Sa iba't ibang sitwasyon sa istruktura, maaaring kailanganing suriin ng mga inhinyero ang lakas ng mga dugtungan na gawa ng mga hinang at mga mekanikal na pangkabit. Sa kasalukuyan, ang mga mekanikal na pangkabit ay karaniwang mga bolt, ngunit ang mga lumang disenyo ay maaaring may mga rivet.
Maaari itong mangyari sa panahon ng mga pag-upgrade, renobasyon, o pagpapahusay sa isang proyekto. Ang isang bagong disenyo ay maaaring mangailangan ng pag-bolt at pag-welding upang gumana nang magkasama sa isang dugtungan kung saan ang materyal na pagdudugtong ay unang pinagdudugtong-dugtong at pagkatapos ay hinangin upang magbigay ng buong lakas sa dugtungan.
Gayunpaman, ang pagtukoy sa kabuuang kapasidad ng pagkarga ng isang dugtungan ay hindi kasing simple ng pagsasama-sama ng kabuuan ng mga indibidwal na bahagi (mga hinang, bolt, at rivet). Ang ganitong palagay ay maaaring humantong sa mapaminsalang mga kahihinatnan.
Ang mga koneksyong may bolt ay inilalarawan sa American Institute of Steel Structures (AISC) Structural Joint Specification, na gumagamit ng mga bolt ng ASTM A325 o A490 bilang tight mount, preload, o sliding key.
Higpitan nang mahigpit ang mga koneksyon gamit ang impact wrench o locksmith gamit ang isang kumbensyonal na double-sided wrench upang matiyak na ang mga patong ay nasa mahigpit na pagkakadikit. Sa isang prestressed connection, ang mga bolt ay inilalagay upang ang mga ito ay sumailalim sa malalaking tensile load, at ang mga plate ay sumailalim sa compressive load.
1. Iikot ang nut. Ang paraan ng pag-ikot ng nut ay kinabibilangan ng paghigpit ng bolt at pagkatapos ay pag-ikot ng nut nang mas matagal, na nakadepende sa diyametro at haba ng bolt.
2. I-calibrate ang susi. Sinusukat ng naka-calibrate na paraan ng wrench ang metalikang kuwintas na nauugnay sa tensyon ng bolt.
3. Torsion type tension adjustment bolt. Ang mga twist-off tension bolt ay may maliliit na stud sa dulo ng bolt sa tapat ng ulo. Kapag naabot na ang kinakailangang torque, tinatanggal ang turnilyo sa stud.
4. Straight pull index. Ang mga direct tension indicator ay mga espesyal na washer na may mga tab. Ang dami ng compression sa lug ay nagpapahiwatig ng antas ng tensyon na inilapat sa bolt.
Sa madaling salita, ang mga bolt ay gumagana tulad ng mga pin sa masikip at pre-tensioned na mga joint, katulad ng isang tansong pin na nagdurugtong sa isang tumpok ng mga butas-butas na papel. Ang mga kritikal na sliding joint ay gumagana sa pamamagitan ng friction: ang preload ay lumilikha ng downforce, at ang friction sa pagitan ng mga ibabaw na nakadikit ay nagtutulungan upang labanan ang pagdulas ng joint. Ito ay parang isang binder na nagdidikit sa isang tumpok ng mga papel, hindi dahil may mga butas na nabutas sa papel, kundi dahil dinidiin ng binder ang mga papel at pinagdikit ng friction ang tumpok.
Ang mga bolt ng ASTM A325 ay may minimum na tensile strength na 150 hanggang 120 kg bawat square inch (KSI), depende sa diyametro ng bolt, habang ang mga bolt ng A490 ay dapat may tensile strength na 150 hanggang 170-KSI. Ang mga rivet joint ay kumikilos na mas katulad ng masikip na joint, ngunit sa kasong ito, ang mga pin ay mga rivet na karaniwang halos kalahati ng lakas ng isang A325 bolt.
Isa sa dalawang bagay ang maaaring mangyari kapag ang isang mekanikal na pinagdugtong na pinagdikit ay napapailalim sa mga puwersa ng paggupit (kapag ang isang elemento ay may posibilidad na dumulas sa ibabaw ng isa pa dahil sa puwersang inilapat). Ang mga bolt o rivet ay maaaring nasa gilid ng mga butas, na nagiging sanhi ng paggupit ng mga bolt o rivet nang sabay. Ang pangalawang posibilidad ay ang alitan na dulot ng puwersa ng pag-clamping ng mga pretensioned fastener ay kayang tiisin ang mga shear load. Walang inaasahang pagkadulas para sa koneksyon na ito, ngunit posible ito.
Ang isang mahigpit na koneksyon ay katanggap-tanggap para sa maraming aplikasyon, dahil ang bahagyang pagdulas ay hindi maaaring makaapekto nang masama sa mga katangian ng koneksyon. Halimbawa, isaalang-alang ang isang silo na idinisenyo upang mag-imbak ng granular na materyal. Maaaring may bahagyang pagdulas kapag nagkakarga sa unang pagkakataon. Kapag nangyari na ang pagdulas, hindi na ito mangyayari muli, dahil ang lahat ng kasunod na mga karga ay pareho ang katangian.
Ginagamit ang load reversal sa ilang aplikasyon, tulad ng kapag ang mga umiikot na elemento ay sumasailalim sa salit-salit na tensile at compressive loads. Ang isa pang halimbawa ay ang isang bending element na sumasailalim sa ganap na reverse loads. Kapag mayroong malaking pagbabago sa direksyon ng load, maaaring kailanganin ang isang preloaded connection upang maalis ang cyclic slip. Ang slip na ito ay kalaunan ay humahantong sa mas maraming slip sa mga pahabang butas.
Ang ilang mga dugtungan ay nakakaranas ng maraming siklo ng karga na maaaring humantong sa pagkapagod. Kabilang dito ang mga press, suporta ng crane at mga koneksyon sa mga tulay. Kinakailangan ang mga sliding critical connection kapag ang koneksyon ay napapailalim sa mga fatigue load sa kabaligtaran na direksyon. Para sa ganitong uri ng mga kondisyon, napakahalaga na ang dugtungan ay hindi madulas, kaya kinakailangan ang mga slip-critical joint.
Ang mga umiiral na koneksyon na may bolt ay maaaring idisenyo at gawin ayon sa alinman sa mga pamantayang ito. Ang mga koneksyon na may rivet ay itinuturing na masikip.
Matibay ang mga hinang na dugtungan. Mahirap ang mga hinang na dugtungan. Hindi tulad ng masisikip na naka-bolt na dugtungan, na maaaring madulas sa ilalim ng bigat, hindi kailangang iunat at ipamahagi nang malaki ng mga hinang ang inilapat na bigat. Sa karamihan ng mga kaso, ang mga mekanikal na pangkabit na uri ng hinang at bearing ay hindi nababago ang hugis sa parehong paraan.
Kapag ang mga hinang ay ginagamit kasama ng mga mekanikal na pangkabit, ang karga ay inililipat sa mas matigas na bahagi, kaya halos lahat ng karga ay kayang dalhin ng hinang, na may napakakaunting bahagi na ibinabahagi sa bolt. Kaya naman dapat mag-ingat kapag nagwe-welding, nagbo-bolting, at nagri-rivet. Mga Espesipikasyon. Nilulutas ng AWS D1 ang problema ng paghahalo ng mga mekanikal na pangkabit at mga hinang. Espesipikasyon 1:2000 para sa istruktural na hinang – bakal. Nakasaad sa Talata 2.6.3 na para sa mga rivet o bolt na ginagamit sa mga dugtungan na uri ng bearing (ibig sabihin, kung saan ang bolt o rivet ay gumaganap bilang isang pin), ang mga mekanikal na pangkabit ay hindi dapat ituring na nagbabahagi ng karga sa hinang. Kung gagamitin ang hinang, dapat itong ibigay upang dalhin ang buong karga sa dugtungan. Gayunpaman, pinapayagan ang mga koneksyon na hinang sa isang elemento at naka-rivet o naka-bolt sa ibang elemento.
Kapag gumagamit ng mga mekanikal na pangkabit na uri ng bearing at nagdadagdag ng mga hinang, ang kapasidad ng bolt sa pagdadala ng karga ay kadalasang napapabayaan. Ayon sa probisyong ito, ang hinang ay dapat na idinisenyo upang ilipat ang lahat ng mga karga.
Ito ay halos kapareho ng AISC LRFD-1999, sugnay J1.9. Gayunpaman, ang pamantayang Canadian na CAN/CSA-S16.1-M94 ay nagpapahintulot din ng stand-alone na paggamit kapag ang lakas ng mechanical fastener o bolt ay mas mataas kaysa sa welding.
Sa bagay na ito, tatlong pamantayan ang pare-pareho: ang mga posibilidad ng mga mekanikal na pangkabit ng uri ng tindig at ang mga posibilidad ng mga hinang ay hindi magkakapareho.
Tinatalakay din ng Seksyon 2.6.3 ng AWS D1.1 ang mga sitwasyon kung saan maaaring pagsamahin ang mga bolt at weld sa isang dalawang-bahaging dugtong, gaya ng ipinapakita sa Figure 1. Mga weld sa kaliwa, naka-bolt sa kanan. Maaaring isaalang-alang dito ang kabuuang lakas ng mga weld at bolt. Ang bawat bahagi ng buong koneksyon ay gumagana nang nakapag-iisa. Kaya, ang code na ito ay isang eksepsiyon sa prinsipyong nakapaloob sa unang bahagi ng 2.6.3.
Ang mga tuntuning tinalakay lang ay nalalapat sa mga bagong gusali. Para sa mga umiiral na istruktura, nakasaad sa sugnay 8.3.7 D1.1 na kapag ang mga kalkulasyon ng istruktura ay nagpapakita na ang isang rivet o bolt ay mabibigatan ng isang bagong kabuuang karga, tanging ang umiiral na static load lamang ang dapat italaga dito.
Ang parehong mga patakaran ay nag-aatas na kung ang isang rivet o bolt ay nalalagyan lamang ng mga static load o sumailalim sa mga cyclic (fatigue) load, dapat idagdag ang sapat na base metal at mga weld upang suportahan ang kabuuang load.
Ang distribusyon ng karga sa pagitan ng mga mechanical fastener at weld ay katanggap-tanggap kung ang istraktura ay preloaded, sa madaling salita, kung naganap ang pagdulas sa pagitan ng mga konektadong elemento. Ngunit tanging mga static load lamang ang maaaring ilagay sa mga mechanical fastener. Ang mga live load na maaaring humantong sa mas malaking pagdulas ay dapat protektahan sa pamamagitan ng paggamit ng mga weld na kayang tiisin ang buong karga.
Dapat gamitin ang mga weld upang mapaglabanan ang lahat ng inilapat o dynamic loading. Kapag ang mga mechanical fastener ay overloaded na, hindi pinapayagan ang load sharing. Sa ilalim ng cyclic loading, hindi pinapayagan ang load sharing, dahil ang load ay maaaring humantong sa permanenteng slippage at overload ng weld.
ilustrasyon. Isaalang-alang ang isang lap joint na orihinal na mahigpit na ikinabit (tingnan ang Figure 2). Ang istraktura ay nagdaragdag ng karagdagang lakas, at ang mga koneksyon at konektor ay dapat idagdag upang magbigay ng dobleng lakas. Sa fig. 3 ay ipinapakita ang pangunahing plano para sa pagpapalakas ng mga elemento. Paano dapat gawin ang koneksyon?
Dahil ang bagong bakal ay kailangang pagdugtungin sa lumang bakal sa pamamagitan ng mga fillet weld, nagpasya ang inhinyero na magdagdag ng ilang fillet weld sa dugtungan. Dahil ang mga bolt ay nasa lugar pa rin, ang orihinal na ideya ay idagdag lamang ang mga weld na kailangan upang mailipat ang karagdagang lakas sa bagong bakal, inaasahan na 50% ng karga ay dadaan sa mga bolt at 50% ng karga ay dadaan sa mga bagong weld. Katanggap-tanggap ba ito?
Ipagpalagay muna natin na walang static load na kasalukuyang inilalapat sa koneksyon. Sa kasong ito, naaangkop ang talata 2.6.3 ng AWS D1.1.
Sa ganitong uri ng dugtong na uri ng bearing, ang weld at bolt ay hindi maaaring ituring na naghahati sa karga, kaya ang tinukoy na laki ng weld ay dapat sapat na malaki upang suportahan ang lahat ng static at dynamic na karga. Ang kapasidad ng pagdadala ng mga bolt sa halimbawang ito ay hindi maaaring isaalang-alang, dahil kung walang static na karga, ang koneksyon ay magiging maluwag. Ang weld (na idinisenyo upang dalhin ang kalahati ng karga) ay unang napupunit kapag ang buong karga ay inilapat. Pagkatapos, ang bolt, na idinisenyo rin upang ilipat ang kalahati ng karga, ay susubukang ilipat ang karga at nababali.
Ipagpalagay din na mayroong inilalapat na static load. Bukod pa rito, ipinapalagay na ang kasalukuyang koneksyon ay sapat na upang madala ang kasalukuyang permanenteng load. Sa kasong ito, naaangkop ang talata 8.3.7 D1.1. Ang mga bagong hinang ay kailangan lamang makatiis sa pagtaas ng static at pangkalahatang live load. Ang mga kasalukuyang dead load ay maaaring italaga sa mga kasalukuyang mechanical fastener.
Sa ilalim ng patuloy na karga, ang koneksyon ay hindi lumulubog. Sa halip, ang mga bolt ay nagdadala na ng kanilang karga. Nagkaroon ng ilang pagdulas sa koneksyon. Samakatuwid, maaaring gamitin ang mga hinang at maaari silang magpadala ng mga dinamikong karga.
Ang sagot sa tanong na "Katanggap-tanggap ba ito?" ay nakadepende sa mga kondisyon ng karga. Sa unang kaso, kung walang static load, ang sagot ay negatibo. Sa ilalim ng mga partikular na kondisyon ng pangalawang senaryo, ang sagot ay oo.
Hindi laging posible na makagawa ng konklusyon dahil lamang sa isang static load ang inilapat. Ang antas ng mga static load, ang kasapatan ng mga umiiral na mekanikal na koneksyon, at ang uri ng mga end load—static man o cyclic—ay maaaring magpabago sa sagot.
Duane K. Miller, MD, PE, 22801 Saint Clair Ave., Cleveland, OH 44117-1199, Tagapamahala ng Welding Technology Center, Lincoln Electric Company, www.lincolnelectric.com. Ang Lincoln Electric ay gumagawa ng mga kagamitan sa hinang at mga consumable sa hinang sa buong mundo. Ang mga inhinyero at technician ng Welding Technology Center ay tumutulong sa mga customer na malutas ang mga problema sa hinang.
American Welding Society, 550 NW LeJeune Road, Miami, FL 33126-5671, telepono 305-443-9353, fax 305-443-7559, website www.aws.org.
ASTM Intl., 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959, telepono 610-832-9585, fax 610-832-9555, website www.astm.org.
Asosasyon ng mga Istrukturang Bakal ng Amerika, One E. Wacker Drive, Suite 3100, Chicago, IL 60601-2001, telepono 312-670-2400, fax 312-670-5403, website www.aisc.org.
Ang FABRICATOR ay ang nangungunang magasin sa paggawa at paghubog ng bakal sa Hilagang Amerika. Naglalathala ang magasin ng mga balita, teknikal na artikulo, at mga kwento ng tagumpay na nagbibigay-daan sa mga tagagawa na gawin ang kanilang trabaho nang mas mahusay. Ang FABRICATOR ay nasa industriya mula pa noong 1970.
Ngayon ay may ganap na access sa digital edition na The FABRICATOR, madaling access sa mahahalagang resources ng industriya.
Ang digital na edisyon ng The Tube & Pipe Journal ay ganap nang naa-access, na nagbibigay ng madaling pag-access sa mahahalagang mapagkukunan ng industriya.
Kumuha ng ganap na digital access sa STAMPING Journal, na nagtatampok ng pinakabagong teknolohiya, pinakamahuhusay na kasanayan, at balita sa industriya para sa merkado ng metal stamping.
Ngayon na may ganap na digital access sa The Fabricator en Español, madali mo nang makukuha ang mahahalagang mapagkukunan ng industriya.