Við ýmsar byggingaraðstæður gætu verkfræðingar þurft að meta styrk samskeyti sem gerðar eru með suðu og vélrænum festingum.Í dag eru vélrænar festingar venjulega boltar, en eldri hönnun gæti verið með hnoð.
Þetta getur gerst við uppfærslur, endurbætur eða endurbætur á verkefni.Ný hönnun getur krafist bolta og suðu til að vinna saman í samskeyti þar sem efnið sem á að tengja er fyrst boltað saman og síðan soðið til að veita fullan styrk í samskeytin.
Hins vegar er ekki eins einfalt að ákvarða heildarburðargetu samskeyti og að leggja saman summu einstakra íhluta (suðu, bolta og hnoð).Slík forsenda gæti leitt til hörmulegra afleiðinga.
Boltuðum tengingum er lýst í American Institute of Steel Structures (AISC) Structural Joint Specification, sem notar ASTM A325 eða A490 bolta sem þétta festingu, forhleðslu eða rennilyki.
Herðið vel hertar tengingar með högglykli eða lásasmiði með hefðbundnum tvíhliða skiptilykil til að tryggja að lögin séu í þéttu sambandi.Í forspennutengingu eru boltarnir settir þannig að þeir verða fyrir verulegu togálagi og plöturnar verða fyrir þrýstiálagi.
1. Snúðu hnetunni.Aðferðin við að snúa hnetunni felst í því að herða boltann og síðan snúa hnetunni aukalega, sem fer eftir þvermáli og lengd boltans.
2. Kvörðuðu lykilinn.Kvörðuð skiptilykilaðferðin mælir togið sem tengist boltaspennu.
3. Snúningsgerð spennustillingarbolti.Snúnar spennuboltar eru með litla pinna á enda boltans á móti hausnum.Þegar áskilið tog er náð er tindurinn skrúfaður af.
4. Straight pull index.Bein spennuvísar eru sérstakar þvottavélar með flipa.Magn þjöppunar á tindinu gefur til kynna spennustigið sem beitt er á boltann.
Í orðum leikmanna virka boltar eins og pinnar í þéttum og forspenntum samskeytum, líkt og koparpinna sem heldur stafla af götóttum pappír saman.Mikilvægar renniliðir vinna með núningi: Forálag skapar niðurkraft og núningur milli snertiflötanna vinnur saman til að standast rennun samskeytisins.Þetta er eins og bindiefni sem heldur pappírsbunka saman, ekki vegna þess að göt eru slegin á pappírinn, heldur vegna þess að bindiefnið þrýstir blöðunum saman og núningurinn heldur bunkanum saman.
ASTM A325 boltar hafa lágmarks togstyrk 150 til 120 kg á fertommu (KSI), allt eftir boltaþvermáli, en A490 boltar verða að hafa togstyrk 150 til 170-KSI.Hnoðsamskeyti hegða sér meira eins og þéttir samskeyti, en í þessu tilfelli eru pinnar hnoð sem eru venjulega um helmingi sterkari en A325 boltar.
Annað af tvennu getur gerst þegar vélrænt festur liður verður fyrir skerkrafti (þegar einn þáttur hefur tilhneigingu til að renna yfir annan vegna beittra krafts).Boltar eða hnoð geta verið á hliðum holanna, sem veldur því að boltar eða hnoð rifna af á sama tíma.Annar möguleikinn er að núningurinn sem stafar af klemmukrafti forspennu festinganna þolir klippiálag.Ekki er búist við skriðu vegna þessa sambands en það er mögulegt.
Þröng tenging er ásættanleg fyrir mörg forrit, þar sem lítilsháttar slekkur getur ekki haft slæm áhrif á eiginleika tengingarinnar.Til dæmis skaltu íhuga síló sem er hannað til að geyma kornótt efni.Það getur verið lítilsháttar hálka þegar hleðsla er í fyrsta skipti.Þegar skriðið hefur átt sér stað mun það ekki gerast aftur, vegna þess að allar síðari álag eru af sama toga.
Álagssnúning er notuð í sumum forritum, svo sem þegar snúningsþættir verða fyrir tog- og þrýstiálagi til skiptis.Annað dæmi er beygjuhlutur sem verður fyrir algjöru öfugu álagi.Þegar umtalsverð breyting er á álagsstefnu getur verið þörf á forhlaðinni tengingu til að koma í veg fyrir hringrásarskrið.Þessi sleppi leiðir að lokum til meiri sleða í ílengdu götin.
Sumir liðir upplifa margar álagslotur sem geta leitt til þreytu.Má þar nefna pressur, kranastuðning og tengingar í brýr.Nauðsynlegt er að renna mikilvægar tengingar þegar tengingin verður fyrir þreytuálagi í öfuga átt.Við slíkar aðstæður er mjög mikilvægt að liðurinn renni ekki til og því þarf hálku mikilvæga samskeyti.
Hægt er að hanna og framleiða núverandi boltatengingar samkvæmt einhverjum af þessum stöðlum.Hnoðatengingar eru taldar þéttar.
Soðnar samskeyti eru stífar.Lóðasamskeyti eru erfið.Ólíkt þéttum boltasamskeytum, sem geta runnið undir álagi, þurfa suður ekki að teygjast og dreifa álaginu að miklu leyti.Í flestum tilfellum aflagast vélrænar festingar með soðnum og burðargerð ekki á sama hátt.
Þegar suðu eru notaðar með vélrænum festingum flyst álagið í gegnum harðari hlutann, þannig að suðuna getur borið næstum allt álagið, með mjög litlu sem deilt er með boltanum.Þess vegna þarf að gæta varúðar við suðu, bolta og hnoð.Tæknilýsing.AWS D1 leysir vandamálið við að blanda saman vélrænum festingum og suðu.Tæknilýsing 1:2000 fyrir burðarsuðu – stál.Í lið 2.6.3 kemur fram að fyrir hnoð eða bolta sem notaðir eru í samskeyti af legugerð (þ.e. þar sem boltinn eða hnoðin virkar sem pinna) ætti ekki að líta svo á að vélrænar festingar deili álaginu með suðunni.Ef suðu er notuð verða þær að vera til staðar til að bera fullt álag í samskeytin.Hins vegar eru tengingar sem eru soðnar við einn þátt og hnoðaðar eða boltaðar við annan þátt leyfðar.
Þegar notaðar eru vélrænar festingar af legugerð og suðu bætt við er burðargeta boltans að mestu vanrækt.Samkvæmt þessu ákvæði skal suðu vera hönnuð til að flytja allt álag.
Þetta er í meginatriðum það sama og AISC LRFD-1999, ákvæði J1.9.Hins vegar leyfir kanadíski staðallinn CAN/CSA-S16.1-M94 einnig sjálfstæða notkun þegar kraftur vélrænni festingar eða bolta er meiri en suðu.
Í þessu efni eru þrjú viðmið samræmd: möguleikar á vélrænni festingu af legugerð og möguleikar á suðu fara ekki saman.
Í kafla 2.6.3 í AWS D1.1 er einnig fjallað um aðstæður þar sem hægt er að sameina bolta og suðu í tveggja hluta samskeyti, eins og sýnt er á mynd 1. Suðu til vinstri, boltaðar til hægri.Hér má taka mið af heildarafli suðu og bolta.Hver hluti allrar tengingarinnar starfar sjálfstætt.Þannig er þessi kóða undantekning frá meginreglunni sem er að finna í fyrri hluta 2.6.3.
Þær reglur sem hér hafa verið ræddar gilda um nýbyggingar.Fyrir núverandi mannvirki segir í lið 8.3.7 D1.1 að þegar burðarvirkisútreikningar sýna að hnoð eða bolti verði ofhlaðinn af nýju heildarálagi, skuli einungis setja núverandi stöðuálag á það.
Sömu reglur krefjast þess að ef hnoð eða bolti er aðeins ofhlaðinn af kyrrstöðuálagi eða verður fyrir hringlaga (þreytu)álagi, þarf að bæta við nægum grunnmálmi og suðu til að standa undir heildarálagi.
Dreifing álags milli vélrænna festinga og suðu er ásættanleg ef burðarvirkið er forhlaðið, með öðrum orðum ef skriðið hefur átt sér stað á milli tengdra þátta.En aðeins kyrrstöðuálag er hægt að setja á vélrænar festingar.Lifandi álag sem getur leitt til meiri skriðu verður að verja með því að nota suðu sem þola allt álagið.
Nota verður suðu til að standast alla álagða eða kraftmikla álag.Þegar vélrænar festingar eru þegar ofhlaðnar er álagsskipting ekki leyfð.Við hringlaga hleðslu er álagsskipting ekki leyfð, þar sem álagið getur leitt til varanlegrar skriðu og ofhleðslu á suðunni.
myndskreyting.Lítum á hringlið sem var upphaflega boltað fast (sjá mynd 2).Uppbyggingin bætir við auknum krafti og bæta verður við tengingum og tengjum til að veita tvöfaldan styrk.Á mynd.3 sýnir grunnáætlun um styrkingu þáttanna.Hvernig ætti tengingin að vera gerð?
Þar sem nýja stálið þurfti að tengja við gamla stálið með flökunarsuðu ákvað verkfræðingur að bæta við nokkrum flökum við samskeytin.Þar sem boltarnir voru enn á sínum stað var upphaflega hugmyndin að bæta aðeins við suðuna sem þarf til að flytja aukaaflið yfir í nýja stálið og reikna með að 50% af álaginu færi í gegnum boltana og 50% af álaginu færi í gegnum nýju suðuna.Er það ásættanlegt?
Við skulum fyrst gera ráð fyrir að ekkert kyrrstöðuálag sé nú beitt á tenginguna.Í þessu tilviki á liður 2.6.3 í AWS D1.1 við.
Í þessari samskeyti af legu er ekki hægt að líta á suðuna og boltann sem deili álaginu, þannig að tilgreind suðustærð verður að vera nógu stór til að standa undir öllu kyrrstöðu og kraftmiklu álagi.Ekki er hægt að taka tillit til burðargetu boltanna í þessu dæmi, því án stöðuálags verður tengingin í slöku ástandi.Suðan (hönnuð til að bera helming álagsins) rifnar í upphafi þegar fullu álagið er beitt.Þá reynir boltinn, sem einnig er hannaður til að flytja helming álagsins, að flytja álagið og brotnar.
Gerum frekar ráð fyrir að kyrrstöðuálag sé beitt.Jafnframt er gert ráð fyrir að núverandi tenging nægi til að bera núverandi varanlegt álag.Í þessu tilviki á liður 8.3.7 D1.1 við.Nýjar suðu þurfa aðeins að þola aukið stöðu- og almennt spennuálag.Hægt er að úthluta núverandi dauðu álagi á núverandi vélrænni festingar.
Við stöðugt álag lækkar tengingin ekki.Þess í stað bera boltarnir nú þegar álag sitt.Nokkur hnökra hefur orðið á sambandi.Þess vegna er hægt að nota suðu og þær geta sent kraftmikið álag.
Svarið við spurningunni "Er þetta ásættanlegt?"fer eftir hleðsluskilyrðum.Í fyrra tilvikinu, ef kyrrstöðuálag er ekki til staðar, verður svarið neikvætt.Við sérstök skilyrði seinni atburðarásarinnar er svarið já.
Bara vegna þess að kyrrstöðuálagi er beitt er ekki alltaf hægt að draga ályktun.Stig kyrrstöðuálags, fullnægjandi vélrænni tenginga sem fyrir eru og eðli endaálagsins - hvort sem það er kyrrstætt eða hringlaga - gæti breytt svarinu.
Duane K. Miller, MD, 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 suðutæknimiðstöðvar hjálpa viðskiptavinum að leysa suðuvandamál.
American Welding Society, 550 NW LeJeune Road, Miami, FL 33126-5671, sími 305-443-9353, fax 305-443-7559, vefsíða www.aws.org.
ASTM Intl., 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959, sími 610-832-9585, fax 610-832-9555, vefsíða www.astm.org.
American Steel Structures Association, 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 fyrir stálframleiðslu og mótun í Norður-Ameríku.Tímaritið birtir fréttir, tæknigreinar og árangurssögur sem gera framleiðendum kleift að sinna starfi sínu á skilvirkari hátt.FABRICATOR hefur verið í greininni síðan 1970.
Nú með fullan aðgang að The FABRICATOR stafrænu útgáfunni, greiðan aðgang að verðmætum iðnaðarauðlindum.
Stafræna útgáfan af The Tube & Pipe Journal er nú að fullu aðgengileg og veitir greiðan aðgang að verðmætum iðnaðarauðlindum.
Fáðu fullan stafrænan aðgang að STAMPING Journal, með nýjustu tækni, bestu starfsvenjum og iðnaðarfréttum fyrir málmstimplunarmarkaðinn.
Nú með fullan stafrænan aðgang að The Fabricator en Español hefurðu greiðan aðgang að verðmætum iðnaðarauðlindum.