Yn ferskate strukturele situaasjes kinne yngenieurs de sterkte fan ferbiningen dy't makke binne troch lassen en meganyske befestigingen evaluearje moatte. Tsjintwurdich binne meganyske befestigingen meastentiids bouten, mar âldere ûntwerpen kinne klinknagels hawwe.
Dit kin barre by upgrades, renovaasjes of ferbetteringen oan in projekt. In nij ûntwerp kin boutjen en lassen fereaskje om tegearre te wurkjen yn in ferbining wêrby't it materiaal dat ferbûn wurde moat earst oaninoar bout wurdt en dan lassen wurdt om de ferbining folsleine sterkte te jaan.
It bepalen fan 'e totale draachkapasiteit fan in ferbining is lykwols net sa ienfâldich as it optellen fan 'e som fan 'e yndividuele komponinten (lassen, bouten en klinknagels). Sa'n oanname kin liede ta desastreuze gefolgen.
Boutferbiningen wurde beskreaun yn 'e Structural Joint Specification fan it American Institute of Steel Structures (AISC), dy't ASTM A325- of A490-bouten brûkt as strakke montage, foarspanning of skuifkaai.
Draai strak oandraaide ferbiningen oan mei in slagmoersleutel of slotenmaker mei in konvinsjonele dûbelsidige moersleutel om te soargjen dat de lagen goed oanslute. Yn in foarspande ferbining wurde de bouten sa ynstalleare dat se ûnderwurpen wurde oan wichtige trekbelastingen, en de platen wurde ûnderwurpen oan drukbelastingen.
1. Draai de moer. De metoade foar it draaien fan 'e moer omfettet it oandraaien fan 'e bout en dan it ekstra draaien fan 'e moer, ôfhinklik fan 'e diameter en lingte fan 'e bout.
2. Kalibrearje de kaai. De kalibrearre kaaimetoade mjit it koppel dat ferbûn is mei de boutspanning.
3. Torsjetype spanningsoanpassingsbout. Twist-off spanningsbouten hawwe lytse stiften oan 'e ein fan' e bout tsjinoer de kop. As it fereaske koppel berikt is, wurdt de stiften losskroefd.
4. Rjochte lûkyndeks. Direkte spanningsyndikatoaren binne spesjale ringen mei lipkes. De hoemannichte kompresje op 'e lip jout it nivo fan spanning oan dat op 'e bout tapast wurdt.
Yn ienfâldige termen fungearje bouten as pinnen yn strakke en foarspannen ferbiningen, krekt as in messing pin dy't in stapel perforearre papier byinoar hâldt. Krityske glideferbiningen wurkje troch wriuwing: foarspanning skept delwaartse krêft, en wriuwing tusken de kontaktflakken wurket gear om ferskowing fan 'e ferbining tsjin te gean. It is as in binder dy't in stapel papier byinoar hâldt, net om't der gatten yn it papier ponsd wurde, mar om't de binder de papier byinoar drukt en de wriuwing de stapel byinoar hâldt.
ASTM A325-bouten hawwe in minimale treksterkte fan 150 oant 120 kg per fjouwerkante inch (KSI), ôfhinklik fan 'e boutdiameter, wylst A490-bouten in treksterkte moatte hawwe fan 150 oant 170-KSI. Klinknagelferbiningen gedrage har mear as strakke ferbiningen, mar yn dit gefal binne de pinnen klinknagels dy't typysk sawat de helte sa sterk binne as in A325-bout.
Ien fan twa dingen kin barre as in meganysk befestige ferbining ûnderwurpen wurdt oan skuorkrêften (as ien elemint de neiging hat om oer in oar te gliden fanwegen in tapaste krêft). Bouten of klinknagels kinne oan 'e kanten fan' e gatten sitte, wêrtroch't de bouten of klinknagels tagelyk ôfskuorje. De twadde mooglikheid is dat de wriuwing feroarsake troch de klemkrêft fan 'e foarspande befestigingen skuorbelastingen kin wjerstean. Der wurdt gjin ferskowing ferwachte foar dizze ferbining, mar it is mooglik.
In strakke ferbining is akseptabel foar in protte tapassingen, om't lichte ferskowing de skaaimerken fan 'e ferbining net negatyf beynfloedzje kin. Tink bygelyks oan in silo dy't ûntworpen is om granulearre materiaal op te slaan. Der kin lichte ferskowing wêze by it laden foar de earste kear. As der ienris ferskowing optreedt, sil it net wer barre, om't alle folgjende loads fan deselde aard binne.
Lastomkearing wurdt brûkt yn guon tapassingen, lykas as rotearjende eleminten ûnderwurpen wurde oan ôfwikseljende trek- en kompresjelasten. In oar foarbyld is in bûgd elemint dat ûnderwurpen wurdt oan folslein omkearde lasten. As der in wichtige feroaring is yn 'e rjochting fan' e lading, kin in foarbelaste ferbining nedich wêze om sykliske slip te eliminearjen. Dizze slip liedt úteinlik ta mear slip yn 'e langwerpige gatten.
Guon ferbiningen ûnderfine in protte belastingsyklusen dy't kinne liede ta wurgens. Dizze omfetsje persen, kraanstipe en ferbiningen yn brêgen. Glidende krityske ferbiningen binne fereaske as de ferbining ûnderwurpen wurdt oan wurgensbelêstingen yn omkearde rjochting. Foar dit soarte omstannichheden is it tige wichtich dat de ferbining net ferskuift, dus slip-krityske ferbiningen binne nedich.
Besteande boutferbiningen kinne ûntwurpen en produsearre wurde neffens ien fan dizze noarmen. Klinknagelferbiningen wurde as strak beskôge.
Lassen ferbiningen binne stiif. Soldeerferbiningen binne lestich. Oars as strakke boutferbiningen, dy't ûnder lading slipje kinne, hoege lassen net te rekkenjen en de oanbrochte lading foar in grut part te fersprieden. Yn 'e measte gefallen ferfoarmje lassen en lagers net op deselde wize.
As lassen brûkt wurde mei meganyske befestigingsmiddels, wurdt de lading oerdroegen troch it hurdere diel, sadat de las hast alle lading drage kin, wêrby't hiel bytsje dield wurdt mei de bout. Dêrom moat foarsichtigens betracht wurde by it lassen, boutjen en klinken. Spesifikaasjes. AWS D1 lost it probleem op fan it mingen fan meganyske befestigingsmiddels en lassen. Spesifikaasje 1:2000 foar struktureel lassen - stiel. Paragraaf 2.6.3 stelt dat foar klinknagels of bouten dy't brûkt wurde yn lagerferbiningen (d.w.s. wêr't de bout of klinknagel as in pin fungearret), meganyske befestigingsmiddels net beskôge wurde moatte as dielen fan 'e lading mei de las. As lassen brûkt wurdt, moatte se levere wurde om de folsleine lading yn 'e ferbining te dragen. Ferbiningen dy't oan ien elemint laske binne en oan in oar elemint klinken of bout binne lykwols tastien.
By it brûken fan meganyske befestigingsmiddels fan it type lager en it tafoegjen fan lassen wurdt it draachfermogen fan 'e bout foar in grut part negearre. Neffens dizze bepaling moat de las ûntwurpen wurde om alle lasten oer te dragen.
Dit is yn essinsje itselde as AISC LRFD-1999, klausule J1.9. De Kanadeeske standert CAN/CSA-S16.1-M94 lit lykwols ek selsstannich gebrûk ta as de krêft fan 'e meganyske befestiging of bout heger is as dy fan lassen.
Yn dizze saak binne trije kritearia konsekwint: de mooglikheden fan meganyske befestigingen fan it lagertype en de mooglikheden fan lassen telle net op.
Seksje 2.6.3 fan AWS D1.1 behannelet ek situaasjes wêr't bouten en lassen kombineare wurde kinne yn in twadielige ferbining, lykas te sjen is yn figuer 1. Lassen oan de lofterkant, bout oan de rjochterkant. De totale krêft fan lassen en bouten kin hjir rekken mei holden wurde. Elk ûnderdiel fan 'e heule ferbining wurket ûnôfhinklik. Dêrom is dizze koade in útsûndering op it prinsipe dat befette is yn it earste diel fan 2.6.3.
De regels dy't krekt besprutsen binne, jilde foar nije gebouwen. Foar besteande struktueren stelt klausule 8.3.7 D1.1 dat as strukturele berekkeningen oantoane dat in klinknagel of bout oerladen wurdt troch in nije totale lading, allinich de besteande statyske lading deroan tawiisd wurde moat.
Deselde regels fereaskje dat as in klinknagel of bout allinich oerladen wurdt mei statyske lesten of ûnderwurpen wurdt oan sykliske (fermoeidheids) lesten, genôch basismetaal en lassen tafoege wurde moatte om de totale lading te stypjen.
De ferdieling fan lading tusken meganyske befestigingen en lassen is akseptabel as de struktuer foarbelast is, mei oare wurden, as der ferskowing plakfûn hat tusken de ferbûne eleminten. Mar allinich statyske ladingen kinne op meganyske befestigingen pleatst wurde. Levende ladingen dy't kinne liede ta grutter ferskowing moatte beskerme wurde troch it brûken fan lassen dy't de folsleine lading kinne ferneare.
Lassen moatte brûkt wurde om alle tapaste of dynamyske belastingen te wjerstean. As meganyske befestigingsmiddels al oerladen binne, is ladingferdieling net tastien. Under sykliske belasting is ladingferdieling net tastien, om't de lading kin liede ta permaninte ferskowing en oerbelasting fan 'e las.
yllustraasje. Beskôgje in oerlapferbining dy't oarspronklik fêstbout wie (sjoch figuer 2). De struktuer foeget ekstra krêft ta, en ferbiningen en ferbiners moatte tafoege wurde om dûbele sterkte te leverjen. Op fig. 3 wurdt it basisplan foar it fersterkjen fan 'e eleminten toand. Hoe moat de ferbining makke wurde?
Omdat it nije stiel mei it âlde stiel ferbûn wurde moast troch hoeklassen, besleat de yngenieur om wat hoeklassen by de ferbining ta te foegjen. Omdat de bouten noch op har plak sieten, wie it oarspronklike idee om allinich de lassen ta te foegjen dy't nedich wiene om de ekstra krêft oer te bringen nei it nije stiel, wêrby't ferwachte waard dat 50% fan 'e lading troch de bouten en 50% troch de nije lassen soe gean. Is it akseptabel?
Lit ús earst oannimme dat der op it stuit gjin statyske lesten op 'e ferbining tapast wurde. Yn dit gefal is paragraaf 2.6.3 fan AWS D1.1 fan tapassing.
Yn dizze lagerferbining kinne de las en bout net beskôge wurde as dielen fan 'e lading, dus de oantsjutte lasgrutte moat grut genôch wêze om alle statyske en dynamyske lading te dragen. De draachkapasiteit fan 'e bouten yn dit foarbyld kin net yn rekken brocht wurde, om't sûnder in statyske lading de ferbining yn in slappe steat sil wêze. De las (ûntworpen om de helte fan 'e lading te dragen) skuort earst as de folsleine lading tapast wurdt. Dan besiket de bout, ek ûntworpen om de helte fan 'e lading oer te dragen, de lading oer te dragen en brekt.
Fierder wurdt oannommen dat in statyske lading tapast wurdt. Derneist wurdt oannommen dat de besteande ferbining foldwaande is om de besteande permaninte lading te dragen. Yn dit gefal is paragraaf 8.3.7 D1.1 fan tapassing. Nije lassen hoege allinich ferhege statyske en algemiene libbene ladingen te wjerstean. Besteande deadloads kinne tawiisd wurde oan besteande meganyske befestigingsmiddels.
Under konstante lading sakket de ferbining net. Ynstee dêrfan drage de bouten har lading al. Der is wat ferskowing yn 'e ferbining west. Dêrom kinne lassen brûkt wurde en kinne se dynamyske ladingen oerdrage.
It antwurd op 'e fraach "Is dit akseptabel?" hinget ôf fan 'e ladingsomstannichheden. Yn it earste gefal, by it ûntbrekken fan in statyske lading, sil it antwurd negatyf wêze. Under de spesifike omstannichheden fan it twadde senario is it antwurd ja.
Allinnich om't in statyske lading tapast wurdt, is it net altyd mooglik om in konklúzje te lûken. It nivo fan statyske ladingen, de geskiktheid fan besteande meganyske ferbiningen, en de aard fan 'e einladingen - oft statysk of syklysk - kinne it antwurd feroarje.
Duane K. Miller, MD, PE, 22801 Saint Clair Ave., Cleveland, OH 44117-1199, Manager fan it Welding Technology Center, Lincoln Electric Company, www.lincolnelectric.com. Lincoln Electric produseart lasapparatuer en lasferbrûksartikelen wrâldwiid. Yngenieurs en technici fan it Welding Technology Center helpe klanten by it oplossen fan lasproblemen.
Amerikaanske Weldingsferiening, 550 NW LeJeune Road, Miami, FL 33126-5671, tillefoan 305-443-9353, faks 305-443-7559, webside www.aws.org.
ASTM Intl., 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959, tillefoan 610-832-9585, faks 610-832-9555, webside www.astm.org.
Amerikaanske Feriening foar Stielkonstruksjes, One E. Wacker Drive, Suite 3100, Chicago, IL 60601-2001, tillefoan 312-670-2400, faks 312-670-5403, webside www.aisc.org.
FABRICATOR is it liedende tydskrift fan Noard-Amearika foar stielfabrikaasje en -foarmjen. It tydskrift publisearret nijs, technyske artikels en suksesferhalen dy't fabrikanten yn steat stelle om har wurk effisjinter te dwaan. FABRICATOR is sûnt 1970 yn 'e sektor.
No mei folsleine tagong ta de digitale edysje fan The FABRICATOR, maklike tagong ta weardefolle boarnen út 'e sektor.
De digitale edysje fan The Tube & Pipe Journal is no folslein tagonklik, en biedt maklike tagong ta weardefolle boarnen út 'e sektor.
Krij folsleine digitale tagong ta it STAMPING Journal, mei de lêste technology, bêste praktiken en nijs út 'e sektor foar de metaalstempelmerk.
No mei folsleine digitale tagong ta The Fabricator en Español, hawwe jo maklike tagong ta weardefolle boarnen út 'e sektor.