في المواقف الهيكلية المختلفة ، قد يحتاج المهندسون إلى تقييم قوة المفاصل التي يتم إجراؤها بواسطة اللحامات والمثبتات الميكانيكية.اليوم ، عادةً ما تكون السحابات الميكانيكية عبارة عن مسامير ، لكن التصميمات القديمة قد تحتوي على مسامير.
يمكن أن يحدث هذا أثناء الترقيات أو التجديدات أو التحسينات على المشروع.قد يتطلب التصميم الجديد تثبيتًا ولحامًا للعمل معًا في مفصل حيث يتم أولاً ربط المادة المراد ربطها معًا ثم لحامها لتوفير القوة الكاملة للمفصل.
ومع ذلك ، فإن تحديد سعة الحمولة الإجمالية للمفصل ليس بهذه البساطة مثل جمع مجموع المكونات الفردية (اللحامات ، والمسامير ، والمسامير).مثل هذا الافتراض يمكن أن يؤدي إلى عواقب وخيمة.
يتم وصف التوصيلات المسدودة في مواصفات الهيكلية المشتركة للمعهد الأمريكي للهياكل الفولاذية (AISC) ، والتي تستخدم مسامير ASTM A325 أو A490 كمفتاح محكم أو تحميل مسبق أو مفتاح منزلق.
شد الوصلات المشدودة بإحكام باستخدام مفتاح ربط أو صانع أقفال باستخدام مفتاح ربط مزدوج الجوانب تقليديًا للتأكد من أن الطبقات على اتصال محكم.في التوصيل المسبق الإجهاد ، يتم تثبيت البراغي بحيث تتعرض لأحمال شد كبيرة ، وتتعرض الألواح لأحمال ضاغطة.
1. اقلب الجوز.تتضمن طريقة قلب الصامولة شد البرغي ثم تدوير الجوز بمقدار إضافي ، والذي يعتمد على قطر وطول البرغي.
2. قم بمعايرة المفتاح.تقيس طريقة مفتاح الربط المعايرة عزم الدوران المرتبط بتوتر البرغي.
3. التواء نوع الترباس تعديل التوتر.تحتوي مسامير الشد الملتوية على مسامير صغيرة في نهاية البرغي المقابل للرأس.عندما يتم الوصول إلى عزم الدوران المطلوب ، يتم فك المسمار.
4. مؤشر سحب مستقيم.مؤشرات الشد المباشر عبارة عن غسالات خاصة ذات علامات تبويب.يشير مقدار الضغط على العروة إلى مستوى الشد المطبق على البرغي.
من منظور الشخص العادي ، تعمل البراغي مثل المسامير في مفاصل ضيقة ومضغوطة مسبقًا ، مثل دبوس نحاسي يحمل كومة من الورق المثقوب معًا.تعمل المفاصل المنزلقة الحرجة عن طريق الاحتكاك: التحميل المسبق يخلق قوة سفلية ، ويعمل الاحتكاك بين أسطح التلامس معًا لمقاومة انزلاق المفصل.إنه مثل غلاف يحمل كومة من الأوراق معًا ، ليس لأن الثقوب مثقوبة في الورق ، ولكن لأن الرابط يضغط على الأوراق معًا والاحتكاك يربط الكومة معًا.
تتميز مسامير ASTM A325 بقوة شد لا تقل عن 150 إلى 120 كجم لكل بوصة مربعة (KSI) ، اعتمادًا على قطر البرغي ، بينما يجب أن تتمتع البراغي مقاس A490 بقوة شد تتراوح من 150 إلى 170 KSI.تتصرف مفاصل البرشام مثل المفاصل الضيقة ، ولكن في هذه الحالة ، تكون المسامير عبارة عن مسامير برشام تكون عادةً حوالي نصف قوة الترباس A325.
يمكن أن يحدث أحد أمرين عندما يتعرض مفصل مثبت ميكانيكيًا لقوى القص (عندما يميل أحد العناصر إلى الانزلاق فوق الآخر بسبب القوة المطبقة).يمكن أن تكون البراغي أو المسامير على جوانب الثقوب ، مما يتسبب في قص البراغي أو المسامير في نفس الوقت.الاحتمال الثاني هو أن الاحتكاك الناجم عن قوة التثبيت للمشابك التي تم شدها يمكن أن يتحمل أحمال القص.لا يتوقع حدوث انزلاق في هذا الاتصال ، ولكن هذا ممكن.
يعتبر الاتصال المحكم مقبولاً للعديد من التطبيقات ، حيث لا يمكن أن يؤثر الانزلاق الطفيف سلباً على خصائص الاتصال.على سبيل المثال ، ضع في اعتبارك صومعة مصممة لتخزين المواد الحبيبية.قد يكون هناك انزلاق طفيف عند التحميل لأول مرة.بمجرد حدوث الانزلاق ، لن يحدث مرة أخرى ، لأن جميع الأحمال اللاحقة لها نفس الطبيعة.
يتم استخدام انعكاس الحمل في بعض التطبيقات ، مثل عندما تتعرض العناصر الدوارة لأحمال شد متناوبة وأحمال ضاغطة.مثال آخر هو عنصر الانحناء المعرض لأحمال عكسية بالكامل.عندما يكون هناك تغيير كبير في اتجاه الحمل ، قد تكون هناك حاجة إلى اتصال محمّل مسبقًا للتخلص من الانزلاق الدوري.يؤدي هذا الانزلاق في النهاية إلى مزيد من الانزلاق في الثقوب المطولة.
تعاني بعض المفاصل من العديد من دورات الحمل التي يمكن أن تؤدي إلى الإرهاق.وتشمل هذه المكابس ودعامات الرافعات والوصلات في الجسور.مطلوب توصيلات حرجة منزلقة عندما يتعرض الاتصال لأحمال كلال في الاتجاه العكسي.بالنسبة لهذه الأنواع من الحالات ، من المهم جدًا ألا ينزلق المفصل ، لذلك هناك حاجة إلى مفاصل انزلاقية حرجة.
يمكن تصميم وصلات الإغلاق الحالية وتصنيعها وفقًا لأي من هذه المعايير.تعتبر وصلات البرشام ضيقة.
الوصلات الملحومة صلبة.مفاصل اللحام صعبة.على عكس الوصلات المسدودة التي يمكن أن تنزلق تحت الحمل ، لا يتعين على اللحامات أن تمتد وتوزع الحمل المطبق إلى حد كبير.في معظم الحالات ، لا تتشوه السحابات الميكانيكية من النوع الملحوم والمحمل بنفس الطريقة.
عند استخدام اللحامات مع أدوات التثبيت الميكانيكية ، يتم نقل الحمل من خلال الجزء الأصعب ، لذلك يمكن للحام أن يحمل كل الحمل تقريبًا ، مع مشاركة القليل جدًا مع الترباس.هذا هو السبب في أنه يجب توخي الحذر عند اللحام والتثبيت والتثبيت.تحديد.تحل AWS D1 مشكلة خلط أدوات التثبيت واللحام الميكانيكية.المواصفة 1: 2000 للحام الإنشائي - الفولاذ.تنص الفقرة 2.6.3 على أنه بالنسبة للمسامير أو المسامير المستخدمة في الوصلات من النوع المحمل (أي حيث يعمل البرغي أو البرشام كمسمار) ، لا ينبغي اعتبار أدوات التثبيت الميكانيكية لتقاسم الحمل مع اللحام.في حالة استخدام اللحام ، يجب توفيرها لتحمل الحمولة الكاملة في المفصل.ومع ذلك ، يُسمح بالتوصيلات الملحومة بعنصر واحد والمثبتة أو المثبتة بمسامير بعنصر آخر.
عند استخدام المثبتات الميكانيكية من النوع المحمل وإضافة اللحامات ، يتم إهمال قدرة تحمل البرغي إلى حد كبير.وفقًا لهذا الحكم ، يجب تصميم اللحام لنقل جميع الأحمال.
هذا هو في الأساس نفس البند AISC LRFD-1999 ، J1.9.ومع ذلك ، فإن المعيار الكندي CAN / CSA-S16.1-M94 يسمح أيضًا بالاستخدام المستقل عندما تكون قوة القفل الميكانيكي أو الترباس أعلى من قوة اللحام.
في هذه المسألة ، هناك ثلاثة معايير متسقة: لا تتراكم إمكانيات التثبيتات الميكانيكية لنوع المحمل وإمكانيات اللحامات.
يناقش القسم 2.6.3 من AWS D1.1 أيضًا المواقف التي يمكن فيها دمج البراغي واللحام في مفصل من جزأين ، كما هو موضح في الشكل 1. اللحامات الموجودة على اليسار والمثبتة بمسامير على اليمين.يمكن هنا مراعاة القوة الإجمالية للحامات والمسامير.يعمل كل جزء من الاتصال بالكامل بشكل مستقل.وبالتالي ، فإن هذا الرمز هو استثناء للمبدأ الوارد في الجزء الأول من 2.6.3.
تنطبق القواعد التي تمت مناقشتها للتو على المباني الجديدة.بالنسبة للهياكل الحالية ، ينص البند 8.3.7 D1.1 على أنه عندما تُظهر الحسابات الهيكلية أن البرشام أو البرغي سيتم تحميله بشكل زائد بحمل إجمالي جديد ، فيجب تخصيص الحمل الثابت الحالي فقط له.
تتطلب نفس القواعد أنه إذا كان البرشام أو البرغي مثقلًا فقط بأحمال ثابتة أو تعرض لأحمال دورية (إجهاد) ، فيجب إضافة ما يكفي من المعادن الأساسية واللحام لدعم الحمل الكلي.
يكون توزيع الحمل بين السحابات الميكانيكية واللحام مقبولاً إذا كان الهيكل محملاً مسبقًا ، بمعنى آخر ، إذا حدث انزلاق بين العناصر المتصلة.ولكن يمكن وضع الأحمال الثابتة فقط على أدوات التثبيت الميكانيكية.يجب حماية الأحمال الحية التي يمكن أن تؤدي إلى انزلاق أكبر عن طريق استخدام اللحامات القادرة على تحمل الحمل بالكامل.
يجب استخدام اللحامات لتحمل كل الأحمال المطبقة أو الديناميكية.عندما تكون المثبتات الميكانيكية محملة فوق طاقتها بالفعل ، لا يُسمح بمشاركة الأحمال.في ظل التحميل الدوري ، لا يُسمح بمشاركة الحمل ، حيث يمكن أن يؤدي الحمل إلى انزلاق دائم وزيادة في اللحام.
توضيح.ضع في اعتبارك مفصل حضن كان مثبتًا في الأصل بإحكام (انظر الشكل 2).يضيف الهيكل طاقة إضافية ، ويجب إضافة الوصلات والموصلات لتوفير قوة مضاعفة.على التين.3 يوضح الخطة الأساسية لتقوية العناصر.كيف يتم الاتصال؟
نظرًا لأنه كان لا بد من ربط الفولاذ الجديد بالفولاذ القديم بواسطة لحامات شرائح ، فقد قرر المهندس إضافة بعض اللحامات في الوصلة.نظرًا لأن البراغي كانت لا تزال في مكانها ، كانت الفكرة الأصلية هي إضافة اللحامات اللازمة فقط لنقل الطاقة الإضافية إلى الفولاذ الجديد ، مع توقع مرور 50 ٪ من الحمل عبر البراغي و 50 ٪ من الحمل يمر عبر اللحامات الجديدة.هذا مقبول؟
لنفترض أولاً أنه لا توجد أحمال ثابتة مطبقة حاليًا على الاتصال.في هذه الحالة ، تنطبق الفقرة 2.6.3 من AWS D1.1.
في مفصل نوع المحمل هذا ، لا يمكن اعتبار اللحام والمسمار مشتركين في الحمل ، لذلك يجب أن يكون حجم اللحام المحدد كبيرًا بما يكفي لدعم كل الحمل الساكن والديناميكي.لا يمكن أخذ قدرة تحمل البراغي في هذا المثال في الاعتبار ، لأنه بدون حمل ثابت ، سيكون الاتصال في حالة ركود.يتمزق اللحام (المصمم لتحمل نصف الحمولة) مبدئيًا عند تطبيق الحمل الكامل.ثم يحاول الترباس ، المصمم أيضًا لنقل نصف الحمل ، نقل الحمولة والفواصل.
افترض كذلك أنه يتم تطبيق حمولة ثابتة.بالإضافة إلى ذلك ، من المفترض أن الاتصال الحالي كافٍ لتحمل الحمل الدائم الحالي.في هذه الحالة ، تنطبق الفقرة 8.3.7 د 1.1.تحتاج اللحامات الجديدة فقط إلى تحمل الأحمال المتزايدة الثابتة والعامة.يمكن تعيين الأحمال الميتة الموجودة للمثبتات الميكانيكية الموجودة.
تحت الحمل المستمر ، لا يتراجع الاتصال.بدلاً من ذلك ، تتحمل البراغي بالفعل حمولتها.كان هناك بعض الانزلاق في الاتصال.لذلك ، يمكن استخدام اللحامات ويمكنها نقل الأحمال الديناميكية.
جواب سؤال هل هذا مقبول؟يعتمد على ظروف التحميل.في الحالة الأولى ، في حالة عدم وجود حمل ثابت ، ستكون الإجابة سلبية.في ظل الظروف المحددة للسيناريو الثاني ، الجواب نعم.
لمجرد تطبيق حمل ثابت ، فليس من الممكن دائمًا استخلاص نتيجة.قد يؤدي مستوى الأحمال الساكنة ، وكفاية التوصيلات الميكانيكية الموجودة ، وطبيعة الأحمال النهائية - سواء كانت ثابتة أو دورية - إلى تغيير الإجابة.
دوان كيه ميلر ، دكتوراه في الطب ، PE ، 22801 Saint Clair Ave. ، Cleveland ، OH 44117-1199 ، مدير مركز تكنولوجيا اللحام ، شركة Lincoln Electric Company ، www.lincolnelectric.com.تصنع Lincoln Electric معدات اللحام ومستهلكات اللحام في جميع أنحاء العالم.يساعد مهندسو وفنيو مركز تكنولوجيا اللحام العملاء في حل مشكلات اللحام.
جمعية اللحام الأمريكية ، 550 NW LeJeune Road ، ميامي ، FL 33126-5671 ، هاتف 305-443-9353 ، فاكس 305-443-7559 ، الموقع الإلكتروني www.aws.org.
ASTM الدولية ، 100 Barr Harbour Drive ، West Conshohocken ، PA 19428-2959 ، هاتف 610-832-9585 ، فاكس 610-832-9555 ، الموقع الإلكتروني www.astm.org.
American Steel Structures Association، One E. Wacker Drive، Suite 3100، Chicago، IL 60601-2001 ، هاتف 312-670-2400 ، فاكس 312-670-5403 ، الموقع الإلكتروني www.aisc.org.
FABRICATOR هي مجلة تصنيع وتشكيل الصلب الرائدة في أمريكا الشمالية.تنشر المجلة الأخبار والمقالات الفنية وقصص النجاح التي تمكن المصنّعين من القيام بعملهم بكفاءة أكبر.تعمل شركة FABRICATOR في الصناعة منذ عام 1970.
الآن مع الوصول الكامل إلى الإصدار الرقمي من The FABRICATOR ، سهولة الوصول إلى موارد الصناعة القيمة.
أصبح الإصدار الرقمي من The Tube & Pipe Journal متاحًا بشكل كامل الآن ، مما يوفر وصولاً سهلاً إلى موارد الصناعة القيمة.
احصل على وصول رقمي كامل إلى مجلة STAMPING Journal ، التي تتميز بأحدث التقنيات وأفضل الممارسات وأخبار الصناعة لسوق ختم المعادن.
الآن مع الوصول الرقمي الكامل إلى The Fabricator en Español ، يمكنك الوصول بسهولة إلى موارد الصناعة القيمة.