ในสถานการณ์ต่างๆ ของโครงสร้าง วิศวกรอาจต้องประเมินความแข็งแรงของรอยต่อที่เกิดจากรอยเชื่อมและตัวยึดเชิงกลทุกวันนี้ ตัวยึดเชิงกลมักจะใช้สลักเกลียว แต่แบบเก่าอาจมีหมุดย้ำ
ซึ่งอาจเกิดขึ้นได้ระหว่างการอัปเกรด การปรับปรุง หรือการปรับปรุงโครงการการออกแบบใหม่อาจต้องใช้สลักเกลียวและการเชื่อมเพื่อทำงานร่วมกันในข้อต่อ โดยวัสดุที่จะเชื่อมต่อจะถูกยึดเข้าด้วยกันก่อนแล้วจึงเชื่อมเพื่อให้ข้อต่อมีความแข็งแรงเต็มที่
อย่างไรก็ตาม การกำหนดความสามารถในการรับน้ำหนักทั้งหมดของข้อต่อนั้นไม่ง่ายเหมือนการบวกรวมส่วนประกอบแต่ละชิ้นเข้าด้วยกัน (รอยเชื่อม สลักเกลียว และหมุดย้ำ)สมมติฐานดังกล่าวอาจนำไปสู่ผลร้าย
มีการอธิบายการเชื่อมต่อแบบสลักเกลียวไว้ใน American Institute of Steel Structures (AISC) Structural Joint Specification ซึ่งใช้สลักเกลียว ASTM A325 หรือ A490 เป็นตัวยึดแน่น พรีโหลด หรือปุ่มเลื่อน
ขันข้อต่อที่ขันแน่นให้แน่นด้วยประแจผลกระทบหรือช่างทำกุญแจโดยใช้ประแจสองด้านแบบธรรมดาเพื่อให้แน่ใจว่าชั้นสัมผัสแน่นในการเชื่อมต่อแบบอัดแรง โบลต์จะถูกติดตั้งเพื่อให้รับแรงดึงได้มาก และแผ่นจะต้องรับแรงอัด
1. หมุนน็อตวิธีการหมุนน็อตนั้นเกี่ยวข้องกับการขันโบลต์ให้แน่น จากนั้นจึงหมุนน็อตในปริมาณที่เพิ่มขึ้น ซึ่งขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางและความยาวของโบลต์
2. ปรับเทียบคีย์วิธีประแจสอบเทียบจะวัดแรงบิดที่เกี่ยวข้องกับความตึงของสลักเกลียว
3. สลักเกลียวปรับความตึงแบบบิดโบลต์ปรับความตึงแบบบิดออกมีเดือยเล็กๆ ที่ปลายโบลต์ตรงข้ามหัวเมื่อถึงแรงบิดที่ต้องการ สตั๊ดจะคลายเกลียวออก
4. ดัชนีดึงตรงตัวบ่งชี้ความตึงโดยตรงคือแหวนพิเศษพร้อมแถบปริมาณการบีบอัดที่ตัวดึงจะระบุระดับความตึงที่ใช้กับโบลต์
ในแง่ของคนธรรมดา สลักเกลียวทำหน้าที่เหมือนหมุดในข้อต่อที่แน่นและตึงไว้ล่วงหน้า เหมือนกับหมุดทองเหลืองที่ยึดปึกกระดาษเจาะรูไว้ด้วยกันข้อต่อเลื่อนที่สำคัญทำงานโดยแรงเสียดทาน: พรีโหลดสร้างแรงกด และแรงเสียดทานระหว่างพื้นผิวสัมผัสจะทำงานร่วมกันเพื่อต้านทานการเลื่อนหลุดของข้อต่อมันเหมือนกับแฟ้มที่ยึดปึกกระดาษไว้ด้วยกัน ไม่ใช่เพราะมีการเจาะรูบนกระดาษ แต่เป็นเพราะตัวประสานกดทับกระดาษเข้าด้วยกัน และแรงเสียดทานจะยึดปึกกระดาษไว้ด้วยกัน
สลักเกลียว ASTM A325 มีความต้านทานแรงดึงขั้นต่ำ 150 ถึง 120 กิโลกรัมต่อตารางนิ้ว (KSI) ขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของสลักเกลียว ในขณะที่สลักเกลียว A490 ต้องมีความต้านทานแรงดึง 150 ถึง 170-KSIข้อต่อรีเวทมีลักษณะเหมือนข้อต่อแน่น แต่ในกรณีนี้ หมุดเป็นรีเวทที่โดยทั่วไปจะแข็งแรงประมาณครึ่งหนึ่งของโบลต์ A325
หนึ่งในสองสิ่งสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อข้อต่อที่ยึดด้วยกลไกได้รับแรงเฉือน (เมื่อชิ้นส่วนหนึ่งมีแนวโน้มที่จะเลื่อนไปทับอีกชิ้นหนึ่งเนื่องจากแรงที่กระทำ)สลักเกลียวหรือหมุดย้ำอาจอยู่ที่ด้านข้างของรู ทำให้สลักเกลียวหรือหมุดย้ำหลุดออกในเวลาเดียวกันความเป็นไปได้ประการที่สองคือแรงเสียดทานที่เกิดจากแรงยึดของตัวยึดแบบดึงกลับสามารถทนต่อแรงเฉือนได้คาดว่าจะไม่มีการเลื่อนหลุดสำหรับการเชื่อมต่อนี้ แต่เป็นไปได้
การเชื่อมต่อที่แน่นหนาเป็นที่ยอมรับได้สำหรับการใช้งานจำนวนมาก เนื่องจากการเลื่อนหลุดเพียงเล็กน้อยจะไม่ส่งผลเสียต่อคุณลักษณะของการเชื่อมต่อตัวอย่างเช่น พิจารณาไซโลที่ออกแบบมาเพื่อจัดเก็บวัสดุที่เป็นเม็ดอาจมีการลื่นไถลเล็กน้อยเมื่อโหลดครั้งแรกเมื่อเกิดสลิปแล้ว จะไม่เกิดขึ้นอีก เพราะการโหลดที่ตามมาทั้งหมดจะมีลักษณะเดียวกัน
การกลับด้านของโหลดจะใช้ในบางแอปพลิเคชัน เช่น เมื่อองค์ประกอบที่หมุนอยู่ภายใต้การรับแรงดึงและแรงอัดสลับกันอีกตัวอย่างหนึ่งคือชิ้นส่วนดัดที่ต้องรับแรงย้อนกลับอย่างเต็มที่เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงทิศทางการโหลดอย่างมีนัยสำคัญ อาจจำเป็นต้องมีการเชื่อมต่อที่โหลดไว้ล่วงหน้าเพื่อลดการลื่นแบบวนซ้ำในที่สุดใบนี้นำไปสู่การลื่นในรูที่ยาวขึ้น
ข้อต่อบางชิ้นต้องรับภาระหลายรอบซึ่งอาจนำไปสู่ความเมื่อยล้าได้ซึ่งรวมถึงแท่นอัด แท่นรองรับเครน และจุดเชื่อมต่อในสะพานจำเป็นต้องมีการเชื่อมต่อที่สำคัญแบบเลื่อนเมื่อการเชื่อมต่ออยู่ภายใต้ภาระการล้าในทิศทางย้อนกลับสำหรับเงื่อนไขประเภทนี้ ข้อต่อต้องไม่ลื่นเป็นสิ่งสำคัญมาก ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีข้อต่อที่สำคัญต่อการลื่น
การเชื่อมต่อแบบสลักเกลียวที่มีอยู่สามารถออกแบบและผลิตตามมาตรฐานเหล่านี้ได้การเชื่อมต่อด้วยหมุดถือว่าแน่น
รอยเชื่อมมีความแข็งข้อต่อประสานเป็นเรื่องยุ่งยากรอยเชื่อมไม่จำเป็นต้องยืดและกระจายน้ำหนักที่กดลงไปมากในกรณีส่วนใหญ่ ตัวยึดเชิงกลชนิดเชื่อมและตลับลูกปืนจะไม่เปลี่ยนรูปในลักษณะเดียวกัน
เมื่อใช้การเชื่อมกับตัวยึดเชิงกล โหลดจะถูกถ่ายโอนผ่านส่วนที่แข็งกว่า ดังนั้น รอยเชื่อมจึงสามารถรับน้ำหนักได้เกือบทั้งหมด โดยใช้ร่วมกับโบลต์น้อยมากนั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงต้องใช้ความระมัดระวังเมื่อทำการเชื่อม สลักเกลียว และโลดโผนข้อมูลจำเพาะAWS D1 แก้ปัญหาการผสมตัวยึดเชิงกลและตัวเชื่อมข้อกำหนด 1:2000 สำหรับการเชื่อมโครงสร้าง – เหล็กย่อหน้า 2.6.3 ระบุว่าสำหรับหมุดย้ำหรือโบลต์ที่ใช้ในข้อต่อประเภทตลับลูกปืน (เช่น โดยที่โบลต์หรือรีเวททำหน้าที่เป็นหมุด) ไม่ควรพิจารณาตัวยึดเชิงกลเพื่อรับภาระร่วมกับรอยเชื่อมหากใช้การเชื่อม จะต้องจัดให้มีการรับน้ำหนักเต็มที่ในข้อต่ออย่างไรก็ตาม อนุญาตให้มีการเชื่อมต่อกับชิ้นส่วนหนึ่งและตรึงหรือสลักเข้ากับชิ้นส่วนอื่นได้
เมื่อใช้ตัวยึดเชิงกลชนิดตลับลูกปืนและเพิ่มรอยเชื่อม ความสามารถในการรับน้ำหนักของโบลต์จะถูกมองข้ามไปอย่างมากตามข้อกำหนดนี้ รอยเชื่อมต้องได้รับการออกแบบเพื่อถ่ายโอนโหลดทั้งหมด
โดยพื้นฐานแล้วเหมือนกับ AISC LRFD-1999 ข้อ J1.9อย่างไรก็ตาม มาตรฐานแคนาดา CAN/CSA-S16.1-M94 ยังอนุญาตให้ใช้งานแบบสแตนด์อโลนได้เมื่อกำลังของกลไกยึดหรือโบลต์สูงกว่ากำลังในการเชื่อม
ในเรื่องนี้มีเกณฑ์สามข้อที่สอดคล้องกัน: ความเป็นไปได้ของการยึดทางกลของประเภทตลับลูกปืนและความเป็นไปได้ของการเชื่อมไม่รวมกัน
ส่วนที่ 2.6.3 ของ AWS D1.1 ยังกล่าวถึงสถานการณ์ที่สลักเกลียวและรอยเชื่อมสามารถรวมเป็นข้อต่อสองส่วนได้ ดังแสดงในรูปที่ 1 รอยเชื่อมทางด้านซ้าย สลักทางด้านขวาสามารถพิจารณากำลังรวมของรอยเชื่อมและสลักเกลียวได้ที่นี่แต่ละส่วนของการเชื่อมต่อทั้งหมดทำงานโดยอิสระดังนั้น รหัสนี้จึงเป็นข้อยกเว้นสำหรับหลักการที่อยู่ในส่วนแรกของ 2.6.3
กฎที่กล่าวถึงใช้กับอาคารใหม่สำหรับโครงสร้างที่มีอยู่ ข้อ 8.3.7 D1.1 ระบุว่าเมื่อการคำนวณโครงสร้างแสดงว่าหมุดย้ำหรือโบลต์จะรับน้ำหนักเกินจากโหลดทั้งหมดใหม่ ควรกำหนดเฉพาะโหลดคงที่ที่มีอยู่เท่านั้น
กฎเดียวกันนี้กำหนดว่าหากหมุดย้ำหรือโบลต์รับโหลดมากเกินไปด้วยโหลดคงที่หรือต้องรับโหลดเป็นวงกลม (ความล้า) จะต้องเพิ่มโลหะฐานและรอยเชื่อมให้เพียงพอเพื่อรองรับโหลดทั้งหมด
การกระจายโหลดระหว่างตัวยึดเชิงกลและรอยเชื่อมเป็นที่ยอมรับได้หากโครงสร้างถูกโหลดไว้ล่วงหน้า หรืออีกนัยหนึ่งคือ หากเกิดการลื่นไถลระหว่างองค์ประกอบที่เชื่อมต่อแต่สามารถวางโหลดแบบคงที่บนตัวยึดเชิงกลเท่านั้นโหลดสดที่สามารถนำไปสู่การลื่นไถลมากขึ้นจะต้องได้รับการปกป้องโดยการใช้รอยเชื่อมที่สามารถทนต่อโหลดทั้งหมดได้
ต้องใช้รอยเชื่อมเพื่อทนต่อการโหลดแบบประยุกต์หรือแบบไดนามิกทั้งหมดเมื่อตัวยึดเชิงกลรับภาระมากเกินไป ไม่อนุญาตให้ใช้การแบ่งปันโหลดภายใต้การโหลดแบบวนรอบ ไม่อนุญาตให้มีการแชร์โหลด เนื่องจากการโหลดอาจทำให้เกิดการเลื่อนหลุดอย่างถาวรและการเชื่อมมากเกินไป
ภาพประกอบพิจารณาข้อต่อตักที่แต่เดิมขันแน่น (ดูรูปที่ 2)โครงสร้างเพิ่มกำลังพิเศษและต้องเพิ่มการเชื่อมต่อและคอนเนคเตอร์เพื่อเพิ่มความแข็งแรงเป็นสองเท่าบนมะเดื่อ3 แสดงแผนพื้นฐานสำหรับการเสริมความแข็งแกร่งขององค์ประกอบควรทำการเชื่อมต่ออย่างไร?
เนื่องจากเหล็กใหม่ต้องเชื่อมต่อกับเหล็กเก่าด้วยรอยเชื่อม วิศวกรจึงตัดสินใจเพิ่มรอยเชื่อมที่รอยต่อเนื่องจากโบลต์ยังคงอยู่ แนวคิดดั้งเดิมคือการเพิ่มเฉพาะรอยเชื่อมที่จำเป็นในการถ่ายโอนกำลังพิเศษไปยังเหล็กใหม่ โดยคาดว่า 50% ของโหลดจะผ่านโบลต์ และ 50% ของโหลดจะผ่านไปยังรอยเชื่อมใหม่เป็นที่ยอมรับ?
สมมติว่าไม่มีการใช้โหลดแบบสแตติกกับการเชื่อมต่อในขณะนี้ในกรณีนี้ วรรค 2.6.3 ของ AWS D1.1 มีผลบังคับใช้
ในข้อต่อประเภทตลับลูกปืนนี้ ไม่สามารถพิจารณาการเชื่อมและโบลต์เพื่อแบ่งปันโหลด ดังนั้นขนาดการเชื่อมที่ระบุจึงต้องใหญ่พอที่จะรองรับโหลดทั้งแบบคงที่และแบบไดนามิกความสามารถในการรับน้ำหนักของสลักเกลียวในตัวอย่างนี้ไม่สามารถนำมาพิจารณาได้ เนื่องจากหากไม่มีโหลดไฟฟ้าสถิต การเชื่อมต่อจะอยู่ในสถานะหย่อนรอยเชื่อม (ออกแบบมาให้รับน้ำหนักได้ครึ่งหนึ่ง) ในขั้นต้นจะแตกออกเมื่อโหลดเต็มจากนั้นโบลต์ซึ่งออกแบบมาเพื่อถ่ายโอนภาระครึ่งหนึ่งพยายามถ่ายโอนภาระและหยุดพัก
สันนิษฐานเพิ่มเติมว่ามีการใช้โหลดแบบคงที่นอกจากนี้ สันนิษฐานว่าการเชื่อมต่อที่มีอยู่เพียงพอที่จะรองรับโหลดถาวรที่มีอยู่ในกรณีนี้ ให้ใช้วรรค 8.3.7 D1.1รอยเชื่อมใหม่จำเป็นต้องทนต่อโหลดไฟฟ้าสถิตที่เพิ่มขึ้นและโหลดที่มีกระแสไฟฟ้าทั่วไปเท่านั้นสามารถกำหนดโหลดตายที่มีอยู่ให้กับตัวยึดเชิงกลที่มีอยู่ได้
ภายใต้ภาระคงที่ การเชื่อมต่อจะไม่ลดลงสลักเกลียวรับภาระอยู่แล้วมีการลื่นไถลในการเชื่อมต่อดังนั้นจึงสามารถใช้รอยเชื่อมและสามารถส่งโหลดแบบไดนามิกได้
คำตอบสำหรับคำถามที่ว่าขึ้นอยู่กับสภาวะโหลดในกรณีแรก หากไม่มีโหลดคงที่ คำตอบจะเป็นลบภายใต้เงื่อนไขเฉพาะของสถานการณ์ที่สอง คำตอบคือใช่
เนื่องจากมีการใช้โหลดแบบคงที่ จึงไม่สามารถสรุปผลได้เสมอไประดับของโหลดคงที่ ความเพียงพอของการเชื่อมต่อเชิงกลที่มีอยู่ และธรรมชาติของโหลดสุดท้าย—ไม่ว่าจะเป็นแบบคงที่หรือแบบเป็นรอบ—อาจเปลี่ยนคำตอบได้
Duane K. Miller, MD, PE, 22801 Saint Clair Ave., Cleveland, OH 44117-1199, ผู้จัดการศูนย์เทคโนโลยีการเชื่อม, Lincoln Electric Company, www.lincolnelectric.comLincoln Electric ผลิตอุปกรณ์เชื่อมและวัสดุสิ้นเปลืองในการเชื่อมทั่วโลกวิศวกรและช่างเทคนิคของศูนย์เทคโนโลยีการเชื่อมช่วยลูกค้าในการแก้ปัญหาการเชื่อม
American Welding Society, 550 NW LeJeune Road, Miami, FL 33126-5671 โทรศัพท์ 305-443-9353 โทรสาร 305-443-7559 เว็บไซต์ www.aws.org
ASTM Intl., 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959, โทรศัพท์ 610-832-9585, โทรสาร 610-832-9555, เว็บไซต์ www.astm.org
American Steel Structures Association, One E. Wacker Drive, Suite 3100, Chicago, IL 60601-2001 โทรศัพท์ 312-670-2400 โทรสาร 312-670-5403 เว็บไซต์ www.aisc.org
FABRICATOR เป็นนิตยสารด้านการผลิตและการขึ้นรูปเหล็กกล้าชั้นนำของอเมริกาเหนือนิตยสารเผยแพร่ข่าวสาร บทความด้านเทคนิค และเรื่องราวความสำเร็จที่ช่วยให้ผู้ผลิตสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นFABRICATOR อยู่ในอุตสาหกรรมนี้มาตั้งแต่ปี 1970
ขณะนี้สามารถเข้าถึง The FABRICATOR รุ่นดิจิทัลได้อย่างเต็มที่ เข้าถึงทรัพยากรอันมีค่าของอุตสาหกรรมได้อย่างง่ายดาย
The Tube & Pipe Journal ฉบับดิจิทัลสามารถเข้าถึงได้อย่างสมบูรณ์แล้ว ทำให้เข้าถึงทรัพยากรอันมีค่าของอุตสาหกรรมได้อย่างง่ายดาย
เข้าถึงวารสาร STAMPING Journal แบบดิจิทัลซึ่งมีเทคโนโลยีล่าสุด แนวปฏิบัติที่ดีที่สุด และข่าวอุตสาหกรรมสำหรับตลาดปั๊มโลหะ
ด้วยการเข้าถึง The Fabricator en Español แบบดิจิทัลอย่างเต็มรูปแบบ คุณจึงสามารถเข้าถึงทรัพยากรอันมีค่าในอุตสาหกรรมได้อย่างง่ายดาย