Dalam pelbagai situasi struktur, jurutera mungkin perlu menilai kekuatan sambungan yang dibuat oleh kimpalan dan pengikat mekanikal.Hari ini, pengikat mekanikal biasanya bolt, tetapi reka bentuk lama mungkin mempunyai rivet.
Ini boleh berlaku semasa naik taraf, pengubahsuaian atau peningkatan pada projek.Reka bentuk baharu mungkin memerlukan bolting dan kimpalan untuk berfungsi bersama dalam sambungan di mana bahan yang hendak dicantumkan dicantumkan dahulu dan kemudian dikimpal untuk memberikan kekuatan penuh pada sambungan.
Walau bagaimanapun, menentukan jumlah kapasiti beban sambungan tidak semudah menjumlahkan jumlah komponen individu (kimpalan, bolt, dan rivet).Anggapan sedemikian boleh membawa kepada akibat yang buruk.
Sambungan yang dibolt diterangkan dalam American Institute of Steel Structures (AISC) Structural Joint Specification, yang menggunakan bolt ASTM A325 atau A490 sebagai lekap ketat, pramuat atau kunci gelongsor.
Ketatkan sambungan yang diketatkan dengan ketat menggunakan sepana hentaman atau tukang kunci menggunakan sepana dua sisi konvensional untuk memastikan lapisan berada dalam sentuhan yang ketat.Dalam sambungan prategasan, bolt dipasang supaya ia tertakluk kepada beban tegangan yang ketara, dan plat tertakluk kepada beban mampatan.
1. Putar kacang.Kaedah memusing nat melibatkan mengetatkan bolt dan kemudian memusingkan nat dengan jumlah tambahan, yang bergantung pada diameter dan panjang bolt.
2. Tentukur kekunci.Kaedah sepana yang ditentukur mengukur tork yang dikaitkan dengan ketegangan bolt.
3. Bolt pelarasan ketegangan jenis kilasan.Bolt ketegangan pusing mempunyai kancing kecil pada hujung bolt bertentangan dengan kepala.Apabila tork yang diperlukan dicapai, stud ditanggalkan.
4. Indeks tarik lurus.Penunjuk ketegangan langsung ialah pencuci khas dengan tab.Jumlah mampatan pada lug menunjukkan tahap ketegangan yang dikenakan pada bolt.
Dalam istilah orang awam, bolt bertindak seperti pin dalam sambungan yang ketat dan pra-tegang, sama seperti pin loyang yang memegang timbunan kertas berlubang bersama-sama.Sambungan gelongsor kritikal berfungsi dengan geseran: pramuat menghasilkan daya ke bawah, dan geseran antara permukaan sentuhan berfungsi bersama untuk menahan gelinciran sendi.Ia seperti pengikat yang memegang timbunan kertas bersama-sama, bukan kerana lubang ditebuk di dalam kertas, tetapi kerana pengikat menekan kertas bersama-sama dan geseran memegang timbunan bersama-sama.
Bolt ASTM A325 mempunyai kekuatan tegangan minimum 150 hingga 120 kg setiap inci persegi (KSI), bergantung pada diameter bolt, manakala bolt A490 mesti mempunyai kekuatan tegangan 150 hingga 170-KSI.Sambungan rivet berkelakuan lebih seperti sambungan ketat, tetapi dalam kes ini, pin adalah rivet yang biasanya kira-kira separuh kuat daripada bolt A325.
Satu daripada dua perkara boleh berlaku apabila sambungan yang diikat secara mekanikal tertakluk kepada daya ricih (apabila satu elemen cenderung untuk menggelongsor ke atas yang lain disebabkan oleh daya yang dikenakan).Bolt atau rivet boleh berada di sisi lubang, menyebabkan bolt atau rivet tercabut pada masa yang sama.Kemungkinan kedua ialah geseran yang disebabkan oleh daya penjepit pengikat prategang boleh menahan beban ricih.Tiada gelinciran dijangka untuk sambungan ini, tetapi ia mungkin.
Sambungan yang ketat boleh diterima untuk banyak aplikasi, kerana gelinciran sedikit tidak boleh menjejaskan ciri sambungan.Sebagai contoh, pertimbangkan silo yang direka untuk menyimpan bahan berbutir.Mungkin terdapat sedikit gelinciran semasa memuatkan buat kali pertama.Sebaik sahaja gelinciran berlaku, ia tidak akan berlaku lagi, kerana semua beban berikutnya adalah sifat yang sama.
Pembalikan beban digunakan dalam beberapa aplikasi, seperti apabila elemen berputar tertakluk kepada beban tegangan dan mampatan berselang-seli.Contoh lain ialah elemen lentur yang tertakluk kepada beban terbalik sepenuhnya.Apabila terdapat perubahan ketara dalam arah beban, sambungan pramuat mungkin diperlukan untuk menghapuskan gelinciran kitaran.Gelinciran ini akhirnya membawa kepada lebih banyak gelinciran dalam lubang yang memanjang.
Sesetengah sendi mengalami banyak kitaran beban yang boleh menyebabkan keletihan.Ini termasuk penekan, penyokong kren dan sambungan dalam jambatan.Sambungan kritikal gelongsor diperlukan apabila sambungan tertakluk kepada beban keletihan dalam arah songsang.Untuk jenis keadaan ini, adalah sangat penting bahawa sendi tidak tergelincir, jadi sendi kritikal gelincir diperlukan.
Sambungan bolt sedia ada boleh direka bentuk dan dibuat mengikut mana-mana piawaian ini.Sambungan rivet dianggap ketat.
Sambungan yang dikimpal adalah tegar.Sambungan pateri adalah rumit.Tidak seperti sambungan bolted yang ketat, yang boleh tergelincir di bawah beban, kimpalan tidak perlu meregangkan dan mengagihkan beban yang dikenakan ke tahap yang besar.Dalam kebanyakan kes, pengikat mekanikal jenis dikimpal dan galas tidak berubah bentuk dengan cara yang sama.
Apabila kimpalan digunakan dengan pengikat mekanikal, beban dipindahkan melalui bahagian yang lebih keras, jadi kimpalan boleh membawa hampir semua beban, dengan sangat sedikit dikongsi dengan bolt.Itulah sebabnya penjagaan mesti diambil semasa mengimpal, mengikat dan memukau.Spesifikasi.AWS D1 menyelesaikan masalah mencampurkan pengikat mekanikal dan kimpalan.Spesifikasi 1:2000 untuk kimpalan struktur – keluli.Perenggan 2.6.3 menyatakan bahawa untuk rivet atau bolt yang digunakan dalam sambungan jenis galas (iaitu di mana bolt atau rivet bertindak sebagai pin), pengikat mekanikal tidak boleh dipertimbangkan untuk berkongsi beban dengan kimpalan.Jika kimpalan digunakan, ia mesti disediakan untuk membawa beban penuh dalam sambungan.Walau bagaimanapun, sambungan yang dikimpal pada satu elemen dan rivet atau bolted kepada elemen lain dibenarkan.
Apabila menggunakan pengikat mekanikal jenis galas dan menambah kimpalan, kapasiti galas beban bolt sebahagian besarnya diabaikan.Menurut peruntukan ini, kimpalan mesti direka bentuk untuk memindahkan semua beban.
Ini pada asasnya sama dengan AISC LRFD-1999, klausa J1.9.Walau bagaimanapun, piawaian Kanada CAN/CSA-S16.1-M94 juga membenarkan penggunaan bersendirian apabila kuasa pengikat mekanikal atau bolt lebih tinggi daripada kimpalan.
Dalam perkara ini, tiga kriteria adalah konsisten: kemungkinan pengikat mekanikal jenis galas dan kemungkinan kimpalan tidak ditambah.
Bahagian 2.6.3 AWS D1.1 juga membincangkan situasi di mana bolt dan kimpalan boleh digabungkan dalam sambungan dua bahagian, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1. Kimpalan di sebelah kiri, diikat di sebelah kanan.Jumlah kuasa kimpalan dan bolt boleh diambil kira di sini.Setiap bahagian daripada keseluruhan sambungan beroperasi secara bebas.Oleh itu, kod ini adalah pengecualian kepada prinsip yang terkandung dalam bahagian pertama 2.6.3.
Peraturan yang baru dibincangkan digunakan untuk bangunan baharu.Untuk struktur sedia ada, klausa 8.3.7 D1.1 menyatakan bahawa apabila pengiraan struktur menunjukkan bahawa rivet atau bolt akan dibebankan oleh jumlah beban baru, hanya beban statik sedia ada harus diberikan kepadanya.
Peraturan yang sama menghendaki bahawa jika rivet atau bolt hanya dibebankan dengan beban statik atau tertakluk kepada beban kitaran (keletihan), logam asas dan kimpalan yang mencukupi mesti ditambah untuk menyokong jumlah beban.
Pengagihan beban antara pengikat mekanikal dan kimpalan boleh diterima jika struktur pramuat, dengan kata lain, jika gelinciran telah berlaku di antara elemen yang disambungkan.Tetapi hanya beban statik boleh diletakkan pada pengikat mekanikal.Beban hidup yang boleh menyebabkan gelinciran yang lebih besar mesti dilindungi dengan penggunaan kimpalan yang mampu menahan keseluruhan beban.
Kimpalan mesti digunakan untuk menahan semua beban yang digunakan atau dinamik.Apabila pengikat mekanikal sudah terlebih beban, perkongsian beban tidak dibenarkan.Di bawah beban kitaran, perkongsian beban tidak dibenarkan, kerana beban boleh menyebabkan gelinciran kekal dan beban lampau pada kimpalan.
ilustrasi.Pertimbangkan sambungan pusingan yang pada asalnya dikunci rapat (lihat Rajah 2).Struktur menambah kuasa tambahan, dan sambungan serta penyambung mesti ditambah untuk memberikan kekuatan dua kali ganda.Pada rajah.3 menunjukkan rancangan asas untuk mengukuhkan elemen.Bagaimanakah sambungan harus dibuat?
Memandangkan keluli baru perlu dicantumkan dengan keluli lama dengan kimpalan fillet, jurutera memutuskan untuk menambah beberapa kimpalan fillet pada sambungan.Memandangkan bolt masih ada, idea asalnya ialah menambah hanya kimpalan yang diperlukan untuk memindahkan kuasa tambahan kepada keluli baru, menjangkakan 50% daripada beban akan melalui bolt dan 50% daripada beban untuk melalui kimpalan baru.Ia boleh diterima?
Mula-mula mari kita anggap bahawa tiada beban statik digunakan pada sambungan pada masa ini.Dalam kes ini, perenggan 2.6.3 AWS D1.1 terpakai.
Dalam sambungan jenis galas ini, kimpalan dan bolt tidak boleh dianggap berkongsi beban, jadi saiz kimpalan yang ditentukan mestilah cukup besar untuk menyokong semua beban statik dan dinamik.Kapasiti galas bolt dalam contoh ini tidak boleh diambil kira, kerana tanpa beban statik, sambungan akan berada dalam keadaan kendur.Kimpalan (direka bentuk untuk membawa separuh beban) pada mulanya pecah apabila beban penuh dikenakan.Kemudian bolt, juga direka untuk memindahkan separuh beban, cuba memindahkan beban dan pecah.
Selanjutnya andaikan bahawa beban statik dikenakan.Di samping itu, adalah diandaikan bahawa sambungan sedia ada mencukupi untuk membawa beban kekal sedia ada.Dalam kes ini, perenggan 8.3.7 D1.1 terpakai.Kimpalan baru hanya perlu menahan beban hidup statik dan am yang meningkat.Beban mati yang sedia ada boleh diberikan kepada pengikat mekanikal sedia ada.
Di bawah beban berterusan, sambungan tidak kendur.Sebaliknya, bolt sudah menanggung bebannya.Terdapat sedikit kegelinciran dalam sambungan.Oleh itu, kimpalan boleh digunakan dan ia boleh menghantar beban dinamik.
Jawapan kepada soalan "Adakah ini boleh diterima?"bergantung pada keadaan beban.Dalam kes pertama, jika tiada beban statik, jawapannya akan menjadi negatif.Di bawah keadaan khusus senario kedua, jawapannya adalah ya.
Hanya kerana beban statik digunakan, ia tidak selalu mungkin untuk membuat kesimpulan.Tahap beban statik, kecukupan sambungan mekanikal sedia ada, dan sifat beban akhir—sama ada statik atau kitaran—boleh mengubah jawapan.
Duane K. Miller, MD, PE, 22801 Saint Clair Ave., Cleveland, OH 44117-1199, Pengurus Pusat Teknologi Kimpalan, Syarikat Lincoln Electric, www.lincolnelectric.com.Lincoln Electric mengeluarkan peralatan kimpalan dan bahan habis kimpalan di seluruh dunia.Jurutera dan juruteknik Pusat Teknologi Kimpalan membantu pelanggan menyelesaikan masalah kimpalan.
American Welding Society, 550 NW LeJeune Road, Miami, FL 33126-5671, telefon 305-443-9353, faks 305-443-7559, tapak web www.aws.org.
ASTM Intl., 100 Barr Harbour Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959, telefon 610-832-9585, faks 610-832-9555, tapak web www.astm.org.
Persatuan Struktur Keluli Amerika, One E. Wacker Drive, Suite 3100, Chicago, IL 60601-2001, telefon 312-670-2400, faks 312-670-5403, tapak web www.aisc.org.
FABRICATOR ialah majalah fabrikasi dan pembentukan keluli terkemuka di Amerika Utara.Majalah ini menerbitkan berita, artikel teknikal dan kisah kejayaan yang membolehkan pengeluar melakukan tugas mereka dengan lebih cekap.FABRICATOR telah berada dalam industri sejak tahun 1970.
Kini dengan akses penuh kepada The FABRICATOR edisi digital, akses mudah kepada sumber industri yang berharga.
Edisi digital The Tube & Pipe Journal kini boleh diakses sepenuhnya, menyediakan akses mudah kepada sumber industri yang berharga.
Dapatkan akses digital penuh ke Jurnal STAMPING, yang menampilkan teknologi terkini, amalan terbaik dan berita industri untuk pasaran pengecapan logam.
Kini dengan akses digital penuh kepada The Fabricator en Español, anda mempunyai akses mudah kepada sumber industri yang berharga.