مفاهیم اولیه سیستم اتصالات تک ضرب (میخکوب)

سیستم اتصالات تک ضرب (میخکوب)، بتن، طراحی، فولاد، نصب

در سیستم های میخکوب، میخ به وسیله ی دستگاهی که با چاشنی کار می کند به داخل فولاد، بتن و یا مصالح بنایی فرو می رود. پیستون داخلی با استفاده از قدرت چاشنی میخ را به داخل ماده پایه هدایت می کند. استفاده از میخکوب های چکشی به دهه ۱۹۵۰ میلادی برمیگردد. از آن زمان به بعد، با گسترش نوآوری ها در زمینه اتصال مستقیم توسط میخکوب این سیستم بهره وری، ایمنی و قابلیت اطمینان بیشتری پیدا کرد.

سیستم اتصالات تک ضرب از سه بخش اصلی تشکیل شده است: دستگاه میخکوب، انرژی محرکه و المان اتصال (میخ) و این در حالیست که دستگاه های میخکوب از نظر نوع انرژی محرکه به سه دسته ی چاشنی (باروت)، گاز و باتری به عنوان یکی از نوآوری های اخیر دسته بندی می شوند. اطلاعات بیشتر و تفاوت های این سیستم ها را می توانید در جدول زیر ببینید.

جدول ۱ : انواع میخکوب ها از نظر نیروی محرکه

بسته به نیروی محرکه مورد استفاده، سه روش اولیه برای اتصال میخ به فولاد وجود دارد: میخ های دارای نوک تیز، میخ های دارای نوک صاف و پیچ های دارای نوک صاف. برای اطلاعات بیشتر جدول زیر را ببینید:

جدول ۲ : انواع میخ پیچ ها

در اتصال توسط میخ بر روی مصالح پایه فولاد چهار مکانیزم وجود دارد: اصطکاک، قفل شدگی، لحیم شدن و ذوب. برای میخ پیچ های نوک تیز، مقاومت ماده پایه در مقابل حرکت میخ منجر به ایجاد یک اتصال می شود. به همین دلیل در هنگام اعمال نیروی کششی به میخ انتقال نیروی اعمالی به ماده پایه از طریق اصطکاک انجام می شود. اگر اتصال دهنده نوک تیز دارای پیچ یا خمیدگی در امتداد ساق باشد ، ضریب اصطکاک در نواحی در تماس افزایش می یابد و یک قفل مکانیکی بین ماده پایه و اتصال دهنده ایجاد کرده و حالت قفل شدگی ایجاد می شود. لحیم کاری به دلیل وجود پوشش نازک روی سطح اتصال دهنده صورت می گیرد که در حین شلیک و در درجه حرارت بالای ایجاد شده به دلیل اصطکاک، تا حدی ذوب می شود.

نوک اتصال دهنده به سمت بالاترین درجه حرارت در حین شلیک می رود، که منجر به همجوشی بین اتصال دهنده ، ماده روی و مصالح پایه فولادی می شود. این همجوشی می تواند مکانیسم مهمی برای نگهداری میخ باشد. با این حال، این فقط در میخ پیچ های نوک تیز که نفوذ نمی کنند، دیده می شود.

میخ پیچ های نوک صاف در درجه اول به دلیل قرار گرفتن در یک سوراخ کوچک اولیه (پیش سوراخکاری اولیه) همجوشی و اصطکاک را تجربه می کنند که ظرفیت بار قابل توجهی را فراهم می کند. میخ پیچ های نوک صاف با استفاده از سیستم میخکوب هیلتی به داخل سوراخ ایجاد شده از قبل هدایت می شوند و حالت قفل شدگی را ایجاد می کنند.

اگر ماده پایه بتن باشد سه مکانیزم اصلی برای اتصال وجود دارد: چسبندگی/ ذوب شدگی، قفل شدگی و گیرکردن. همان طور که در فولاد میخ به وسیله ی لحیم کاری متصل می شود، گرمای ایجاد شده در حین حرکت میخ به داخل بتن باعث فشرده کردن بتن و ایجاد یک حجم صلب در اطراف میخ می شود که علت آن دمای بالا و اصطکاک ایجاد شده است. در نهایت نیرویی ناشی از قفل شدگی در اطراف میخ گسترش می یابد. واشرهای موجود بر روی میخ می تواند باعث اتصال بهتر میخ به بتن شود. در شرایط خاص می توان با استفاده از یک واشر اضافی مقاومت برشی را بالا برد.

پس از درک درست از مکانیسم های اصلی نگه داشتن میخ در بتن، نکته ی مهم دیگر درک درست از عوامل تاثیرگذار بر ظرفیت باربری میخ هاست. برای ماده پایه فولادی برخی از عوامل مانند ضخامت فولاد، مقاومت کششی و سختی میخ و نیز فواصل بین اتصال میخ ها و فاصله از لبه ی میخ ها و قطر میخ ها مد نظر است. همچنین میزان نفوذ میخ داخل فولاد نیز نقش مهمی در باربری بازی می کند.

به صورت مشابه برای اتصال میخ ها در بتن عواملی مانند میزان نفوذ میخ در بتن، مقاومت فشاری بتن، سختی میخ و فاصله میخ از یکدیگر و از لبه آزاد بتن تأثیر گذار است.

به طور معمول وقتی مقاومت فشاری بتن افزایش پیدا کند ظرفیت اتصال با میخ نیز افزایش پیدا می کند. عملکرد بهینه میخ ها در بتن های با مقاومت فشاری ۱۵ تا ۴۰ مگاپاسکال دیده می شود. ممکن است شما میخ ها را در بتن های با مقاومت بالاتر حدود ۵۵ مگاپاسکال آزمایش کنید اما باید به این نکته توجه کنید که در شلیک میخ بر روی این گونه بتن ها باید پیش سوراخکاری انجام شود.

آیتم های تاثیر گذار در باربری برای کاربردهای عمومی دستگاه های میخکوب بر روی بتن و فولاد باید مطابق استانداردهای ASTM E۱۱۹۰ و یا ICC-ES AC۷۰ باشد. این استانداردها برای سیستم های سقف عرشه فولادی می بایست مطابق با ICC-ES AC۴۳  باشد.

این استانداردها تست های دوام، ادبیات فنی و شرایط تاییدیه های منطبق بر آیین نامه ها را در این نوع اتصال ها مورد بررسی قرار می دهند. برخی از گسیختگی های معمول نیز در این گونه تست ها مورد بررسی و آزمایش قرار می گیرند که به شرح زیر است:

نیروی بیرون آمدگی میخ در فولاد

• نیروی بیرون آمدگی میخ در بتن
• گسیختگی ورق فولادی اتصال
• شکستگی برشی میخ و…