In verskeie strukturele situasies moet ingenieurs dalk die sterkte van gewrigte wat deur sweislasse en meganiese hegstukke gemaak word, evalueer.Vandag is meganiese hegstukke gewoonlik boute, maar ouer ontwerpe kan klinknaels hê.
Dit kan gebeur tydens opgraderings, opknappings of verbeterings aan 'n projek.’n Nuwe ontwerp kan boutwerk en sweiswerk vereis om saam te werk in ’n las waar die materiaal wat verbind moet word eers saamgebout en dan gesweis word om volle sterkte aan die las te verskaf.
Die bepaling van die totale lasvermoë van 'n las is egter nie so eenvoudig soos om die som van die individuele komponente (sweislasse, boute en klinknaels) bymekaar te tel nie.So 'n aanname kan tot rampspoedige gevolge lei.
Bouteverbindings word beskryf in die American Institute of Steel Structures (AISC) Struktuurgewrigspesifikasie, wat ASTM A325- of A490-boute as stywe monteer-, voorlaai- of skuifsleutel gebruik.
Draai styfgedraaide verbindings met 'n slagsleutel of slotmaker met 'n konvensionele dubbelzijdige moersleutel vas om te verseker dat die lae nou in kontak is.In 'n voorgespanne verbinding word die boute so geïnstalleer dat hulle aan aansienlike trekbelastings onderwerp word, en die plate word aan drukbelastings onderwerp.
1. Draai die moer.Die metode om die moer te draai behels om die bout vas te trek en dan die moer 'n bykomende hoeveelheid te draai, wat afhang van die deursnee en lengte van die bout.
2. Kalibreer die sleutel.Die gekalibreerde moersleutelmetode meet die wringkrag wat met boutspanning geassosieer word.
3. Torsie tipe spanning aanpassing bout.Afdraai-spanningboute het klein knoppies aan die einde van die bout oorkant die kop.Wanneer die vereiste wringkrag bereik is, word die stoet afgeskroef.
4. Reguit trek indeks.Direkte spanningsaanwysers is spesiale wassers met oortjies.Die hoeveelheid kompressie op die nok dui die vlak van spanning aan wat op die bout toegepas word.
In leek se terme tree boute op soos penne in stywe en voorafgespanne lasse, baie soos 'n koperpen wat 'n stapel geperforeerde papier bymekaar hou.Kritieke glyverbindings werk deur wrywing: voorbelasting skep afwaartse krag, en wrywing tussen die kontakvlakke werk saam om gly van die gewrig te weerstaan.Dit is soos 'n bindmiddel wat 'n stapel papiere bymekaar hou, nie omdat gate in die papier geslaan word nie, maar omdat die binder die papiere bymekaar druk en die wrywing die stapel bymekaar hou.
ASTM A325-boute het 'n minimum treksterkte van 150 tot 120 kg per vierkante duim (KSI), afhangende van die boutdeursnee, terwyl A490-boute 'n treksterkte van 150 tot 170-KSI moet hê.Klinknaelverbindings gedra meer soos stywe gewrigte, maar in hierdie geval is die penne klinknaels wat tipies ongeveer die helfte so sterk soos 'n A325-bout is.
Een van twee dinge kan gebeur wanneer 'n meganies vasgemaakte verbinding aan skuifkragte onderwerp word (wanneer een element geneig is om oor 'n ander te gly as gevolg van 'n toegepaste krag).Boute of klinknaels kan aan die kante van die gate wees, wat veroorsaak dat die boute of klinknaels terselfdertyd afskeer.Die tweede moontlikheid is dat die wrywing wat veroorsaak word deur die klemkrag van die voorgespanne hegstukke skuifladings kan weerstaan.Geen glip word vir hierdie verbinding verwag nie, maar dit is moontlik.
'n Stywe verbinding is aanvaarbaar vir baie toepassings, aangesien effense gly nie die eienskappe van die verbinding nadelig kan beïnvloed nie.Oorweeg byvoorbeeld 'n silo wat ontwerp is om korrelmateriaal te berg.Daar kan effense gly wees wanneer dit vir die eerste keer gelaai word.Sodra glip plaasvind, sal dit nie weer gebeur nie, want alle daaropvolgende vragte is van dieselfde aard.
Lasomkering word in sommige toepassings gebruik, soos wanneer roterende elemente aan afwisselende trek- en drukbelastings onderwerp word.Nog 'n voorbeeld is 'n buigelement wat aan volle omgekeerde belastings onderwerp word.Wanneer daar 'n beduidende verandering in lasrigting is, kan 'n voorafgelaaide verbinding nodig wees om sikliese glip uit te skakel.Hierdie glip lei uiteindelik tot meer glip in die langwerpige gate.
Sommige gewrigte ervaar baie lassiklusse wat tot moegheid kan lei.Dit sluit in perse, hyskraanstutte en verbindings in brûe.Glykritiese verbindings word vereis wanneer die verbinding in die omgekeerde rigting aan vermoeiingsbelastings onderwerp word.Vir hierdie tipe toestande is dit baie belangrik dat die gewrig nie gly nie, daarom is gly-kritiese gewrigte nodig.
Bestaande boutverbindings kan volgens enige van hierdie standaarde ontwerp en vervaardig word.Klinknaelverbindings word as dig beskou.
Gelaste lasse is styf.Soldeerverbindings is moeilik.Anders as stywe boutverbindings, wat onder las kan gly, hoef sweislasse nie die toegepaste las in 'n groot mate te rek en te versprei nie.In die meeste gevalle vervorm gelaste en dra-tipe meganiese hegstukke nie op dieselfde manier nie.
Wanneer sweislasse met meganiese hegstukke gebruik word, word die las deur die harder deel oorgedra, sodat die sweislas byna al die las kan dra, met baie min wat met die bout gedeel word.Daarom moet sorg gedra word wanneer sweis, vasbout en klink.Spesifikasies.AWS D1 los die probleem op om meganiese hegstukke en sweislasse te meng.Spesifikasie 1:2000 vir strukturele sweiswerk – staal.Paragraaf 2.6.3 bepaal dat vir klinknaels of boute wat in laer-tipe verbindings gebruik word (dws waar die bout of klinknael as 'n pen optree), meganiese hegstukke nie oorweeg moet word om die las met die sweislas te deel nie.Indien sweiswerk gebruik word, moet hulle voorsien word om die volle las in die las te dra.Verbindings wat aan een element gesweis en aan 'n ander element vasgenael of vasgebout is, word egter toegelaat.
Wanneer laertipe meganiese hegstukke gebruik word en sweislasse bygevoeg word, word die dravermoë van die bout grootliks verwaarloos.Volgens hierdie bepaling moet die sweislas ontwerp word om alle vragte oor te dra.
Dit is in wese dieselfde as AISC LRFD-1999, klousule J1.9.Die Kanadese standaard CAN/CSA-S16.1-M94 laat egter ook alleenstaande gebruik toe wanneer die krag van die meganiese hegstuk of bout hoër is as dié van sweiswerk.
In hierdie saak is drie kriteria konsekwent: die moontlikhede van meganiese bevestigings van die tipe dra en die moontlikhede van sweislasse klop nie.
Afdeling 2.6.3 van AWS D1.1 bespreek ook situasies waar boute en sweislasse in 'n tweedelige verbinding gekombineer kan word, soos getoon in Figuur 1. Sweislasse aan die linkerkant, aan die regterkant vasgebout.Die totale krag van sweislasse en boute kan hier in ag geneem word.Elke deel van die hele verbinding werk onafhanklik.Hierdie kode is dus 'n uitsondering op die beginsel vervat in die eerste deel van 2.6.3.
Die reëls wat sopas bespreek is, is van toepassing op nuwe geboue.Vir bestaande strukture, stel klousule 8.3.7 D1.1 dat wanneer strukturele berekeninge toon dat 'n klinknael of bout deur 'n nuwe totale las oorlaai sal word, slegs die bestaande statiese las daaraan toegeken moet word.
Dieselfde reëls vereis dat indien 'n klinknael of bout slegs oorlaai word met statiese vragte of aan sikliese (moegheid) belastings onderwerp word, voldoende basismetaal en sweislasse bygevoeg moet word om die totale las te ondersteun.
Die verspreiding van las tussen meganiese hegstukke en sweislasse is aanvaarbaar as die struktuur vooraf gelaai is, met ander woorde as gly tussen die gekoppelde elemente plaasgevind het.Maar slegs statiese vragte kan op meganiese hegstukke geplaas word.Lewendige vragte wat tot groter gly kan lei, moet beskerm word deur die gebruik van sweislasse wat die hele las kan weerstaan.
Sweislasse moet gebruik word om alle toegepaste of dinamiese belading te weerstaan.Wanneer meganiese hegstukke reeds oorlaai is, word vragdeling nie toegelaat nie.Onder sikliese laai word lasdeling nie toegelaat nie, aangesien die las kan lei tot permanente glip en oorlading van die sweislas.
illustrasie.Oorweeg 'n skootlas wat oorspronklik styf vasgebout was (sien Figuur 2).Die struktuur voeg ekstra krag by, en verbindings en verbindings moet bygevoeg word om dubbel die sterkte te verskaf.Op fig.3 toon die basiese plan vir die versterking van die elemente.Hoe moet die verbinding gemaak word?
Aangesien die nuwe staal met filetsweislasse aan die ou staal verbind moes word, het die ingenieur besluit om 'n paar filetsweislasse by die las te voeg.Aangesien die boute nog in plek was, was die oorspronklike idee om slegs die sweislasse by te voeg wat nodig was om die ekstra krag na die nuwe staal oor te dra, met die verwagting dat 50% van die las deur die boute gaan en 50% van die las deur die nuwe sweislasse.Is dit aanvaarbaar?
Kom ons neem eers aan dat geen statiese ladings tans op die verbinding toegepas word nie.In hierdie geval is paragraaf 2.6.3 van AWS D1.1 van toepassing.
In hierdie laertipe las kan die sweislas en bout nie oorweeg word om die las te deel nie, dus moet die gespesifiseerde sweisgrootte groot genoeg wees om al die statiese en dinamiese las te ondersteun.Die drakrag van die boute in hierdie voorbeeld kan nie in ag geneem word nie, want sonder 'n statiese las sal die verbinding in 'n slap toestand wees.Die sweislas (ontwerp om die helfte van die las te dra) breek aanvanklik wanneer die volle las toegepas word.Dan probeer die bout, wat ook ontwerp is om die helfte van die vrag oor te dra, die vrag oor te dra en breek.
Veronderstel verder dat 'n statiese las toegepas word.Daarbenewens word aanvaar dat die bestaande verbinding voldoende is om die bestaande permanente las te dra.In hierdie geval is paragraaf 8.3.7 D1.1 van toepassing.Nuwe sweislasse hoef net verhoogde statiese en algemene lewendige ladings te weerstaan.Bestaande dooie vragte kan aan bestaande meganiese hegstukke toegewys word.
Onder konstante las sak die verbinding nie.In plaas daarvan dra die boute reeds hul las.Daar was 'n mate van gly in die verbinding.Daarom kan sweislasse gebruik word en dit kan dinamiese vragte oordra.
Die antwoord op die vraag "Is dit aanvaarbaar?"hang af van lastoestande.In die eerste geval, in die afwesigheid van 'n statiese lading, sal die antwoord negatief wees.Onder die spesifieke omstandighede van die tweede scenario is die antwoord ja.
Net omdat 'n statiese las toegepas word, is dit nie altyd moontlik om 'n gevolgtrekking te maak nie.Die vlak van statiese ladings, die toereikendheid van bestaande meganiese verbindings en die aard van die eindladings—hetsy staties of siklies—kan die antwoord verander.
Duane K. Miller, MD, PE, 22801 Saint Clair Ave., Cleveland, OH 44117-1199, Sweistegnologiesentrumbestuurder, Lincoln Electric Company, www.lincolnelectric.com.Lincoln Electric vervaardig sweistoerusting en sweisverbruiksartikels wêreldwyd.Sweistegnologiesentrum-ingenieurs en -tegnici help kliënte om sweisprobleme op te los.
American Welding Society, 550 NW LeJeune Road, Miami, FL 33126-5671, telefoon 305-443-9353, faks 305-443-7559, webwerf www.aws.org.
ASTM Intl., 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959, telefoon 610-832-9585, faks 610-832-9555, webwerf www.astm.org.
American Steel Structures Association, One E. Wacker Drive, Suite 3100, Chicago, IL 60601-2001, telefoon 312-670-2400, faks 312-670-5403, webwerf www.aisc.org.
FABRICATOR is Noord-Amerika se voorste staalvervaardigings- en -vormtydskrif.Die tydskrif publiseer nuus, tegniese artikels en suksesverhale wat vervaardigers in staat stel om hul werk doeltreffender te doen.FABRICATOR is sedert 1970 in die bedryf.
Nou met volle toegang tot The FABRICATOR digitale uitgawe, maklike toegang tot waardevolle industrie hulpbronne.
Die digitale uitgawe van The Tube & Pipe Journal is nou ten volle toeganklik en bied maklike toegang tot waardevolle industriebronne.
Kry volledige digitale toegang tot die STAMPING Journal, wat die nuutste tegnologie, beste praktyke en industrienuus vir die metaalstempelmark bevat.
Nou met volle digitale toegang tot The Fabricator en Español, het jy maklike toegang tot waardevolle industriebronne.