معرفی روش فورجینگ میلگرد

میلگرد یکی از پرمصرف ترین مصالح در ساختمان سازی، پل سازی و دیگر ساخت ها می باشد. به دلیل این کاربرد گسترده و با گسترش ساخت و ساز و افزایش چشم گیر پروژه های عظیم و پرهزینه و همچنین افزایش قیمت آهن و قیمت میلگرد ، استفاده از روشی بهینه در اتصال میلگردها امری ضروری می باشد. یکی از چالش ها و نگرانی های همیشگی در علم مهندسی، یافتن ابزار و راهکارهای نوین برای حفاظت سازه ها و تجهیزات در برابر اثرات مخرب نیروهای طبیعی مانند باد و زلزله می باشد. یکی از روش هایی که در دهه اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته ایده اورلب کردن میلگردها به روش جوش فورجینگ، جوش قوس الکتریکی و یا وصله مکانیکی در مقاطع بتنی می باشد که با توجه به بالا بودن قیمت امروز میلگرد ، کاهش آرماتور مصرفی، سهولت در امر بتن ریزی، افزایش مقاومت سازه در برابر زلزله و ... ضرورت این موضوع را دوچندان می نماید.

معرفی انواع روش های وصله میلگرد

امروزه با گسترش روزافزون ساخت و ساز و همچنین مقبولیت و گسترش استفاده از سازه های بتنی، نقاط ضعف و قوت آن نیز بیش از پیش به چشم می آید. بتن مقاومت بسیار مطلوبی در فشار دارد و لیکن در کشش دارای ضعف قابل توجهی است و همین امر سبب می شود از میلگرد برای رفع این مشکل در بتن استفاده گردد. میلگردهای فولادی که عمدتا برای ایجاد بتن مسلح استفاده می شوند دارای محدودیت طول هستند لذا برای رسیدن به ارتفاع موردنظر یا تامین طول معین نیاز به متصل کردن چند میلگرد به یکدیگر امری اجتناب ناپذیر است. شیوه های اتصال میلگرد به چهار دسته تقسیم می شوند که در ادامه به بررسی آن ها خواهیم پرداخت.

روش اورلپ یا وصله پوششی متعارف ترین و معمول ترین روش وصله کردن میلگردهاست. در این شیوه طبق آیین نامه و با توجه به محل قرار گرفتن میلگرد طول معینی از دو فولاد متصل شونده روی هم قرار می گیرند و با سیم آرماتوربندی به هم وصله می شوند. این شیوه دارای محدودیت هایی است که توسط اکثر آیین نامه های طراحی به آن ها اشاره شده است و از جمله مهمترین محدودیت ها می توان به کاربرد این نوع وصله برای میلگردهایی با سایز کمتر از یک مقدار مشخص اشاره کرد. همچنین منطقه وصله شده به نوعی ناحیه بحرانی نیز محسوب می شود چراکه در این نواحی اولا مقدار میلگردهای موجود دو برابر نقاط دیگر است که این موضوع باعث محدودیت استفاده از میلگرد در سازه می شود. ثانیا در این ناحیه همانطور که مشخص است انتقال نیرو در طول میلگرد صورت نمی گیرد و در ناحیه وصله شده باید از طریق بتن اطراف آن منتقل شود.

لذا این نکته بسیار حائز اهمیت می شود که در صورت عدم پیوستگی بتن و فولاد یا مناسب نبودن این پیوستگی، انتقال باید به طور کامل از طریق سیم صورت بگیرد بنابراین در بارهای سنگینی که به خصوص به ستون ها وارد می شود امری دور از انتظار است. نکته دیگری که این ناحیه را بحرانی تر می کند این است که به دلیل تراکم میلگرد در این منطقه عبور سنگدانه ها، عملیات ویبره و در نهایت پیوستگی بتن و میلگرد ممکن است به خوبی صورت نگیرد. از نظر اقتصادی نیز در این روش به دلیل اینکه طول زیادی از دو میلگرد صرفا برای وصله شدن در کنار یکدیگر قرار می گیرد، مصرف میلگرد بسیار زیاد است که این امر با توجه به بالا بودن قیمت آهن آلات اعم از قیمت تیرآهن و میلگرد سبب افزایش هزینه های ساخت و ساز می گردد.
شیوه دیگری که برای وصله کردن میلگردها استفاده می شود کوپلینگ است. در این روش ابتدا باید دو سر میلگردها رزوه شود سپس توسط قطعه ای واسط به نام کوپلر اتصال انجام شود. در این شیوه قطعه واسط باید از نظر جنس و مقاومت دارای مشخصات تایید شده ای باشد که در محل اتصال خرابی رخ ندهد.

روش دیگر وصله کردن میلگردها، جوش سر به سر میلگرد به شیوه فشار گاز یا فورجینگ است. در این شیوه دو سر میلگردها که توسط اره ای مخصوص برش داده شده اند با گیره نگه دارنده در محور هم قرار می گیرند و یا شعله ناشی از سوختن گاز اکسی استیلن در دمایی پایین تر از نقطه ذوب در هم ادغام می شوند. در ادامه به بررسی این روش وصله میلگرد خواهیم پرداخت. 

معرفی اتصال جوشی میلگرد به روش فورجینگ در سازه های بتنی

در این روش ابتدا دو ناحیه متصل شونده توسط اره برش سرد، برش داده می شوند. این دستگاه به این دلیل برش سرد نامیده شده است که در آن به هنگام برشکاری، جرقه ای تولید نمی شود و سطح برش داده شده داغ نمی گردد. این دستگاه همچنین دارای گیره و تکیه گاهی است که میلگرد در آن قرار می گیرد و قفل می شود و سطح برش کاملا صاف، صیقلی و عمود بر محور میلگرد به دست می آید از این رو هنگام برشکاری توسط تکنسین هیچ گونه خطایی رخ نخواهد داد. پس از اتمام عملیات برشکاری، میلگردها در گیره نگه دارنده بسته می شوند. این گیره از یک طرف ثابت و از طرف دیگر متحرک است.

با استفاده از این گیره می توان میلگردهای با ارتفاع حداقل 10 سانتی متر را نگه داشت که این خود از مزایای روش فورجینگ است چراکه در این صورت می توان ساخت و سازهایی که از قبل پیش بینی نشده اند و طول میلگردهای انتظار آن ها کم است را ادامه داد. این گیره از قسمت متحرک به دستگاه فشار هیدرولیک متصل می گردد. پمپ فشار هیدرولیک که دستگاهی سبک، کوچک و توسط فرد قابل حمل است با استفاده از روغن موجود در مخزنی که در زیر آن تعبیه شده است، نیروی فشاری را تولید می کند. این نیرو جهت ثابت کردن سطح میلگردها قبل از شروع عملیات حرارت دهی و همچنین فشردن آن ها در هنگام حرارت دهی در هم استفاده می شود.

عملیات حرارت دهی پس از قرار گرفتن میلگردها در محور یکدیگر و ثابت شدن گیره آغاز می گردد. حرارت لازم برای اجرای جوشکاری از سوختن گاز اکسیژن و استیلن با نسبت معین فراهم می شود. شعله آتش توسط مشعل به سرپیک منتقل می گردد و دور تا دور میلگرد توزیع می شود. اندازه سر پیک ها و روزنه های آتش آن ها با توجه به سایز میلگردها متفاوت است.

در حین اجرای عملیات حرارت دهی، با شاسی تعبیه شده بر روی دسته مشعل، فشار از پمپ به میلگردها منتقل می شود که ضمن خمیری شدن در هم فشرده نیز بشوند.
روش فورجینگ چون در دمایی پایین تر از نقطه ذوب فولاد صورت می گیرد یک روش جوشکاری در فاز جامد محسوب می شود که در آن اتم های دو میلگرد در یکدیگر ادغام شده و میلگردی یکپارچه ایجاد می کنند. در این حالت حتما باید سطح میلگردها تمیز و بدون هرگونه آلودگی خارجی باشد در غیر این صورت این آلودگی وارد ناحیه جوش شده می شود و باعث ایجاد خرابی می گردد.

مزایای فورجینگ و مقایسه آن با سایر روش های اتصال

صرفه جویی در مصرف میلگرد به علت حذف وصله پوششی و پرت آرماتور که این امر با توجه به بالا بودن قیمت میلگرد سبب صرفه جویی در هزینه ها می گردد.
آرایش منظم آرماتورها و ایجاد فضای مطلوب برای بتن ریزی بهتر
در این شیوه به دلیل اینکه میلگردها در امتداد یکدیگر قرار می گیرند، انتقال مستقیم و بی واسطه نیرو در فاز فولادی مقطع فراهم می شود.
در وصله پوششی عامل ایجاد پایداری وصله، بتن است و در صورت صدمه دیدن یا عدم تراکم مناسب بتن در محل وصله، وصله پوششی عملکرد مناسبی نخواهد داشت ولی در این روش عملکرد اتصال به بتن بستگی ندارد.
امکان استفاده از این روش اتصال در هرجای سازه وجود دارد در حالی که وصله های پوششی دارای محدودیت استفاده در نقاط بحرانی سازه هستند.

منبع : مرکزآهن