Katika hali mbalimbali za kimuundo, wahandisi wanaweza kuhitaji kutathmini nguvu ya viungo vinavyotengenezwa na welds na fasteners za mitambo.Leo, vifungo vya mitambo kawaida ni bolts, lakini miundo ya zamani inaweza kuwa na rivets.
Hii inaweza kutokea wakati wa uboreshaji, ukarabati, au uboreshaji wa mradi.Muundo mpya unaweza kuhitaji kuunganisha na kulehemu kufanya kazi pamoja katika kiungo ambapo nyenzo ya kuunganishwa kwanza imefungwa pamoja na kisha kuunganishwa ili kutoa nguvu kamili kwa kiungo.
Hata hivyo, kuamua jumla ya uwezo wa mzigo wa kiungo si rahisi kama kuongeza jumla ya vipengele vya mtu binafsi (welds, bolts, na rivets).Dhana kama hiyo inaweza kusababisha matokeo mabaya.
Viunganishi vilivyofungwa vimefafanuliwa katika Uainisho wa Muundo wa Taasisi ya Marekani ya Miundo ya Chuma (AISC), ambayo hutumia boliti za ASTM A325 au A490 kama vitufe vya kupachika, vya upakiaji mapema au vya kutelezesha.
Kaza miunganisho iliyoimarishwa sana kwa kifungu cha athari au kifunga kufuli kwa kutumia wrench ya kawaida ya pande mbili ili kuhakikisha kuwa tabaka zimeshikana.Katika uunganisho uliosisitizwa, bolts zimewekwa ili waweze kukabiliwa na mizigo muhimu ya mvutano, na sahani zinakabiliwa na mizigo ya kukandamiza.
1. Geuza nati.Njia ya kugeuza nut inahusisha kuimarisha bolt na kisha kugeuza nut kiasi cha ziada, ambacho kinategemea kipenyo na urefu wa bolt.
2. Rekebisha ufunguo.Mbinu ya wrench iliyosawazishwa hupima torati ambayo inahusishwa na mvutano wa bolt.
3. Bolt ya marekebisho ya mvutano wa aina ya Torsion.Boliti za mvutano za twist-off zina studs ndogo kwenye mwisho wa bolt kinyume na kichwa.Wakati torque inayohitajika inafikiwa, stud haijatolewa.
4. Fahirisi ya kuvuta moja kwa moja.Viashiria vya mvutano wa moja kwa moja ni washers maalum na tabo.Kiasi cha compression juu ya lug inaonyesha kiwango cha mvutano kutumika kwa bolt.
Kwa maneno ya watu wa kawaida, boli hutenda kama pini kwenye viungio vilivyobana na vilivyokazwa awali, kama vile pini ya shaba iliyoshikilia rundo la karatasi iliyotobolewa pamoja.Viungo muhimu vya kuteleza vinafanya kazi kwa msuguano: upakiaji mapema hutengeneza nguvu ya chini, na msuguano kati ya nyuso za mguso hufanya kazi pamoja ili kupinga kuteleza kwa kiungo.Ni kama kiunganishi kinachoshikilia rundo la karatasi pamoja, si kwa sababu mashimo yametobolewa kwenye karatasi, lakini kwa sababu kifunga karatasi hubonyea pamoja na msuguano huo unashikilia mrundikano pamoja.
Boliti za ASTM A325 zina nguvu isiyopungua ya kilo 150 hadi 120 kwa kila inchi ya mraba (KSI), kulingana na kipenyo cha bolt, wakati boliti za A490 lazima ziwe na nguvu ya 150 hadi 170-KSI.Viungo vya rivet hufanya kama viungio vilivyobana, lakini katika kesi hii, pini ni riveti ambazo kwa kawaida huwa nusu ya nguvu kama bolt ya A325.
Mojawapo ya mambo mawili yanaweza kutokea wakati kiungo kilichofungwa kimitambo kinakabiliwa na nguvu za kukata nywele (wakati kipengele kimoja kinaelekea kuteleza juu ya kingine kutokana na nguvu inayotumiwa).Bolts au rivets inaweza kuwa kwenye kando ya mashimo, na kusababisha bolts au rivets kukata kwa wakati mmoja.Uwezekano wa pili ni kwamba msuguano unaosababishwa na nguvu ya kushinikiza ya vifungo vya kujifanya inaweza kuhimili mizigo ya shear.Hakuna utelezi unaotarajiwa kwa muunganisho huu, lakini inawezekana.
Muunganisho mkali unakubalika kwa programu nyingi, kwani kuteleza kidogo hakuwezi kuathiri vibaya sifa za muunganisho.Kwa mfano, fikiria silo iliyoundwa kuhifadhi nyenzo za punjepunje.Kunaweza kuwa na utelezi kidogo wakati wa kupakia kwa mara ya kwanza.Mara tu kuingizwa kunatokea, haitatokea tena, kwa sababu mizigo yote inayofuata ni ya asili sawa.
Urejeshaji wa upakiaji hutumiwa katika baadhi ya programu, kama vile wakati vipengele vinavyozunguka vinakabiliwa na mizigo inayopishana ya mkazo na mkazo.Mfano mwingine ni kipengee cha kupinda kilichowekwa nyuma ya mizigo kikamilifu.Wakati kuna mabadiliko makubwa katika mwelekeo wa mzigo, muunganisho uliopakiwa mapema unaweza kuhitajika ili kuondoa mteremko wa mzunguko.Utelezi huu hatimaye husababisha kuteleza zaidi kwenye mashimo marefu.
Viungo vingine hupata mizunguko mingi ya mzigo ambayo inaweza kusababisha uchovu.Hizi ni pamoja na vyombo vya habari, viunga vya crane na viunganisho kwenye madaraja.Viunganisho muhimu vya kuteleza vinahitajika wakati unganisho unakabiliwa na mizigo ya uchovu katika mwelekeo wa nyuma.Kwa aina hizi za hali, ni muhimu sana kwamba kiungo kisichopungua, hivyo viungo vya kuingizwa-muhimu vinahitajika.
Viunganisho vilivyopo vya bolted vinaweza kutengenezwa na kutengenezwa kwa viwango hivi vyovyote.Miunganisho ya rivet inachukuliwa kuwa ngumu.
Viungo vya svetsade ni rigid.Viungo vya solder ni gumu.Tofauti na viungo vilivyofungwa vyema, vinavyoweza kuingizwa chini ya mzigo, welds hawana kunyoosha na kusambaza mzigo uliotumiwa kwa kiasi kikubwa.Katika hali nyingi, svetsade na kuzaa aina fasteners mitambo si deform kwa njia sawa.
Wakati welds hutumiwa na vifungo vya mitambo, mzigo huhamishwa kupitia sehemu ngumu zaidi, hivyo weld inaweza kubeba karibu mzigo wote, na kidogo sana iliyoshirikiwa na bolt.Ndiyo maana utunzaji lazima uchukuliwe wakati wa kulehemu, bolting na riveting.Vipimo.AWS D1 hutatua tatizo la kuchanganya vifungo vya mitambo na welds.Vipimo 1: 2000 kwa kulehemu miundo - chuma.Kifungu cha 2.6.3 kinasema kwamba kwa rivets au bolts zinazotumiwa katika viungo vya aina ya kuzaa (yaani ambapo bolt au rivet hufanya kama pini), vifungo vya mitambo haipaswi kuzingatiwa kushiriki mzigo na weld.Ikiwa kulehemu hutumiwa, lazima itolewe ili kubeba mzigo kamili katika pamoja.Hata hivyo, viunganisho vilivyounganishwa kwa kipengele kimoja na riveted au bolted kwa kipengele kingine kinaruhusiwa.
Wakati wa kutumia vifungo vya mitambo ya kuzaa na kuongeza welds, uwezo wa kubeba mzigo wa bolt hupuuzwa kwa kiasi kikubwa.Kwa mujibu wa kifungu hiki, weld lazima iliyoundwa ili kuhamisha mizigo yote.
Hii kimsingi ni sawa na AISC LRFD-1999, kifungu J1.9.Hata hivyo, kiwango cha Kanada CAN/CSA-S16.1-M94 pia inaruhusu matumizi ya kujitegemea wakati nguvu ya kitango cha mitambo au bolt iko juu kuliko ile ya kulehemu.
Katika suala hili, vigezo vitatu ni sawa: uwezekano wa kufunga mitambo ya aina ya kuzaa na uwezekano wa welds hauongezi.
Sehemu ya 2.6.3 ya AWS D1.1 pia inajadili hali ambapo bolts na welds zinaweza kuunganishwa katika pamoja sehemu mbili, kama inavyoonekana katika Mchoro 1. Welds upande wa kushoto, bolted upande wa kulia.Nguvu ya jumla ya welds na bolts inaweza kuzingatiwa hapa.Kila sehemu ya uunganisho wote hufanya kazi kwa kujitegemea.Kwa hivyo, kanuni hii ni ubaguzi kwa kanuni iliyo 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 mahesabu ya miundo yanaonyesha kuwa rivet au bolt itapakiwa na mzigo mpya wa jumla, mzigo uliopo tu unapaswa kupewa.
Sheria sawa zinahitaji kwamba ikiwa rivet au bolt imejaa tu mizigo ya tuli au inakabiliwa na mizigo ya mzunguko (uchovu), chuma cha kutosha cha msingi na welds lazima ziongezwe ili kusaidia mzigo wa jumla.
Usambazaji wa mzigo kati ya vifungo vya mitambo na welds unakubalika ikiwa muundo umewekwa mapema, kwa maneno mengine, ikiwa kuteleza kumetokea kati ya vitu vilivyounganishwa.Lakini mizigo ya tuli tu inaweza kuwekwa kwenye vifungo vya mitambo.Mizigo ya moja kwa moja ambayo inaweza kusababisha utelezi mkubwa lazima ilindwe na matumizi ya welds zinazoweza kuhimili mzigo mzima.
Welds lazima kutumika kuhimili upakiaji wote kutumika au nguvu.Wakati viambatanisho vya mitambo tayari vimejaa kupita kiasi, kushiriki mzigo hakuruhusiwi.Chini ya upakiaji wa mzunguko, ushiriki wa mzigo hauruhusiwi, kwani mzigo unaweza kusababisha kuteleza kwa kudumu na upakiaji mwingi wa weld.
kielelezo.Fikiria kiungio cha paja ambacho awali kilikuwa kimefungwa kwa nguvu (ona Mchoro 2).Muundo unaongeza nguvu za ziada, na viunganisho na viunganisho lazima viongezwe ili kutoa nguvu mara mbili.Kwenye mtini.3 inaonyesha mpango wa msingi wa kuimarisha vipengele.Uunganisho unapaswa kufanywaje?
Kwa kuwa chuma kipya kilipaswa kuunganishwa na chuma cha zamani kwa welds za minofu, mhandisi aliamua kuongeza welds za minofu kwenye kiungo.Kwa kuwa bolts zilikuwa bado zipo, wazo la awali lilikuwa ni kuongeza tu welds zinazohitajika kuhamisha nguvu za ziada kwa chuma kipya, kutarajia 50% ya mzigo kupitia bolts na 50% ya mzigo kupitia welds mpya.Inakubalika?
Wacha kwanza tufikirie kuwa hakuna mizigo tuli inayotumika kwa unganisho kwa sasa.Katika kesi hii, aya ya 2.6.3 ya AWS D1.1 inatumika.
Katika pamoja ya aina hii ya kuzaa, weld na bolt haziwezi kuchukuliwa kugawana mzigo, hivyo ukubwa maalum wa weld lazima uwe wa kutosha ili kuhimili mzigo wote wa tuli na wa nguvu.Uwezo wa kuzaa wa bolts katika mfano huu hauwezi kuzingatiwa, kwa sababu bila mzigo wa tuli, uunganisho utakuwa katika hali ya kupungua.Weld (iliyoundwa kubeba nusu ya mzigo) awali hupasuka wakati mzigo kamili unatumiwa.Kisha bolt, pia iliyoundwa kuhamisha nusu ya mzigo, inajaribu kuhamisha mzigo na mapumziko.
Fikiria zaidi kuwa mzigo tuli unatumika.Kwa kuongeza, inachukuliwa kuwa uunganisho uliopo unatosha kubeba mzigo uliopo wa kudumu.Katika kesi hii, aya ya 8.3.7 D1.1 inatumika.Welds mpya zinahitaji tu kuhimili kuongezeka kwa mizigo tuli na ya jumla ya kuishi.Mizigo iliyokufa iliyopo inaweza kupewa vifunga vya mitambo vilivyopo.
Chini ya mzigo wa mara kwa mara, unganisho haupunguki.Badala yake, bolts tayari kubeba mzigo wao.Kumekuwa na utelezi katika muunganisho.Kwa hiyo, welds inaweza kutumika na wanaweza kusambaza mizigo ya nguvu.
Jibu la swali "Je, hii inakubalika?"inategemea hali ya mzigo.Katika kesi ya kwanza, kwa kutokuwepo kwa mzigo wa tuli, jibu litakuwa hasi.Chini ya hali maalum ya hali ya pili, jibu ni ndiyo.
Kwa sababu tu mzigo wa tuli unatumiwa, si mara zote inawezekana kuteka hitimisho.Kiwango cha mizigo ya tuli, utoshelevu wa viunganisho vya mitambo vilivyopo, na asili ya mizigo ya mwisho-iwe ya tuli au ya mzunguko-inaweza kubadilisha 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 kote ulimwenguni.Wahandisi na mafundi wa Kituo cha Teknolojia ya kulehemu husaidia wateja kutatua matatizo ya kulehemu.
American Welding Society, 550 NW LeJeune Road, Miami, FL 33126-5671, simu 305-443-9353, faksi 305-443-7559, tovuti www.aws.org.
ASTM Intl., 100 Barr Harbour Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959, simu 610-832-9585, faksi 610-832-9555, tovuti www.astm.org.
American Steel Structures Association, 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 Amerika Kaskazini katika utengenezaji na uundaji wa chuma.Gazeti hili huchapisha habari, makala za kiufundi na hadithi za mafanikio zinazowezesha watengenezaji kufanya kazi zao kwa ufanisi zaidi.FABRICATOR imekuwa kwenye tasnia tangu 1970.
Sasa kwa ufikiaji kamili wa toleo la dijitali la FABRICATOR, ufikiaji rahisi wa rasilimali muhimu za tasnia.
Toleo la kidijitali la Jarida la Tube & Pipe sasa linapatikana kikamilifu, na kutoa ufikiaji rahisi wa rasilimali muhimu za tasnia.
Pata ufikiaji kamili wa kidijitali kwa Jarida la STAMPING, linaloangazia teknolojia ya hivi punde, mbinu bora na habari za tasnia kwa soko la kukanyaga chuma.
Sasa ukiwa na ufikiaji kamili wa kidijitali kwa The Fabricator en Español, una ufikiaji rahisi wa rasilimali muhimu za tasnia.