სხვადასხვა სტრუქტურულ სიტუაციაში, ინჟინრებს შეიძლება დასჭირდეთ შედუღებული და მექანიკური შესაკრავებით შესრულებული შეერთებების სიმტკიცის შეფასება. დღეს მექანიკური შესაკრავები, როგორც წესი, ჭანჭიკებია, თუმცა ძველ დიზაინებს შეიძლება ჰქონდეთ მოქლონები.
ეს შეიძლება მოხდეს პროექტის განახლების, რემონტის ან გაუმჯობესების დროს. ახალ დიზაინს შეიძლება დასჭირდეს ჭანჭიკებით და შედუღებით შეერთება შეერთების ადგილას, სადაც შესაერთებელი მასალა ჯერ ჭანჭიკებით არის დამაგრებული და შემდეგ შედუღებული, რათა უზრუნველყოფილი იყოს შეერთების სრული სიმტკიცე.
თუმცა, შეერთების მთლიანი დატვირთვის ტევადობის დადგენა ისეთი მარტივი არ არის, როგორც ცალკეული კომპონენტების (შედუღების, ჭანჭიკების და მოქლონების) ჯამის შეკრება. ასეთმა დაშვებამ შეიძლება კატასტროფული შედეგები გამოიწვიოს.
ჭანჭიკებით შეერთებები აღწერილია ამერიკის ფოლადის კონსტრუქციების ინსტიტუტის (AISC) სტრუქტურული შეერთების სპეციფიკაციაში, რომელიც იყენებს ASTM A325 ან A490 ჭანჭიკებს მჭიდროდ დამაგრების, წინასწარი დატვირთვის ან მოცურების გასაღების სახით.
მჭიდროდ დამაგრებული შეერთებები დაამაგრეთ დარტყმითი გასაღებით ან ჩვეულებრივი ორმხრივი გასაღებით, რათა დარწმუნდეთ, რომ ფენები მჭიდრო კონტაქტშია. წინასწარ დაძაბული შეერთებისას, ჭანჭიკები დამონტაჟებულია ისე, რომ მათზე მნიშვნელოვანი დაჭიმვის დატვირთვაა, ხოლო ფირფიტებზე - შეკუმშვის დატვირთვა.
1. თხილის მობრუნება. თხილის მობრუნების მეთოდი გულისხმობს ჭანჭიკის გამკაცრებას და შემდეგ თხილის დამატებით მობრუნებას, რაც დამოკიდებულია ჭანჭიკის დიამეტრსა და სიგრძეზე.
2. დაკალიბრეთ გასაღები. დაკალიბრებული გასაღების მეთოდი ზომავს ჭანჭიკის დაჭიმულობასთან დაკავშირებულ ბრუნვის მომენტს.
3. ბრუნვის ტიპის დაჭიმვის რეგულირების ჭანჭიკი. მოსახსნელ დაჭიმვის ჭანჭიკებს ჭანჭიკის თავის მოპირდაპირე მხარეს პატარა საკინძები აქვთ. საჭირო ბრუნვის მომენტის მიღწევის შემდეგ, საკინძი იხსნება.
4. სწორი დაჭიმვის ინდექსი. პირდაპირი დაჭიმვის ინდიკატორები წარმოადგენს სპეციალურ საყელურებს ჩანართებით. ლულაზე შეკუმშვის რაოდენობა მიუთითებს ჭანჭიკზე გამოყენებული დაჭიმვის დონეს.
მარტივად რომ ვთქვათ, ჭანჭიკები მჭიდრო და წინასწარ დაჭიმულ შეერთებებში ქინძისთავების მსგავსად მოქმედებენ, ისევე როგორც სპილენძის ქინძისთავი, რომელიც პერფორირებული ქაღალდის დასტას ერთად ამაგრებს. კრიტიკული მოცურების შეერთებები ხახუნის საშუალებით მუშაობს: წინასწარი დატვირთვა ქმნის დაღმავალ ძალას, ხოლო შეხების ზედაპირებს შორის ხახუნი ერთად მუშაობს შეერთების სრიალის თავიდან ასაცილებლად. ეს ჰგავს საქაღალდეს, რომელიც ქაღალდების დასტას ერთად ამაგრებს, არა იმიტომ, რომ ქაღალდზე ნახვრეტებია გაკეთებული, არამედ იმიტომ, რომ საქაღალდე ქაღალდებს ერთმანეთთან აწვება და ხახუნი ამაგრებს დასტას ერთად.
ASTM A325 ჭანჭიკების მინიმალური დაჭიმვის სიმტკიცე კვადრატულ ინჩზე (KSI) 150-დან 120 კგ-მდეა, ჭანჭიკების დიამეტრის მიხედვით, ხოლო A490 ჭანჭიკების დაჭიმვის სიმტკიცე 150-დან 170-მდე KSI-მდე უნდა იყოს. მოქლონების შეერთებები უფრო მჭიდრო შეერთებებს ჰგავს, მაგრამ ამ შემთხვევაში, ქინძისთავები მოქლონებია, რომელთა სიმტკიცე, როგორც წესი, A325 ჭანჭიკების სიმტკიცის დაახლოებით ნახევარია.
როდესაც მექანიკურად დამაგრებული შეერთება ექვემდებარება ძვრის ძალებს (როდესაც ერთი ელემენტი მიმართული ძალის გამო მეორეზე სრიალებს) შეიძლება მოხდეს ორიდან ერთ-ერთი რამ. ჭანჭიკები ან მოქლონები შეიძლება იყოს ხვრელების გვერდებზე, რაც იწვევს ჭანჭიკების ან მოქლონების ერთდროულად ძვრის მიზეზს. მეორე შესაძლებლობა ის არის, რომ წინასწარ დაჭიმული შესაკრავების დამჭერი ძალით გამოწვეულ ხახუნს შეუძლია გაუძლოს ძვრის დატვირთვას. ამ შეერთებისთვის სრიალი მოსალოდნელი არ არის, მაგრამ ეს შესაძლებელია.
მჭიდრო შეერთება მისაღებია მრავალი გამოყენებისთვის, რადგან მცირე სრიალი უარყოფითად ვერ იმოქმედებს შეერთების მახასიათებლებზე. მაგალითად, განვიხილოთ სილო, რომელიც განკუთვნილია მარცვლოვანი მასალის შესანახად. პირველად დატვირთვისას შეიძლება მცირე სრიალი იყოს. სრიალის შემდეგ ის აღარ განმეორდება, რადგან ყველა შემდგომი დატვირთვა ერთი და იგივე ხასიათისაა.
დატვირთვის შეცვლა გამოიყენება ზოგიერთ შემთხვევაში, მაგალითად, როდესაც მბრუნავი ელემენტები ექვემდებარებიან მონაცვლეობით დაჭიმვისა და შეკუმშვის დატვირთვას. კიდევ ერთი მაგალითია მოხრის ელემენტი, რომელიც ექვემდებარებოდა სრულად შებრუნებულ დატვირთვას. როდესაც დატვირთვის მიმართულება მნიშვნელოვნად იცვლება, ციკლური სრიალის აღმოსაფხვრელად შეიძლება საჭირო გახდეს წინასწარ დატვირთული შეერთება. ეს სრიალი საბოლოოდ იწვევს წაგრძელებულ ხვრელებში მეტ სრიალს.
ზოგიერთი შეერთება განიცდის მრავალ დატვირთვის ციკლს, რამაც შეიძლება დაღლილობა გამოიწვიოს. ესენია პრესები, ამწის საყრდენები და ხიდებში შეერთებები. მოცურების კრიტიკული შეერთებები საჭიროა მაშინ, როდესაც შეერთება დაღლილობის საწინააღმდეგო დატვირთვებს ექვემდებარება. ამ ტიპის პირობებისთვის ძალიან მნიშვნელოვანია, რომ შეერთება არ სრიალდეს, ამიტომ საჭიროა მოცურებისადმი კრიტიკული შეერთებები.
არსებული ჭანჭიკებით შეერთებების დაპროექტება და წარმოება შესაძლებელია ამ სტანდარტებიდან ნებისმიერის შესაბამისად. მოქლონებით შეერთებები მჭიდროდ ითვლება.
შედუღებული შეერთებები ხისტია. შედუღებული შეერთებები კი რთული. მჭიდროდ დამაგრებული ჭანჭიკებით დამაგრებული შეერთებებისგან განსხვავებით, რომლებსაც დატვირთვის ქვეშ შეუძლიათ სრიალი, შედუღებულ ნაწილებს არ სჭირდებათ გაჭიმვა და დატვირთვის დიდი რაოდენობით განაწილება. უმეტეს შემთხვევაში, შედუღებული და საკისრების ტიპის მექანიკური შესაკრავები ერთნაირად არ დეფორმირდება.
როდესაც შედუღება გამოიყენება მექანიკური შესაკრავებით, დატვირთვა გადადის უფრო მყარ ნაწილზე, ამიტომ შედუღებულ ნაწილს შეუძლია თითქმის მთელი დატვირთვის ატანა, ჭანჭიკთან ძალიან მცირე ნაწილის გაზიარებით. სწორედ ამიტომ, შედუღების, ჭანჭიკების და მოქლონების დამაგრებისას სიფრთხილეა საჭირო. სპეციფიკაციები. AWS D1 წყვეტს მექანიკური შესაკრავებისა და შედუღების შერევის პრობლემას. სპეციფიკაცია 1:2000 სტრუქტურული შედუღებისთვის - ფოლადი. პუნქტი 2.6.3 აცხადებს, რომ საკისრების ტიპის შეერთებებში გამოყენებული მოქლონების ან ჭანჭიკებისთვის (ანუ სადაც ჭანჭიკი ან მოქლონი ქინძისთავის როლს ასრულებს), მექანიკური შესაკრავები არ უნდა ჩაითვალოს შედუღებასთან დატვირთვის გაზიარებად. თუ შედუღება გამოიყენება, ისინი უნდა იყოს გათვალისწინებული შეერთებაში სრული დატვირთვის ასატანად. თუმცა, დაშვებულია ერთ ელემენტზე შედუღებული და მეორე ელემენტზე მოქლონებით ან ჭანჭიკებით დამაგრებული შეერთებები.
საკისრის ტიპის მექანიკური შესაკრავების გამოყენებისა და შედუღების დამატებისას, ჭანჭიკის დატვირთვის ტარების უნარი დიდწილად უგულებელყოფილია. ამ დებულების თანახმად, შედუღება უნდა იყოს დაპროექტებული ყველა დატვირთვის გადასატანად.
ეს არსებითად იგივეა, რაც AISC LRFD-1999, პუნქტი J1.9. თუმცა, კანადური სტანდარტი CAN/CSA-S16.1-M94 ასევე იძლევა დამოუკიდებელი გამოყენების საშუალებას, როდესაც მექანიკური შესაკრავის ან ჭანჭიკის სიმძლავრე შედუღების სიმძლავრეზე მაღალია.
ამ საკითხში სამი კრიტერიუმი თანმიმდევრულია: საკისრის ტიპის მექანიკური დამაგრების შესაძლებლობები და შედუღების შესაძლებლობები არ ემთხვევა ერთმანეთს.
AWS D1.1-ის 2.6.3 პუნქტი ასევე განიხილავს სიტუაციებს, როდესაც ჭანჭიკებისა და შედუღების მასალების გაერთიანება შესაძლებელია ორნაწილიან შეერთებაში, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახაზ 1-ზე. მარცხნივ შედუღებული მასალები, მარჯვნივ ჭანჭიკებით დამაგრებული. აქ შეიძლება გავითვალისწინოთ შედუღებული მასალებისა და ჭანჭიკების სრული სიმძლავრე. მთელი შეერთების თითოეული ნაწილი დამოუკიდებლად მუშაობს. ამრიგად, ეს კოდი წარმოადგენს გამონაკლისს 2.6.3-ის პირველ ნაწილში მოცემული პრინციპიდან.
ახლახან განხილული წესები ვრცელდება ახალ შენობებზე. არსებული ნაგებობებისთვის, პუნქტი 8.3.7 D1.1 აცხადებს, რომ როდესაც სტრუქტურული გამოთვლები აჩვენებს, რომ მოქლონი ან ჭანჭიკი გადატვირთული იქნება ახალი მთლიანი დატვირთვით, მას უნდა მიენიჭოს მხოლოდ არსებული სტატიკური დატვირთვა.
იგივე წესები მოითხოვს, რომ თუ მოქლონი ან ჭანჭიკი მხოლოდ სტატიკური დატვირთვით არის გადატვირთული ან ციკლური (დაღლილობის) დატვირთვების ზემოქმედების ქვეშაა, მთლიანი დატვირთვის გასატარებლად საკმარისი რაოდენობის ძირითადი ლითონი და შედუღებული მასალა უნდა დაემატოს.
მექანიკურ შესაკრავებსა და შედუღებულ მასალებს შორის დატვირთვის განაწილება მისაღებია, თუ კონსტრუქცია წინასწარ არის დატვირთული, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, თუ დაკავშირებულ ელემენტებს შორის მოხდა სრიალი. თუმცა, მექანიკურ შესაკრავებზე მხოლოდ სტატიკური დატვირთვების განთავსებაა შესაძლებელი. ცოცხალი დატვირთვები, რომლებმაც შეიძლება გამოიწვიოს უფრო დიდი სრიალი, დაცული უნდა იყოს ისეთი შედუღებული მასალით, რომელსაც შეუძლია მთელი დატვირთვის გაძლება.
შედუღებული მასალები უნდა იქნას გამოყენებული ისე, რომ გაუძლოს ყველა გამოყენებულ ან დინამიურ დატვირთვას. როდესაც მექანიკური შესაკრავები უკვე გადატვირთულია, დატვირთვის გაზიარება დაუშვებელია. ციკლური დატვირთვის დროს დატვირთვის გაზიარება დაუშვებელია, რადგან დატვირთვამ შეიძლება გამოიწვიოს შედუღების მუდმივი სრიალი და გადატვირთვა.
ილუსტრაცია. განვიხილოთ შემოხვეული შეერთება, რომელიც თავდაპირველად ჭანჭიკებით იყო მჭიდროდ დამაგრებული (იხილეთ სურათი 2). სტრუქტურა დამატებით სიმძლავრეს მატებს და შეერთებები და კონექტორები უნდა დაემატოს ორმაგი სიმტკიცის უზრუნველსაყოფად. სურათი 3-ზე ნაჩვენებია ელემენტების გამაგრების ძირითადი გეგმა. როგორ უნდა განხორციელდეს შეერთება?
რადგან ახალი ფოლადი ძველ ფოლადს ფილეტური შედუღებით უნდა შეეერთებინათ, ინჟინერმა გადაწყვიტა, შეერთების ადგილას რამდენიმე ფილეტური შედუღება დაემატებინა. რადგან ჭანჭიკები ჯერ კიდევ ადგილზე იყო, თავდაპირველი იდეა იყო მხოლოდ იმ შედუღებების დამატება, რომლებიც საჭირო იყო დამატებითი სიმძლავრის ახალ ფოლადზე გადასაცემად, იმის გათვალისწინებით, რომ დატვირთვის 50% ჭანჭიკებში და 50% ახალ შედუღებებში გავიდოდა. მისაღებია?
თავდაპირველად ვივარაუდოთ, რომ ამჟამად შეერთებაზე სტატიკური დატვირთვა არ ხორციელდება. ამ შემთხვევაში გამოიყენება AWS D1.1-ის 2.6.3 პუნქტი.
ამ ტიპის საკისრის შეერთებისას, შედუღება და ჭანჭიკი არ შეიძლება ჩაითვალოს დატვირთვის განაწილებად, ამიტომ შედუღების მითითებული ზომა საკმარისად დიდი უნდა იყოს, რათა გაუძლოს როგორც სტატიკური, ასევე დინამიური დატვირთვას. ამ მაგალითში ჭანჭიკების ტარების უნარის გათვალისწინება შეუძლებელია, რადგან სტატიკური დატვირთვის გარეშე შეერთება მოდუნებულ მდგომარეობაში იქნება. შედუღება (რომელიც განკუთვნილია დატვირთვის ნახევრის გადასატანად) თავდაპირველად სკდება სრული დატვირთვის გამოყენებისას. შემდეგ ჭანჭიკი, რომელიც ასევე განკუთვნილია დატვირთვის ნახევრის გადასატანად, ცდილობს დატვირთვის გადატანას და წყდება.
გარდა ამისა, ვივარაუდოთ, რომ გამოყენებულია სტატიკური დატვირთვა. გარდა ამისა, ვივარაუდებთ, რომ არსებული შეერთება საკმარისია არსებული მუდმივი დატვირთვის ასატანად. ამ შემთხვევაში გამოიყენება 8.3.7 D1.1 პუნქტი. ახალ შედუღებულ მასალებს მხოლოდ გაზრდილი სტატიკური და ზოგადი ცოცხალი დატვირთვების გაუძლება სჭირდებათ. არსებული მკვდარი დატვირთვები შეიძლება მიენიჭოს არსებულ მექანიკურ შესაკრავებს.
მუდმივი დატვირთვის დროს შეერთება არ იხრება. სამაგიეროდ, ჭანჭიკები უკვე იტანენ თავიანთ დატვირთვას. შეერთებაში გარკვეული სრიალი შეინიშნება. ამიტომ, შესაძლებელია შედუღებული მასალების გამოყენება, რომლებსაც შეუძლიათ დინამიური დატვირთვების გადატანა.
კითხვაზე „მისაღებია ეს?“ პასუხი დამოკიდებულია დატვირთვის პირობებზე. პირველ შემთხვევაში, სტატიკური დატვირთვის არარსებობის შემთხვევაში, პასუხი უარყოფითი იქნება. მეორე სცენარის კონკრეტული პირობების შემთხვევაში, პასუხი არის დადებითი.
მხოლოდ იმიტომ, რომ სტატიკური დატვირთვა გამოიყენება, დასკვნის გამოტანა ყოველთვის შეუძლებელია. სტატიკური დატვირთვების დონემ, არსებული მექანიკური კავშირების ადეკვატურობამ და ბოლო დატვირთვების ბუნებამ - სტატიკური იქნება ეს თუ ციკლური - შეიძლება შეცვალოს პასუხი.
დუეინ კ. მილერი, მედიცინის დოქტორი, PE, 22801 Saint Clair Ave., კლივლენდი, OH 44117-1199, შედუღების ტექნოლოგიების ცენტრის მენეჯერი, Lincoln Electric Company, www.lincolnelectric.com. Lincoln Electric აწარმოებს შედუღების აღჭურვილობას და შედუღების სახარჯი მასალებს მთელი მსოფლიოს მასშტაბით. შედუღების ტექნოლოგიების ცენტრის ინჟინრები და ტექნიკოსები ეხმარებიან მომხმარებლებს შედუღებასთან დაკავშირებული პრობლემების მოგვარებაში.
ამერიკის შედუღების საზოგადოება, 550 NW LeJeune Road, Miami, FL 33126-5671, ტელეფონი 305-443-9353, ფაქსი 305-443-7559, ვებგვერდი www.aws.org.
ASTM Intl., 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959, ტელეფონი 610-832-9585, ფაქსი 610-832-9555, ვებგვერდი www.astm.org.
ამერიკის ფოლადის კონსტრუქციების ასოციაცია, უან ე. ვაკერ დრაივი, ოთახი 3100, ჩიკაგო, ილინოისი 60601-2001, ტელეფონი 312-670-2400, ფაქსი 312-670-5403, ვებგვერდი www.aisc.org.
FABRICATOR ჩრდილოეთ ამერიკის წამყვანი ჟურნალია ფოლადის დამზადებისა და ფორმირების სფეროში. ჟურნალი აქვეყნებს სიახლეებს, ტექნიკურ სტატიებსა და წარმატების ისტორიებს, რაც მწარმოებლებს საშუალებას აძლევს, უფრო ეფექტურად შეასრულონ თავიანთი სამუშაო. FABRICATOR ინდუსტრიაში 1970 წლიდან მოღვაწეობს.
ახლა FABRICATOR-ის ციფრულ გამოცემაზე სრული წვდომით, მარტივი წვდომა ძვირფას ინდუსტრიულ რესურსებზე.
„The Tube & Pipe Journal“-ის ციფრული გამოცემა ახლა სრულად ხელმისაწვდომია, რაც უზრუნველყოფს ძვირფასი ინდუსტრიული რესურსების მარტივ წვდომას.
მიიღეთ სრული ციფრული წვდომა STAMPING Journal-ზე, რომელიც შეიცავს უახლეს ტექნოლოგიებს, საუკეთესო პრაქტიკას და ინდუსტრიის სიახლეებს ლითონის შტამპირების ბაზრისთვის.
ახლა, The Fabricator en Español-ზე სრული ციფრული წვდომით, თქვენ გაქვთ მარტივი წვდომა ძვირფას ინდუსტრიულ რესურსებზე.