومهره در مقابل ترکیب برش و کشش یک رابطه تداخلی (Interaction) است که مستقیا از آزمایش ها حاصل شده است. سوال اینست که چگونه مقاومت ممکن است تحت تاثیر شرایط تنش های اولیه نباشد؟ در هر حال، از آنجائیکه نه مقاومت کششی مستقیم و نه مقاومت برشی تاثیری از پیش تنید گی نمی گیرند، بعید است که مورد پیچش و برش نیز تحت تاثیر قرار بگیرد. توضیحات قبلی در مورد پیچ ومهره ها با یک دوم دوران بعد از حالت اتصال جذب داده شد. این در واقع مشخصات RCSC در اغلب موارد عملی کاربرد دارد. برای پیچ و مهره های بلند مقدار دوران 2/1 مهره ممکن است برای ایجاد پیش تنید گی مورد نظر کافی نباشد، در حالیکه این میزان دوران برای یک پیچ و مهره کوتاه ممکن است باعث بریدن آن شود. آزمایشات نشان داده شده که برای پیچ و مهره های بالای هشت برابر قطر و کوتاه تر از دوازه برابر قطر پیچ و مهره، میزان دو سوم دوران مهره لازم است تا به یک نصب رضایت بخش دسترسی پیدا کنیم. برای پیچ کوتاه، آنهایی که طولشان تا و شامل چهار برابر قطر است، یک سوم دوران مهره باید بکار رود. طول پیچ برابر است با فاصله داخل سر پیچ تا انتهای پیچ . انتظار می رود که انتهای پیچ هم تراز با سطح خارجی مهره باشد و با کمی از آن بیرون زده باشد. (در مورد مقدار دوران در صفحات قبل جدولی ارائه گردید و در مورد مقدار بیرون زدگی انتهای پیچ از مهره بنظر می رسد که این بیرون زدگی پیچ از مهره نکته ای لازم باشد. مقدار آن بر اساس مقررات ملی مبحث 10 یک دنده است که با توجه به نکته گفته شده و احتمال عدم مرغوبیت جنس مهره ممکن است بیشتر گرفته شود.م ) اگر ترکیب طول پیچ و یا طول گیره پیچ بزرگ باشد بهتر است که طول پیچ را فاصله زیر سر پیچ تا انتهای بیرونی مهره در جهت تعیین دوران مهره بکار برد. مطالب یاد شده فوق در مورد سطوحی بود که به صورت عمود بر محور پیچ به یکدیگر بسته می شوند. سطوح در ساختمان ها معمولا بدینگونه نیستند ونسبت به خط عمود بر محور پیچ زاویه ای دارند. شیبی در حدود 20/1 مجاز است. زمانیکه سطوح غیر موازی داریم، مقدار پیچیدن مهره متفاوت خواهد بود. مقدار دقیق این دوران، بسته به آنستکه یک یا هر دو سطح شیبدار باشد، در این مورد باید از مقادیر مندرج در RCSC استفاده شود. راه حل دیگر استفاده از واشر های شیب دار، واشر ناودونی ، واشر ریلی DIN 434 ، DIN 433 است تا بتواند زاویه سطح را به کمتر از 20/1 کاهش دهد. در این صورت سطوح موازی فرض می شوند. مهم است توجه شود کلیه مصالحی که در ناحیه گیره پیچ و مهره قرار گرفته اند از جنس فولاد باشند. اگر در این ناحیه از مصالحی که ضریب الاستیسته آن ها کمتر از فولاد باشند، استفاده شود، مانند مصالحی که برای جلوگیری از انتقال حرارت بکار می رود، مقدار چرخش مهره عوض می شود. بدون توجه به روش نصب و نوع پیچ و مهره و واشر مسئله آنست که چکونه به پیش تنید گی مورد نظر در پیچ و مهره باید دسترسی یافت؟ مشخصات RCSC می گوید که تمامی مصالح متصل شونده باید از جنس فولاد باشند. استفاده کنندگان از پیچ و مهره های بلندتر از دوازده برابر قطر باید توجه داشته باشند که، پیچ هایی در این طول، تست های آزمایشگاهی زیادی را برای تحقیق در نصب با روش پیچاندن مهره، پشت سر نگذاشته اند. نصب روش چرخش مهره این پیچ و مهره ها باید با روش تست اندازه گیری، برای تعیین مقدار دقیق پیچاندن مهره انجام شود. معمولا واشر برای نصب با روش چرخش مهره مورد نیاز نیست. به استثناء موارد: . a زمانیکه سطوح اتصال باهم موازی نباشند، همانطوریکه قبلا گفته شد. از واشر های ریلی، واشر ناودونی یا واشر شیب دار، DIN 434. . b اگر در لایه های بیرونی اتصال، سوراخ های بزرگ و یا لوبیایی وجود دارد از پلیت ، واشر تخت، واشرتخت دور بزرگ استفاده می شود. . c وقتیکه از پیچ و مهره های A490 استفاده می شود و مصالح مورد اتصال دارای تنش جاری شدن کمتر از 40Ksi هستند. استفاده از سوراخ های بزرگ و لوبیایی در بخش 8.3 آمده است.لزوم استفاده از واشر برای پیچ و مهره A490 نیز آنستکه اگر فلز قطعات اتصال دارای مقاومت کافی نباشد در هنگام پیچاندن مهره، دچار کندگی و خوردگی می شود. (در اینصورت معمولا فقط در زیر مهره یا پیچ، هر کدام که با چرخیدن روبرست واشر بکار می رود.م) اگر چنین اتفاقی بیافتد، مقدار پیش تنید گی، از آنچه مورد نیاز است کاهش خواهد یافت. استفاده از واشر های سخت شده (واشر های خشکه یا واشر فولادی DIN 6916) در زیر سر پیچ و مهره باعث جلوگیری از این مشکلات خواهد شد. اطلاعات بیشتر در بخش 8 خواهیم گفت. باید توجه شود که هر روشی برای ایجاد پیش تنیدگی در نصب، همانطوریکه در مورد روش پیچاندن مهره گفته شد. می تواند پیش تنید گی های بیشتر از حداقل های مشخصه را تولید کند. نصب کنند گان و ناظران استفاده از پیچ و مهره فولادی یا پیچ و مهره خشکه باید بدانند که دسترسی به پیش تنید گی به مقدار دقیق آن، هدف نیست و تجاوز از مقدار مشخصه قابل قبول است. به طور خلاصه، استفاده از روش چرخش مهره، قابل اطمینان بوده و پیش تنید گی در پیچ و مهره را به طور ثابت بالای مقادیر تعیین شده، بدست می دهد. 2.2.3 نصب پیچ و مهره با آچار تنظیم (Calibrated Wrench Installatio) آنالیز های تئوری نشان می دهد که رابطه مستقیمی بین پیچش در یک پیچ و پیش تنید گی در آن وجود دارد[29]. بنابر این بسیار آسان به نظر می رسد که به صورتی موفقیت آمیز پیچ و مهره را با مقدار معینی پیچش به پیش تنید گی مورد لزوم برسانیم. اما رابطه بین پیچش و پیش تنید گی بسیار پیچیده است و فاکتور هایی مانند گام دنده ها، زاویه گام دنده ها و سایر شکل های هندسی پیچ ومهره و اصطکاک بین پیچ و مهره (مثلا زنگ زدگی .م) و یا سایر اعضاء اتصال در این رابطه وارد می شوند. به عنوان یک نتیجه، پذیرفته شده است که رابطه پیچش در مقابل پیش تنید گی، غیر قابل اعتماد است [6] ، [29] . در مشخصات RCSC [14] این موضوع را روشن می سازد که: " این مشخصات نتوانست به استانداردی دسترسی یابد که با جداول و یا فرمول رابطه بین مقدار پیچش و پیش تنید گی را معین سازد. " قاعده های برای این روش نصب وجود دارد و عبارتست از تعیین (عملی) رابطه مقدار پیچش و نتیجه آن در پیش تنید گی، تا بتوان آن را بعنوان یک روش نصب قابل قبول به اجرا گذاشت. این روش در مشخصات RCSC بعنوان روش نصب با آچار تنظیم تعریف شده است. آنچه لازم است، تعریف شرائطی است که با استفاده از آن جهت ایجاد رابطه بین پیچش و پیش تنیدگی تحت شرائطی که شامل کنترول مسائلی که در بالا گفته شد بپردازیم. در عمل این بدان معنی است که آچار بادی یا برقی (یا دستی با درجه تنظیم.م) جهت نصب نمونه (پیچ و مهره) در دستگاهی که امکان اندازه گیری پیش تنید گی را در خود در مقابل پیچش دارد و معمولا از نوع هیدرولیکی (Skidmore-Wilhelm) یا مکانیکی بوده، استفاده شود. تنظیم درجه پیچش روی آچار دستی، بادی،برقی،.م) با مقداری که دستگاه در مورد پیش تنید گی پیچ و مهره به مقدار 5% بالای حداقل پیش تنید گی پیچ و مهره مشخصه نشان می دهد مقایسه می شود. معمولا سه نمونه از هر مجموعه (یا بسته پیچ ومهره ) که از نظر قطر پیچ، طول و نوع پیچ در آن روز قرار است بکار رود، در دستگاه مورد آزمایش قرار می گیرد. (5% بدان علت است که یک حاشیه اطمینان بین نمونه پیچ و مهره ها مورد آزمایش و نصب واقعی وجود داشته باشد.) استفاده از آچارهای دستی بعلت طول بلند معمولا مرسوم نمی باشد. دست آخر، برای حداقل کردن شرائط اصطکاک بین مهره و قطعات متصل شونده، از واشر فولادی یا واشر خشکه زیر بخشی که باید بچرخد (معمولا مهره) بکار می رود. باید کاملا در نظر داشت، که تغییر در شرایط تعریف شده، نیازمند یک تنظیم جدید می باشد. باید شواهد کاملی که بر اساس آن شرایط تنظیم آچار و نصب برقرار شده مورد توجه قرار گیرد. مشخصات RCSC [14] برای رسیدن به شرائط پیش نصب، آنچنانکه برای روش چرخش مهره توضیح داده شد بکار میرود. توضیح بیشتری راجع به روش اخیر انستکه، در کارخانه سازنده پیچ و مهره هر پیچ و مهره بعد از اتمام تولید، با یک ماده روغنی در سطح آغشته می گردد، تا از زنگ خوردگی آن جلوگیری و ضمنا شرائط آسانی را برای رسیدن به حالت اتصال جذب و بستن نهائی پیچ و مهره بوجود آورد. سپس این پیچ و مهره ها، درون بسته های محفوظ گذاشته شده و به فروش می رسد. از هر بسته ای که مورد نظر است در کارگاه روزانه مورد استفاده قرار گیرد سه نمونه برداشت شده و به دستگاهی که دارای درجه ای برای تعیین مقدار پیش تنید گی در پیچ است بسته شده و با آچار دستی یا بادی یا برقی که آن آچار نیز مجهز به درجه تعیین مقدار پیچش پیچ و مهره در آچار است، پیچ را سفت می کنند وبا تنظیم درجه دستگاه به مقدار پیش تنید گی (پیچ و مهره)لازم، درجه آچار را خوانده و آچاررا برای آن تنظیم می کنند. معمولا این آچار با رسیدن به این مقدار تنظیم شده رها می شود و دیگر نیرویی به پیچ وارد نمی کند و به صورت هرز گرد می چرخد. علاقه مندان جهت خرید عمده پیچ و مهره و دریافت راهنمایی و اطلاعات بیشتراز پیچ و مهره های صنعتی تهران می توانند با شماره تلفن های: 39-55420238-021 ـــ 0912-3468255 تماس حاصل نمایند. دریافت کاتالوگ به سایت www.pmst.blgfa.com وارد شوید. 3.2.3. پش تنید گی بدست آمده در روش چرخش مهره و روش و آچار تنظیم روش نصب آمده در بخش 1.2.3 و 2.2.3 برای شرائطی است که پیش تنید گی در پیچ برای اتصال کامل قطعات مطابق آنچه برای آن پیش بینی شده، باید بوجود آید.(بخش 3.3 را ببینید) بنابر این ، با مقایسه با مقادیر حداقل مشخصه پیچ و مهره ها باید پیشنهاد های مناسبی جهت پیش تنیده کردن داده شود. همانطوریکه گفته شد حداقل پیش تنید گی در پیچ و مهره ها معادل 70% مقاومت مشخصه کششی نهائی آنست و در روش استفاده از آچار اندازه گیری، مقدار پیش تنید گی 5% بالاتر از حداقل مقادیر مشخصه گرفته شود. انتظار نمی رود که در هر دو روش به یک مقدار پیش تنیدگی (پیچش.م) دسترسی بیابیم. نتیجه استفاده از آچار اندازه گیری با بدست آوردن مقدار پیش تنید گی پیچ و مهره می باشد، در حالیکه در روش چرخش مهره، تغییر طول پیچ ملاک است. در روش قبلی، پیچ هایی با مقاومت بالاتر از حداقل مشخصه، پیش تنید گی بیشتری را انتقال نمی دهند، در حالیکه در نصب با چرخش مهره، مقدار پیش تنید گی پیچ و مهره بوجود آمده به مقدار مقاومت پیچ بستگی دارد. بر فرض در شکلی به صورت منحنی نشان دهنده این مطلب است. در این شکل دو مجموعه پیچ با مقاومت مختلف نشان داده شده اند. در روش چرخش مهره، که در آن یک ازدیاد طول مشخص (بدون وابستگی به مقاومت پیچ) مواجه است، پس پیش تنید گی زیاد تری برای پیچ A از پیچ B خواهد بود. (با توجه به منحنی تنش – تغییرشکل می توان متوجه شد ازدیاد طول پیچ یاد شده در بالای منحنی و در منطقه جاری شدن صورت می گیرد و در پائین این نقطه و بالاتر از نقطه اتصال جذب، تغییر طول مساوی در دو نوع پیچ پیش تنید گی مساوی در دو نوع پیچ ایجاد می کند.م) از سوی دیگراستفاده از آچار اندازه گیری به یک مقدار پیش تنید گی در هر دو پیچ و مهره ایجاد خواهد کر، چرا که آچار برای یک مقدار مشخص پیش تنید گی تنظیم شده است.بنابر این مقاومت دو پیچ و مهره انعکاسی در نتیجه ندارد. آزمایشات نشان داده که در روش چرخش مهره، پیش تنید گی ذاتا بزرگتر از مقادیر مشخصه می باشد. این ازدیاد بعلت دو فاکتور است.یکی آنکه پیچ و مهره های تولیدی قوی تر از آنچه در مقادیر حداقل مشخصه آمده هستند. دوم آنکه روش چرخش مهره تولید پیش تنید گی زیادتری از مقدار مشخصه، بی توجه به مقاومت پیچ، ایجاد میکند. برای مثال در مورد پیچ و مهره A325، %18 قوی تر از مقدار مقاومت کششی حداقل مشخصه می باشد و 2/1 دوران مهره تولید حدود 80% پیش تنید گی (پیچ ومهره) از مقاومت کششی واقعی را ایجاد می کند [6]. بنابر این پیش تنید گی در پیچ و مهره (0.95=0.80×1.18) مقاومت کششی حداقل مشخصه یک پیچ و مهره A325 خواهد بود. به معنی دیگر، مقدار متوسط واقعی پیش تنید گی در پیچ و مهره احتمالا به مقدار : 35%=%100[0.70/(0.70-0.95)] از مقدار حداقل مورد نیاز تجاوز خواهد کرد. یک بررسی مشابه در مورد پیچ ومهره های A490 در شرایط آزمایشگاهی نشان داده است که پیش تنید گی برای پیچ و مهره ها نیز حدود 26% از مقدار حداقل مورد نیاز تجاوز نماید [6] تحقیقات میدانی این نتیجه گیری را تائید می نماید.[30] استفاده از آچار تنظیم، میزان پیش تنید گی (پیچ و مهره) را نزدیکتر به میزانی که در نظر است، ایجاد میکند و همان طوریکه قبلا گفته شد، مستقل از مقاومت پیچ و مهره می باشد. بر اساس بررسی های آزمایشگاهی و با استفاده از یک اتصال واقعی، در مقایسه با استفاده از دستگاه هیدرولیک، نشان داده شد که پیش تنیدگی احتمالا حدود 13% تجاوز نموده است.[6] این مقدار با فرض آنکه حداقل مورد لزوم پیش تنید گی پیچ ومهره 7.5% بیشتر از مقدار مورد نظر بوده، بدست آمد. اگر تنظیم بر اساس مقدار دقیق مورد نیاز مشخصات RCSC صورت گیرد، که مقدار آن 5% بیشتر از مقدار مورد نظر بوده، می باشد، آنگاه انتظار می رود مقدار پیش تنید گی پیچ و مهره حدود 11% بیشتر از مقدار حداقل مشخصه باشد. پیش تنید گی در پیچ و مهره های نصب شده با آچار تنظیم، در اتصالات میدانی مورد امتحان قرار نگرفت. در بخش 5 . 2 دیده می شود که مقدار کشش در پیچ و مهره، مولفه ای از روش طراحی اتصالات اصطکاکی است.