رول بولت و عوامل مؤثر در انتخاب آن

رول بولت ها در ساخت و ساز برای اتصال صفحه‌های فلزی به سطوح مختلف مانند بتن سخت شده، سنگ، آجر و غیره استفاده می‌شوند. این صفحه‌ها امکان جوشکاری و اتصال قطعات فلزی گوناگون به سازه بتنی را فراهم می‌آورند. همچنین، با استفاده از این رول بولت‌ها می‌توان شاسی انواع نماهای خشک، ساپورت‌های تأسیسات مکانیکی و الکتریکی، تجهیزات و ماشین‌آلات و دیگر عناصر را به سازه بتنی متصل کرد. نکته‌ای که باید به آن توجه ویژه‌ای داشت، انتخاب صحیح نوع رول بولت با توجه به عملکرد، ابعاد، ظرفیت باربری و محدودیت‌های نصب است.

روش عملکرد رول بولت ها

رول بولت ها به طور کلی به سه روش عملکرد خود را نشان میدهند، که به آنها اشاره میکنیم:
۱- روش اصطکاکی یا انبساطی:
در این روش، پس از نصب رول بولت، نیروی اصطکاکی با مصالح پایه می‌تواند بارهای مختلفی را تحمل کند. این نوع رول بولت ها، چه فلزی و چه پلاستیکی، به این شیوه عمل می‌کنند.

۲- روش کلیدی یا چفت و بست:
این نوع رول با ایجاد حفره‌ای در مصالح پایه، به ویژه بتن، باعث گیرایی و استحکام بیشتری می‌شوند. انکرهای کلیدی ظرفیت باربری بالایی دارند و قابلیت تحمل بارهای دینامیکی را نیز دارا هستند و می‌توانند در فاصله‌های نزدیک به لبه مصالح پایه نصب شوند.

۳- روش ترکیبی از اصطکاک و کلیدی:
این رول بولت ها به طور همزمان به دو روش اصطکاکی و کلیدی عمل می‌کنند. این نوع رول ها نیز توانایی تحمل بارهای دینامیکی را داشته و ظرفیت باربری بالایی از خود نشان می‌دهند.

عوامل مؤثر در انتخاب رول بولت

عوامل تأثیرگذار بر انتخاب رول بولت به شرح زیر هستند:

۱- شرایط محیطی:
ویژگی‌های جغرافیایی مکانی که رول بولت نصب می‌شود، شامل شرایط آب و هوایی، میزان رطوبت، وجود مواد خورنده و اسیدی، چربی‌ها، مواد نفتی، فسفات‌ها، سولفات‌ها و … در نواحی نزدیک دریا، پالایشگاه‌ها، تصفیه‌خانه‌ها، نیروگاه‌ها و کارخانجات، از جمله موارد مهم در انتخاب رول بولت به شمار می‌رود. نوع و جنس رول بولت (فولادی یا پلاستیکی) و نوع پوشش (مانند گالوانیزه سرد، گالوانیزه گرم، استنلس استیل و …) بر اساس شرایط محیطی تعیین می‌شود.

۲- مقدار بار:
رول بولت های مکانیکی مختلف بر اساس خصوصیات عملکرد، جنس و نوع بار (کششی یا برشی و یا بارهای استاتیک و دینامیک) توانایی تحمل بارهای متنوعی دارند.

۳- نوع بار:
بارهای سازه‌ای به طور کلی به دو دسته تقسیم می‌شوند:
۳-۱- بارهای استاتیکی:
این بارها به طور ثابت به سازه وارد می‌شوند و با گذشت زمان تغییر نمی‌کنند. برای مثال، وزن سازه، تجهیزات نصب شده، نفرات و بارهای مرده از جمله بارهای استاتیکی هستند. تقریباً تمامی انکرها توانایی تحمل این نوع بارها را دارند.

۳-۲- بارهای دینامیکی:
با گذشت زمان، بارهای دینامیکی می‌توانند دستخوش تغییر شوند و به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند:
۳-۲-۱- خستگی:
حرکت ماشین‌آلات، نیروی باد، برف، تردد افراد و کارکرد تجهیزات مانند ژنراتورها و موتورهای الکتریکی از نمونه‌های بارهای خستگی هستند.
۳-۲-۲- شوک:
این بار به صورت لحظه‌ای و به دلیل برخورد، انفجار یا تخریب بخشی از سازه ایجاد می‌شود.
۳-۲-۳- زلزله:
برای تحمل هر نوع بار دینامیکی لازم است که رول بولت مناسب انتخاب گردد.

۴- قطر رول بولت و عمق نصب:
مقدار بار و محدودیت‌های فیزیکی شامل قطر سوراخ‌های ماشین‌آلات و تجهیزاتی که قرار است نصب شوند و همچنین محدودیت‌های طراحی و اجرایی مانند فاصله انکرها از لبه بتن و فاصله بین دو رول بولت، مشخص‌کننده قطر و عمق نصب رول بولت هستند.

عمق نصب رول بولت به میزان باربری وابسته است و البته حداقل و حداکثر این عمق با توجه به ضخامت مواد پایه و همچنین ویژگی‌های رول بولت و استانداردهای مربوطه متغیر است.

۵– مصالح و مواد اولیه (Raw Materials)
انواع مختلف بتن شامل بتن متراکم (Dense)، بتن توخالی (Hollow)، بتن سبک (Lightweight)، بتن ترک‌دار (Cracked)، بتن هوادار (Aerated) و … همچنین انواع مختلف آجر (Brick)، آجر سفالی (Hollow Brick)، بلوک‌های گچی و سیمانی (Gypsum & Cement Board) و سنگ‌های طبیعی (Natural Stones) از جمله مصالحی هستند که به دلیل ویژگی‌های استحکامی‌ متفاوت، عامل مهمی در انتخاب رول بولت به شمار می‌آیند.

۶- فاصله از لبه مصالح و فاصله بین رول بوت ها (Edge & Separation Distance)
هر رول بولت دارای مشخصات خاصی است که بر اساس آن باید در فاصله مشخصی از لبه خالی بتن و نیز فاصله معینی از دیگر رول بولت های مکانیکی قرار گیرد.

۷- شرایط نصب
رول بولت ها به دو صورت اصلی نصب می‌شوند:
۷-۱ – نصب از طریق عبور (Through Fastening)
در این روش، رول بولت و سلاحی که قرار است نصب شود به صورت همزمان راه‌اندازی می‌شوند.
۷-۲ – نصب پیش‌تنیده (Pre Setting)
در این روش ابتدا رول بولت در محل مشخص قرار می‌گیرد و سپس سلاحین مورد نظر در زمان مناسب نصب می‌شود.

انواع نقص انکر (Anchor Failure):

۱– خروج (Pull Out)
در این حالت رول بولت از حفره ایجاد شده خارج می‌شود، بدون اینکه آسیب به رول بولت یا سایر تجهیزات و مصالح و بتن وارد شود. عدم توجه به مشخصات نصب رول بولت، مهم‌ترین عامل ایجاد این نقص است.

۲- افت (Pull Over)
عدم تناسب بار وارده با ضخامت تجهیز یا صفحه نصب باعث این نقص می‌شود. در این حالت، تجهیز یا صفحه نصب آسیب می‌بیند.

۳- شکست بتن (Concrete Breakage)
زمانی که انکر در بتن نصب می‌شود، تنش‌ها در یک فضای مخروطی در بتن توزیع می‌شوند. اگر بتن نتواند این مقدار تنش را تحمل کند، شکست مخروطی بتن به وقوع می‌پیوندد.

۴- ترک خوردن مصالح پایه (Cracking of Base Material)
این نقص زمانی اتفاق می‌افتد که حداقل فاصله بین دو رول بولت یا حداقل فاصله آنها از لبه بتن رعایت نشود.

۵- شکست فولاد (Steel Breakage)
در این حالت، بار وارده از مقاومت کششی رول بولت فراتر می‌رود و در نتیجه رول بولت شکسته می‌شود.

عوامل مؤثر در طراحی انکر

در نظر گرفتن شرایط و اهمیت نصب، انتخاب رول بولت مناسب باید بر اساس طراحی و مبانی علمی انجام شود. برخی از عوامل مهم در طراحی رول بولت به شرح زیر است:

۱- جهت بار
تمامی بارهای وارده، با هر نوع و ماهیتی، به دو دسته بار تقسیم می‌شوند:

۱-۱ – بار کششی (Tensile Load, N)

۲-۱ – بار برشی (Shear Load, V)

به همین دلیل، انواع رول بولت ها بر اساس ظرفیت باربری کششی و برشی شناسایی می‌شوند و مقدار این بارها باید در طراحی مشخص شود.

۲- نوع بار
در طراحی باید مشخص شود که بار وارد شده استاتیکی است یا دینامیکی.

۳- بار وارد بر سازه
تمام بارهایی که بر سازه و انتهای رول بولت تأثیر می‌گذارند، باید در طراحی مد نظر قرار بگیرند. این بارها می‌توانند شامل وزن بخش‌های سازه و تجهیزاتی که به صورت دائمی نصب شده‌اند (بارهای مرده) یا بارهای ناشی از عوامل خارجی مانند باد، برف، زلزله و یا ماشین‌آلات در حال کار باشند.

۴- بار وارد به رول بولت
نقص‌هایی مانند نصب نادرست رول بولت ممکن است باعث شود که تمامی انکرها نتوانند بارهای وارده را به طور مساوی تحمل کنند. برای جلوگیری از این مشکل می‌توان فاصله بین رول بولت و سوراخ در تجهیز یا صفحه فلزی را با استفاده از روش‌هایی مثل واشرهای خاص (Dynamic Set) پر کرد.

۵- مصالح پایه

۶- فاصله رول بولت ها از یکدیگر و فاصله از لبه مصالح پایه
تا زمانی که مخروط‌های تنش ایجاد شده توسط هر رول بولت با یکدیگر تداخل نداشته باشند یا از لبه مصالح پایه فاصله کافی داشته باشند، باربری رول بولت ها تحت تأثیر قرار نخواهد گرفت. اما اگر این فواصل کاهش یابد، باید ضرایب کاهش دهنده بر باربری انکرها اعمال گردد. این فواصل از یک حد مشخص نمی‌توانند پایین‌تر روند.

۷- عمق کاشت
تغییر در عمق کاشت می‌تواند اندازه مخروط تنش را تغییر دهد که اثرگذار بر طراحی خواهد بود.

۸- میلگردهای مسلح‌کننده بتن
وجود میلگردهای مسلح‌کننده می‌تواند در کاهش تأثیر تداخل مخروط‌های تنش کمک کند.

۹- بتن ترک‌دار
زمانی که بتن به عنوان ماده پایه تحت بار قرار می‌گیرد، ترک‌های ریزی بر روی آن ایجاد می‌شود، که معمولاً با چشم غیرمسلح قابل دیدن نیستند و اندازه آن‌ها از ۰٫۳ میلی‌متر بیشتر نیست. اگر رول بولت در این نواحی نصب شود، به ویژه زمانی که بارهای ورودی دینامیکی هستند، وجود این ترک‌ها به دلیل باز و بسته شدن، ظرفیت اتصال رول بولت با بتن را کاهش می‌دهد و یکپارچگی مخروط تنش ایجاد شده را مختل می‌کند.

۱۰- رفتار رول بولت در معرض حرارت
زمانی که رول بولت ها در معرض آتش‌سوزی یا انفجار قرار می‌گیرند، با گذشت زمان ظرفیت باربری آن‌ها کاهش می‌یابد. لذا داشتن اطلاعات مربوط به رفتار و میزان کاهش باربری رول بولت ها در طراحی تأثیر مستقیم دارد.