ابزار دقیق و کنترلجوش و متالورژینفت و گاز

نبود نظارت اصولی و دقيق بر اجرای جوشکاری در ساختمانهای شهری در کشور

توسط امیرمسعود On نوامبر 13, 2022

باگذشت حدود 50 سال از کاربرد اتصالات جوشی در صنعت ساختمان در ایران همچنان نقایص زیادی در اجرای ساختمان های شهری اسکلت فولادی مشاهده می شود. در یک بررسی اولیه عوامل زیر را می توان به عنوان دلایل اصلی نقایص ذکر کرد:

برای ثبت نام در دوره آموزش طراحی پایپینگ در نوین پارسیان کلیک کنید

1- عدم وجود طرحی دقیق از اتصالات جوشی با توجه به عملکرد مورد انتظار آنها
2- عدم انطباق پذیری فاز اجرایی ساختمان ها با دستور العمل ها و آیین نامه های موجود
3- کیفیت پایین جوش ها به جهت عدم وجود آموزش کافی در زمینه ی جوشکاری برای مهندسین و جوشکاران
4- نبود نظارت دقیق و اصولی در اجرای عملیات جوشکاری در ساختمان های شهری کشور
در این مطلب سعی می شود تا طراحی و اجرای موجود و سنتی سازه های فولادی جوشکاری شده در کشور با حالت قابل قبول آن مقایسه شود و به نحوه ی نظارت اصولی و دقيق بر اجرای جوشکاری در ساختمان های شهری در کشور پرداخته شود. بدین جهت سعی می شود تا از آیین نامه های موجود طراحی سازه های فولادی ایران و آیین نامه های طراحی کشورهای صنعتی زلزله خیز استفاده شود تا مواردی از اجرا یا دستورال عمل ها و آیین نامه ها و اجرایی همخوانی ندارد مشخص شود. علاوه بر این مطالعه ای بر پیشنهاداتی برای بهبود وضع موجود و نقاط ضعف ناشی از اجرای جوش و کاهش خطرات ناشی از زلزله ها در این نوع سازه ها ارائه می شود.

سازه های فولادی مجموعه ای از اعضای باربری متشکل از قطعات و ورق های فولادی هستند که توسط اتصالات به یکدیگر متصل می شوند. با توجه به روش های تکامل یافته برای تولید نیم رخ های فولادی به کار گرفته شده، عموما این مقاطع مقاومت و رفتار قابل قبولی از خود نشان می دهند. اما مساله بسیار مهم در رفتار آن ها اتصالاتی است که برای ساخت اعضای مرکب از نیم رخ ها و ورق ها برای یکپارچه سازی اعضا (شامل ستون، تیر و مهاربندها) در محل اتصال گره ها مورد استفاده قرار می گیرند. عمده تجهیزاتی که برای ساخت اعضا و اتصال آنها به یکدیگر استفاده می شود شامل پیچ و پرچ و جوش است. در میان این اتصالات استفاده از جوش در ساختمان سازی در ایران بسیار رایج تر از موارد دیگر است.تا سال 1994 میلادی تصور بر ان بود که رعایت اصول فنی در طرح و اجرای سازه های فولادی جوشی موجب می شود تا این سازه ها در زلزله ها عملکرد قابل قبولی از خود نشان می دهند اما وقوع زلزله نورث ریچ این فرض را زیر سوال برد. در این زلزله بسیاری از اتصالات، در محل درز جوش اتصال , فلز مادر(Base metal) دچار ترک و گاها شکست شده بود. همین امر باعث شد تا تحقیقات عمده ای در مورد علت این پدیده به وقوع بپیوندد.از طرف دیگر تحقیق درباره وضعیت ساخت و ساز ساختمان های فولادی نشان می دهد که اتصالات جوشی در ایران از کیفیت مناسب جهانی برخوردار نیستند و با وجود سابقه طولانی در استفاده از جوشکاری در صنعت ساخت و ساز همچنان نقایص بسیاری در این زمینه مشاهده می شود.

عملکرد لرزه ای ساختمانهای فولادی

تجربه های حاصل از زلزله های گذشته و مطالعات انجام گرفته نشان می دهند سازه هایی که بتوانند حفظ پایداری و انسجام کلی خود و انرژی ناشی از زلزله را تا حد امکان جذب و مستهلک نمایند دارای عملکرد بهتری در برابر زلزله هستند. با توجه به منحنی تنش-کرنش سازه ها و توجه به این نکته که سطح بین منحنی تنش-کرنش و محور کرنش نشان دهنده ی میزان انرژی جذب شده توسط سازه است میتوان نتیجه گرفت هر چه سازه شکل پذیرتر باشد انرژی بیشتری را هنگام وقوع زلزله جذب می کند و رفتار مطلوبتری خواهد داشت. فولاد نرم به سبب اینکه طبیعت شکل پذیری دارد از این جهت ماده مناسبی است و می تواند میزان زیادی انرژی را جذب کند. اما تجربه نشان داده است که در صورت عدم استفاده از اتصالات مناسب در سازه های فولادی عملکرد مناسب لرزه ای آنها قابل قبول نخواهد شد و به هنگام وقوع زلزله دچار شکست سازه ای و انهدام خواهد شد.در زلزله منجیل در سال 1369 خورشیدی تعدادی از ساختمان های فولادی دچار تخریب کامل گشتند. رفتار این سازه ها در طی این زلزله ثابت کرد که سازه های موجود در بسیاری از موارد دارای سیستم مقاوم و مناسبی در مقابل زلزله نیستند. استفاده از تیرهای سرتاسری در دو طرف ستون با اتصال نبشی و عدم شناخت سیستم حاصل و مدل صحیح برای اتصالات آن ها باعث شده است تا این سیستم از نظر مهندسی زلزله آسیب پذیر نشان دهد . نتیجه ی حاصل از این زلزله نشان داد که ساخت و ساز شهری از کیفیت لازم و کافی برخوردار نیست که در سالهای اخیر اقدام هایی برای اصلاح آن نیز انجام پذیرفته است . هم چنین در زلزله نورث ریچ آمریکا نیز مشاهده شد اتصال تیرها و ستونها در بسیاری ازساختمان های فولادی دچار ترک و گاها شکست شد . این ترکها و شکست ها عمدتا در بال ستون رخ داده بود.

صنعت جوشکاری ساختمان در ایران

با گذشت بیش از 50 سال از استفاده از صنعت جوشکاری در ساختمان سازی، از نظر تعداد ساختمانهایی که با سازه های فولادی طراحی و اجرا شده اند دهه های هفتاد و هشتاد شمسی کاملا استثنایی به شمار می آیند. در نیمه دوم این دهه در تهران و شهرهای بزرگ ایران ده ها هزار سازه ی فولادی به منظور ساختمان سازی احداث و اجرا شدند. اما سیل حجوم سرمایه ها به سمت ساخت و ساز شهری و تبدیل صنعت ساخت و ساز به ماشین سرمایه گذاری جهت سودهای کلان منجر شد تا رعایت اصول فنی و مقاومت سازی ساختمان ها در مقابل زلزله در برابر منفعت طلبی کارفرمایان عملا مورد توجه قرار نگیرد.از طرفی دیگر حجم عظیم ساخت و ساز نیروی انسانی بالایی اعم از جوشکار و مهندس و تکنسین نیز احتیاج داشت که باعث ورود افراد غیرمتخصص به این صنعت گشت. تمامی این موارد دست به دست هم دادند تا طراحی و اجرای ساختمان های فولادی آنچنان که باید از کیفیت مناسی برخوردار نباشند. تخریب کلی ساختمان های فولادی در زلزله منجیل، نشانگر و گواه این ادعا و پایین بودن کیفیت ساختمان های فولادی کشور است. از میان همه ی عوامل دخیل در طرح و ساخت سازه های فولادی اتصالهای جوشی از نارسایی های بالاتری برخوردارند. علل اصلی این پایین بودن کیفیت جوش درساخت و سازهای شهری بطور کلی به موارد کلی زیر تقسیم می شود:

برای در دوره آموزش PDMS در نوین پارسیان کلیک کنید

در بسیاری از موارد نیز ملاحظه شده که روش اجرای متداول جوشکاری با جزییات ارائه شده در آیین نامه ها تطابق ندارد.این موارد ناشی از موارد زیادی است که از میان آنها به اعم موارد زیر می توان اشاره کرد:

الف) آشنا نبودن مهندسین سازه با مسایل اجرایی و ارایه نقشه ها با جزییات غیرقابل اجرا
ب) گران تر تمام شدن هزینه ی اجرای جزییات آیین نامه ها نسبت به روش های سنتی اجرا
پ)عدم آگاهی مهندس مجری طرح و یا کارفرما با جزییات آیین نامه و عدم توانایی در تشخیص دادن حالت های مختلف از یکدیگر

بعد از اجباری شدن آیین نامه2800 درسال 1368 شمسی از یک سو اهمیت وجود سیستم مقاوم در برابر زلزله و از طرفی دیگر محدودیت های معماری در جهت استفاده از سیستم مهاربندی موجب استفاده ی روزافزون از سیستم قاب خمشی در سمت عرضی ساختمان ها شد.در این سیستم اتصال تیر به ستون از نوع گیردار بود به این معنی که توانایی انتقال برش و لنگر از تیر به سمت ستون باید وجود داشته باشد.در این نوع اتصالات از ورقهای زیر سری و بالا سری که در محل اتصال به ستون برای ایجاد جوش نفوذی کامل خورده است استفاده می شود. اما از آن جهت که عملیات جوشکاری نه در محل کارخانه بلکه در محل کارگاه های ساختمانی صورت می گیرد کنترل کیفیت جوش با الاخص در هنگام مونتاژ درارتفاع بالایی از سطح زمین به صورت عینی(Visual) امکان پذیر نمی باشد. به علاوه معمولا در محل اتصال ورق به ستون از جوش گوشه به جای جوش نفوذی استفاده می شود و در نتیجه هنگام وقوع زلزله این نقاط به علاوه ی تحمل نیروی کمتر در حالت ترد شکن گیسخته خواهند شد. هنگامی که ازدومقطع در یک عضو فشاری در کنار یکدیگر استفاده می شود باید هم پایداری تک تک مقاطع و هم پایداری کل عضو به عنوان یک المان کنترل شوند تاهیچ یک تحت تاثیر نیروی فشاری به شکل جداگانه دچار کمانش نشوند .به این جهت این مقاطع باید در فواصل مشخص نسبت به یکدیگر متصل شوند تا موجب کاهش طول آزاد آن ها شود. بادبندهای دوبل بسیاری از اوقات در طول خود به یکدیگر وصل نمی شوند و به موجب آن دومقطع بایکدیگر عمل نمیکنند و بار بحرانی عضو از مقداری است که مهندس سازه در محاسبات خود منظور نموده کمتر است. مبحث دهم مقررات ملی ساختمان این حداکثر فاصله بین جوش دومقطع در ستونهای ترکیبی را مقرر کرده است. اما در موارد زیادی مشاهده شده است که فاصله بین جوش ستون ها بیشتر از این مقدار مشخص شده است.

2- کیفیت پایین جوش ها به جهت عدم وجود آموزش کافی در زمینه ی جوشکاری برای مهندسین و جوشکاران
یکی از مهمترین اشکالات موجود در راستای اجرای ساختمان های فولادی در کشور همچنان کیفیت پایین جوشکاری ساختمان است. عوامل متعددی در این امر تاثیر می گذارند استفاده از نیروی انسانی غیرمجرب و استفاده ازجوش های کارگاهی حتی در مورد جوش های نفوذی و اجرای کل جوشکاری درکارگاه ساختمانی از عمده عوامل اصلی پایین آمدن کیفیت جوشکاری ساختمان می باشد. در نتیجه عوامل برشمرده شده عمده مشکلات گریبانگیر اتصالات جوشی می باشد.
در بسیاری از موارد سطح فلز در حال جوشکاری آلوده به روغن یا مواد نامناسب دیگری است و یا اینکه عملیات روی فلززنگ زده یا رنگ خورده جوش داده می شود.گاه در فاصله بین پالس های متوالی جوشکاری حتی از جدا نمودن گل جوش هم خودداری می شود و یا ایمکه بدون برداشتن گل جوشکاری به زدن رنگ ضدزنگ اقدام می شود. از انواع جوش های رایجی که در کارهای ساختمانی بسیار از آن استفاده می شود میتوان به جوش سربالا اشاره کرد. در غالب موارد این نوع جوش به علت سختی اجرا از کیفیت پایین تری برخوردار است. در بسیاری از موارد نیز در اثر استفاده از تکنیک های نامناسب جوشکاری نقایصی چون تابیدگی و پیچش در قطعات به وجود می آید.

برای شرکت در دوره آموزش E3D در نوین پارسیان کلیک کنید

عیوبی مانند اختلاط سرباره تخلخل، نفوذ ناقص بریدگی کناره جوش و وجود ترک درفلز مادر موجب کاهش ظرفیت باربری قطعات می شود. یکی از متداول ترین شکل های مقاطع مورد استفاده در سازه های فولادی تیرهای لانه زنبوری است. بسیاری از مجریان طرح این تیرها در وضعیت نامطلوبی در کارگاه ساختمانی مونتاژ می شوند. در بسیاری از موارد جوش میانی تیر نیز کیفیت پایینی دارد و با توجه به اهمیت عملکرد مناسب این قسمت ها و تقویت های لازمه درمحل تکیه گاه تیر و وسط آن انجام نمی پذیرد. از طرفی دیگر طراحی و اجرای پلکانهای فولادی در ساختمان های شهری کشور نیز از کیفیت پایینی برخوردار است و با توجه به اهمیت عملکرد لازم این قسمت ساختمان پس از وقوع زلزله دقت لازم در ساخت آن صورت نمی پذیرد.

3- نبود نظارت دقیق و اصولی در اجرای عملیات جوشکاری در ساختمان های شهری کشور
با توجه به اهمیتی که شهرداری برای مواردی از قبیل پارکینگ و نورگیرها و مواردی از این دست در نظر می گیرد مشاهده می شود که اعم توجه مهندسان نیز به این امور معطوف می شود و توجه چندانی به مسائل سازه ای نمی شود. لازم به ذکر است که باید به این مورد نیز اشاره شود که به علت اینکه در واحدهای درسی دانشجویان عمران، واحد های آموزش جوشکاری وجود ندارد مهندسینی که از دانشگاه فارغ التحصیل می شوند در این زمینه دارای اطلاعات لازم وکافی نیستند و به عنوان مهندس ناظر نمی توانند مسوولیت خود را در این زمینه به درستی انجام دهند.البته به این موارد باید مساله سختی کار را نیز اضافه کرد. به هعنوان مثال به علت جوشکاری در ارتفاع اکثر مهندسین از انجام بازدید از این جوش ها طفره می روند. در نهایت باید به این نکته اشاره کرد که با استناد به گزارش های موجود شهرداری ها در این زمینه کوچکترین نقشی ایفا نمی کنند و هیچگونه نظارتی بر اجرای صحیح ساختمان ها ندارند.

4- عدم وجود طرحی دقیق از اتصالات جوشی با توجه به عملکرد مورد انتظار آنها
بسیاری از کارفرمایان عمل طراحی سازه و ایجاد تمهیدات لازمه ی مقابله با زلزله را یک امر اضافی و غیر ضروری می دانند و سعی می نمایند تا کمترین هزینه ممکن را صرف این کار نمایند. از طرف دیگر همانطور که اشاره شد شهرداری ها کمترین نظارتی بر طرح و اجرای سازه ها ندارند و فقط به مسائل معماری دقت می نمایند. در نتیجه این عوامل دست به دست هم می دهد تا صرفا فقط به حق امضای مهندسین سازه اهمیت دهند و طرح از حداقل اهمیت برخوردار باشد به خاطر همین مسئله مهندسین سازه اغلب وقت کمتری را صرف این عمل می نمایند و به طبع دقت لازم در طرح اتصالات جوشی رعایت نمی شود. بعضی اوقات نیز از اتصالات طرح شده برای یک ساختمان در نقشه های ساختمان های دیگر استفاده می شود. در بسیاری از موارد نیز جزییات اتصالات موجود در نقشه ها بی دقت، نا مفهوم و ناقص است.
بررسی های انجام شده بر روی ساخت وساز ساختمانهای فلزی شهری کشور مشخص کرده است که هم چنان مشکلات متعددی در طرح و اجرای این سازه ها وجود دارد. و اعم مشکلات و نقایص مربوط به اتصالات جوشی است. نبود آموزش کافی برای مهندسان عمران، اجرای جوش کارگاهی و هم چنین عدم نظارت کافی بر حسن اجرای جوش و … عمده مشکلاتی است که این صنعت را رنج میدهد. از راهکار هایی که میتوان در جهت این مشکلات رعایت کرد به موارد زیر می توان اشاره کرد:
1) در صورت امکان وجود استفاده از جوش کارخانه به جای جوش کارگاهی
2) آموزش جوشکاری در واحد های درسی به مهندسین عمران و یا ایجاد شاخه جدیدی با عنوان بازرسی جوش اسکلت برای مهندسین ناظر
3) بالابردن سطح آگاهی عمومی جامعه درباره مقاوم سازی ساختمان ها در برابر زلزله
4) آموزش جوشکاری به جوشکاران و اعطای گواهینامه به جوشکاران ماهر ساختمانی برای به حداقل رساندن خطای انسانی
5) ایجاد سیستم های نظارتی ناظربر کار مهندسین و تقویت سیستم نظارتی موجود