Erilaisissa rakennetilanteissa insinöörien on ehkä arvioitava hitsausten ja mekaanisten kiinnittimien liitosten lujuus.Nykyään mekaaniset kiinnikkeet ovat yleensä pultteja, mutta vanhemmissa malleissa voi olla niitit.
Tämä voi tapahtua projektin päivitysten, kunnostustöiden tai parannusten aikana.Uusi malli saattaa vaatia pultauksen ja hitsauksen toimimaan yhdessä liitoksessa, jossa liitettävä materiaali ensin pultataan yhteen ja sitten hitsataan täyden lujuuden saamiseksi liitokselle.
Liitoksen kokonaiskuormituskyvyn määrittäminen ei kuitenkaan ole niin yksinkertaista kuin yksittäisten komponenttien (hitsaukset, pultit ja niitit) summan laskeminen.Tällainen oletus voi johtaa tuhoisiin seurauksiin.
Pulttiliitokset on kuvattu American Institute of Steel Structures (AISC) -rakenneliitosmäärityksessä, jossa käytetään ASTM A325- tai A490-pultteja tiiviinä kiinnityksenä, esijännityksenä tai liukuvana avaimena.
Kiristä tiukasti kiristetut liitokset iskuavaimella tai lukkosepällä tavanomaisella kaksipuoleisella avaimella varmistaaksesi, että kerrokset ovat tiiviissä kosketuksessa.Esijännitetyssä liitoksessa pultit asennetaan siten, että niihin kohdistuu merkittäviä vetokuormituksia ja levyihin kohdistuu puristuskuormia.
1. Käännä mutteri.Mutterin kiertomenetelmään kuuluu pultin kiristäminen ja sen jälkeen mutterin kiertäminen lisämäärällä, joka riippuu pultin halkaisijasta ja pituudesta.
2. Kalibroi avain.Kalibroitu jakoavainmenetelmä mittaa vääntömomenttia, joka liittyy pultin kireyteen.
3. Vääntötyyppinen kireyden säätöpultti.Kierrettävissä kiristyspulteissa on pienet pultit pultin päätä vastakkaisessa päässä.Kun vaadittu vääntömomentti saavutetaan, tappi ruuvataan irti.
4. Suora vetoindeksi.Suorakiristysosoittimet ovat erikoislevyjä, joissa on kielekkeet.Korvakkeen puristuksen määrä osoittaa pulttiin kohdistetun jännityksen tason.
Maallikon termein pultit toimivat kuten tapit tiukoissa ja esijännitetyissä liitoksissa, aivan kuten messinkitappi, joka pitää pinon rei'itettyä paperia yhdessä.Kriittiset liukuliitokset toimivat kitkan avulla: esijännitys luo paineen, ja kosketuspintojen välinen kitka toimii yhdessä estäen liitoksen liukumista.Se on kuin sideaine, joka pitää pinon paperia yhdessä, ei siksi, että paperiin tehdään reikiä, vaan koska sideaine puristaa paperit yhteen ja kitka pitää pinon koossa.
ASTM A325 -pulttien vetolujuus on vähintään 150-120 kg neliötuumaa kohti (KSI) pultin halkaisijasta riippuen, kun taas A490-pulttien vetolujuuden tulee olla 150-170-KSI.Niittiliitokset käyttäytyvät enemmän kuin tiukat liitokset, mutta tässä tapauksessa tapit ovat niittejä, jotka ovat tyypillisesti noin puolet vahvempia kuin A325-pultti.
Toinen kahdesta asiasta voi tapahtua, kun mekaanisesti kiinnitetty liitos altistuu leikkausvoimille (kun yksi elementti pyrkii liukumaan toisen päälle kohdistetun voiman vuoksi).Pultit tai niitit voivat olla reikien sivuilla, jolloin pultit tai niitit leikkaavat irti samanaikaisesti.Toinen mahdollisuus on, että esijännitettyjen kiinnittimien puristusvoiman aiheuttama kitka kestää leikkauskuormituksia.Tässä yhteydessä ei odoteta luisumista, mutta se on mahdollista.
Tiukka liitos on hyväksyttävä moniin sovelluksiin, koska pieni luisto ei voi vaikuttaa haitallisesti liitoksen ominaisuuksiin.Harkitse esimerkiksi siiloa, joka on suunniteltu rakeisen materiaalin varastointiin.Ensimmäistä kertaa lastattaessa saattaa esiintyä pientä luistoa.Kun liukastuminen tapahtuu, se ei toistu, koska kaikki seuraavat kuormat ovat luonteeltaan samanlaisia.
Kuorman vaihtoa käytetään joissakin sovelluksissa, kuten silloin, kun pyöriviin elementteihin kohdistuu vuorottelevia veto- ja puristuskuormia.Toinen esimerkki on taivutuselementti, joka on altistettu täysin vastakkaisille kuormituksille.Kun kuormituksen suunta muuttuu merkittävästi, voidaan tarvita esikuormitettu liitäntä syklisen luiston poistamiseksi.Tämä liukuminen johtaa lopulta enemmän liukumiseen pitkänomaisissa reikissä.
Jotkut nivelet kokevat useita kuormitusjaksoja, jotka voivat johtaa väsymykseen.Näitä ovat puristimet, nosturikannattimet ja siltojen liitokset.Liukuvat kriittiset liitokset ovat tarpeen, kun liitäntään kohdistuu vastakkaiseen suuntaan kohdistuvia väsymiskuormia.Tällaisissa olosuhteissa on erittäin tärkeää, että liitos ei luista, joten tarvitaan liukukriittisiä liitoksia.
Olemassa olevat pulttiliitokset voidaan suunnitella ja valmistaa minkä tahansa näistä standardeista.Niittiliitoksia pidetään tiukoina.
Hitsatut liitokset ovat jäykkiä.Juotosliitokset ovat hankalia.Toisin kuin tiukat pulttiliitokset, jotka voivat luistaa kuormituksen alaisena, hitsien ei tarvitse venyä ja jakaa kuormitusta suuressa määrin.Useimmissa tapauksissa hitsatut ja laakeroidut mekaaniset kiinnittimet eivät muodostu samalla tavalla.
Kun hitsejä käytetään mekaanisten kiinnittimien kanssa, kuorma siirtyy kovemman osan läpi, joten hitsaus voi kantaa lähes kaiken kuorman, mutta vain vähän jaetaan pultin kanssa.Siksi hitsauksessa, pultauksessa ja niitauksessa on oltava varovainen.Tekniset tiedot.AWS D1 ratkaisee mekaanisten kiinnikkeiden ja hitsien sekoitusongelman.Erittely 1:2000 rakennehitsaukselle – teräs.Kohdassa 2.6.3 todetaan, että laakerityyppisissä liitoksissa (eli pultti tai niitti toimii tapina) käytettävien niittien tai pulttien osalta mekaanisten kiinnikkeiden ei pitäisi katsoa jakavan kuormaa hitsin kanssa.Jos käytetään hitsausta, ne on asennettava kestämään liitoksen täysi kuorma.Yhteen elementtiin hitsatut ja toiseen elementtiin niitatut tai pultatut liitokset ovat kuitenkin sallittuja.
Laakerityyppisiä mekaanisia kiinnikkeitä käytettäessä ja hitsauksia lisättäessä pultin kantokyky jää suurelta osin huomiotta.Tämän määräyksen mukaan hitsi on suunniteltava niin, että se siirtää kaikki kuormat.
Tämä on olennaisesti sama kuin AISC LRFD-1999, lauseke J1.9.Kanadalainen standardi CAN/CSA-S16.1-M94 sallii kuitenkin myös erillisen käytön, kun mekaanisen kiinnittimen tai pultin teho on suurempi kuin hitsauksen.
Tässä asiassa kolme kriteeriä ovat yhdenmukaisia: laakerityyppisten mekaanisten kiinnitysmahdollisuuksien ja hitsien mahdollisuudet eivät kohtaa.
AWS D1.1:n kohdassa 2.6.3 käsitellään myös tilanteita, joissa pultit ja hitsit voidaan yhdistää kaksiosaiseksi liitokseksi, kuten kuvassa 1. Hitsaukset vasemmalla, pultattu oikealla.Tässä voidaan ottaa huomioon hitsien ja pulttien kokonaisteho.Jokainen koko yhteyden osa toimii itsenäisesti.Siten tämä koodi on poikkeus kohdan 2.6.3 ensimmäisessä osassa olevasta periaatteesta.
Juuri käsitellyt säännöt koskevat uusia rakennuksia.Olemassa olevien rakenteiden kohdalla kohdassa 8.3.7 D1.1 todetaan, että kun rakennelaskelmat osoittavat, että niitti tai pultti ylikuormitetaan uudesta kokonaiskuormasta, sille tulee osoittaa vain olemassa oleva staattinen kuorma.
Samat säännöt edellyttävät, että jos niitti tai pultti ylikuormitetaan vain staattisilla kuormilla tai syklisille (väsymis)kuormituksille, on lisättävä riittävästi perusmetallia ja hitsejä kokonaiskuormituksen tukemiseksi.
Kuorman jakautuminen mekaanisten kiinnikkeiden ja hitsien välillä on hyväksyttävä, jos rakenne on esikuormitettu, eli jos liitettyjen elementtien välillä on tapahtunut luistoa.Mutta vain staattisia kuormia voidaan asettaa mekaanisiin kiinnikkeisiin.Jänniteiset kuormat, jotka voivat johtaa suurempaan luistoon, on suojattava käyttämällä hitsejä, jotka kestävät koko kuorman.
Hitsauksia on käytettävä kestämään kaikki kohdistettu tai dynaaminen kuormitus.Kun mekaaniset kiinnikkeet ovat jo ylikuormitettuja, kuorman jakaminen ei ole sallittua.Jaksottaisessa kuormituksessa kuorman jakaminen ei ole sallittua, koska kuorma voi johtaa pysyvään luistoon ja hitsin ylikuormitukseen.
kuva.Harkitse lantioliitosta, joka oli alun perin pultattu tiukalle (katso kuva 2).Rakenne lisää ylimääräistä tehoa, ja liitäntöjä ja liittimiä on lisättävä kaksinkertaisen lujuuden saamiseksi.KuvassaKuvassa 3 on esitetty elementtien vahvistamisen perussuunnitelma.Miten yhteys pitäisi tehdä?
Koska uusi teräs jouduttiin liittämään vanhaan teräkseen saumojen avulla, insinööri päätti lisätä liitoskohtaan joitakin saumahitsejä.Koska pultit olivat vielä paikoillaan, alkuperäinen idea oli lisätä vain ne hitsit, jotka tarvittiin lisätehon siirtämiseen uuteen teräkseen, ja odotettiin, että 50 % kuormasta menee pulttien läpi ja 50 % kuormasta uusien hitsien läpi.Onko se hyväksyttävää?
Oletetaan ensin, että yhteyteen ei kohdistu tällä hetkellä staattista kuormitusta.Tässä tapauksessa sovelletaan AWS D1.1:n kohtaa 2.6.3.
Tässä laakerityyppisessä liitoksessa hitsin ja pultin ei voida katsoa jakavan kuormaa, joten määritellyn hitsin koon on oltava riittävän suuri kestämään koko staattisen ja dynaamisen kuormituksen.Tämän esimerkin pulttien kantokykyä ei voida ottaa huomioon, koska ilman staattista kuormaa liitos on löysällä.Hitsi (suunniteltu kantamaan puolet kuormasta) repeytyy aluksi, kun täysi kuorma kohdistetaan.Sitten pultti, joka on myös suunniteltu siirtämään puolet kuormasta, yrittää siirtää kuormaa ja katkeaa.
Oletetaan lisäksi, että staattinen kuormitus kohdistuu.Lisäksi oletetaan, että olemassa oleva yhteys riittää kantamaan olemassa olevan pysyvän kuorman.Tässä tapauksessa sovelletaan kohtaa 8.3.7 D1.1.Uusien hitsien tulee kestää vain lisääntynyt staattinen ja yleinen jännityskuormitus.Olemassa olevat kuollut kuormat voidaan määrittää olemassa oleviin mekaanisiin kiinnikkeisiin.
Jatkuvassa kuormituksessa yhteys ei katkea.Sen sijaan pultit kantavat jo kuormituksensa.Yhteydessä on ollut jonkin verran lipsahtelua.Siksi hitsejä voidaan käyttää ja ne voivat siirtää dynaamisia kuormia.
Vastaus kysymykseen "Onko tämä hyväksyttävää?"riippuu kuormitusolosuhteista.Ensimmäisessä tapauksessa, jos staattista kuormaa ei ole, vastaus on negatiivinen.Toisen skenaarion erityisolosuhteissa vastaus on kyllä.
Pelkästään staattisen kuormituksen vuoksi ei aina voida tehdä johtopäätöksiä.Staattisten kuormien taso, olemassa olevien mekaanisten liitäntöjen riittävyys ja päätykuormituksen luonne - olivatpa ne staattisia tai syklisiä - voivat muuttaa vastausta.
Duane K. Miller, MD, PE, 22801 Saint Clair Ave., Cleveland, OH 44117-1199, hitsausteknologiakeskuksen johtaja, Lincoln Electric Company, www.lincolnelectric.com.Lincoln Electric valmistaa hitsauslaitteita ja hitsaustarvikkeita maailmanlaajuisesti.Hitsausteknologiakeskuksen insinöörit ja teknikot auttavat asiakkaita ratkaisemaan hitsausongelmia.
American Welding Society, 550 NW LeJeune Road, Miami, FL 33126-5671, puhelin 305-443-9353, faksi 305-443-7559, verkkosivusto www.aws.org.
ASTM Intl., 100 Barr Harbour Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959, puhelin 610-832-9585, faksi 610-832-9555, verkkosivusto www.astm.org.
American Steel Structures Association, One E. Wacker Drive, Suite 3100, Chicago, IL 60601-2001, puhelin 312-670-2400, faksi 312-670-5403, verkkosivusto www.aisc.org.
FABRICATOR on Pohjois-Amerikan johtava teräksenvalmistus- ja muovauslehti.Lehti julkaisee uutisia, teknisiä artikkeleita ja menestystarinoita, joiden avulla valmistajat voivat tehdä työnsä tehokkaammin.FABRICATOR on toiminut alalla vuodesta 1970.
Nyt täysi pääsy FABRICATOR-digitaaliversioon, helppo pääsy arvokkaisiin alan resursseihin.
The Tube & Pipe Journalin digitaalinen painos on nyt täysin saatavilla, ja se tarjoaa helpon pääsyn arvokkaisiin teollisuuden resursseihin.
Hanki täydellinen digitaalinen pääsy STAMPING Journaliin, joka sisältää viimeisintä teknologiaa, parhaita käytäntöjä ja alan uutisia metallileimausmarkkinoille.
Nyt kun sinulla on täysi digitaalinen pääsy The Fabricator en Españoliin, pääset helposti käsiksi arvokkaisiin alan resursseihin.