En diversaj strukturaj situacioj, inĝenieroj eble bezonos taksi la forton de juntoj faritaj per veldsuturoj kaj mekanikaj fiksiloj. Hodiaŭ, mekanikaj fiksiloj estas kutime rigliloj, sed pli malnovaj dezajnoj eble havas nitojn.
Tio povas okazi dum plibonigoj, renovigoj aŭ plibonigoj de projekto. Nova dezajno povas postuli boltadon kaj veldadon por funkcii kune en junto, kie la kunigota materialo estas unue boltita kune kaj poste veldita por provizi plenan forton al la junto.
Tamen, determini la totalan ŝarĝokapaciton de junto ne estas tiel simple kiel adicii la sumon de la individuaj komponantoj (veldsuturoj, rigliloj kaj nitoj). Tia supozo povus konduki al katastrofaj sekvoj.
Boltitaj konektoj estas priskribitaj en la Structural Joint Specification de la American Institute of Steel Structures (AISC), kiu uzas ASTM A325 aŭ A490-boltojn kiel streĉan muntadon, antaŭŝarĝon aŭ glitan ŝlosilon.
Streĉu firme streĉitajn ligojn per ŝraŭbturnilo aŭ ŝlosfarejo uzante konvencian duflankan ŝraŭbturnilon por certigi, ke la tavoloj estas en firme kontakto. En antaŭstreĉita ligo, la rigliloj estas instalitaj tiel, ke ili estas submetitaj al signifaj streĉaj ŝarĝoj, kaj la platoj estas submetitaj al kunpremaj ŝarĝoj.
1. Turnu la nukson. La metodo por turnigi la nukson implicas streĉi la riglilon kaj poste turnigi la nukson je plia kvanto, kiu dependas de la diametro kaj longo de la riglilo.
2. Alĝustigu la ŝlosilon. La metodo de alĝustigita ŝraŭbilŝlosilo mezuras la tordmomanton asociitan kun la streĉo de la riglilo.
3. Torda tipo de streĉa alĝustiga bolto. Tordeblaj streĉaj boltoj havas malgrandajn stiftojn ĉe la fino de la bolto kontraŭ la kapo. Kiam la bezonata tordmomanto estas atingita, la stifto estas malŝraŭbita.
4. Rekta tira indekso. Rektaj streĉindikiloj estas specialaj laviloj kun langetoj. La kvanto de kunpremo sur la tenilo indikas la nivelon de streĉo aplikita al la riglilo.
Simple dirite, rigliloj agas kiel stiftoj en densaj kaj antaŭstreĉitaj juntoj, tre simile al latuna stifto tenanta stakon da truita papero kune. Kritikaj glitaj juntoj funkcias per frotado: antaŭŝarĝo kreas malsuprenforton, kaj frotado inter la kontaktaj surfacoj kunlaboras por rezisti glitadon de la junto. Ĝi estas kiel ligilo, kiu tenas stakon da paperoj kune, ne ĉar truoj estas truitaj en la papero, sed ĉar la ligilo premas la paperojn kune kaj la frotado tenas la stakon kune.
ASTM A325-boltoj havas minimuman streĉreziston de 150 ĝis 120 kg po kvadrata colo (KSI), depende de la diametro de la bolto, dum A490-boltoj devas havi streĉreziston de 150 ĝis 170 KSI. Nitkunigoj kondutas pli kiel streĉaj juntoj, sed en ĉi tiu kazo, la stiftoj estas nitoj, kiuj tipe estas proksimume duone tiel fortaj kiel A325-bolto.
Unu el du aferoj povas okazi kiam meĥanike fiksita junto estas submetita al ŝirfortoj (kiam unu elemento emas gliti super alia pro aplikita forto). Boltoj aŭ nitoj povas esti ĉe la flankoj de la truoj, kaŭzante ke la boltoj aŭ nitoj samtempe ŝiriĝu. La dua ebleco estas, ke la frotado kaŭzita de la fiksa forto de la antaŭstreĉitaj fiksiloj povas elteni ŝirŝarĝojn. Neniu glitado estas atendata por ĉi tiu konekto, sed ĝi eblas.
Streĉa konekto estas akceptebla por multaj aplikoj, ĉar eta glitado ne povas negative influi la karakterizaĵojn de la konekto. Ekzemple, konsideru silon desegnitan por stoki grajnecan materialon. Povas esti eta glitado dum ŝarĝado por la unua fojo. Post kiam glitado okazas, ĝi ne okazos denove, ĉar ĉiuj postaj ŝarĝoj estas de la sama naturo.
Ŝarĝinversigo estas uzata en iuj aplikoj, ekzemple kiam rotaciantaj elementoj estas submetitaj al alternaj streĉaj kaj kunpremaj ŝarĝoj. Alia ekzemplo estas fleksa elemento submetita al tute inversaj ŝarĝoj. Kiam okazas signifa ŝanĝo en la ŝarĝdirekto, antaŭŝarĝita konekto povas esti necesa por elimini ciklan glitadon. Ĉi tiu glitado fine kondukas al pli da glitado en la plilongigitaj truoj.
Iuj juntoj spertas multajn ŝarĝciklojn, kiuj povas konduki al laceco. Tiuj inkluzivas premilojn, gruosubtenojn kaj ligojn en pontoj. Glitantaj kritikaj ligoj estas necesaj kiam la ligo estas submetita al lacecoŝarĝoj en la inversa direkto. Por ĉi tiaj kondiĉoj, estas tre grave, ke la junto ne glitu, do glit-kritikaj juntoj estas necesaj.
Ekzistantaj boltitaj kunigoj povas esti desegnitaj kaj fabrikitaj laŭ iu ajn el ĉi tiuj normoj. Nititaj kunigoj estas konsiderataj streĉaj.
Velditaj juntoj estas rigidaj. Lutaĵaj juntoj estas komplikaj. Male al streĉitaj boltitaj juntoj, kiuj povas gliti sub ŝarĝo, veldsuturoj ne devas streĉiĝi kaj distribui la aplikatan ŝarĝon grandparte. En la plej multaj kazoj, velditaj kaj portantaj mekanikaj fiksiloj ne deformas sammaniere.
Kiam veldsuturoj estas uzataj kun mekanikaj fiksiloj, la ŝarĝo transdoniĝas tra la pli malmola parto, do la veldsuturo povas porti preskaŭ la tutan ŝarĝon, kun tre malmulte dividita kun la riglilo. Tial oni devas esti singarda dum veldado, boltado kaj nitado. Specifoj. AWS D1 solvas la problemon de miksado de mekanikaj fiksiloj kaj veldsuturoj. Specifo 1:2000 por struktura veldado - ŝtalo. Paragrafo 2.6.3 deklaras, ke por nitoj aŭ rigliloj uzataj en lagro-specaj juntoj (t.e., kie la riglilo aŭ nito agas kiel stifto), mekanikaj fiksiloj ne estu konsiderataj kiel dividitaj kun la veldsuturo. Se veldado estas uzata, ili devas esti provizitaj por porti la plenan ŝarĝon en la junto. Tamen, ligoj velditaj al unu elemento kaj nititaj aŭ boltitaj al alia elemento estas permesitaj.
Kiam oni uzas mekanikajn fiksilojn kun lagro-speco kaj aldonas veldsuturojn, la ŝarĝoportanta kapablo de la riglilo estas plejparte neglektita. Laŭ ĉi tiu provizaĵo, la veldo devas esti desegnita por transdoni ĉiujn ŝarĝojn.
Ĉi tio estas esence la sama kiel AISC LRFD-1999, paragrafo J1.9. Tamen, la kanada normo CAN/CSA-S16.1-M94 ankaŭ permesas memstaran uzon kiam la povumo de la mekanika fiksilo aŭ riglilo estas pli alta ol tiu de veldado.
En ĉi tiu afero, tri kriterioj estas koheraj: la eblecoj de mekanikaj fiksoj de la birada tipo kaj la eblecoj de veldsuturoj ne sumiĝas.
Sekcio 2.6.3 de AWS D1.1 ankaŭ diskutas situaciojn kie rigliloj kaj veldsuturoj povas esti kombinitaj en duparta junto, kiel montrite en Figuro 1. Veldsuturoj maldekstre, boltitaj dekstre. La tuta povo de veldsuturoj kaj rigliloj povas esti konsiderata ĉi tie. Ĉiu parto de la tuta konekto funkcias sendepende. Tial, ĉi tiu kodo estas escepto al la principo enhavita en la unua parto de 2.6.3.
La ĵus diskutitaj reguloj validas por novaj konstruaĵoj. Por ekzistantaj strukturoj, paragrafo 8.3.7 D1.1 deklaras, ke kiam strukturaj kalkuloj montras, ke nito aŭ riglilo estos troŝarĝita per nova totala ŝarĝo, nur la ekzistanta statika ŝarĝo estu asignita al ĝi.
La samaj reguloj postulas, ke se nito aŭ riglilo estas nur troŝarĝita per senmovaj ŝarĝoj aŭ submetita al ciklaj (laceco) ŝarĝoj, sufiĉa bazmetalo kaj veldsuturoj devas esti aldonitaj por subteni la totalan ŝarĝon.
La distribuo de ŝarĝo inter mekanikaj fiksiloj kaj veldsuturoj estas akceptebla se la strukturo estas antaŭŝarĝita, alivorte, se glitado okazis inter la konektitaj elementoj. Sed nur statikaj ŝarĝoj povas esti metitaj sur mekanikajn fiksilojn. Vivaj ŝarĝoj, kiuj povas kaŭzi pli grandan glitadon, devas esti protektitaj per la uzo de veldsuturoj kapablaj elteni la tutan ŝarĝon.
Veldsuturoj devas esti uzataj por elteni ĉian aplikitan aŭ dinamikan ŝarĝon. Kiam mekanikaj fiksiloj jam estas troŝarĝitaj, ŝarĝdivido ne estas permesita. Sub cikla ŝarĝo, ŝarĝdivido ne estas permesita, ĉar la ŝarĝo povas konduki al permanenta glitado kaj troŝarĝo de la veldsuturo.
ilustraĵo. Konsideru supervolvan junton, kiu estis origine boltita streĉe (vidu Figuron 2). La strukturo aldonas ekstran potencon, kaj konektoj kaj konektiloj devas esti aldonitaj por provizi duoblan forton. Figuro 3 montras la bazan planon por plifortigi la elementojn. Kiel la konekto devus esti farita?
Ĉar la nova ŝtalo devis esti kunigita al la malnova ŝtalo per fileaj veldsuturoj, la inĝeniero decidis aldoni kelkajn fileajn veldsuturojn ĉe la junto. Ĉar la rigliloj ankoraŭ estis en siaj lokoj, la originala ideo estis aldoni nur la veldsuturojn necesajn por transdoni la ekstran potencon al la nova ŝtalo, atendante ke 50% de la ŝarĝo iru tra la rigliloj kaj 50% de la ŝarĝo iru tra la novaj veldsuturoj. Ĉu tio estas akceptebla?
Ni unue supozu, ke neniuj statikaj ŝarĝoj estas nuntempe aplikitaj al la konekto. En ĉi tiu kazo, paragrafo 2.6.3 de AWS D1.1 validas.
En ĉi tiu tipo de kunigo kun lagro, la veldo kaj la riglilo ne povas esti konsiderataj kiel kunhavantaj la ŝarĝon, do la specifita veldgrandeco devas esti sufiĉe granda por subteni la tutan statikan kaj dinamikan ŝarĝon. La portanta kapacito de la rigliloj en ĉi tiu ekzemplo ne povas esti konsiderata, ĉar sen statika ŝarĝo, la konekto estos en malstreĉa stato. La veldo (desegnita por porti duonon de la ŝarĝo) komence rompiĝas kiam la plena ŝarĝo estas aplikita. Tiam la riglilo, ankaŭ desegnita por transdoni duonon de la ŝarĝo, provas transdoni la ŝarĝon kaj rompiĝas.
Plue supozu, ke statika ŝarĝo estas aplikita. Krome, oni supozas, ke la ekzistanta konekto sufiĉas por porti la ekzistantan permanentan ŝarĝon. En ĉi tiu kazo, validas paragrafo 8.3.7 D1.1. Novaj veldsuturoj nur bezonas elteni pliigitajn statikajn kaj ĝeneralajn vivajn ŝarĝojn. Ekzistantaj mortaj ŝarĝoj povas esti asignitaj al ekzistantaj mekanikaj fiksiloj.
Sub konstanta ŝarĝo, la konekto ne kliniĝas. Anstataŭe, la rigliloj jam portas sian ŝarĝon. Okazis iom da glitado en la konekto. Tial, veldsuturoj povas esti uzataj kaj ili povas transdoni dinamikajn ŝarĝojn.
La respondo al la demando "Ĉu ĉi tio estas akceptebla?" dependas de la ŝarĝkondiĉoj. En la unua kazo, sen statika ŝarĝo, la respondo estos negativa. Sub la specifaj kondiĉoj de la dua scenaro, la respondo estas jes.
Nur ĉar statika ŝarĝo estas aplikata, ne ĉiam eblas fari konkludon. La nivelo de statikaj ŝarĝoj, la taŭgeco de ekzistantaj mekanikaj konektoj, kaj la naturo de la finaj ŝarĝoj — ĉu statikaj aŭ ciklaj — povas ŝanĝi la respondon.
Duane K. Miller, MD, PE, 22801 Saint Clair Ave., Cleveland, OH 44117-1199, Manaĝero de la Centro pri Veldado-Teknologio, Lincoln Electric Company, www.lincolnelectric.com. Lincoln Electric fabrikas veldaparatojn kaj veldajn konsumaĵojn tutmonde. Inĝenieroj kaj teknikistoj de la Centro pri Veldado-Teknologio helpas klientojn solvi veldajn problemojn.
Usona Societo pri Veldado, 550 NW LeJeune Road, Miamo, FL 33126-5671, telefono 305-443-9353, fakso 305-443-7559, retejo www.aws.org.
ASTM Intl., 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959, telefono 610-832-9585, fakso 610-832-9555, retejo www.astm.org.
Usona Asocio de Ŝtalaj Strukturoj, One E. Wacker Drive, Suite 3100, Ĉikago, IL 60601-2001, telefono 312-670-2400, fakso 312-670-5403, retejo www.aisc.org.
FABRICATOR estas la ĉefa revuo pri ŝtalfabrikado kaj formado en Nordameriko. La revuo publikigas novaĵojn, teknikajn artikolojn kaj sukceshistoriojn, kiuj ebligas al fabrikantoj plenumi sian laboron pli efike. FABRICATOR estas en la industrio ekde 1970.
Nun kun plena aliro al la cifereca eldono de The FABRICATOR, facila aliro al valoraj industriaj rimedoj.
La cifereca eldono de The Tube & Pipe Journal nun estas plene alirebla, provizante facilan aliron al valoraj industriaj rimedoj.
Akiru plenan ciferecan aliron al la STAMPING Journal, prezentante la plej novan teknologion, plej bonajn praktikojn kaj industriajn novaĵojn por la metalstampada merkato.
Nun kun plena cifereca aliro al The Fabricator en la hispana, vi havas facilan aliron al valoraj industriaj rimedoj.