Katika hali mbalimbali za kimuundo, wahandisi wanaweza kuhitaji kutathmini nguvu ya viungo vilivyotengenezwa na viunganishi na vifungashio vya mitambo. Leo, vifungashio vya mitambo kwa kawaida huwa boliti, lakini miundo ya zamani inaweza kuwa na riveti.
Hili linaweza kutokea wakati wa uboreshaji, ukarabati, au uboreshaji wa mradi. Muundo mpya unaweza kuhitaji boliti na kulehemu ili kufanya kazi pamoja katika kiungo ambapo nyenzo zinazopaswa kuunganishwa huunganishwa kwanza pamoja na kisha kulehemu ili kutoa nguvu kamili kwenye kiungo.
Hata hivyo, kubaini jumla ya uwezo wa mzigo wa kiungo si rahisi kama kujumlisha jumla ya vipengele vya kila kimoja (viunganishi, boliti, na riveti). Dhana kama hiyo inaweza kusababisha matokeo mabaya.
Viunganisho vya boliti vimeelezewa katika Taasisi ya Marekani ya Miundo ya Chuma (AISC) Vipimo vya Pamoja vya Miundo, ambayo hutumia boliti za ASTM A325 au A490 kama vifungashio vikali, upakiaji wa awali, au ufunguo wa kutelezesha.
Kaza miunganisho iliyokazwa vizuri kwa kutumia brena ya mguso au fundi wa kufuli kwa kutumia brena ya kawaida yenye pande mbili ili kuhakikisha kwamba tabaka zimegusana kwa ukali. Katika muunganisho uliowekwa tayari, boliti huwekwa ili ziweze kukabiliwa na mizigo mikubwa ya mvutano, na sahani hukabiliwa na mizigo ya mgandamizo.
1. Geuza nati. Njia ya kugeuza nati inahusisha kukaza boliti na kisha kugeuza nati kiasi cha ziada, ambacho hutegemea kipenyo na urefu wa boliti.
2. Rekebisha ufunguo. Mbinu ya bisibisi iliyorekebishwa hupima torque inayohusishwa na mvutano wa boliti.
3. Boliti ya kurekebisha mvutano wa aina ya msokoto. Boliti za mvutano zinazopinda zina vijiti vidogo kwenye ncha ya boliti iliyo kinyume na kichwa. Wakati torque inayohitajika inafikiwa, kijiti hufunguliwa.
4. Kielezo cha kuvuta kilichonyooka. Viashiria vya mvutano wa moja kwa moja ni mashine maalum za kuosha zenye vichupo. Kiasi cha mgandamizo kwenye lug kinaonyesha kiwango cha mvutano unaotumika kwenye boliti.
Kwa maneno ya kawaida, boliti hufanya kazi kama pini katika viungo vilivyobana na vilivyokazwa tayari, kama pini ya shaba inayoshikilia rundo la karatasi iliyotoboka pamoja. Viungo muhimu vya kuteleza hufanya kazi kwa msuguano: mzigo wa awali husababisha nguvu ya kushuka, na msuguano kati ya nyuso za mguso hufanya kazi pamoja ili kuzuia kuteleza kwa kiungo. Ni kama kifaa cha kufunga kinachoshikilia rundo la karatasi pamoja, si kwa sababu mashimo yametobolewa kwenye karatasi, lakini kwa sababu kifaa cha kufunga hubonyeza karatasi pamoja na msuguano hushikilia rundo pamoja.
Boliti za ASTM A325 zina nguvu ya chini ya mkunjo ya kilo 150 hadi 120 kwa inchi ya mraba (KSI), kulingana na kipenyo cha boliti, huku boliti za A490 zikiwa na nguvu ya mkunjo ya 150 hadi 170-KSI. Viungo vya rivet hufanya kazi kama viungo vikali, lakini katika hali hii, pini ni riveti ambazo kwa kawaida huwa na nguvu ya karibu nusu ya boliti ya A325.
Mojawapo ya mambo mawili yanaweza kutokea wakati kiungo kilichofungwa kwa njia ya kiufundi kinapokabiliwa na nguvu za kukata (wakati kipengele kimoja huelekea kuteleza juu ya kingine kutokana na nguvu inayotumika). Boliti au riveti zinaweza kuwa pembeni mwa mashimo, na kusababisha boliti au riveti kukata kwa wakati mmoja. Uwezekano wa pili ni kwamba msuguano unaosababishwa na nguvu ya kubana ya vifunga vilivyowekwa shinikizo unaweza kuhimili mizigo ya kukata. Hakuna kuteleza kunatarajiwa kwa muunganisho huu, lakini inawezekana.
Muunganisho thabiti unakubalika kwa matumizi mengi, kwani kuteleza kidogo hakuwezi kuathiri vibaya sifa za muunganisho. Kwa mfano, fikiria silo iliyoundwa kuhifadhi nyenzo za chembechembe. Kunaweza kuwa na kuteleza kidogo wakati wa kupakia kwa mara ya kwanza. Mara tu kuteleza kutatokea, haitatokea tena, kwa sababu mizigo yote inayofuata ni ya asili moja.
Kugeuza mzigo hutumika katika baadhi ya matumizi, kama vile wakati vipengele vinavyozunguka vinapowekwa kwenye mizigo ya mvutano na ya kubana inayobadilika. Mfano mwingine ni kipengele kinachopinda kinachowekwa kwenye mizigo ya kurudi nyuma kabisa. Wakati kuna mabadiliko makubwa katika mwelekeo wa mzigo, muunganisho uliopakiwa awali unaweza kuhitajika ili kuondoa kuteleza kwa mzunguko. Kuteleza huku hatimaye husababisha kuteleza zaidi kwenye mashimo marefu.
Baadhi ya viungo hupata mizunguko mingi ya mzigo ambayo inaweza kusababisha uchovu. Hizi ni pamoja na mashinikizo, vifaa vya kutegemeza kreni na miunganisho kwenye madaraja. Miunganisho muhimu inayoteleza inahitajika wakati muunganisho unapokabiliwa na mizigo ya uchovu katika mwelekeo kinyume. Kwa aina hizi za hali, ni muhimu sana kwamba kiungo kisiteleze, kwa hivyo viungo muhimu vinavyoteleza vinahitajika.
Miunganisho iliyopo yenye boliti inaweza kubuniwa na kutengenezwa kwa viwango vyovyote kati ya hivi. Miunganisho ya rivet huchukuliwa kuwa imara.
Viungo vilivyounganishwa ni vigumu. Viungo vya kuunganisha ni vigumu. Tofauti na viungo vilivyofungwa kwa boliti, ambavyo vinaweza kuteleza chini ya mzigo, vifaa vya kuunganisha havihitaji kunyoosha na kusambaza mzigo uliotumika kwa kiasi kikubwa. Mara nyingi, vifungashio vya mitambo vya aina ya svetsade na fani havibadiliki kwa njia ile ile.
Wakati viunganishi vinapotumika na viunganishi vya mitambo, mzigo huhamishiwa kupitia sehemu ngumu zaidi, hivyo uunganishi unaweza kubeba karibu mzigo wote, huku vikiwa na sehemu ndogo sana ya kushiriki na boliti. Ndiyo maana uangalifu lazima uchukuliwe wakati wa kulehemu, kuvifunga na kuvifunga. Vipimo. AWS D1 hutatua tatizo la kuchanganya viunganishi vya mitambo na viunganishi. Vipimo 1:2000 kwa ajili ya kulehemu kwa miundo - chuma. Kifungu cha 2.6.3 kinasema kwamba kwa rivets au boliti zinazotumika katika viungo vya aina ya kubeba (yaani ambapo boliti au rivets hufanya kazi kama pini), viunganishi vya mitambo havipaswi kuzingatiwa kushiriki mzigo na uunganishi. Ikiwa uunganishi unatumika, lazima vitolewe ili kubeba mzigo kamili kwenye kiungo. Hata hivyo, miunganisho iliyounganishwa kwenye kipengele kimoja na kuvifunga au kuvifunga kwenye kipengele kingine inaruhusiwa.
Unapotumia vifungashio vya mitambo vya aina ya kubeba na kuongeza viunganishi, uwezo wa kubeba mzigo wa boliti hupuuzwa kwa kiasi kikubwa. Kulingana na kifungu hiki, kiunganishi lazima kiwe kimeundwa ili kuhamisha mizigo yote.
Hii kimsingi ni sawa na AISC LRFD-1999, kifungu J1.9. Hata hivyo, kiwango cha kawaida cha Kanada cha CAN/CSA-S16.1-M94 pia huruhusu matumizi ya kujitegemea wakati nguvu ya kitasa cha mitambo au boliti ni kubwa kuliko ile ya kulehemu.
Katika suala hili, vigezo vitatu vinaendana: uwezekano wa kufunga kwa mitambo ya aina ya kuzaa na uwezekano wa welds hauongezeki.
Sehemu ya 2.6.3 ya AWS D1.1 pia inajadili hali ambapo boliti na weld zinaweza kuunganishwa katika kiungo chenye sehemu mbili, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 1. Welds upande wa kushoto, zilizowekwa boliti upande wa kulia. Nguvu kamili ya welds na bolts inaweza kuzingatiwa hapa. Kila sehemu ya muunganisho mzima hufanya kazi kwa kujitegemea. Kwa hivyo, msimbo huu ni tofauti na kanuni iliyomo katika sehemu ya kwanza ya 2.6.3.
Sheria zilizojadiliwa hivi punde zinatumika kwa majengo mapya. Kwa miundo iliyopo, kifungu cha 8.3.7 D1.1 kinasema kwamba wakati hesabu za miundo zinaonyesha kwamba rivet au boliti itazidiwa na mzigo mpya wa jumla, ni mzigo tuli uliopo pekee unaopaswa kupewa.
Sheria hizo hizo zinahitaji kwamba ikiwa rivet au boliti imejaa mizigo tuli tu au inakabiliwa na mizigo ya mzunguko (uchovu), chuma cha msingi na weld za kutosha lazima ziongezwe ili kusaidia mzigo mzima.
Usambazaji wa mzigo kati ya vifungashio vya mitambo na viunganishi vya kulehemu unakubalika ikiwa muundo umepakiwa awali, kwa maneno mengine, ikiwa kuteleza kumetokea kati ya vipengele vilivyounganishwa. Lakini ni mizigo tuli pekee inayoweza kuwekwa kwenye viunganishi vya mitambo. Mizigo hai ambayo inaweza kusababisha kuteleza zaidi lazima ilindwe kwa matumizi ya viunganishi vinavyoweza kuhimili mzigo mzima.
Weld lazima zitumike kuhimili upakiaji wote unaotumika au unaobadilika. Wakati vifungashio vya mitambo tayari vimezidiwa kupita kiasi, ushiriki wa mzigo hauruhusiwi. Chini ya upakiaji wa mzunguko, ushiriki wa mzigo hauruhusiwi, kwani mzigo unaweza kusababisha kuteleza na kuzidi kwa weld.
kielelezo. Fikiria kiungo cha paja ambacho hapo awali kilikuwa kimeunganishwa kwa boliti (tazama Mchoro 2). Muundo huongeza nguvu ya ziada, na miunganisho na viunganishi lazima viongezwe ili kutoa nguvu mara mbili. Kwenye mchoro 3 inaonyesha mpango wa msingi wa kuimarisha vipengele. Muunganisho unapaswa kufanywaje?
Kwa kuwa chuma kipya kilipaswa kuunganishwa na chuma cha zamani kwa kutumia viunganishi vya minofu, mhandisi aliamua kuongeza viunganishi vya minofu kwenye kiungo. Kwa kuwa boliti zilikuwa bado zipo, wazo la awali lilikuwa kuongeza viunganishi tu vinavyohitajika ili kuhamisha nguvu ya ziada kwenye chuma kipya, akitarajia 50% ya mzigo kupitia boliti na 50% ya mzigo kupitia viunganishi vipya. Je, inakubalika?
Kwanza tuchukulie kwamba hakuna mizigo tuli inayotumika kwa sasa kwenye muunganisho. Katika hali hii, aya ya 2.6.3 ya AWS D1.1 inatumika.
Katika kiungo hiki cha aina ya fani, kulehemu na boliti haziwezi kuzingatiwa kushiriki mzigo, kwa hivyo ukubwa uliowekwa wa kulehemu lazima uwe mkubwa wa kutosha kusaidia mzigo wote tuli na unaobadilika. Uwezo wa kubeba boliti katika mfano huu hauwezi kuzingatiwa, kwa sababu bila mzigo tuli, muunganisho utakuwa katika hali ya kulegea. Kulehemu (iliyoundwa kubeba nusu ya mzigo) hupasuka mwanzoni mzigo kamili unapotumika. Kisha boliti, ambayo pia imeundwa kuhamisha nusu ya mzigo, hujaribu kuhamisha mzigo na kuvunjika.
Zaidi ya hayo, tuseme kwamba mzigo tuli unatumika. Zaidi ya hayo, inadhaniwa kwamba muunganisho uliopo unatosha kubeba mzigo wa kudumu uliopo. Katika hali hii, aya ya 8.3.7 D1.1 inatumika. Weld mpya zinahitaji tu kuhimili mizigo iliyoongezeka tuli na ya jumla hai. Mizigo iliyopo iliyokufa inaweza kupewa vifungashio vya mitambo vilivyopo.
Chini ya mzigo wa mara kwa mara, muunganisho haulegei. Badala yake, boliti tayari hubeba mzigo wao. Kumekuwa na kuteleza katika muunganisho. Kwa hivyo, weld zinaweza kutumika na zinaweza kusambaza mizigo inayobadilika.
Jibu la swali "Je, hii inakubalika?" inategemea hali ya mzigo. Katika kesi ya kwanza, bila mzigo tuli, jibu litakuwa hasi. Chini ya hali maalum za hali ya pili, jibu ni ndiyo.
Kwa sababu tu mzigo tuli hutumika, si mara zote inawezekana kufikia hitimisho. Kiwango cha mizigo tuli, utoshelevu wa miunganisho ya mitambo iliyopo, na asili ya mizigo ya mwisho—iwe tuli au ya mzunguko—huenda ikabadilisha jibu.
Duane K. Miller, MD, PE, 22801 Saint Clair Ave., Cleveland, OH 44117-1199, Meneja wa Kituo cha Teknolojia ya Kulehemu, Kampuni ya Umeme ya Lincoln, www.lincolnelectric.com. Lincoln Electric hutengeneza vifaa vya kulehemu na vifaa vya kulehemu duniani kote. Wahandisi na mafundi wa Kituo cha Teknolojia ya Kulehemu huwasaidia wateja kutatua matatizo ya kulehemu.
Chama cha Kuchomea Uchomaji cha Marekani, 550 NW LeJeune Road, Miami, FL 33126-5671, simu 305-443-9353, faksi 305-443-7559, tovuti www.aws.org.
ASTM Intl., 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959, simu 610-832-9585, faksi 610-832-9555, tovuti www.astm.org.
Chama cha Miundo ya Chuma cha Marekani, One E. Wacker Drive, Suite 3100, Chicago, IL 60601-2001, simu 312-670-2400, faksi 312-670-5403, tovuti www.aisc.org.
FABRICATOR ni jarida linaloongoza la utengenezaji na uundaji wa chuma Amerika Kaskazini. Jarida hili huchapisha habari, makala za kiufundi na hadithi za mafanikio zinazowawezesha watengenezaji kufanya kazi zao kwa ufanisi zaidi. FABRICATOR imekuwa katika tasnia hiyo tangu 1970.
Sasa kwa ufikiaji kamili wa toleo la kidijitali la The FABRICATOR, ufikiaji rahisi wa rasilimali muhimu za tasnia.
Toleo la kidijitali la The Tube & Pipe Journal sasa linapatikana kikamilifu, na kutoa ufikiaji rahisi wa rasilimali muhimu za tasnia.
Pata ufikiaji kamili wa kidijitali wa Jarida la STAMPING, linaloangazia teknolojia ya kisasa, mbinu bora na habari za tasnia kwa soko la upigaji chapa wa chuma.
Sasa ukiwa na ufikiaji kamili wa kidijitali wa The Fabricator en Español, una ufikiaji rahisi wa rasilimali muhimu za tasnia.