विविध संरचनात्मक परिस्थितींमध्ये, अभियंत्यांना वेल्डिंग आणि यांत्रिक फास्टनर्सने बनवलेल्या जोडांच्या मजबुतीचे मूल्यांकन करण्याची आवश्यकता भासू शकते. आजकाल, यांत्रिक फास्टनर्स म्हणून सामान्यतः बोल्ट वापरले जातात, परंतु जुन्या डिझाइनमध्ये रिव्हेट्स असू शकतात.
एखाद्या प्रकल्पाच्या सुधारणा, नूतनीकरण किंवा वृद्धीदरम्यान असे घडू शकते. नवीन डिझाइनमध्ये, जोडाला पूर्ण मजबुती देण्यासाठी, जोडल्या जाणाऱ्या साहित्याला प्रथम बोल्टने जोडून नंतर वेल्डिंग करण्याची आवश्यकता असू शकते, जेणेकरून बोल्टिंग आणि वेल्डिंग एकत्र काम करतील.
तथापि, एखाद्या जोडाची एकूण भार क्षमता निश्चित करणे हे त्याच्या स्वतंत्र घटकांची (वेल्ड, बोल्ट आणि रिव्हेट्स) बेरीज करण्याइतके सोपे नाही. असे गृहीत धरल्यास त्याचे गंभीर परिणाम होऊ शकतात.
अमेरिकन इन्स्टिट्यूट ऑफ स्टील स्ट्रक्चर्स (AISC) च्या स्ट्रक्चरल जॉइंट स्पेसिफिकेशनमध्ये बोल्टेड कनेक्शन्सचे वर्णन केले आहे, ज्यामध्ये टाइट माउंट, प्रीलोड किंवा स्लाइडिंग की म्हणून ASTM A325 किंवा A490 बोल्ट वापरले जातात.
थरांचा घट्ट संपर्क राहील याची खात्री करण्यासाठी, घट्ट आवळलेले जोड इम्पॅक्ट रेंचने किंवा पारंपरिक डबल-साइड रेंच वापरून अधिक घट्ट करा. प्रीस्ट्रेस्ड जोडणीमध्ये, बोल्ट अशा प्रकारे बसवले जातात की त्यांच्यावर लक्षणीय ताण भार (टेन्साइल लोड) येतो आणि प्लेट्सवर दाब भार (कॉम्प्रेसिव्ह लोड) येतो.
१. नट फिरवा. नट फिरवण्याच्या पद्धतीमध्ये, प्रथम बोल्ट घट्ट केला जातो आणि नंतर बोल्टच्या व्यासावर आणि लांबीवर अवलंबून, नट आणखी थोड्या प्रमाणात फिरवला जातो.
२. चावी कॅलिब्रेट करा. कॅलिब्रेटेड रेंच पद्धत बोल्टच्या ताणाशी संबंधित टॉर्क मोजते.
३. टॉर्शन प्रकारचा टेन्शन ऍडजस्टमेंट बोल्ट. ट्विस्ट-ऑफ टेन्शन बोल्टच्या हेडच्या विरुद्ध टोकाला लहान स्टड असतात. आवश्यक टॉर्क गाठल्यावर, तो स्टड फिरवून काढला जातो.
४. स्ट्रेट पुल इंडेक्स. डायरेक्ट टेन्शन इंडिकेटर्स हे टॅब असलेले विशेष वॉशर्स असतात. लगवरील दाबाचे प्रमाण बोल्टवर लावलेल्या तणावाची पातळी दर्शवते.
सोप्या भाषेत सांगायचे झाल्यास, घट्ट आणि आधीच ताणलेल्या सांध्यांमध्ये बोल्ट हे पिनप्रमाणे काम करतात, अगदी जसे छिद्रित कागदांचा गठ्ठा एकत्र धरून ठेवणारी पितळी पिन. महत्त्वाचे सरकणारे सांधे घर्षणाने काम करतात: पूर्व-ताणामुळे खाली दाब निर्माण होतो आणि संपर्क पृष्ठभागांमधील घर्षण एकत्र येऊन सांध्याला घसरण्यापासून रोखते. हे एका बाईंडरसारखे आहे जे कागदांचा गठ्ठा एकत्र धरून ठेवते, कागदांना छिद्रे पाडल्यामुळे नाही, तर बाईंडर कागदांना एकत्र दाबतो आणि घर्षणामुळे तो गठ्ठा एकत्र टिकून राहतो.
ASTM A325 बोल्टची किमान तन्यता शक्ती बोल्टच्या व्यासानुसार १५० ते १२० किलोग्रॅम प्रति चौरस इंच (KSI) असते, तर A490 बोल्टची तन्यता शक्ती १५० ते १७०-KSI असणे आवश्यक आहे. रिव्हेट जोड हे घट्ट जोडांसारखेच काम करतात, परंतु या प्रकरणात, पिन हे रिव्हेट असतात जे साधारणपणे A325 बोल्टच्या तुलनेत निम्म्या ताकदीचे असतात.
जेव्हा यांत्रिकरित्या जोडलेल्या जोडावर कर्तन बल (जेव्हा लावलेल्या बलामुळे एक घटक दुसऱ्या घटकावरून घसरतो) कार्य करते, तेव्हा दोनपैकी एक गोष्ट घडू शकते. बोल्ट किंवा रिव्हेट्स छिद्रांच्या बाजूंना असू शकतात, ज्यामुळे ते एकाच वेळी तुटून पडू शकतात. दुसरी शक्यता अशी आहे की, प्रीटेन्शन केलेल्या फास्टनर्सच्या क्लॅम्पिंग फोर्समुळे निर्माण होणारे घर्षण कर्तन भार सहन करू शकते. या जोडणीमध्ये घसरण्याची अपेक्षा नसते, परंतु ते शक्य आहे.
अनेक उपयोगांसाठी घट्ट जोडणी स्वीकारार्ह असते, कारण थोड्याशा घसरणीमुळे जोडणीच्या वैशिष्ट्यांवर प्रतिकूल परिणाम होऊ शकत नाही. उदाहरणार्थ, दाणेदार पदार्थ साठवण्यासाठी डिझाइन केलेल्या सायलोचा विचार करा. पहिल्यांदा लोड करताना थोडी घसरण होऊ शकते. एकदा घसरण झाली की, ती पुन्हा होणार नाही, कारण त्यानंतरचे सर्व लोड एकाच प्रकारचे असतात.
काही अनुप्रयोगांमध्ये भाराची दिशा उलटवण्याचा वापर केला जातो, जसे की जेव्हा फिरणाऱ्या घटकांवर एकाआड एक ताण आणि दाबाचे भार पडतात. दुसरे उदाहरण म्हणजे वाकणाऱ्या घटकावर पूर्णपणे उलट भार पडणे. जेव्हा भाराच्या दिशेत लक्षणीय बदल होतो, तेव्हा चक्रीय घसरण (सायक्लिक स्लिप) टाळण्यासाठी पूर्व-भारित जोडणीची (प्रीलोडेड कनेक्शन) आवश्यकता असू शकते. या घसरणीमुळे अखेरीस लांबट छिद्रांमध्ये अधिक घसरण होते.
काही जोडांवर अनेक भारचक्रांचा अनुभव येतो, ज्यामुळे थकवा येऊ शकतो. यामध्ये प्रेस, क्रेनचे आधार आणि पुलांमधील जोडण्या यांचा समावेश होतो. जेव्हा जोडणीवर उलट दिशेने थकवणारे भार पडतात, तेव्हा सरकणाऱ्या महत्त्वाच्या जोडण्यांची आवश्यकता असते. अशा प्रकारच्या परिस्थितीत, जोड घसरू नये हे अत्यंत महत्त्वाचे असते, म्हणून घसर-संवेदनशील जोडांची गरज असते.
विद्यमान बोल्ट जोडणी यापैकी कोणत्याही मानकांनुसार डिझाइन आणि तयार केली जाऊ शकते. रिव्हेट जोडणी घट्ट मानली जाते.
वेल्ड केलेले जोड मजबूत असतात. सोल्डरचे जोड अवघड असतात. घट्ट बोल्ट केलेल्या जोडांप्रमाणे, जे भाराखाली घसरू शकतात, वेल्ड केलेल्या जोडांना लागू केलेला भार मोठ्या प्रमाणात ताणून वितरित करावा लागत नाही. बहुतेक प्रकरणांमध्ये, वेल्ड केलेले आणि बेअरिंग प्रकारचे यांत्रिक फास्टनर्स एकाच प्रकारे विकृत होत नाहीत.
जेव्हा मेकॅनिकल फास्टनर्ससोबत वेल्ड्स वापरले जातात, तेव्हा भार कठीण भागाद्वारे हस्तांतरित होतो, त्यामुळे वेल्ड जवळजवळ सर्व भार पेलू शकतो आणि बोल्टसोबत खूपच कमी भार विभागला जातो. म्हणूनच वेल्डिंग, बोल्टिंग आणि रिव्हेटिंग करताना काळजी घेणे आवश्यक आहे. विनिर्देश. AWS D1 हे मेकॅनिकल फास्टनर्स आणि वेल्ड्स यांच्या मिश्रणाची समस्या सोडवते. स्ट्रक्चरल वेल्डिंगसाठी विनिर्देश 1:2000 – स्टील. परिच्छेद 2.6.3 मध्ये असे नमूद केले आहे की बेअरिंग-प्रकारच्या जोडांमध्ये (म्हणजे जिथे बोल्ट किंवा रिव्हेट पिन म्हणून काम करतो) वापरल्या जाणाऱ्या रिव्हेट्स किंवा बोल्ट्ससाठी, मेकॅनिकल फास्टनर्स वेल्डसोबत भार विभागतात असे मानले जाऊ नये. जर वेल्डिंग वापरले असेल, तर ते जोडामधील संपूर्ण भार पेलण्यासाठी सुसज्ज असले पाहिजेत. तथापि, एका घटकाला वेल्ड केलेले आणि दुसऱ्या घटकाला रिव्हेट केलेले किंवा बोल्ट केलेले जोड अनुज्ञेय आहेत.
बेअरिंग-प्रकारचे यांत्रिक फास्टनर्स वापरताना आणि वेल्डिंग करताना, बोल्टच्या भार-वहन क्षमतेकडे मोठ्या प्रमाणात दुर्लक्ष केले जाते. या तरतुदीनुसार, सर्व भार हस्तांतरित करण्याच्या क्षमतेने वेल्डची रचना करणे आवश्यक आहे.
हे मूलतः AISC LRFD-1999, कलम J1.9 च्या समान आहे. तथापि, कॅनेडियन मानक CAN/CSA-S16.1-M94 हे देखील स्वतंत्र वापरास परवानगी देते, जेव्हा यांत्रिक फास्टनर किंवा बोल्टची शक्ती वेल्डिंगपेक्षा जास्त असते.
या बाबतीत तीन निकष सुसंगत आहेत: बेअरिंग प्रकारच्या यांत्रिक जोडणीच्या शक्यता आणि वेल्डिंगच्या शक्यता यांचा ताळमेळ बसत नाही.
AWS D1.1 च्या कलम २.६.३ मध्ये अशा परिस्थितींचीही चर्चा केली आहे, जिथे आकृती १ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, बोल्ट आणि वेल्ड्स दोन-भागांच्या जोडामध्ये एकत्र केले जाऊ शकतात. डावीकडे वेल्ड्स, उजवीकडे बोल्ट केलेले. येथे वेल्ड्स आणि बोल्ट्सची एकूण शक्ती विचारात घेतली जाऊ शकते. संपूर्ण जोडणीचा प्रत्येक भाग स्वतंत्रपणे कार्य करतो. अशाप्रकारे, ही संहिता २.६.३ च्या पहिल्या भागात असलेल्या तत्त्वाला एक अपवाद आहे.
आत्ताच चर्चा केलेले नियम नवीन इमारतींना लागू होतात. विद्यमान संरचनांसाठी, कलम ८.३.७ डी१.१ मध्ये असे नमूद केले आहे की, जेव्हा संरचनात्मक गणनेनुसार एखाद्या रिव्हेट किंवा बोल्टवर नवीन एकूण भाराचा अतिरिक्त भार पडेल असे दिसून येते, तेव्हा त्याला केवळ विद्यमान स्थिर भारच दिला पाहिजे.
त्याच नियमांनुसार, जर एखाद्या रिव्हेट किंवा बोल्टवर केवळ स्थिर भार किंवा चक्रीय (थकवा) भार पडत असेल, तर एकूण भार पेलण्यासाठी पुरेसा मूळ धातू आणि वेल्ड्स जोडणे आवश्यक आहे.
जर संरचनेवर आधीच भार टाकला असेल, म्हणजेच जोडलेल्या घटकांमध्ये घसरण झाली असेल, तर यांत्रिक फास्टनर्स आणि वेल्ड्समधील भाराचे वितरण स्वीकारार्ह आहे. परंतु यांत्रिक फास्टनर्सवर केवळ स्थिर भारच टाकला जाऊ शकतो. अधिक घसरणीस कारणीभूत ठरू शकणाऱ्या चल भारांपासून संरक्षण करण्यासाठी, संपूर्ण भार सहन करण्यास सक्षम असलेल्या वेल्ड्सचा वापर करणे आवश्यक आहे.
वेल्ड हे सर्व प्रकारचे लागू केलेले किंवा गतिशील भार सहन करण्यास सक्षम असले पाहिजेत. जेव्हा यांत्रिक फास्टनर्स आधीच ओव्हरलोड झालेले असतात, तेव्हा भार विभागणीला परवानगी नाही. चक्रीय भाराखाली, भार विभागणीला परवानगी नाही, कारण भारामुळे वेल्डमध्ये कायमस्वरूपी घसरण आणि ओव्हरलोड होऊ शकतो.
उदाहरण. मूळतः घट्ट बोल्ट केलेल्या एका लॅप जॉइंटचा विचार करा (आकृती २ पहा). रचनेमुळे अतिरिक्त शक्ती निर्माण होते, आणि दुप्पट मजबुती देण्यासाठी जोडण्या व कनेक्टर्स जोडणे आवश्यक आहे. आकृती ३ मध्ये घटकांना अधिक मजबूत करण्याची मूलभूत योजना दर्शविली आहे. ही जोडणी कशी केली पाहिजे?
नवीन स्टीलला जुन्या स्टीलशी फिललेट वेल्ड्सने जोडायचे असल्याने, अभियंत्याने जोडावर काही फिललेट वेल्ड्स करायचे ठरवले. बोल्ट्स अजूनही जागेवर असल्याने, मूळ कल्पना अशी होती की अतिरिक्त शक्ती नवीन स्टीलकडे हस्तांतरित करण्यासाठी आवश्यक तेवढेच वेल्ड्स करावेत, जेणेकरून ५०% भार बोल्ट्समधून आणि ५०% भार नवीन वेल्ड्समधून जाईल. हे स्वीकारार्ह आहे का?
सर्वप्रथम असे गृहीत धरूया की कनेक्शनवर सध्या कोणताही स्थिर भार लागू केलेला नाही. या प्रकरणात, AWS D1.1 चा परिच्छेद 2.6.3 लागू होतो.
या बेअरिंग प्रकारच्या जोडामध्ये, वेल्ड आणि बोल्ट भार विभागून घेतात असे मानले जाऊ शकत नाही, म्हणून सर्व स्थिर आणि गतिशील भार पेलण्यासाठी निर्दिष्ट वेल्डचा आकार पुरेसा मोठा असणे आवश्यक आहे. या उदाहरणात बोल्टच्या भार सहन करण्याच्या क्षमतेचा विचार केला जाऊ शकत नाही, कारण स्थिर भाराशिवाय, जोडणी सैल अवस्थेत राहील. जेव्हा पूर्ण भार लावला जातो, तेव्हा वेल्ड (जो अर्धा भार वाहून नेण्यासाठी तयार केलेला असतो) सुरुवातीला तुटतो. त्यानंतर, बोल्ट, जो देखील अर्धा भार हस्तांतरित करण्यासाठी तयार केलेला असतो, भार हस्तांतरित करण्याचा प्रयत्न करतो आणि तुटतो.
पुढे असे गृहीत धरा की स्थिर भार लागू केला आहे. याव्यतिरिक्त, असे गृहीत धरले आहे की विद्यमान जोडणी विद्यमान स्थायी भार पेलण्यासाठी पुरेशी आहे. या प्रकरणात, परिच्छेद ८.३.७ डी१.१ लागू होतो. नवीन वेल्ड्सना केवळ वाढीव स्थिर आणि सर्वसाधारण चल भार सहन करणे आवश्यक आहे. विद्यमान अचल भार विद्यमान यांत्रिक फास्टनर्सना दिला जाऊ शकतो.
स्थिर भाराखाली, जोड खाली वाकत नाही. उलट, बोल्ट आधीच त्यांचा भार सहन करत असतात. जोडामध्ये थोडी घसरण झालेली असते. त्यामुळे, वेल्ड्सचा वापर केला जाऊ शकतो आणि ते गतिशील भार हस्तांतरित करू शकतात.
"हे स्वीकारार्ह आहे का?" या प्रश्नाचे उत्तर भाराच्या परिस्थितीवर अवलंबून असते. पहिल्या परिस्थितीत, स्थिर भार नसल्यास, उत्तर नकारात्मक असेल. दुसऱ्या परिस्थितीच्या विशिष्ट अटींनुसार, उत्तर होय आहे.
केवळ स्थिर भार लावला आहे म्हणून निष्कर्ष काढणे नेहमीच शक्य नसते. स्थिर भारांची पातळी, विद्यमान यांत्रिक जोडण्यांची पर्याप्तता आणि टोकाकडील भारांचे स्वरूप—ते स्थिर आहेत की चक्रीय—यामुळे उत्तर बदलू शकते.
डुआन के. मिलर, एमडी, पीई, २२८०१ सेंट क्लेअर एव्हेन्यू, क्लीव्हलँड, ओएच ४४११७-११९९, वेल्डिंग टेक्नॉलॉजी सेंटर मॅनेजर, लिंकन इलेक्ट्रिक कंपनी, www.lincolnelectric.com. लिंकन इलेक्ट्रिक जगभरात वेल्डिंग उपकरणे आणि वेल्डिंग उपभोग्य वस्तूंचे उत्पादन करते. वेल्डिंग टेक्नॉलॉजी सेंटरमधील अभियंते आणि तंत्रज्ञ ग्राहकांना वेल्डिंगच्या समस्या सोडवण्यासाठी मदत करतात.
अमेरिकन वेल्डिंग सोसायटी, 550 NW लेज्यून रोड, मियामी, FL 33126-5671, फोन 305-443-9353, फॅक्स 305-443-7559, वेबसाइट www.aws.org.
ASTM Intl., 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959, फोन 610-832-9585, फॅक्स 610-832-9555, वेबसाइट www.astm.org.
अमेरिकन स्टील स्ट्रक्चर्स असोसिएशन, वन ई. वॅकर ड्राईव्ह, सुट 3100, शिकागो, आयएल 60601-2001, फोन 312-670-2400, फॅक्स 312-670-5403, वेबसाइट www.aisc.org.
फॅब्रिकेटर हे उत्तर अमेरिकेतील अग्रगण्य स्टील फॅब्रिकेशन आणि फॉर्मिंग मासिक आहे. हे मासिक बातम्या, तांत्रिक लेख आणि यशोगाथा प्रकाशित करते, ज्यामुळे उत्पादकांना त्यांचे काम अधिक कार्यक्षमतेने करण्यास मदत होते. फॅब्रिकेटर १९७० पासून या उद्योगात कार्यरत आहे.
आता 'द फॅब्रिकेटर'च्या डिजिटल आवृत्तीमध्ये पूर्ण प्रवेशासह, मौल्यवान उद्योग संसाधनांमध्ये सहज प्रवेश मिळवा.
'द ट्यूब अँड पाईप जर्नल'ची डिजिटल आवृत्ती आता पूर्णपणे उपलब्ध झाली असून, त्यामुळे उद्योगाशी संबंधित मौल्यवान संसाधनांपर्यंत सहज पोहोचता येते.
मेटल स्टॅम्पिंग मार्केटसाठी नवीनतम तंत्रज्ञान, सर्वोत्तम पद्धती आणि उद्योगविषयक बातम्यांचा समावेश असलेल्या स्टॅम्पिंग जर्नलचा संपूर्ण डिजिटल ऍक्सेस मिळवा.
आता 'द फॅब्रिकेटर एन एस्पॅनॉल'च्या संपूर्ण डिजिटल प्रवेशामुळे, तुम्हाला मौल्यवान औद्योगिक संसाधनांमध्ये सहज प्रवेश मिळतो.