Erinevates konstruktsiooniolukordades võivad insenerid vajada keevisõmbluste ja mehaaniliste kinnitusdetailide abil tehtud ühenduste tugevust.Tänapäeval on mehaanilised kinnitusdetailid tavaliselt poldid, kuid vanematel konstruktsioonidel võivad olla needid.
See võib juhtuda projekti uuendamise, renoveerimise või täiustamise ajal.Uus konstruktsioon võib nõuda poltidega ühendamist ja keevitamist, et ühenduskohas koos töötada, kus ühendatav materjal on esmalt poltidega kokku keeratud ja seejärel keevitatud, et tagada liite täielik tugevus.
Ühenduse kogukandevõime määramine ei ole aga nii lihtne kui üksikute komponentide (keevisõmblused, poldid ja needid) summa liitmine.Selline oletus võib viia katastroofiliste tagajärgedeni.
Poltühendusi on kirjeldatud Ameerika teraskonstruktsioonide instituudi (AISC) konstruktsiooniühenduste spetsifikatsioonis, mis kasutab ASTM A325 või A490 polte tiheda kinnituse, eelpinge või libiseva võtmena.
Kinnitage tihedalt pingutatud ühendused löökvõtme või lukksepaga, kasutades tavalist kahepoolset mutrivõtit, et tagada kihtide tihe kontakt.Eelpingestatud ühenduses paigaldatakse poldid nii, et neile avaldatakse märkimisväärset tõmbekoormust ja plaatidele survekoormusi.
1. Pöörake mutrit.Mutri keeramise meetod hõlmab poldi pingutamist ja seejärel mutri täiendavat keeramist, mis sõltub poldi läbimõõdust ja pikkusest.
2. Kalibreerige võti.Kalibreeritud mutrivõtme meetod mõõdab pöördemomenti, mis on seotud poldi pingega.
3. Torsioontüüpi pinge reguleerimise polt.Keeratavatel pingutuspoltidel on väikesed naastud poldi pea vastas olevas otsas.Kui vajalik pöördemoment on saavutatud, kruvitakse naast välja.
4. Sirge tõmbeindeks.Otsepinge indikaatorid on spetsiaalsed sakiga seibid.Kõrvale avaldatud surveaste näitab poldile rakendatud pinge taset.
Tavapäraselt öeldes toimivad poldid tihedates ja eelpingestatud liigendites nagu tihvtid, sarnaselt messingist tihvtiga, mis hoiab koos perforeeritud paberivirna.Kriitilised libisevad liigendid töötavad hõõrdumise teel: eelkoormus loob survejõu ja kontaktpindade vaheline hõõrdumine toimib koos, et takistada liigendi libisemist.See on nagu sideaine, mis hoiab paberivirna koos, mitte sellepärast, et paberisse augud tehakse, vaid sellepärast, et sideaine surub paberid kokku ja hõõrdumine hoiab virna koos.
ASTM A325 poltide minimaalne tõmbetugevus on olenevalt poldi läbimõõdust 150–120 kg ruuttolli kohta (KSI), samas kui A490 poltide tõmbetugevus peab olema 150–170 KSI.Needliited käituvad rohkem nagu tihedad ühendused, kuid sel juhul on tihvtid needid, mis on tavaliselt umbes poole tugevamad kui A325 polt.
Üks kahest asjast võib juhtuda, kui mehaaniliselt kinnitatud liigendile avaldavad nihkejõud (kui üks element kipub rakendatud jõu mõjul üle teise libisema).Poldid või needid võivad olla aukude külgedel, põhjustades poltide või neetide üheaegselt maha nihkumist.Teine võimalus on, et eelpingestatud kinnitusdetailide kinnitusjõust tingitud hõõrdumine talub nihkekoormust.Selle ühenduse puhul pole libisemist oodata, kuid see on võimalik.
Tihe ühendus on paljude rakenduste jaoks vastuvõetav, kuna kerge libisemine ei saa ühenduse omadusi negatiivselt mõjutada.Näiteks kaaluge silohoidlat, mis on mõeldud granuleeritud materjali hoidmiseks.Esmakordsel laadimisel võib esineda kerget libisemist.Kui libisemine kord juhtub, siis seda enam ei juhtu, sest kõik järgnevad koormused on sama laadi.
Koormuse ümberpööramist kasutatakse mõnes rakenduses, näiteks siis, kui pöörlevatele elementidele mõjuvad vahelduvad tõmbe- ja survekoormused.Teine näide on painutuselement, mis on allutatud täielikult vastupidisele koormusele.Kui koormuse suund oluliselt muutub, võib tsüklilise libisemise kõrvaldamiseks olla vajalik eellaaditud ühendus.See libisemine viib lõpuks piklike aukude suurema libisemiseni.
Mõned liigesed kogevad palju koormustsükleid, mis võivad põhjustada väsimust.Nende hulka kuuluvad pressid, kraanatoed ja sildade ühendused.Kriitilised libisevad ühendused on vajalikud, kui ühendus on allutatud vastupidisele väsimuskoormusele.Seda tüüpi tingimuste puhul on väga oluline, et liigend ei libiseks, mistõttu on vaja libisemiskriitilisi liitekohti.
Olemasolevaid poltühendusi saab projekteerida ja toota mis tahes nende standardite järgi.Neediühendusi peetakse tihedaks.
Keevisliited on jäigad.Jooteühendused on keerulised.Erinevalt tihedatest poltliidetest, mis võivad koormuse all libiseda, ei pea keevisõmblused rakendatud koormust suurel määral venima ja jaotama.Enamasti ei deformeeru keevitatud ja laagritüüpi mehaanilised kinnitusdetailid ühtemoodi.
Kui keevisõmblusi kasutatakse mehaaniliste kinnitusdetailidega, kantakse koormus läbi kõvema osa, nii et keevisõmblus suudab kanda peaaegu kogu koormuse, kuid poldiga jagatakse seda väga vähe.Seetõttu tuleb keevitamisel, poltidega kinnitamisel ja neetimisel olla ettevaatlik.Tehnilised andmed.AWS D1 lahendab mehaaniliste kinnitusdetailide ja keevisõmbluste segamise probleemi.Spetsifikatsioon 1:2000 konstruktsiooni keevitamiseks – teras.Punktis 2.6.3 on kirjas, et laagritüüpi liigendites (st kui polt või neet toimib tihvtina) kasutatavate neetide või poltide puhul ei tohiks mehaanilisi kinnitusvahendeid arvestada, et jagaksid koormust keevisõmblusega.Kui kasutatakse keevitamist, peavad need olema varustatud kogu koormuse kandmiseks liigendis.Ühe elemendi külge keevitatud ja teise elemendi külge needitud või poltidega ühendused on aga lubatud.
Laagritüüpi mehaaniliste kinnitusdetailide kasutamisel ja keevisõmbluste lisamisel jäetakse poldi kandevõime suuresti tähelepanuta.Selle sätte kohaselt peab keevisõmblus olema projekteeritud kõigi koormuste ülekandmiseks.
See on sisuliselt sama mis AISC LRFD-1999 punkt J1.9.Kanada standard CAN/CSA-S16.1-M94 lubab aga ka iseseisvat kasutamist, kui mehaanilise kinnitusvahendi või poldi võimsus on suurem kui keevitamisel.
Selles küsimuses on kolm kriteeriumit kooskõlas: laagritüüpi mehaaniliste kinnituste võimalused ja keevisõmbluste võimalused ei lange kokku.
AWS D1.1 jaotises 2.6.3 käsitletakse ka olukordi, kus polte ja keevisõmblusi saab kombineerida kaheosalises liites, nagu on näidatud joonisel 1. Keevisõmblused vasakul, poltidega paremal.Siin saab arvesse võtta keevisõmbluste ja poltide koguvõimsust.Kogu ühenduse iga osa töötab iseseisvalt.Seega on see kood erand punkti 2.6.3 esimeses osas sisalduvast põhimõttest.
Äsja arutatud reeglid kehtivad uutele hoonetele.Olemasolevate konstruktsioonide puhul on punktis 8.3.7 D1.1 sätestatud, et kui konstruktsiooniarvutused näitavad, et neet või polt on uue kogukoormuse tõttu ülekoormatud, tuleb sellele määrata ainult olemasolev staatiline koormus.
Samad reeglid nõuavad, et kui neet või polt on ülekoormatud ainult staatiliste koormustega või allutatud tsüklilistele (väsimus)koormustele, tuleb kogukoormuse toetamiseks lisada piisavalt mitteväärismetalli ja keevisõmblusi.
Koormuse jaotus mehaaniliste kinnitusdetailide ja keevisõmbluste vahel on vastuvõetav, kui konstruktsioon on eelkoormatud, st kui ühendatud elementide vahel on toimunud libisemine.Kuid mehaanilistele kinnitusdetailidele saab asetada ainult staatilisi koormusi.Pingestatud koormusi, mis võivad põhjustada suuremat libisemist, tuleb kaitsta keevisõmbluste kasutamisega, mis suudavad kogu koormust taluda.
Keevisõmblusi tuleb kasutada, et taluda kogu rakendatavat või dünaamilist koormust.Kui mehaanilised kinnitusdetailid on juba ülekoormatud, ei ole koormuse jagamine lubatud.Tsüklilise koormuse korral ei ole koormuse jagamine lubatud, kuna koormus võib põhjustada keevisõmbluse püsivat libisemist ja ülekoormust.
illustratsioon.Kaaluge vööliidet, mis oli algselt tihedalt kinnitatud (vt joonis 2).Struktuur lisab lisavõimsust ning topelttugevuse tagamiseks tuleb lisada ühendused ja pistikud.Joonisel fig.3 on näidatud elementide tugevdamise põhiplaan.Kuidas tuleks ühendus luua?
Kuna uus teras tuli liita vana terasega filee keevisõmblustega, otsustas insener liitekohta lisada mõned täkkeevisõmblused.Kuna poldid olid endiselt paigas, oli algne idee lisada ainult need keevisõmblused, mis on vajalikud uuele terasele lisajõu ülekandmiseks, eeldades, et 50% koormusest läheb läbi poltide ja 50% koormusest läheb läbi uute keevisõmbluste.Kas see on vastuvõetav?
Oletame esmalt, et ühendusele ei rakendata hetkel staatilist koormust.Sel juhul kohaldatakse AWS D1.1 punkti 2.6.3.
Selles laagritüüpi liigendis ei saa keevisõmblust ja polti pidada koormust jagavaks, seega peab määratud keevisõmbluse suurus olema piisavalt suur, et toetada kogu staatilist ja dünaamilist koormust.Selle näite poltide kandevõimet ei saa arvesse võtta, sest ilma staatilise koormuseta on ühendus lõtvunud.Keevisõmblus (mõeldud kandma poolt koormust) puruneb alguses täiskoormuse rakendamisel.Seejärel proovib polt, mis on samuti mõeldud poole koormuse ülekandmiseks, koormust üle kanda ja puruneb.
Lisaks eeldame, et rakendatakse staatiline koormus.Lisaks eeldatakse, et olemasolev ühendus on piisav olemasoleva püsikoormuse kandmiseks.Sel juhul kohaldatakse punkti 8.3.7 D1.1.Uued keevisõmblused peavad taluma ainult suurenenud staatilist ja üldist pingelist koormust.Olemasolevad tühikoormused saab määrata olemasolevatele mehaanilistele kinnitusdetailidele.
Pideva koormuse korral ühendus ei vaju.Selle asemel kannavad poldid juba oma koormust.Ühenduses on toimunud mõningane libisemine.Seetõttu saab kasutada keevisõmblusi ja need võivad edastada dünaamilisi koormusi.
Vastus küsimusele "Kas see on vastuvõetav?"oleneb koormustingimustest.Esimesel juhul on staatilise koormuse puudumisel vastus negatiivne.Teise stsenaariumi konkreetsetel tingimustel on vastus jaatav.
Lihtsalt staatilise koormuse rakendamise tõttu ei ole alati võimalik järeldusi teha.Vastust võivad muuta staatiliste koormuste tase, olemasolevate mehaaniliste ühenduste adekvaatsus ja lõppkoormuste iseloom – olgu need siis staatilised või tsüklilised.
Duane K. Miller, MD, PE, 22801 Saint Clair Ave., Cleveland, OH 44117-1199, Lincoln Electric Company keevitustehnoloogia keskuse juht, www.lincolnelectric.com.Lincoln Electric toodab keevitusseadmeid ja keevitustarvikuid kogu maailmas.Keevitustehnoloogiakeskuse insenerid ja tehnikud aitavad klientidel keevitusprobleeme lahendada.
American Welding Society, 550 NW LeJeune Road, Miami, FL 33126-5671, telefon 305-443-9353, faks 305-443-7559, veebisait www.aws.org.
ASTM Intl., 100 Barr Harbour Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959, telefon 610-832-9585, faks 610-832-9555, veebisait www.astm.org.
American Steel Structures Association, One E. Wacker Drive, Suite 3100, Chicago, IL 60601-2001, telefon 312-670-2400, faks 312-670-5403, veebisait www.aisc.org.
FABRICATOR on Põhja-Ameerika juhtiv terase valmistamise ja vormimise ajakiri.Ajakiri avaldab uudiseid, tehnikaartikleid ja edulugusid, mis võimaldavad tootjatel oma tööd tõhusamalt teha.FABRICATOR on selles valdkonnas tegutsenud alates 1970. aastast.
Nüüd täielik juurdepääs FABRICATOR digitaalsele väljaandele, lihtne juurdepääs väärtuslikele tööstusressurssidele.
The Tube & Pipe Journali digitaalne väljaanne on nüüd täielikult juurdepääsetav, pakkudes hõlpsat juurdepääsu väärtuslikele tööstusressurssidele.
Hankige täielik digitaalne juurdepääs ajakirjale STAMPING Journal, mis sisaldab uusimat tehnoloogiat, parimaid tavasid ja tööstuse uudiseid metallistantsimise turu jaoks.
Nüüd, kui teil on täielik digitaalne juurdepääs teenusele The Fabricator en Español, on teil lihtne juurdepääs väärtuslikele tööstusressurssidele.