Įvairiose konstrukcinėse situacijose inžinieriams gali tekti įvertinti suvirinimo siūlių ir mechaninių tvirtinimo detalių sujungimų stiprumą.Šiandien mechaninės tvirtinimo detalės dažniausiai yra varžtai, tačiau senesnėse konstrukcijose gali būti kniedės.
Tai gali atsitikti atnaujinant, renovuojant ar tobulinant projektą.Naujam dizainui gali prireikti varžtų ir suvirinimo, kad jie veiktų kartu jungtyje, kur jungiama medžiaga pirmiausia sujungiama varžtais, o po to suvirinama, kad sujungimas būtų visapusiškas.
Tačiau nustatyti bendrą jungties apkrovą nėra taip paprasta, kaip susumuoti atskirų komponentų (suvirinimo siūlių, varžtų ir kniedžių) sumą.Tokia prielaida gali sukelti pražūtingų pasekmių.
Varžtinės jungtys aprašytos Amerikos plieno konstrukcijų instituto (AISC) konstrukcinių jungčių specifikacijoje, kurioje naudojami ASTM A325 arba A490 varžtai kaip tvirtas tvirtinimas, išankstinis įtempimas arba slankiojantis raktas.
Tvirtai priveržtas jungtis priveržkite smūginiu veržliarakčiu arba šaltkalviu, naudodami įprastą dvipusį veržliaraktį, kad užtikrintumėte, jog sluoksniai tvirtai susiliečia.Iš anksto įtemptoje jungtyje varžtai montuojami taip, kad jiems būtų taikomos didelės tempimo apkrovos, o plokštės – gniuždomosios.
1. Pasukite veržlę.Veržlės sukimo būdas apima varžto priveržimą, o po to veržlę pasukite papildomą kiekį, kuris priklauso nuo varžto skersmens ir ilgio.
2. Sukalibruokite raktą.Kalibruoto veržliarakčio metodas matuoja sukimo momentą, susijusį su varžto įtempimu.
3. Torsioninio tipo įtempimo reguliavimo varžtas.Atsukami įtempimo varžtai turi mažas smeiges varžto gale, esančiame priešais galvutę.Pasiekus reikiamą sukimo momentą, kaištis atsukamas.
4. Tiesios traukos indeksas.Tiesioginio įtempimo indikatoriai yra specialios poveržlės su skirtukais.Suspaudimo lygis ant auselės rodo varžto įtempimo lygį.
Žmonių požiūriu, varžtai veikia kaip kaiščiai sandariuose ir iš anksto įtemptuose jungtyse, panašiai kaip žalvarinis kaištis, laikantis perforuoto popieriaus šūsnį.Kritinės slydimo jungtys veikia trinties būdu: išankstinė apkrova sukuria prispaudžiamąją jėgą, o trintis tarp kontaktinių paviršių veikia kartu, kad apsaugotų nuo jungties slydimo.Tai tarsi segtuvas, kuris laiko krūvą popierių ne todėl, kad popieriuje išmuštos skylės, o todėl, kad segtuvas suspaudžia popierius, o trintis sulaiko šūsnį.
ASTM A325 varžtų minimalus tempiamasis stipris yra 150–120 kg kvadratiniame colyje (KSI), priklausomai nuo varžto skersmens, o A490 varžtų tempiamasis stipris turi būti nuo 150 iki 170 KSI.Kniedžių jungtys veikia labiau kaip sandarios jungtys, tačiau šiuo atveju kaiščiai yra kniedės, kurios paprastai yra maždaug perpus stipresnės nei A325 varžtas.
Vienas iš dviejų dalykų gali atsitikti, kai mechaniškai pritvirtintą jungtį veikia šlyties jėgos (kai vienas elementas dėl veikiančios jėgos linkęs slysti per kitą).Varžtai arba kniedės gali būti angų šonuose, todėl varžtai ar kniedės gali nusikirpti tuo pačiu metu.Antroji galimybė yra ta, kad trintis, kurią sukelia iš anksto įtemptų tvirtinimo detalių suspaudimo jėga, gali atlaikyti šlyties apkrovas.Šiam ryšiui slydimo nesitikima, bet įmanoma.
Tvirtas sujungimas yra priimtinas daugeliu atvejų, nes nedidelis slydimas negali neigiamai paveikti jungties savybių.Pavyzdžiui, apsvarstykite silosą, skirtą granuliuotoms medžiagoms laikyti.Kraunant pirmą kartą, gali būti nedidelis paslydimas.Vieną kartą slydimas nepasikartos, nes visos vėlesnės apkrovos yra vienodos.
Apkrovos keitimas naudojamas kai kuriose srityse, pavyzdžiui, kai besisukančius elementus veikia kintamos tempimo ir gniuždymo apkrovos.Kitas pavyzdys yra lenkimo elementas, veikiamas visiškai atvirkštinės apkrovos.Kai labai pasikeičia apkrovos kryptis, norint pašalinti ciklinį slydimą, gali prireikti iš anksto įkrautos jungties.Dėl šio slydimo pailgos skylės ilgainiui paslysta.
Kai kurie sąnariai patiria daug apkrovos ciklų, kurie gali sukelti nuovargį.Tai apima presus, kranų atramas ir tiltų jungtis.Slankiosios kritinės jungtys reikalingos, kai jungtis yra veikiama nuovargio apkrovų priešinga kryptimi.Esant tokioms sąlygoms, labai svarbu, kad jungtis neslystų, todėl reikalingos slydimo kritinės jungtys.
Esamos varžtinės jungtys gali būti suprojektuotos ir pagamintos pagal bet kurį iš šių standartų.Kniedžių jungtys laikomos sandariomis.
Suvirintos jungtys yra standžios.Litavimo jungtys yra sudėtingos.Skirtingai nuo tvirtų varžtinių jungčių, kurios veikiamos apkrovos gali paslysti, suvirinimo siūlės neturi labai išsitempti ir paskirstyti veikiančios apkrovos.Daugeliu atvejų suvirintos ir guolių tipo mechaninės tvirtinimo detalės nesideformuoja vienodai.
Kai suvirinimo siūlės naudojamos su mechaninėmis tvirtinimo detalėmis, apkrova perduodama per kietesnę dalį, todėl suvirinimo siūlė gali atlaikyti beveik visą apkrovą, o varžtui tenka labai mažai.Štai kodėl suvirinant, prisukant varžtus ir kniedant reikia būti atsargiems.Specifikacijos.AWS D1 išsprendžia mechaninių tvirtinimo detalių ir suvirinimo siūlių maišymo problemą.Specifikacija 1:2000 konstrukciniam suvirinimui – plieno.2.6.3 punkte teigiama, kad kniedėms arba varžtams, naudojamoms guolių tipo jungtyse (ty kai varžtas arba kniedė veikia kaip kaištis), neturėtų būti laikoma, kad mechaniniai tvirtinimo elementai dalijasi apkrova su suvirinimo siūle.Jei naudojamas suvirinimas, jie turi būti numatyti taip, kad jungtyje atlaikytų visą apkrovą.Tačiau leidžiamos jungtys, privirintos prie vieno elemento ir kniedytos arba prisuktos prie kito elemento.
Naudojant guolių tipo mechanines tvirtinimo detales ir pridedant suvirinimo siūles, varžto laikomoji galia iš esmės nepaisoma.Pagal šią nuostatą suvirinimo siūlė turi būti suprojektuota taip, kad perduotų visas apkrovas.
Tai iš esmės tas pats, kas AISC LRFD-1999 J1.9 punktas.Tačiau Kanados standartas CAN/CSA-S16.1-M94 taip pat leidžia naudoti atskirai, kai mechaninio tvirtinimo elemento arba varžto galia yra didesnė nei suvirinimo.
Šiuo klausimu sutampa trys kriterijai: guolio tipo mechaninio tvirtinimo galimybės ir suvirinimo siūlių galimybės nesutampa.
AWS D1.1 2.6.3 skirsnyje taip pat aptariamos situacijos, kai varžtus ir suvirinimo siūles galima sujungti į dviejų dalių jungtį, kaip parodyta 1 pav. Suvirinimo siūlės kairėje, varžtais dešinėje.Čia galima atsižvelgti į bendrą suvirinimo siūlių ir varžtų galią.Kiekviena viso ryšio dalis veikia savarankiškai.Taigi šis kodeksas yra 2.6.3 punkto pirmoje dalyje pateikto principo išimtis.
Ką tik aptartos taisyklės taikomos naujiems pastatams.Esamoms konstrukcijoms 8.3.7 D1.1 punkte nurodyta, kad kai konstrukciniai skaičiavimai rodo, kad kniedę ar varžtą perkraus nauja bendra apkrova, jai turi būti priskiriama tik esama statinė apkrova.
Tos pačios taisyklės reikalauja, kad jei kniedė ar varžtas yra tik perkrautas statinėmis apkrovomis arba veikiamos ciklinėmis (nuovargio) apkrovomis, reikia pridėti pakankamai netauriųjų metalų ir suvirinimo siūlių, kad išlaikytų bendrą apkrovą.
Apkrovos pasiskirstymas tarp mechaninių tvirtinimo detalių ir suvirinimo siūlių yra priimtinas, jei konstrukcija yra iš anksto apkrauta, kitaip tariant, jei tarp sujungtų elementų įvyko paslydimas.Tačiau mechaniniams tvirtinimo elementams gali būti taikomos tik statinės apkrovos.Įtampos apkrovos, galinčios sukelti didesnį slydimą, turi būti apsaugotos naudojant suvirinimo siūles, galinčias atlaikyti visą apkrovą.
Suvirinimo siūlės turi būti naudojamos taip, kad atlaikytų visą taikomą ar dinaminę apkrovą.Kai mechaninės tvirtinimo detalės jau yra perkrautos, apkrovos dalijimasis neleidžiamas.Esant ciklinei apkrovai, apkrovos dalijimasis neleidžiamas, nes apkrova gali sukelti nuolatinį slydimą ir suvirinimo siūlės perkrovą.
iliustracija.Apsvarstykite juosmeninę jungtį, kuri iš pradžių buvo tvirtai priveržta (žr. 2 pav.).Struktūra prideda papildomos galios, o jungtys ir jungtys turi būti pridėtos, kad būtų užtikrintas dvigubas stiprumas.Ant pav.3 parodytas pagrindinis elementų stiprinimo planas.Kaip turėtų būti užmegztas ryšys?
Kadangi naujasis plienas turėjo būti sujungtas su senuoju plieno siūlėmis, inžinierius nusprendė jungties vietoje pridėti keletą filialinių siūlių.Kadangi varžtai vis dar buvo vietoje, pradinė idėja buvo pridėti tik tas suvirinimo siūles, kurių reikia papildomai galiai perduoti naujam plienui, tikimasi, kad 50 % apkrovos praeis per varžtus ir 50 % apkrovos per naujas suvirinimo siūles.Ar tai priimtina?
Pirmiausia manykime, kad šiuo metu jungtis neveikia jokios statinės apkrovos.Šiuo atveju taikomas AWS D1.1 2.6.3 punktas.
Šioje guolio tipo jungtyje negalima laikyti, kad suvirinimo siūlė ir varžtas dalijasi apkrova, todėl nurodytas suvirinimo dydis turi būti pakankamai didelis, kad išlaikytų visą statinę ir dinaminę apkrovą.Šiame pavyzdyje negalima atsižvelgti į varžtų laikomąją galią, nes be statinės apkrovos jungtis bus laisvos būsenos.Suvirinimo siūlė (skirta išlaikyti pusę apkrovos) iš pradžių plyšta, kai veikia visa apkrova.Tada varžtas, taip pat skirtas pusei apkrovos perkelti, bando perkelti apkrovą ir sulūžta.
Daroma prielaida, kad taikoma statinė apkrova.Be to, daroma prielaida, kad esamos jungties pakanka esamai nuolatinei apkrovai išlaikyti.Šiuo atveju taikomas 8.3.7 D1.1 punktas.Naujos suvirinimo siūlės turi tik atlaikyti padidėjusias statines ir bendras gyvąsias apkrovas.Esamos apkrovos gali būti priskirtos esamoms mechaninėms tvirtinimo detalėms.
Esant nuolatinei apkrovai, ryšys nenutrūksta.Vietoj to, varžtai jau atlaiko savo apkrovą.Ryšys šiek tiek nutrūko.Todėl galima naudoti suvirinimo siūles ir jos gali perduoti dinamines apkrovas.
Atsakymas į klausimą „Ar tai priimtina?priklauso nuo apkrovos sąlygų.Pirmuoju atveju, jei nėra statinės apkrovos, atsakymas bus neigiamas.Esant konkrečioms antrojo scenarijaus sąlygoms, atsakymas yra teigiamas.
Vien dėl to, kad taikoma statinė apkrova, ne visada galima padaryti išvadą.Statinių apkrovų lygis, esamų mechaninių jungčių tinkamumas ir galinių apkrovų pobūdis – statinės ar ciklinės – gali pakeisti atsakymą.
Duane K. Miller, MD, PE, 22801 Saint Clair Ave., Cleveland, OH 44117-1199, Lincoln Electric Company suvirinimo technologijų centro vadovas, www.lincolnelectric.com.Lincoln Electric gamina suvirinimo įrangą ir suvirinimo medžiagas visame pasaulyje.Suvirinimo technologijų centro inžinieriai ir technikai padeda klientams išspręsti suvirinimo problemas.
American Welding Society, 550 NW LeJeune Road, Majamis, FL 33126-5671, telefonas 305-443-9353, faksas 305-443-7559, svetainė www.aws.org.
ASTM Intl., 100 Barr Harbour Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959, telefonas 610-832-9585, faksas 610-832-9555, svetainė www.astm.org.
American Steel Structures Association, One E. Wacker Drive, Suite 3100, Chicago, IL 60601-2001, telefonas 312-670-2400, faksas 312-670-5403, svetainė www.aisc.org.
FABRICATOR yra pagrindinis Šiaurės Amerikos plieno gamybos ir formavimo žurnalas.Žurnale skelbiamos naujienos, techniniai straipsniai ir sėkmės istorijos, leidžiančios gamintojams efektyviau atlikti savo darbą.FABRICATOR pramonėje dirba nuo 1970 m.
Dabar su visa prieiga prie FABRICATOR skaitmeninio leidimo, lengva prieiga prie vertingų pramonės išteklių.
Skaitmeninis „The Tube & Pipe Journal“ leidimas dabar yra visiškai prieinamas ir suteikia lengvą prieigą prie vertingų pramonės išteklių.
Gaukite visą skaitmeninę prieigą prie STAMPING Journal, kuriame pateikiamos naujausios technologijos, geriausia praktika ir pramonės naujienos metalo štampavimo rinkai.
Dabar turėdami visišką skaitmeninę prieigą prie „The Fabricator en Español“ galite lengvai pasiekti vertingus pramonės išteklius.