Çeşitli yapısal durumlarda, mühendislerin kaynaklar ve mekanik bağlantı elemanları ile yapılan bağlantıların mukavemetini değerlendirmeleri gerekebilir.Günümüzde mekanik bağlantı elemanları genellikle cıvatadır, ancak eski tasarımlarda perçinler olabilir.
Bu, bir projede yükseltmeler, yenilemeler veya geliştirmeler sırasında olabilir.Yeni bir tasarım, birleştirilecek malzemenin önce birbirine cıvatalandığı ve ardından bağlantıya tam güç sağlamak için kaynaklandığı bir bağlantıda birlikte çalışmak için cıvatalama ve kaynak gerektirebilir.
Bununla birlikte, bir bağlantının toplam yük kapasitesini belirlemek, tek tek bileşenlerin (kaynaklar, cıvatalar ve perçinler) toplamını toplamak kadar basit değildir.Böyle bir varsayım, feci sonuçlara yol açabilir.
Cıvatalı bağlantılar, ASTM A325 veya A490 cıvatalarını sıkı montaj, ön yük veya sürgülü kama olarak kullanan Amerikan Çelik Yapılar Enstitüsü (AISC) Yapısal Bağlantı Spesifikasyonunda açıklanmaktadır.
Katmanların sıkı temas halinde olduğundan emin olmak için geleneksel bir çift taraflı anahtar kullanarak bir darbeli anahtar veya çilingir ile sıkıca sıkılmış bağlantıları sıkın.Öngerilmeli bir bağlantıda cıvatalar, önemli çekme yüklerine ve plakalar basınç yüklerine maruz kalacak şekilde takılır.
1. Somunu çevirin.Somunu döndürme yöntemi, cıvatayı sıkmayı ve ardından cıvatanın çapına ve uzunluğuna bağlı olarak somunu ek bir miktar döndürmeyi içerir.
2. Anahtarı kalibre edin.Kalibre edilmiş anahtar yöntemi, cıvata gerginliğiyle ilişkili torku ölçer.
3. Torsiyon tipi gerginlik ayar civatası.Bükmeli germe cıvatalarının, cıvatanın başının karşısındaki ucunda küçük saplamaları vardır.Gerekli torka ulaşıldığında saplama sökülür.
4. Düz çekme indeksi.Doğrudan gerilim göstergeleri, tırnaklı özel rondelalardır.Pabuç üzerindeki sıkıştırma miktarı, cıvataya uygulanan gerilim seviyesini gösterir.
Layman'ın terimleriyle, cıvatalar, delikli bir kağıt destesini bir arada tutan pirinç bir pim gibi, sıkı ve önceden gerilmiş bağlantılarda pimler gibi hareket eder.Kritik kayan mafsallar sürtünme ile çalışır: ön yük bastırma kuvveti oluşturur ve temas yüzeyleri arasındaki sürtünme, mafsalın kaymasına karşı koymak için birlikte çalışır.Bu, bir kağıt destesini bir arada tutan bir ciltleyici gibidir, kağıtta delikler açıldığı için değil, ciltleyicinin kağıtları birbirine bastırması ve sürtünmenin desteyi bir arada tutması nedeniyle.
ASTM A325 cıvataları, cıvata çapına bağlı olarak inç kare başına minimum 150 ila 120 kg (KSI) çekme dayanımına sahipken, A490 cıvatalarının çekme dayanımı 150 ila 170-KSI olmalıdır.Perçin bağlantıları daha çok sıkı bağlantılar gibi davranır, ancak bu durumda pimler, tipik olarak bir A325 cıvatasının yaklaşık yarısı kadar güçlü perçinlerdir.
Mekanik olarak bağlanmış bir bağlantı kesme kuvvetlerine maruz kaldığında (uygulanan bir kuvvet nedeniyle bir eleman diğerinin üzerinde kayma eğiliminde olduğunda) iki şeyden biri olabilir.Cıvatalar veya perçinler deliklerin kenarlarında olabilir ve bu da cıvataların veya perçinlerin aynı anda kopmasına neden olabilir.İkinci olasılık, önceden gerdirilmiş bağlantı elemanlarının kenetleme kuvvetinin neden olduğu sürtünmenin, kesme yüklerine dayanabilmesidir.Bu bağlantı için herhangi bir kayma beklenmemektedir, ancak mümkündür.
Hafif bir kayma, bağlantının özelliklerini olumsuz yönde etkilemeyeceğinden, birçok uygulama için sıkı bir bağlantı kabul edilebilir.Örneğin, tanecikli malzemeyi depolamak için tasarlanmış bir silo düşünün.İlk kez yüklerken hafif bir kayma olabilir.Kayma bir kez meydana geldi mi, bir daha olmaz, çünkü sonraki tüm yükler aynı niteliktedir.
Yükün tersine çevrilmesi, dönen elemanların değişen çekme ve sıkıştırma yüklerine maruz kalması gibi bazı uygulamalarda kullanılır.Başka bir örnek, tamamen ters yüklere maruz kalan bir bükme elemanıdır.Yük yönünde önemli bir değişiklik olduğunda, döngüsel kaymayı ortadan kaldırmak için önceden yüklenmiş bir bağlantı gerekebilir.Bu kayma sonunda uzunlamasına deliklerde daha fazla kaymaya yol açar.
Bazı eklemler, yorgunluğa yol açabilecek birçok yük döngüsüne maruz kalır.Bunlara presler, vinç destekleri ve köprülerdeki bağlantılar dahildir.Bağlantı ters yönde yorulma yüklerine maruz kaldığında kayan kritik bağlantılar gereklidir.Bu tür koşullar için, bağlantının kaymaması çok önemlidir, bu nedenle kayma açısından kritik bağlantılara ihtiyaç vardır.
Mevcut cıvatalı bağlantılar bu standartlardan herhangi birine göre tasarlanabilir ve üretilebilir.Perçin bağlantıları sıkı kabul edilir.
Kaynaklı bağlantılar rijittir.Lehim bağlantıları zordur.Yük altında kayabilen sıkı cıvatalı bağlantıların aksine, kaynakların esnemesi ve uygulanan yükü büyük ölçüde dağıtması gerekmez.Çoğu durumda kaynaklı ve rulmanlı tip mekanik bağlantı elemanları aynı şekilde deforme olmaz.
Kaynaklar mekanik bağlantı elemanları ile kullanıldığında, yük daha sert kısım üzerinden aktarılır, böylece kaynak, cıvata ile çok az paylaşılan yükün neredeyse tamamını taşıyabilir.Bu nedenle kaynak, cıvatalama ve perçinleme sırasında dikkatli olunmalıdır.Özellikler.AWS D1, mekanik bağlantı elemanları ve kaynakların karıştırılması sorununu çözer.Yapısal kaynak – çelik için Şartname 1:2000.Paragraf 2.6.3, yatak tipi bağlantılarda (yani cıvata veya perçinin bir pim görevi gördüğü yerlerde) kullanılan perçinler veya cıvatalar için, mekanik bağlantı elemanlarının yükü kaynakla paylaştığının düşünülmemesi gerektiğini belirtir.Kaynak kullanılıyorsa birleşim yerindeki tüm yükü taşıması sağlanmalıdır.Bununla birlikte, bir elemana kaynaklanmış ve başka bir elemana perçinlenmiş veya cıvatalanmış bağlantılara izin verilir.
Yatak tipi mekanik bağlantı elemanları kullanılırken ve kaynaklar eklenirken, cıvatanın yük taşıma kapasitesi büyük ölçüde ihmal edilir.Bu hükme göre, kaynak tüm yükleri aktaracak şekilde tasarlanmalıdır.
Bu esasen AISC LRFD-1999, madde J1.9 ile aynıdır.Bununla birlikte, Kanada standardı CAN/CSA-S16.1-M94, mekanik bağlantı elemanının veya cıvatanın gücü kaynaktan daha yüksek olduğunda bağımsız kullanıma da izin verir.
Bu konuda, üç kriter tutarlıdır: yatak tipinin mekanik tespit olasılıkları ve kaynak olasılıkları toplanmaz.
AWS D1.1'in Bölüm 2.6.3'ünde ayrıca, Şekil 1'de gösterildiği gibi cıvataların ve kaynakların iki parçalı bir bağlantıda birleştirilebileceği durumlar açıklanmaktadır. Kaynaklar solda, sağda cıvatalı.Kaynakların ve cıvataların toplam gücü burada dikkate alınabilir.Tüm bağlantının her parçası bağımsız olarak çalışır.Dolayısıyla bu kod, 2.6.3'ün ilk bölümünde yer alan ilkenin bir istisnasıdır.
Az önce tartışılan kurallar yeni binalar için geçerlidir.Mevcut yapılar için, madde 8.3.7 D1.1, yapısal hesaplamalar bir perçin veya cıvatanın yeni bir toplam yükle aşırı yükleneceğini gösterdiğinde, ona yalnızca mevcut statik yükün atanması gerektiğini belirtir.
Aynı kurallar, bir perçin veya cıvatanın yalnızca statik yüklerle aşırı yüklenmesi veya döngüsel (yorulma) yüklere maruz kalması durumunda, toplam yükü desteklemek için yeterli ana metal ve kaynakların eklenmesi gerektiğini gerektirir.
Yükün mekanik bağlantı elemanları ve kaynaklar arasındaki dağılımı, yapı önceden yüklenmişse, başka bir deyişle bağlı elemanlar arasında kayma meydana gelmişse kabul edilebilir.Ancak mekanik bağlantı elemanlarına yalnızca statik yükler yerleştirilebilir.Daha fazla kaymaya yol açabilen hareketli yükler, tüm yüke dayanabilecek kaynaklar kullanılarak korunmalıdır.
Kaynaklar, uygulanan tüm veya dinamik yüklemelere dayanacak şekilde kullanılmalıdır.Mekanik bağlantı elemanları zaten aşırı yüklendiğinde, yük paylaşımına izin verilmez.Döngüsel yükleme altında, yük kalıcı kaymaya ve kaynağın aşırı yüklenmesine neden olabileceğinden yük paylaşımına izin verilmez.
illüstrasyon.Başlangıçta sıkı bir şekilde cıvatalanmış bir bindirmeli bağlantı düşünün (bkz. Şekil 2).Yapı ekstra güç katar ve iki kat güç sağlamak için bağlantılar ve konektörler eklenmelidir.Şek.Şekil 3, elemanları güçlendirmek için temel planı göstermektedir.Bağlantı nasıl yapılmalı?
Yeni çeliğin eski çeliğe iç köşe kaynaklarıyla birleştirilmesi gerektiğinden, mühendis bağlantı noktasına bazı köşe kaynakları eklemeye karar verdi.Cıvatalar hala yerinde olduğundan, orijinal fikir, yükün %50'sinin cıvatalardan ve yükün %50'sinin yeni kaynaklardan geçmesi beklenerek, yalnızca ekstra gücü yeni çeliğe aktarmak için gereken kaynakları eklemekti.Kabul edilebilir?
Öncelikle, bağlantıya şu anda hiçbir statik yükün uygulanmadığını varsayalım.Bu durumda, AWS D1.1'in 2.6.3 paragrafı geçerlidir.
Bu yatak tipi bağlantıda, kaynak ve cıvatanın yükü paylaştığı düşünülemez, bu nedenle belirtilen kaynak boyutunun tüm statik ve dinamik yükü destekleyecek kadar büyük olması gerekir.Bu örnekteki cıvataların taşıma kapasitesi dikkate alınamaz, çünkü statik yük olmadan bağlantı gevşek durumda olacaktır.Kaynak (yükün yarısını taşımak üzere tasarlanmıştır), tam yük uygulandığında başlangıçta kopar.Daha sonra yine yükün yarısını aktarmak için tasarlanmış cıvata, yükü aktarmaya çalışır ve kırılır.
Ayrıca statik bir yük uygulandığını varsayalım.Ayrıca mevcut bağlantının mevcut kalıcı yükü taşımaya yeterli olduğu varsayılmıştır.Bu durumda paragraf 8.3.7 D1.1 geçerlidir.Yeni kaynakların yalnızca artan statik ve genel hareketli yüklere dayanması gerekir.Mevcut ölü yükler, mevcut mekanik bağlantı elemanlarına atanabilir.
Sabit yük altında bağlantı sarkmaz.Bunun yerine, cıvatalar zaten yüklerini taşıyor.Bağlantıda bazı kaymalar oldu.Bu nedenle kaynaklar kullanılabilir ve dinamik yükleri iletebilirler.
“Bu kabul edilebilir mi?”yük koşullarına bağlıdır.İlk durumda, statik yük olmadığında cevap olumsuz olacaktır.İkinci senaryonun özel koşulları altında cevap evettir.
Statik bir yük uygulandığı için, bir sonuca varmak her zaman mümkün değildir.Statik yüklerin seviyesi, mevcut mekanik bağlantıların yeterliliği ve son yüklerin doğası - ister statik ister döngüsel olsun - cevabı değiştirebilir.
Duane K. Miller, MD, PE, 22801 Saint Clair Ave., Cleveland, OH 44117-1199, Kaynak Teknolojisi Merkez Müdürü, Lincoln Electric Company, www.lincolnelectric.com.Lincoln Electric, dünya çapında kaynak ekipmanı ve kaynak sarf malzemeleri üretmektedir.Kaynak Teknolojisi Merkezi mühendisleri ve teknisyenleri, müşterilerin kaynak sorunlarını çözmelerine yardımcı olur.
American Welding Society, 550 NW LeJeune Road, Miami, FL 33126-5671, telefon 305-443-9353, faks 305-443-7559, web sitesi www.aws.org.
ASTM Intl., 100 Barr Harbour Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959, telefon 610-832-9585, faks 610-832-9555, web sitesi www.astm.org.
American Steel Structures Association, One E. Wacker Drive, Suite 3100, Chicago, IL 60601-2001, telefon 312-670-2400, faks 312-670-5403, web sitesi www.aisc.org.
FABRICATOR, Kuzey Amerika'nın önde gelen çelik imalat ve şekillendirme dergisidir.Dergi, üreticilerin işlerini daha verimli yapmalarını sağlayan haberler, teknik makaleler ve başarı hikayeleri yayınlamaktadır.FABRICATOR 1970 yılından beri sektörün içindedir.
Şimdi FABRICATOR dijital sürümüne tam erişimle, değerli endüstri kaynaklarına kolay erişim.
The Tube & Pipe Journal'ın dijital baskısı artık tamamen erişilebilir durumdadır ve değerli endüstri kaynaklarına kolay erişim sağlar.
Metal damgalama pazarı için en son teknolojiyi, en iyi uygulamaları ve endüstri haberlerini içeren STAMPING Journal'a tam dijital erişim elde edin.
Artık The Fabricator en Español'a tam dijital erişimle, değerli endüstri kaynaklarına kolayca erişebilirsiniz.