سازه های جوشی در ساختمان سازی

آیدین روشن سید میثم احمدی* بعد از اجباری شدن آیین نامه 2800 در سال 1368 اهمیت وجود سیستم مقاوم در برابر زلزله ازیک طرف و محدودیت های معماری برای استفاده از سیستم مهاربندی از طرف دیگر باعث استفاده روزافزون از سیستم قاب خمشی در جهت عرضی ساختمان ها شد. در این سیستم اتصال تیر به ستون از نوع گیردار بوده یعنی باید توانایی انتقال برش و لنگر از تیر به ستون وجود داشته باشد. در این نوع اتصالات از ورق های بالاسری و زیرسری که در محل اتصال به ستون برای ایجاد جوش نفوذی کامل خورده است، استفاده میشود. اما ازآنجاکه متأسفانه عملیات جوشکاری در محل کارگاه های ساختمانی و نه در محل کارخانه صورت میگیرد کنترل کیفیت جوش بخصوص در هنگام مونتاژ در ارتفاع زیاد از سطح زمین حتی به صورت عینی امکان پذیر نمیباشد. همچنین معمولاً در محل اتصال ورق به ستون به جای جوش نفوذی از جوش گوشه استفاده میشود درنتیجه هنگام زلزله این نقاط علاوه بر تحمل نیروی کمتر در حالت تردشکن گسیخته خواهد شد. زمانی که در یک عضو فشاری از دو مقطع در کنار یکدیگر استفاده میشود باید هم پایداری کل عضو به عنوان یک المان و هم پایداری تک تک مقاطع کنترل شود تا هیچ کدام تحت تأثیر نیروی فشاری به طور جداگانه دچار کمانش نشوند. برای این منظور این مقاطع باید در فواصل مشخص به یکدیگر متصل شوند تا طول آزاد آنها کاهش یابد. بسیاری از اوقات بادبندهای دوبل در طول خود به یکدیگر وصل نمیشوند درنتیجه دو مقطع با یکدیگر عمل نمیکنند و بار بحرانی عضو کمتر از مقداری است که مهندس سازه در محاسبات خود منظور نموده است. مبحث دهم مقررات ملی ساختمان حداکثر فاصله بین جوش دو مقطع در ستون های ترکیبی را مقرر نموده است، اما در موارد زیادی مشاهده میشود که فاصله بین جوش ستون ها بیش از این مقدار است. یکی از مهم ترین اشکالات موجود در اجرای ساختمان های فولادی در کشور کیفیت پایین جوشکاری ساختمان میباشد. عوامل مختلفی در این امر تأثیر میگذارند. استفاده از جوش های کارگاهی حتی در مورد جوش های نفوذی و اجرای کل جوشکاری در کارگاه ساختمانی و استفاده از نیروی انسانی غیرمجرب و عدم استفاده از ناظر جوش از عوامل اصلی پایین آمدن کیفیت جوشکاری ساختمان میباشد. درنتیجه عوامل برشمرده شده مشکلات عدیده ای گریبانگیر اتصالات جوشی میباشد. در بسیاری از موارد سطح فلز در حال جوش آلوده به روغن یا مواد نامناسب دیگر است و یا اینکه روی فلز زنگ زده یا رنگ خورده جوش داده میشود. گاه در فاصله بین پاس های متوالی جوش حتی از جدا نمودن گل جوش نیز خودداری میشود و یا بدون برداشتن گل جوشکاری اقدام به زدن رنگ ضدزنگ میشود و یا از الکترودهای مناسب استفاده نمیشود. از انواع جوش هایی که در کارهای ساختمانی بسیار از آن استفاده میشود جوش سربالا میباشد، به علت سختی اجرا در غالب موارد این نوع جوش از کیفیت پایینی برخوردار است، در بسیاری از موارد در اثر استفاده از تکنیک های نامناسب جوشکاری نقایصی چون تابیدگی و پیچش در قطعات اتفاق میافتد. عیوبی نظیر نفوذ ناقص، بریدگی کناره جوش، سرباره، تخلخل و وجود ترک در فلز مادر باعث کاهش ظرفیت باربری قطعات می شود یا در اکثر مواقع جوشکاری در معرض باد انجام میگیرد که هرکدام از موارد ذکرشده که برخی از آنها از مشکلات اصلی جوش است در بحث مکانیک جوش و متالوژی جوش شاهد مشکلات عظیم آن خواهیم بود. یکی از متداول ترین اشکال مقاطع مورداستفاده در سازه های فولادی تیرهای لانه زنبوری میباشد. بسیاری از مجریان طرح این تیرها را در وضعیت نامطلوبی در کارگاه ساختمانی مونتاژ میکنند. در بسیاری از موارد جوش میانی تیر از کیفیت پایینی برخوردار است و با توجه به اهمیت عملکرد مناسب این قسمت ساختمان پس از زلزله دقت لازم در ساخت آن صورت نمیگیرد. بسیاری از کارفرمایان عمل طراحی جوش و نحوه محاسبات جوش و ایجاد تمهیدات آن مقابله با زلزله را یک امر اضافی میدانند و تلاش میکنند تا کمترین هزینه ممکن را صرف این کار نمایند و حتی برخی از آزمایش های لازم غیر مخرب بر روی ناحیه جوش را انجام نمیدهند. از طرف دیگر شهرداریها کمترین نظارتی بر طرح و اجرای سازه ها نداشته فقط به مسائل معماری دقت میکنند. این عوامل دست به دست هم میدهد تا فقط حق امضای مهندسین سازه اهمیت داشته باشد و طرح از حداقل اهمیت برخوردار باشد به خاطر همین موضوع مهندسین سازه اغلب کمترین وقت را صرف این عمل مینمایند و به طبع دقت لازم را در طرح اتصالات جوشی مبذول نمیشود.درصورتیکه در کشورهای صنعتی در اجرای سازه های جوشی بیشترین حق الزحمه برای مهندسان ناظر جوش است. بعضیاوقات از اتصالات طرح شده برای یک ساختمان در نقشه های دیگر ساختمان ها استفاده میشود. ازنظر علم مهندسی زلزله و مهندسی تکنولوژی جوش، در حال حاضر ساخت بناهای مقاوم در برابر زلزله امکان پذیر است، لیکن عملاً به دلیل یکسری مشکلات اجرائی رسیدن به ساختمان های مقاوم تضمین نمیگردد. مشکل اصلی آسیب پذیری لرزه های ساختمان ها حتی نمونه های جدیدالاحداث در ایران، عدم استفاده صحیح از دانش فنی جوش در مراحل طراحی و اجرا میباشد. دستورالعمل های اتصالات جوشکاری شده و ضوابط طراحی ساختمان های فولادی، گاهی در طراحی و اجرا سهل انگاری میشود. لذا بایستی سطح معلومات فنی مکانیک جوش در این افراد افزایشیافته و نیز مکانیزمی برای اعمال قاطعیت اجرایی و کنترل امر در نظر گرفته شود و البته طوری که حقوق مهندس ناظر حفظ شده و مسئولیت ها به درستی تقسیم گردد. ساختمان های فولادی بخش قابل توجهی از ساخت وساز در ایران را تشکیل میدهند و یکی از مهم ترین موضوعات در هر ساختمان فولادی، کنترل جوشکاری آن میباشد. اهمیت این امر در زلزله های اخیر نشان داده شده که خسارات اساسی بیشتر در نواحی جوشی پدید آمده است. عمده ساختمان های بلند با اسکلت فولادی و اتصالات گیردار اجرا میشوند که نیاز به تأمین شرایط ویژه کنترل کیفی جوش دارند. بر اساس تجربه های حاصل از زلزله های گذشته و مطالعات انجام گرفته سازه هایی در برابر زلزله دارای عملکرد بهتری هستند که بتوانند ضمن حفظ پایداری و انسجام کلی خود انرژی ناشی از زلزله را تا حد امکان جذب و مستهلک نمایند. با توجه به منحنی نیرو تغییر مکان سازه ها و توجه به این مطلب که سطح بین منحنی نیرو تغییر مکان و محور تغییر مکان نشان دهنده میزان انرژی جذب شده توسط سازه است. هرچه سازه شکل پذیرتر باشد انرژی بیشتری را هنگام زلزله جذب کرده و رفتار مطلوب تری دارد. فولاد نرمه به علت طبیعت شکل پذیر از این نظر ماده مناسبی میباشد و میتواند میزان زیادی انرژی جذب کند. اما تجربه نشان داده است که در سازه های فولادی در صورت عدم استفاده از اتصالات مناسب عملکرد مناسب لرزه ای آنها مناسب و قابل قبول خواهد بود و در اثر زلزله دچار شکست سازه ای و یا انهدام خواهد شد. امید است سازمان نظام مهندسی ساختمان تمهیدات بهتری بر نظارت جوش داشته باشند و برای یک سازه استاندارد رعایت اصولی مانند طراحی جوش، محاسباتی مانند شکست و تنش در مقاطع جوشکاری شده، اصول محاسبه جوش در ساز ه های فلزی، اصول و کنترل خوردگی، آزمایش ها، را در نظر گرفته و مهندسین جوش را که موارد ذکرشده در تخصص این افراد میباشد را در این امر دخیل نمایند. البته ممکن است هزینه هنگفتی برای صاحب سازه یا نظام مهندسی ساختمان و یا مسائل دیگر در هزینه و پرداخت دستمزد داشته باشد اما از سوی دیگر خروجی بهتر و باکیفیت تر و اصولیتر خواهیم داشت تا در درازمدت شاهد تخریب آن نباشیم و ازآنجاییکه مهندسی تکنولوژی جوش یک علم کاملاً انحصاری در برخی از کشورهاست اما با شناخت بهتر و نیاز صنعت امروزه در ایران شاهد آکادمی بودن این رشته تا مقطع دکتری در دانشگاه های برتر کشور هستیم و بهتر است وزارت علوم در بحث آموزش به مهندسان عمران به دلیل نزدیکی این دو رشته و هم نیاز بودن به هم، با آموزش اصول پایه مهندسی جوش و آزمایش های پایه متالوگرافی و کریستالوگرافی و اصول آزمایش های غیر مخرب به مهندسان عمران، شاهد آن خواهند بود که یک سازه جوشی غیراصولی چه خسارات و تلفات سنگین و جبران ناشدنی میتواند داشته باشد. ان شاءالله با عنایت خداوند متعال شاهد موفقیت بیشتر و بهتر در صنعت ساختمان کشور باشیم. *کارشناس مهندسی مواد- تکنولوژی جوشکاری