Í ýmsum byggingaraðstæðum gætu verkfræðingar þurft að meta styrk samskeyta sem gerðar eru með suðu og vélrænum festingum. Í dag eru vélræn festingar venjulega boltar, en eldri hönnun getur haft nítur.
Þetta getur gerst við uppfærslur, endurbætur eða úrbætur á verkefni. Ný hönnun gæti krafist boltunar og suðu til að virka saman í samskeyti þar sem efnið sem á að sameina er fyrst boltað saman og síðan soðið til að veita samskeytinu fullan styrk.
Hins vegar er það ekki eins einfalt að ákvarða heildarburðargetu samskeytis og að leggja saman summu einstakra íhluta (suðu, bolta og níta). Slík ályktun gæti leitt til hörmulegra afleiðinga.
Boltuðum tengingum er lýst í byggingarsamskeytislýsingu bandarísku stálbyggingarstofnunarinnar (AISC), sem notar ASTM A325 eða A490 bolta sem þétta festingu, forspennu eða rennilás.
Herðið þétt saman tengingar með högglykli eða lásasmið með hefðbundnum tvíhliða lykli til að tryggja að lögin snertist vel. Í forspenntri tengingu eru boltarnir settir upp þannig að þeir verði fyrir miklu togálagi og plöturnar verða fyrir þrýstiálagi.
1. Snúðu hnetunni. Aðferðin við að snúa hnetunni felst í því að herða boltann og síðan snúa henni enn frekar, sem fer eftir þvermáli og lengd boltans.
2. Kvörðuðu lykilinn. Kvörðunarlykillinn mælir togkraftinn sem tengist spennu boltans.
3. Stillingarbolti fyrir snúningsspennu. Snúningsspennuboltar eru með litlum nagla á enda boltans gegnt höfðinu. Þegar tilskilið tog er náð er naglanum skrúfað frá.
4. Vísir fyrir beint tog. Vísir fyrir bein tog eru sérstakar þvottavélar með flipum. Þjöppunarmagnið á festingunni gefur til kynna hversu mikið tog er á boltann.
Einfaldlega sagt virka boltar eins og pinnar í þröngum og forspenntum samskeytum, svipað og messingpinna sem heldur saman stafla af götuðu pappír. Mikilvægir rennisamskeyti virka með núningi: forhleðsla skapar niðurþrýsting og núningur milli snertiflatanna vinnur saman að því að koma í veg fyrir að samskeytin renni. Þetta er eins og bindiefni sem heldur stafla af pappírum saman, ekki vegna þess að göt eru stungin í pappírinn, heldur vegna þess að bindiefnið þrýstir pappírunum saman og núningurinn heldur staflanum saman.
ASTM A325 boltar hafa lágmarks togstyrk upp á 150 til 120 kg á fertommu (KSI), allt eftir þvermáli boltans, en A490 boltar verða að hafa togstyrk upp á 150 til 170 KSI. Nítsamskeyti hegða sér frekar eins og þéttar samskeyti, en í þessu tilfelli eru pinnarnir nít sem eru yfirleitt um það bil helmingi sterkari en A325 bolti.
Annað tveggja getur gerst þegar vélrænt fest samskeyti verður fyrir skerkrafti (þegar einn þáttur hefur tilhneigingu til að renna yfir annan vegna beittra krafta). Boltar eða nítur geta verið við hliðar gatanna, sem veldur því að boltar eða nítur klippast af á sama tíma. Annar möguleikinn er að núningurinn sem orsakast af klemmukrafti forspenntra festinga geti þolað skerkraft. Ekki er búist við að þessi tenging renni, en hún er möguleg.
Þétt tenging er ásættanleg í mörgum tilfellum, þar sem lítilsháttar rennsli getur ekki haft neikvæð áhrif á eiginleika tengingarinnar. Til dæmis má nefna síló sem er hönnuð til að geyma kornótt efni. Það getur orðið lítilsháttar rennsli við fyrstu hleðslu. Þegar rennsli á sér stað mun það ekki gerast aftur, því allar síðari hleðslur eru af sama toga.
Álagssnúningur er notaður í sumum tilfellum, svo sem þegar snúningsþættir eru beittir til skiptis tog- og þjöppunarálagi. Annað dæmi er beygjuþáttur sem verður fyrir algerlega öfugum álagi. Þegar veruleg breyting verður á álagsstefnu gæti verið nauðsynlegt að nota forspennta tengingu til að koma í veg fyrir hringlaga slöppun. Þessi slöppun leiðir að lokum til meira slöppunar í aflöngum götum.
Sumar samskeyti gangast undir margar álagslotur sem geta leitt til þreytu. Þar á meðal eru pressur, kranastoðir og tengingar í brúm. Rennitengingar eru nauðsynlegar þegar tengingin verður fyrir þreytuálagi í öfuga átt. Við þessar aðstæður er mjög mikilvægt að samskeytin renni ekki til, þannig að þörf er á samskeytum sem eru mjög mikilvæg fyrir renni.
Hægt er að hanna og framleiða núverandi boltatengingar samkvæmt hvaða sem er af þessum stöðlum. Nítatengingar teljast þéttar.
Suðaðar samskeyti eru stífar. Lóðasamskeyti eru erfið. Ólíkt þröngum boltasamskeytum, sem geta runnið til undir álagi, þurfa suður ekki að teygjast og dreifa álaginu að miklu leyti. Í flestum tilfellum aflagast suðaðar og legugerðar vélrænar festingar ekki á sama hátt.
Þegar suða er notuð með vélrænum festingum flyst álagið í gegnum harðari hlutann, þannig að suðan getur borið nánast allt álagið og deilt mjög litlu með boltanum. Þess vegna verður að gæta varúðar við suðu, boltun og nítun. Forskriftir. AWS D1 leysir vandamálið við að blanda saman vélrænum festingum og suðum. Forskrift 1:2000 fyrir burðarvirkissuðu - stál. Í málsgrein 2.6.3 kemur fram að fyrir nítur eða bolta sem notaðir eru í legusamskeytum (þ.e. þar sem boltinn eða nítan virkar sem pinni) ætti ekki að líta svo á að vélrænir festingar deili álaginu með suðunni. Ef suða er notuð verða þær að vera þannig útbúnar að þær beri allt álagið í samskeytinu. Hins vegar eru leyfðar tengingar sem eru suðaðar við einn þátt og nítaðar eða boltaðar við annan þátt.
Þegar notaðar eru vélrænar festingar með legum og suðum bætt við er burðargeta boltans að mestu leyti vanrækt. Samkvæmt þessari ákvæði verður suðan að vera hönnuð til að flytja allt álag.
Þetta er í meginatriðum það sama og í AISC LRFD-1999, grein J1.9. Hins vegar leyfir kanadíski staðallinn CAN/CSA-S16.1-M94 einnig sjálfstæða notkun þegar kraftur vélrænna festinga eða bolta er meiri en kraftur suðu.
Í þessu máli eru þrjú viðmið samræmd: möguleikarnir á vélrænum festingum af legugerð og möguleikarnir á suðu leggjast ekki saman.
Í kafla 2.6.3 í AWS D1.1 er einnig fjallað um aðstæður þar sem boltar og suður geta verið sameinaðar í tveggja hluta samskeyti, eins og sýnt er á mynd 1. Suður vinstra megin, boltaðar hægra megin. Hér má taka tillit til heildarstyrks suða og bolta. Hver hluti allrar tengingarinnar starfar sjálfstætt. Þannig er þessi kóði undantekning frá meginreglunni sem er að finna í fyrri hluta 2.6.3.
Reglurnar sem hér eru ræddar gilda um nýbyggingar. Fyrir núverandi mannvirki segir í ákvæði 8.3.7 D1.1 að þegar burðarvirkisútreikningar sýna að nítur eða bolti verði ofhlaðinn af nýrri heildarálagi, skuli aðeins úthlutað núverandi kyrrstöðuálagi á það.
Sömu reglur krefjast þess að ef nítur eða bolti er aðeins ofhlaðinn með kyrrstöðuálagi eða verður fyrir lotubundnu (þreytu-)álagi, verður að bæta við nægilegu grunnmálmi og suðusamsetningum til að bera heildarálagið.
Dreifing álags milli vélrænna festinga og suðna er ásættanleg ef burðarvirkið er forhlaðið, með öðrum orðum, ef rennsli hefur átt sér stað milli tengdra hluta. En aðeins er hægt að setja kyrrstætt álag á vélræna festingar. Lifandi álag sem getur leitt til meiri rennslis verður að vera verndað með því að nota suður sem geta þolað allt álagið.
Suður verða að vera notaðar til að þola allt álag eða kraftmikið álag. Þegar vélrænir festingar eru þegar ofhlaðnar er álagsskipting ekki leyfð. Við lotubundna álagningu er álagsskipting ekki leyfð, þar sem álagið getur leitt til varanlegs rennslis og ofhleðslu á suðunni.
Myndskreyting. Ímyndaðu þér fléttu sem upphaflega var boltuð fast (sjá mynd 2). Uppbyggingin bætir við auknum krafti og bæta þarf við tengingum og tengjum til að tvöfalda styrkinn. Á mynd 3 sést grunnáætlun um styrkingu frumefnanna. Hvernig ætti að gera tenginguna?
Þar sem nýja stálið þurfti að vera tengt við gamla stálið með kúlusuðum ákvað verkfræðingurinn að bæta við nokkrum kúlusuðum við samskeytin. Þar sem boltarnir voru enn á sínum stað var upphaflega hugmyndin að bæta aðeins við þeim suðum sem þurfti til að flytja aukakraftinn yfir á nýja stálið, og búast við að 50% af álaginu færi í gegnum boltana og 50% af álaginu færi í gegnum nýju suðurnar. Er það ásættanlegt?
Gerum fyrst ráð fyrir að engin stöðug álag séu á tenginguna eins og er. Í þessu tilviki gildir 2.6.3. grein AWS D1.1.
Í þessari gerð legutengingar er ekki hægt að líta svo á að suða og bolti deili álaginu, þannig að tilgreind suðustærð verður að vera nógu stór til að bera allt kyrrstætt og hreyfilegt álag. Ekki er hægt að taka tillit til burðargetu boltanna í þessu dæmi, því án kyrrstæðs álags verður tengingin slak. Suðan (hönnuð til að bera helming álagsins) springur fyrst þegar fullt álag er beitt. Síðan reynir boltinn, sem einnig er hannaður til að flytja helming álagsins, að flytja álagið og brotnar.
Gerið einnig ráð fyrir að stöðuálag sé beitt. Að auki er gert ráð fyrir að núverandi tenging sé nægjanleg til að bera núverandi varanlega álag. Í þessu tilviki gildir liður 8.3.7 D1.1. Nýjar suðusöfnur þurfa aðeins að þola aukið stöðuálag og almennt lifandi álag. Fyrirliggjandi eigin álag má úthluta til núverandi vélrænna festinga.
Við stöðugt álag sígur tengingin ekki. Í staðinn bera boltarnir þegar álagið. Það hefur orðið einhver skriða í tengingunni. Þess vegna er hægt að nota suðu og þær geta flutt kraftmikla álag.
Svarið við spurningunni „Er þetta ásættanlegt?“ fer eftir álagsskilyrðum. Í fyrra tilvikinu, ef ekki er um stöðugt álag að ræða, verður svarið neikvætt. Við sérstök skilyrði seinna tilviksins er svarið já.
Þótt stöðugt álag sé beitt er ekki alltaf hægt að draga ályktanir. Stig stöðugs álags, fullnægjandi núverandi vélrænna tenginga og eðli endaálagsins - hvort sem það er stöðugt eða lotubundið - getur breytt svarinu.
Duane K. Miller, læknir, PE, 22801 Saint Clair Ave., Cleveland, OH 44117-1199, framkvæmdastjóri suðutæknimiðstöðvar, Lincoln Electric Company, www.lincolnelectric.com. Lincoln Electric framleiðir suðubúnað og suðuvörur um allan heim. Verkfræðingar og tæknimenn suðutæknimiðstöðvarinnar aðstoða viðskiptavini við að leysa suðuvandamál.
Bandaríska suðufélagið, 550 NW LeJeune Road, Miami, FL 33126-5671, sími 305-443-9353, fax 305-443-7559, vefsíða www.aws.org.
ASTM alþjóðaflugvöllur, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959, sími 610-832-9585, fax 610-832-9555, vefsíða www.astm.org.
Bandaríska stálmannvirkjasamtökin, One E. Wacker Drive, Suite 3100, Chicago, IL 60601-2001, sími 312-670-2400, fax 312-670-5403, vefsíða www.aisc.org.
FABRICATOR er leiðandi tímarit Norður-Ameríku um stálframleiðslu og mótun. Tímaritið birtir fréttir, tæknilegar greinar og velgengnissögur sem gera framleiðendum kleift að vinna störf sín á skilvirkari hátt. FABRICATOR hefur starfað í greininni síðan 1970.
Nú með fullum aðgangi að stafrænu útgáfunni af FABRICATOR, auðveldum aðgangi að verðmætum auðlindum fyrir atvinnulífið.
Stafræna útgáfan af The Tube & Pipe Journal er nú aðgengileg að fullu og veitir auðveldan aðgang að verðmætum auðlindum í greininni.
Fáðu aðgang að STAMPING tímaritinu með stafrænum upplýsingum um nýjustu tækni, bestu starfsvenjur og fréttir af málmstimplunarmarkaðinum.
Nú með fullum stafrænum aðgangi að The Fabricator á spænsku hefur þú auðveldan aðgang að verðmætum auðlindum í greininni.