پیچ‌ها و اتصالات در سازه‌های LSF
پیچ‌ها و اتصالات در سازه‌های LSF
سازه‌های LSF (فریم فولادی سبک) به‌شدت به مجموعه‌ای از پیچ‌ها و اتصالات تخصصی وابسته هستند تا به مقاومت بالا، پایداری ابعادی و مونتاژ کارآمد خود دست یابند. برخلاف روش‌های ساخت‌وساز سنتی که ممکن است از جوشکاری یا پیچ‌های سنگین استفاده کنند، LSF عمدتاً از اتصال مکانیکی، به‌ویژه از طریق پیچ‌های سرمته و خودکار، به همراه اتصالات خاص بهره می‌برد. کیفیت و کاربرد صحیح این بست‌ها برای یکپارچگی سازه‌ای و عملکرد بلندمدت ساختمان، به‌ویژه در مناطق لرزه‌خیز، بسیار حیاتی است.
در اینجا یک توضیح مفصل از پیچ‌ها و اتصالات مورد استفاده در سازه‌های LSF ارائه می‌شود:
- پیچ‌های سر مته و خودکار (SDS/STS)
این پیچ‌ها، ستون فقرات ساخت‌وساز LSF هستند و برای ساده‌سازی و سرعت بخشیدن به فرآیند مونتاژ طراحی شده‌اند.
پیچ‌های سرمته واشر دار (Self-Drilling Screws - SDS): این پیچ‌ها دارای سر مته هستند که سوراخ خود را حفر می‌کنند و سپس رزوه آن‌ها در اعضای فولادی درگیر می‌شود. این عملیات تک‌مرحله‌ای به‌طور قابل‌توجهی زمان کار را کاهش داده و دقت را بهبود می‌بخشد. آن‌ها به‌طور گسترده برای اتصال پروفیل‌های استاد(STUD) به استاد استفاده می‌شوند.
انواع بر اساس طراحی سر پیچ :
سر مته استاندارد: مناسب برای فولاد با ضخامت‌های کمتر (مثلاً تا 2.5 میلی‌متر).
سر مته بالدار (Winged Drill Point): برای اتصال فولاد به سمنت برد و یا تخته OSB یا سایر مواد نرم طراحی شده‌اند؛ "باله‌ها" در مواد نرم‌تر سوراخی را ایجاد می‌کنند و از درگیری زودهنگام رزوه جلوگیری کرده و اتصال محکمی را هنگام درگیری رزوه با فولاد تضمین می‌کنند.
انواع سر پیچ :
پیچ سازه (شیروانی) (Hex Head - Washer Head): معمولاً برای اتصالات سازه‌ای استفاده می‌شوند و سطح تماسی بزرگ برای گیرایی قوی فراهم می‌کنند. اغلب شامل یک واشر یکپارچه (فلنج) برای توزیع بار در سطح وسیع‌تر و جلوگیری از بیرون کشیده شدن هستند.
سر تشتکی (Pan Head): اغلب برای اتصالات غیرسازه‌ای یا در مواردی که نمای صاف‌تری مورد نظر است، استفاده می‌شوند.
سرتخت خزینه دار (Countersunk Head - Flat Head): زمانی استفاده می‌شوند که سر پیچ باید هم‌سطح یا پایین‌تر از سطح قرار گیرد، به‌ویژه هنگام اتصال گچبرگ یا سمنت برد و یا سایر پوشش‌ها.
پیچ‌های خودکار (Self-Tapping Screws - STS): این پیچ‌ها نیاز به یک سوراخ راهنما دارند، اما خودشان رزوه‌های خود را هنگام پیچیدن در مواد ایجاد می‌کنند. اگرچه به دلیل مزیت خود حفاری، کمتر برای اتصالات مستقیم فولاد به فولاد در قاب‌بندی اولیه رایج هستند، اما می‌توانند در برخی کاربردها یا برای اتصال مواد با ضخامت کمتر استفاده شوند.
مواد و پوشش‌ها:
جنس: پیچ‌ها معمولاً از فولاد کربن سخت‌کاری شده ساخته می‌شوند.
پوشش: برای جلوگیری از خوردگی، به‌ویژه که برای طول عمر سازه‌های LSF حیاتی است، پیچ‌ها تقریباً همیشه گالوانیزه (پوشش روی) می‌شوند. سطح گالوانیزاسیون (مانند آبکاری روی، گالوانیزه گرم) بر اساس محیط قرارگیری و مقاومت مورد نیاز در برابر خوردگی متفاوت است. پیچ‌های فولاد ضد زنگ (مثلاً گرید 304 یا 316) در محیط‌های بسیار خورنده (مانند مناطق ساحلی) یا برای کاربردهای خاصی که مقاومت عالی در برابر خوردگی ضروری است، استفاده می‌شوند، اگرچه گران‌تر هستند.
ابعاد و مشخصات:
پیچ‌ها در قطرها (مثلاً #8، #10، #12، #14) و طول‌های مختلفی تولید می‌شوند که بر اساس ضخامت پروفیل‌های فولادی متصل شونده و بارهای طراحی انتخاب می‌شوند.
ملاحظه طول: پیچ باید به اندازه‌ای بلند باشد که حداقل 2-3 رزوه پس از سفت شدن، به طور کامل از آخرین ورق فولادی عبور کند تا درگیری رزوه و مقاومت اتصال کافی را تضمین کند. برای اتصال پانل‌ها (مانند گچبرگ یا سیمان‌برد) به پروفیل‌های LSF، طول پیچ باید اطمینان حاصل کند که پس از عبور از ضخامت پانل، به اندازه کافی در ستون فولادی نفوذ می‌کند.
ظرفیت ضخامت: پیچ‌های SDS برای حداکثر ضخامت فولادی که می‌توانند به‌طور مؤثر در آن سوراخ ایجاد کنند، رتبه‌بندی می‌شوند (مثلاً 2.5 میلی‌متر، 4.0 میلی‌متر، 6.0 میلی‌متر).
- پیچ‌های تخصصی برای کاربردهای خاص
پیچ‌های درای وال (Drywall Screws): به‌طور خاص برای اتصال گچبرگ به سازه های LSF طراحی شده‌اند. این پیچ‌ها دارای سر شیپوری هستند که به‌طور یکنواخت در صفحه بدون پاره کردن سطح گچبرگ ، فرو می‌رود و سر تیز آن‌ها برای نفوذ سریع است. آن‌ها معمولاً برای مقاومت در برابر خوردگی و چسبندگی بهتر با گچ، با فسفات پوشش داده می‌شوند.
پیچ‌های سمنت برد (Cement Board Screws): برای اتصال فایبر سمنت بردهای متراکم‌تر و ساینده‌تر طراحی شده‌اند. آن‌ها اغلب دارای یک پوشش خاص برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی (مثلاً پوشش سرامیکی) و یک الگوی رزوه یا سر خاص برای نفوذ در مواد سخت بدون آسیب دیدن هستند.
رول بلت ، انکر بلت (Self-Tapping Concrete Screws - Anchors): برای اتصال رانر پایینی (ریشه) LSF به فونداسیون بتنی استفاده می‌شوند. این پیچ‌ها رزوه‌های خود را در یک سوراخ از پیش حفر شده در بتن ایجاد می‌کنند و یک اتصال قوی و قابل اطمینان را فراهم می‌آورند.
پیچ‌های چوب (Self-Drilling/Tapping Wood Screws): اگر LSF با عناصر چوبی (مثلاً تخته او اس بی برای کف‌پوش یا خرپاهای سقف) یکپارچه شود، پیچ‌های تخصصی طراحی شده برای اتصالات چوب به فولاد با الگوهای رزوه و سر مته مناسب استفاده می‌شوند.
- اتصالات و رابط‌ها
علاوه بر پیچ‌های منفرد، اتصالات و رابط‌های مختلفی برای ایجاد مجموعه‌های قوی LSF، به‌ویژه برای تقویت اتصالات و ارائه عملکردهای سازه‌ای خاص، ضروری هستند.
نبشی‌ها/گیره‌ها (Angle Brackets/Clips): قطعات فولادی گالوانیزه کوچک L شکل یا Z شکل که برای تقویت اتصالات، فراهم کردن تکیه‌گاه اضافی یا تسهیل اتصالات در هندسه‌های پیچیده (مانند اتصال یک ستون دیوار به یک تیرچه کف، یا برای عناصر مهاربندی) استفاده می‌شوند.
مهاربندی تسمه‌ای (Strap Bracing): تسمه‌های فولادی گالوانیزه (نوارهای تخت) برای مهاربندی جانبی استفاده می‌شوند و عناصر مورب را در پانل‌های دیوار برای مقاومت در برابر نیروهای برشی ناشی از باد و زلزله تشکیل می‌دهند. این تسمه‌ها با استفاده از چندین پیچ SDS در هر نقطه اتصال به پروفیل‌های LSF محکم می‌شوند.
بست‌های کششی (Hold-Downs and Tie-Downs): این‌ها اتصالات سنگین هستند که اغلب از فولاد گالوانیزه ضخیم‌تر ساخته شده‌اند و برای مقاومت در برابر نیروهای بالابرنده (مانند باد یا گشتاورهای واژگونی لرزه‌ای) در پایه دیوارهای برشی یا در تقاطع‌های مهم دیوار استفاده می‌شوند. آن‌ها معمولاً قاب LSF را مستقیماً با استفاده از بولت‌های مهار به فونداسیون متصل می‌کنند.
سخت‌کننده‌های جان و مهار میانی (Web Stiffeners and Bridging): کانال‌های فولادی کوچک یا ورق‌هایی که برای سخت کردن جان ستون‌ها و تیرچه‌ها استفاده می‌شوند و از کمانش، به‌ویژه در نقاط بارگذاری یا نیروهای متمرکز، جلوگیری می‌کنند. مهار میانی (یا بلوک‌گذاری) بین ستون‌ها/تیرچه‌ها به توزیع بارها و جلوگیری از پیچش کمک می‌کند. این‌ها معمولاً با پیچ‌های SDS محکم می‌شوند.
اتصالات سرتیر و زیرسری (Header and Sill Connectors): اتصالات تخصصی برای قاب‌بندی اطراف بازشوها مانند پنجره‌ها و درها، که انتقال صحیح بار از سرتیر به ستون‌های کناری را تضمین می‌کند.
ابزارهای پرس (Crimping Tools): اگرچه یک اتصال نیست، اما ابزارهای پرس در برخی کاربردهای LSF غیر باربر برای اتصال مکانیکی دو پروفیل فولادی با تغییر شکل دادن آن‌ها، ایجاد یک قفل بدون پیچ، استفاده می‌شوند. این روش برای اتصالات سازه‌ای اولیه کمتر رایج است.
- استانداردهای کیفیت (ایران)
استانداردهای بین‌المللی: پیچ‌ها و اتصالات LSF معمولاً بر اساس استانداردهای بین‌المللی سختگیرانه مانند ASTM (انجمن آمریکایی آزمایش و مواد) یا EN (استانداردهای اروپایی) تولید می‌شوند. این استانداردها خواص مواد، ابعاد، الزامات عملکرد (مانند مقاومت برشی، مقاومت کششی) و مقاومت در برابر خوردگی را تعریف می‌کنند.
مقررات ملی ساختمان ایران: در ایران، مقررات ملی ساختمان، به‌ویژه بخش‌های مربوط به سازه‌های فولادی و طراحی فولاد سرد نورد، الزامات مربوط به بست‌ها را دیکته می‌کند. طراحان و پیمانکاران باید اطمینان حاصل کنند که تمام پیچ‌ها و اتصالات مورد استفاده، این استانداردهای ملی را برآورده یا فراتر از آن‌ها هستند.
تخصص تأمین‌کننده: ارائه‌دهندگان معتبر سیستم LSF و تأمین‌کنندگان بست‌ها در ایران، طیف وسیعی از پیچ‌ها و اتصالات را که به‌طور خاص برای کاربردهای LSF مهندسی و آزمایش شده‌اند، ارائه می‌دهند و اغلب داده‌های فنی و راهنمایی‌هایی در مورد استفاده صحیح آن‌ها ارائه می‌کنند.
در نتیجه، انتخاب و نصب دقیق پیچ‌ها و اتصالات مناسب به همان اندازه که خود پروفیل‌های فولادی در ساخت‌وساز LSF حیاتی هستند، مهم است. آن‌ها ستون فقرات یکپارچگی سازه‌ای سیستم را تشکیل می‌دهند و تضمین می‌کنند که سازه‌های LSF قوی، بادوام و قادر به عملکرد مطابق طراحی، به‌ویژه تحت بارهای دینامیکی مانند آنچه در طول زلزله تجربه می‌شود، هستند.
