حداقل بعد جوش گوشه
در این گفتار به بررسی دقیق تر دلایل تعیین حداقل‌های جوش گوشه در مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ایران و استاندارد AISC می‌پردازیم. هدف، ارائه جزئیات کامل برای مهندسان، طراحان و علاقه‌مندان به حوزه سازه‌های فولادی است.
جوش‌های گوشه (Fillet Welds) یکی از رایج‌ترین روش‌های اتصال در سازه‌های فولادی هستند و نقش کلیدی در انتقال نیروها و حفظ یکپارچگی سازه دارند. با این حال، اندازه و کیفیت این جوش‌ها می‌توانند تأثیر مستقیمی بر ایمنی، دوام و عملکرد سازه داشته باشند. به همین دلیل، استانداردهای مختلف مانند مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ایران و استاندارد AISC حداقل‌هایی برای اندازه جوش‌های گوشه تعیین کرده‌اند. این حداقل‌ها نه‌تنها برای اطمینان از مقاومت مکانیکی، بلکه برای جلوگیری از مشکلات متالورژیکی و عملیاتی نیز ضروری هستند.
در دو جدول فوق از مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ایران و استاندارد AISCمی توانید مقادیر مختلف حداقل های مربوط به بعد جوش گوشه را برای ضخامت های مختلف مشاهده بفرمایید. منظور از ضخامت قطعه نازک تر، حداقل ضخامت بین دو ورقی می باشد که برای اتصال در کنار یکدیگر قرار گرفته اند و قرار است بهم جوش شوند.
فهرست مطالب
جلوگیری از ترک‌خوردگی و حفظ خواص متالورژیکی
یکی از دلایل اصلی تعیین حداقل اندازه جوش، اطمینان از ورودی گرمای کافی در فرآیند جوشکاری است. اگر جوش بسیار کوچک باشد، به‌ویژه در اتصال به قطعات ضخیم، سرد شدن سریع می‌تواند منجر به شکنندگی و ترک‌خوردگی شود. این مشکل به دلیل اثر کوئنچ (Quench Effect) رخ می‌دهد، که در آن فلز جوش به‌سرعت سرد شده و خواص داکتیلیته (کشش‌پذیری) خود را از دست می‌دهد.
حفظ کیفیت جوش و کاهش نقص‌ها
جوش‌های کوچکتر مستعد نقص‌هایی مانند عدم نفوذ کامل (Lack of Fusion) یا جوش ناقص (Incomplete Penetration) هستند. تعیین حداقل اندازه جوش به حفظ کیفیت جوش کمک می‌کند و فرآیند بازرسی و کنترل کیفیت را ساده‌تر می‌کند.
تضمین ظرفیت باربری و عملکرد سازه
اگرچه بسیاری از جوش‌های گوشه برای مقاومت کامل طراحی نمی‌شوند، اما باید بتوانند بارهای محاسبه‌شده، به‌ویژه در شرایط دینامیکی یا لرزه‌ای، را تحمل کنند. حداقل اندازه‌ها تضمین می‌کنند که جوش‌ها می‌توانند این بارها را بدون شکست منتقل کنند.
فرآیند جوشکاری
انتخاب فرآیند جوشکاری (مانند جوشکاری با الکترودهای کم‌هیدروژن) می‌تواند تأثیر زیادی بر حداقل اندازه داشته باشد. برای فرآیندهای غیرکم‌هیدروژن بدون پیش‌گرمایش، ضخامت قطعه ضخیم‌تر برای تعیین حداقل استفاده می‌شود، در حالی که برای فرآیندهای کم‌هیدروژن، ضخامت قطعه نازک‌تر ملاک است.
چند نکته کاربردی از حداقل بعد جوش گوشه در مبحث دهم
- حداقل بعد جوش با یک بار عبور تابع ضخامت قطعه نازک‌تر بوده و در هر حال نباید از ضخامت قطعه نازک‌تر بیشتر باشد.
- در صورتی که نتوان ضخامت‌های حداقل فوق را با یک بار عبور تأمین نمود، باید از پیش‌گرمایش یا فرآیندهای کم هیدروژن استفاده کرد.
- در سازه‌های تحت بار دینامیکی یا تکرار زیاد، حداقل بعد جوش گوشه برابر ۵ میلی‌متر است.
- بارهای ناشی از باد و زلزله در ردیف بارهای دینامیکی با تکرار زیاد قرار نمی‌گیرند.
- طول مؤثر جوش‌های گوشه نباید از ۴ برابر بعد جوش کوچکتر باشد. به‌عبارت‌دیگر، بعد جوش نباید از یک‌چهارم طول آن بزرگ‌تر باشد.
- در اتصال انتهایی اعضای محوری، طول مؤثر هر خط جوشی که به‌صورت طولی بارگذاری شده است، نباید از ۱۰۰ برابر بعد جوش تجاوز نماید. در صورت نیاز به طول جوش بیش از ۱۰۰ برابر بعد جوش، طول مؤثر آن باید بر اساس رابطه 10-2-9-1 مبحث دهم کاهش داده شود.
نتیجه گیری
حداقل‌های جوش گوشه در مبحث دهم و AISC با هدف اطمینان از ایمنی، دوام و عملکرد مناسب سازه‌ها تعیین شده‌اند. این حداقل‌ها نه‌تنها برای مقاومت مکانیکی، بلکه برای جلوگیری از مشکلات متالورژیکی مانند ترک‌خوردگی و حفظ کیفیت جوش ضروری هستند. مهندسان و طراحان باید این حداقل‌ها را با توجه به شرایط بارگذاری (استاتیکی یا دینامیکی) و ضخامت قطعات رعایت کنند تا از عملکرد مطلوب سازه اطمینان حاصل شود.
دانستن اطلاعات مربوط به جوش ها و نحوه طراحی جوش ها در اتصالات سازه های فولادی یکی از ضروریات مهندسین عمران، مخصوصا طراحان سازه می باشد. در فول پک طراحی سازه در بخش طراحی اتصالات سازه های فولادی می توانید آموزش کامل طراحی جوش ها در انواع اتصالات را دریافت کنید.
