विभिन्न संरचनात्मक स्थितियों में, इंजीनियरों को वेल्ड और मैकेनिकल फास्टनरों द्वारा बनाए गए जोड़ों की ताकत का मूल्यांकन करने की आवश्यकता हो सकती है।आज, यांत्रिक फास्टनरों में आमतौर पर बोल्ट होते हैं, लेकिन पुराने डिज़ाइन में रिवेट्स हो सकते हैं।
यह किसी प्रोजेक्ट के उन्नयन, नवीनीकरण या संवर्द्धन के दौरान हो सकता है।एक नए डिज़ाइन में जोड़ में एक साथ काम करने के लिए बोल्टिंग और वेल्डिंग की आवश्यकता हो सकती है, जहां जुड़ने वाली सामग्री को पहले एक साथ बोल्ट किया जाता है और फिर जोड़ को पूरी ताकत प्रदान करने के लिए वेल्ड किया जाता है।
हालाँकि, किसी जोड़ की कुल भार क्षमता निर्धारित करना व्यक्तिगत घटकों (वेल्ड, बोल्ट और रिवेट्स) का योग जोड़ने जितना आसान नहीं है।ऐसी धारणा से विनाशकारी परिणाम हो सकते हैं।
बोल्टेड कनेक्शन का वर्णन अमेरिकन इंस्टीट्यूट ऑफ स्टील स्ट्रक्चर्स (एआईएससी) स्ट्रक्चरल ज्वाइंट स्पेसिफिकेशन में किया गया है, जो एएसटीएम ए325 या ए490 बोल्ट को टाइट माउंट, प्रीलोड या स्लाइडिंग कुंजी के रूप में उपयोग करता है।
यह सुनिश्चित करने के लिए कि परतें कसकर संपर्क में हैं, एक पारंपरिक दो तरफा रिंच का उपयोग करके एक प्रभाव रिंच या लॉकस्मिथ के साथ कसकर कसे गए कनेक्शन को कस लें।प्रीस्ट्रेस्ड कनेक्शन में, बोल्ट स्थापित किए जाते हैं ताकि वे महत्वपूर्ण तन्य भार के अधीन हों, और प्लेटें संपीड़ित भार के अधीन हों।
1. अखरोट को पलट दें.नट को मोड़ने की विधि में बोल्ट को कसना और फिर नट को अतिरिक्त मात्रा में घुमाना शामिल है, जो बोल्ट के व्यास और लंबाई पर निर्भर करता है।
2. कुंजी को कैलिब्रेट करें.कैलिब्रेटेड रिंच विधि उस टॉर्क को मापती है जो बोल्ट तनाव से जुड़ा होता है।
3. मरोड़ प्रकार तनाव समायोजन बोल्ट।ट्विस्ट-ऑफ टेंशन बोल्ट में सिर के विपरीत बोल्ट के सिरे पर छोटे स्टड होते हैं।जब आवश्यक टॉर्क पहुँच जाता है, तो स्टड को खोल दिया जाता है।
4. सीधा खींच सूचकांक.प्रत्यक्ष तनाव संकेतक टैब के साथ विशेष वाशर हैं।लग पर संपीड़न की मात्रा बोल्ट पर लागू तनाव के स्तर को इंगित करती है।
आम आदमी के शब्दों में, बोल्ट तंग और पूर्व-तनाव वाले जोड़ों में पिन की तरह काम करते हैं, बहुत कुछ छिद्रित कागज के ढेर को एक साथ रखने वाले पीतल के पिन की तरह।महत्वपूर्ण स्लाइडिंग जोड़ घर्षण द्वारा काम करते हैं: प्रीलोड डाउनफोर्स बनाता है, और संपर्क सतहों के बीच घर्षण संयुक्त की फिसलन को रोकने के लिए एक साथ काम करता है।यह एक बाइंडर की तरह है जो कागजों के ढेर को एक साथ रखता है, इसलिए नहीं कि कागज में छेद किए गए हैं, बल्कि इसलिए क्योंकि बाइंडर कागजों को एक साथ दबाता है और घर्षण ढेर को एक साथ रखता है।
ASTM A325 बोल्ट की न्यूनतम तन्य शक्ति 150 से 120 किलोग्राम प्रति वर्ग इंच (KSI) होती है, जो बोल्ट के व्यास पर निर्भर करती है, जबकि A490 बोल्ट की तन्य शक्ति 150 से 170-KSI होनी चाहिए।रिवेट जोड़ अधिक तंग जोड़ों की तरह व्यवहार करते हैं, लेकिन इस मामले में, पिन रिवेट्स होते हैं जो आमतौर पर A325 बोल्ट से लगभग आधे मजबूत होते हैं।
दो चीजों में से एक तब हो सकती है जब यांत्रिक रूप से बांधा गया जोड़ कतरनी बलों के अधीन होता है (जब एक तत्व लागू बल के कारण दूसरे पर फिसलने लगता है)।बोल्ट या रिवेट्स छेद के किनारों पर हो सकते हैं, जिससे बोल्ट या रिवेट्स एक ही समय में कतरनी हो सकते हैं।दूसरी संभावना यह है कि प्रीटेंशन्ड फास्टनरों के क्लैम्पिंग बल के कारण होने वाला घर्षण कतरनी भार का सामना कर सकता है।इस कनेक्शन के लिए कोई फिसलन अपेक्षित नहीं है, लेकिन यह संभव है।
कई अनुप्रयोगों के लिए एक कड़ा कनेक्शन स्वीकार्य है, क्योंकि थोड़ी सी भी फिसलन कनेक्शन की विशेषताओं पर प्रतिकूल प्रभाव नहीं डाल सकती है।उदाहरण के लिए, दानेदार सामग्री को संग्रहीत करने के लिए डिज़ाइन किए गए साइलो पर विचार करें।पहली बार लोड करते समय थोड़ी फिसलन हो सकती है।एक बार फिसलन होने के बाद यह दोबारा नहीं होगी, क्योंकि बाद के सभी भार एक ही प्रकृति के होते हैं।
लोड रिवर्सल का उपयोग कुछ अनुप्रयोगों में किया जाता है, जैसे कि जब घूमने वाले तत्वों को वैकल्पिक तन्य और संपीड़न भार के अधीन किया जाता है।एक अन्य उदाहरण एक झुकने वाला तत्व है जो पूरी तरह से विपरीत भार के अधीन है।जब लोड दिशा में महत्वपूर्ण परिवर्तन होता है, तो चक्रीय स्लिप को खत्म करने के लिए प्रीलोडेड कनेक्शन की आवश्यकता हो सकती है।यह फिसलन अंततः लम्बे छिद्रों में और अधिक फिसलन की ओर ले जाती है।
कुछ जोड़ कई भार चक्रों का अनुभव करते हैं जिससे थकान हो सकती है।इनमें प्रेस, क्रेन सपोर्ट और पुलों में कनेक्शन शामिल हैं।स्लाइडिंग क्रिटिकल कनेक्शन की आवश्यकता तब होती है जब कनेक्शन विपरीत दिशा में थकान भार के अधीन होता है।इस प्रकार की स्थितियों के लिए, यह बहुत महत्वपूर्ण है कि जोड़ फिसले नहीं, इसलिए स्लिप-क्रिटिकल जोड़ों की आवश्यकता होती है।
मौजूदा बोल्ट कनेक्शन को इनमें से किसी भी मानक के अनुसार डिजाइन और निर्मित किया जा सकता है।रिवेट कनेक्शन को कड़ा माना जाता है।
वेल्डेड जोड़ कठोर होते हैं।सोल्डर जोड़ पेचीदा होते हैं।टाइट बोल्ट वाले जोड़ों के विपरीत, जो भार के नीचे फिसल सकते हैं, वेल्ड को लागू भार को काफी हद तक फैलाना और वितरित नहीं करना पड़ता है।ज्यादातर मामलों में, वेल्डेड और असर प्रकार के यांत्रिक फास्टनरों एक ही तरह से विकृत नहीं होते हैं।
जब वेल्ड का उपयोग यांत्रिक फास्टनरों के साथ किया जाता है, तो भार को कठिन हिस्से के माध्यम से स्थानांतरित किया जाता है, इसलिए वेल्ड बोल्ट के साथ बहुत कम साझा किए बिना, लगभग सभी भार ले सकता है।इसीलिए वेल्डिंग, बोल्टिंग और रिवेटिंग करते समय सावधानी बरतनी चाहिए।विशेष विवरण।AWS D1 यांत्रिक फास्टनरों और वेल्ड के मिश्रण की समस्या को हल करता है।विशिष्टता 1:2000 संरचनात्मक वेल्डिंग के लिए - स्टील।पैराग्राफ 2.6.3 में कहा गया है कि बेयरिंग-प्रकार के जोड़ों में उपयोग किए जाने वाले रिवेट्स या बोल्ट के लिए (यानी जहां बोल्ट या कीलक पिन के रूप में कार्य करता है), यांत्रिक फास्टनरों को वेल्ड के साथ लोड साझा करने के लिए नहीं माना जाना चाहिए।यदि वेल्डिंग का उपयोग किया जाता है, तो उन्हें जोड़ में पूरा भार उठाने के लिए प्रदान किया जाना चाहिए।हालाँकि, एक तत्व से वेल्डेड और दूसरे तत्व से रिवेट या बोल्ट किए गए कनेक्शन की अनुमति है।
असर-प्रकार के यांत्रिक फास्टनरों का उपयोग करते समय और वेल्ड जोड़ते समय, बोल्ट की भार-वहन क्षमता को काफी हद तक नजरअंदाज कर दिया जाता है।इस प्रावधान के अनुसार, वेल्ड को सभी भारों को स्थानांतरित करने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए।
यह मूलतः AISC LRFD-1999, खंड J1.9 के समान है।हालाँकि, कनाडाई मानक CAN/CSA-S16.1-M94 भी स्टैंड-अलोन उपयोग की अनुमति देता है जब मैकेनिकल फास्टनर या बोल्ट की शक्ति वेल्डिंग की तुलना में अधिक होती है।
इस मामले में, तीन मानदंड सुसंगत हैं: असर प्रकार के यांत्रिक फास्टनिंग्स की संभावनाएं और वेल्ड की संभावनाएं नहीं जुड़ती हैं।
एडब्ल्यूएस डी1.1 की धारा 2.6.3 उन स्थितियों पर भी चर्चा करती है जहां बोल्ट और वेल्ड को दो-भाग के जोड़ में जोड़ा जा सकता है, जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है। बाईं ओर वेल्ड, दाईं ओर बोल्ट।यहां वेल्ड और बोल्ट की कुल शक्ति को ध्यान में रखा जा सकता है।संपूर्ण कनेक्शन का प्रत्येक भाग स्वतंत्र रूप से संचालित होता है।इस प्रकार, यह कोड 2.6.3 के पहले भाग में निहित सिद्धांत का अपवाद है।
जिन नियमों की अभी चर्चा की गई है वे नई इमारतों पर लागू होते हैं।मौजूदा संरचनाओं के लिए, खंड 8.3.7 डी1.1 में कहा गया है कि जब संरचनात्मक गणना से पता चलता है कि एक कीलक या बोल्ट एक नए कुल भार से अतिभारित हो जाएगा, तो केवल मौजूदा स्थैतिक भार ही उसे सौंपा जाना चाहिए।
समान नियमों की आवश्यकता है कि यदि एक कीलक या बोल्ट केवल स्थैतिक भार के साथ अतिभारित है या चक्रीय (थकान) भार के अधीन है, तो कुल भार का समर्थन करने के लिए पर्याप्त आधार धातु और वेल्ड जोड़ा जाना चाहिए।
यांत्रिक फास्टनरों और वेल्ड के बीच भार का वितरण स्वीकार्य है यदि संरचना पहले से लोड की गई है, दूसरे शब्दों में, यदि जुड़े तत्वों के बीच फिसलन हुई है।लेकिन यांत्रिक फास्टनरों पर केवल स्थैतिक भार ही डाला जा सकता है।लाइव लोड जो अधिक फिसलन का कारण बन सकता है उसे पूरे लोड को झेलने में सक्षम वेल्ड के उपयोग से संरक्षित किया जाना चाहिए।
वेल्ड का उपयोग सभी लागू या गतिशील लोडिंग का सामना करने के लिए किया जाना चाहिए।जब यांत्रिक फास्टनर पहले से ही अतिभारित हों, तो लोड साझा करने की अनुमति नहीं है।चक्रीय लोडिंग के तहत, लोड शेयरिंग की अनुमति नहीं है, क्योंकि लोड से स्थायी फिसलन और वेल्ड का अधिभार हो सकता है।
चित्रण।एक लैप जोड़ पर विचार करें जिसे मूल रूप से कसकर बांधा गया था (चित्र 2 देखें)।संरचना अतिरिक्त शक्ति जोड़ती है, और दोगुनी ताकत प्रदान करने के लिए कनेक्शन और कनेक्टर जोड़े जाने चाहिए।अंजीर पर.3 तत्वों को मजबूत करने की मूल योजना दिखाता है।कनेक्शन कैसे बनाया जाना चाहिए?
चूँकि नए स्टील को फ़िलेट वेल्ड द्वारा पुराने स्टील से जोड़ा जाना था, इसलिए इंजीनियर ने जोड़ पर कुछ फ़िलेट वेल्ड जोड़ने का निर्णय लिया।चूँकि बोल्ट अभी भी अपनी जगह पर थे, मूल विचार केवल नए स्टील में अतिरिक्त शक्ति स्थानांतरित करने के लिए आवश्यक वेल्ड जोड़ने का था, यह उम्मीद करते हुए कि 50% भार बोल्ट के माध्यम से जाएगा और 50% भार नए वेल्ड के माध्यम से जाएगा।ये स्वीकार्य है?
आइए पहले मान लें कि वर्तमान में कनेक्शन पर कोई स्थिर भार लागू नहीं है।इस मामले में, AWS D1.1 का पैराग्राफ 2.6.3 लागू होता है।
इस असर प्रकार के जोड़ में, वेल्ड और बोल्ट को भार साझा करने के लिए नहीं माना जा सकता है, इसलिए निर्दिष्ट वेल्ड आकार सभी स्थिर और गतिशील भार का समर्थन करने के लिए पर्याप्त बड़ा होना चाहिए।इस उदाहरण में बोल्ट की वहन क्षमता को ध्यान में नहीं रखा जा सकता है, क्योंकि स्थिर भार के बिना, कनेक्शन सुस्त स्थिति में होगा।वेल्ड (आधा भार उठाने के लिए डिज़ाइन किया गया) पूरा भार लागू होने पर शुरू में टूट जाता है।फिर बोल्ट, जिसे आधा भार स्थानांतरित करने के लिए भी डिज़ाइन किया गया है, भार स्थानांतरित करने का प्रयास करता है और टूट जाता है।
इसके अलावा मान लें कि एक स्थैतिक भार लागू किया गया है।इसके अलावा, यह माना जाता है कि मौजूदा कनेक्शन मौजूदा स्थायी भार वहन करने के लिए पर्याप्त है।इस मामले में, पैराग्राफ 8.3.7 डी1.1 लागू होता है।नए वेल्ड को केवल बढ़े हुए स्थैतिक और सामान्य लाइव भार का सामना करने की आवश्यकता होती है।मौजूदा डेड लोड को मौजूदा मैकेनिकल फास्टनरों को सौंपा जा सकता है।
लगातार लोड के तहत, कनेक्शन ख़राब नहीं होता है।इसके बजाय, बोल्ट पहले से ही अपना भार सहन कर लेते हैं।संबंध में कुछ चूक हुई है।इसलिए, वेल्ड का उपयोग किया जा सकता है और वे गतिशील भार संचारित कर सकते हैं।
प्रश्न का उत्तर "क्या यह स्वीकार्य है?"लोड की स्थिति पर निर्भर करता है.पहले मामले में, स्थैतिक भार के अभाव में, उत्तर नकारात्मक होगा।दूसरे परिदृश्य की विशिष्ट परिस्थितियों में, उत्तर हाँ है।
सिर्फ इसलिए कि एक स्थैतिक भार लागू किया जाता है, निष्कर्ष निकालना हमेशा संभव नहीं होता है।स्थैतिक भार का स्तर, मौजूदा यांत्रिक कनेक्शन की पर्याप्तता, और अंतिम भार की प्रकृति - चाहे स्थैतिक हो या चक्रीय - उत्तर बदल सकती है।
डुआने के. मिलर, एमडी, पीई, 22801 सेंट क्लेयर एवेन्यू, क्लीवलैंड, ओएच 44117-1199, वेल्डिंग टेक्नोलॉजी सेंटर मैनेजर, लिंकन इलेक्ट्रिक कंपनी, www.lincolnelectric.com।लिंकन इलेक्ट्रिक दुनिया भर में वेल्डिंग उपकरण और वेल्डिंग उपभोग्य वस्तुएं बनाती है।वेल्डिंग टेक्नोलॉजी सेंटर के इंजीनियर और तकनीशियन ग्राहकों को वेल्डिंग समस्याओं को हल करने में मदद करते हैं।
अमेरिकन वेल्डिंग सोसाइटी, 550 एनडब्ल्यू लेज्यून रोड, मियामी, FL 33126-5671, फोन 305-443-9353, फैक्स 305-443-7559, वेबसाइट www.aws.org।
एएसटीएम इंटरनेशनल, 100 बर्र हार्बर ड्राइव, वेस्ट कॉनशोहोकेन, पीए 19428-2959, फोन 610-832-9585, फैक्स 610-832-9555, वेबसाइट www.astm.org।
अमेरिकन स्टील स्ट्रक्चर्स एसोसिएशन, वन ई. वेकर ड्राइव, सुइट 3100, शिकागो, आईएल 60601-2001, फोन 312-670-2400, फैक्स 312-670-5403, वेबसाइट www.aisc.org।
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