استحکام برشی جوش نرده های میلگردی

نرده های میلگردی جوش داده شده برای کاربردهای مختلفی از جمله حصارکشی های امنیتی، حصارکشی های کشاورزی و حتی اهداف تزئینی انتخابی محبوب هستند. حصار میلگردی جوشی شامل میلگردهای عمودی است که به میلگردهای افقی جوش داده شده و ساختاری مشبک را تشکیل می دهد. میلگردهایی که در ساخت نرده استفاده می‌شوند معمولاً از فولاد نورد شده ساخته می‌شوند و استحکام نرده تا حد زیادی با مقاومت برشی اتصالات جوش داده شده تعیین می‌شود.

استحکام برشی چیست؟

استحکام برشی توانایی یک ماده برای مقاومت در برابر نیروهایی است که به آن اعمال می شود و باعث تغییر شکل یا شکستن آن می شود. این یک ویژگی مهم در مهندسی و علم مواد، به ویژه در طراحی سازه ها و ماشین آلات است.

هنگامی که نیرویی به سطح یک ماده وارد می شود، باعث می شود که لایه های ماده از روی یکدیگر بلغزند. این حرکت لغزش برشی نامیده می شود و می تواند منجر به تغییر شکل یا شکست مواد شود. مقاومت برشی حداکثر نیرویی است که یک ماده می تواند قبل از شروع به تغییر شکل یا شکستن تحت برش تحمل کند.

استحکام برشی یک ماده را می توان با استفاده از روش های مختلف آزمایش، بسته به نوع ماده و کاربرد اندازه گیری کرد. به طور کلی، این آزمایش شامل اعمال نیروی برشی به نمونه ای از ماده و اندازه گیری نیروی مورد نیاز برای تغییر شکل یا شکستن آن است.

مقاومت برشی یک ماده می تواند به عوامل مختلفی از جمله ترکیبات، ریزساختارها و عمر پردازش آن بستگی داشته باشد. به عنوان مثال، مواد با تراکم بالاتر که دارای ذرات بیشتری هستند، عموماً مقاومت برشی بالاتری نسبت به ماده ای با تراکم کمتر خواهد داشت.

مقاومت برشی یک ماده می تواند به دما و سرعت تغییر شکل نیز بستگی داشته باشد. در دماهای بالاتر، مواد معمولا نرم تر و مستعد تغییر شکل هستند، در حالی که در دماهای پایین تر، شکننده تر و احتمال شکستگی آن ها بیشتر است

به طور خلاصه، مقاومت برشی معیاری از توانایی یک ماده برای مقاومت در برابر نیروهایی است که باعث تغییر شکل یا شکستن موازی سطح آن می شود. این یک ویژگی مهم در مهندسی و علم مواد است و برای طراحی سازه ها و ماشین آلاتی که در معرض نیروهای برشی هستند استفاده می شود.

عوامل موثر بر مقاومت برشی اتصالات جوشی

مقاومت برشی اتصالات جوشی در نرده های میلگردی می تواند تحت تأثیر عوامل مختلفی قرار گیرد. برخی از عوامل کلیدی که می توانند بر مقاومت برشی اتصالات جوشی تأثیر بگذارند عبارتند از:

روش جوشکاری

روشی که برای جوش دادن میلگردها به یکدیگر استفاده می شود می تواند تأثیر بسزایی در استحکام اتصالات جوش داده شده داشته باشد. روش های جوشکاری،شامل دو دسته جوشکاری های ذوبی و جوشکاری های غیر ذوبی هستند. روش های جوشکاری ذوبی شامل جوشکاری الکترونی، جوشکاری لیزری، جوشکاری اٌکسی گاز و جوشکاری قوسی می باشد. روش های جوشکاری غیر ذوبی شامل انواع جوشکاری مقاومتی، اصطکاکی، انفجاری، فراصوتی، نور می باشد. فنس های میلگردی جوشی نوین حصار به روش های جوش مقاومتی تولید می شوند.

پارامترهای جوشکاری

پارامترهای مورد استفاده در فرآیند جوشکاری مانند جریان، ولتاژ و سرعت جوشکاری نیز می توانند بر استحکام اتصالات جوشی تأثیر بگذارند. اگر پارامترهای جوش برای جنس میلگرد و پیکربندی اتصال بهینه نشده باشند، جوش های حاصل ممکن است ضعیف تر و مستعد شکست باشند.

جنس میلگرد

مواد مورد استفاده برای ساخت میلگردها می تواند بر مقاومت برشی اتصالات جوش داده شده تأثیر بگذارد. میلگردهای ساخته شده از مواد با کیفیت و مقاومت بالاتر، مانند فولاد کم آلیاژ با استحکام بالا (HSLA)، می توانند جوش های قوی تری نسبت به جوش های ساخته شده از مواد کم استحکام ایجاد کنند.

پیکربندی مشترک

پیکربندی اتصال، از جمله زاویه اتصال و تعداد میلگردهایی که به هم وصل می شوند نیز می توانند بر استحکام اتصال جوش داده شده تأثیر بگذارند. اتصالات با سطح تماس بزرگتر و میلگردهای بیشتری که به هم وصل شده اند معمولاً می توانند بارهای بیشتری را نسبت به اتصالات کوچکتر و ساده تر تحمل کنند.

تست مقاومت برشی اتصالات جوش داده شده

برای تعیین مقاومت برشی اتصالات جوشی در نرده های میلگردی می توان از آزمون های مختلفی استفاده کرد. یکی از روش های رایج، آزمایش برشی است که شامل اعمال بار بر روی اتصال جوش شده در جهتی موازی با صفحه اتصال است. بار تا زمانی که اتصال گسیخته شود افزایش می یابد و حداکثر باری که اتصال می تواند قبل از شکست تحمل کند ثبت می شود. مطابق استاندارد ملی شماره ۲۱۱۳۲، کمینه مقدار میانگین نیروی برشی باید ۷۰ درصد استحکام شکست میلگرد یا اینکه مطابق مقادیر مشخص شده در جدول زیر و از این دو معیار، هر کدام که بزرگتر بود، باشد. فنس های تولیدشده در کارخانه جات تولیدی نوین حصار این تست را گذرانده اند.

آزمون دیگری که جهت سنجش اتصالات جوشی میتوان از آن بهره برد  آزمون خمش است که شامل خم کردن بخشی از نرده میلگردی جوش داده شده تا زمانی که ترک یا شکستی در اتصال جوش داده شده رخ دهد، می باشد. برای تعیین مقاومت برشی اتصال جوش داده شده می توان از زاویه خمش و مقدار نیروی لازم برای ایجاد شکست استفاده کرد.

طراحی برای مقاومت برشی

هنگام طراحی نرده های میلگردی جوشی، مهم است که مقاومت برشی اتصالات جوش داده شده را در نظر بگیرید تا اطمینان حاصل شود که نرده می تواند بارهای مورد انتظار را تحمل کند. به عنوان مثال در مزارع نرده ها می بایست در برابر ضربات حیوانات اهلی و وحشی مقاومت کنند. برای طراحی مقاومت برشی می توان مراحل زیر را طی کرد:

بارهای مورد انتظار را تعیین کنید

اولین قدم در طراحی مقاومت برشی، تعیین بارهای مورد انتظاری است که حصار متحمل خواهد شد. این می تواند شامل بارهای باد، بارهای برف و بارهای ناشی از ضربه یا برخورد باشد.

مواد میلگرد مناسب را انتخاب کنید

مواد مورد استفاده برای ساخت میلگردها باید بر اساس بارهای مورد انتظار و مقاومت مورد نیاز اتصالات جوش داده شده انتخاب شود.