विभिन्न संरचनात्मक स्थितियों में, इंजीनियरों को वेल्ड और यांत्रिक फास्टनरों द्वारा बनाए गए जोड़ों की ताकत का मूल्यांकन करने की आवश्यकता हो सकती है। आजकल, यांत्रिक फास्टनरों में आमतौर पर बोल्ट होते हैं, लेकिन पुराने डिज़ाइन में रिवेट हो सकते हैं।
यह किसी परियोजना में उन्नयन, जीर्णोद्धार या संवर्द्धन के दौरान हो सकता है। किसी नए डिज़ाइन में जोड़ में बोल्टिंग और वेल्डिंग को एक साथ काम करने की आवश्यकता हो सकती है, जहाँ जुड़ने वाली सामग्री को पहले बोल्ट से जोड़ा जाता है और फिर जोड़ को पूरी ताकत प्रदान करने के लिए वेल्ड किया जाता है।
हालांकि, किसी जोड़ की कुल भार क्षमता का निर्धारण करना उतना आसान नहीं है जितना कि अलग-अलग घटकों (वेल्ड, बोल्ट और रिवेट्स) का योग जोड़ना। ऐसी धारणा विनाशकारी परिणाम दे सकती है।
बोल्टेड कनेक्शन का वर्णन अमेरिकन इंस्टीट्यूट ऑफ स्टील स्ट्रक्चर्स (AISC) स्ट्रक्चरल जॉइंट स्पेसिफिकेशन में किया गया है, जिसमें ASTM A325 या A490 बोल्ट को टाइट माउंट, प्रीलोड या स्लाइडिंग कुंजी के रूप में उपयोग किया जाता है।
परतों के बीच घनिष्ठ संपर्क सुनिश्चित करने के लिए, इम्पैक्ट रिंच या लॉकस्मिथ द्वारा पारंपरिक डबल-साइडेड रिंच का उपयोग करके कसकर कसे गए कनेक्शन को कसें। प्रीस्ट्रेस्ड कनेक्शन में, बोल्ट इस तरह से लगाए जाते हैं कि वे महत्वपूर्ण तन्य भार के अधीन होते हैं, और प्लेटें संपीड़न भार के अधीन होती हैं।
1. नट को घुमाएँ। नट को घुमाने की विधि में बोल्ट को कसना और फिर नट को अतिरिक्त मात्रा में घुमाना शामिल है, जो बोल्ट के व्यास और लंबाई पर निर्भर करता है।
2. चाबी को कैलिब्रेट करें। कैलिब्रेटेड रिंच विधि बोल्ट तनाव से जुड़े टॉर्क को मापती है।
3. टॉर्शन टाइप टेंशन एडजस्टमेंट बोल्ट। ट्विस्ट-ऑफ टेंशन बोल्ट में सिर के विपरीत बोल्ट के अंत में छोटे स्टड होते हैं। जब आवश्यक टॉर्क पहुँच जाता है, तो स्टड को खोल दिया जाता है।
4. सीधा खिंचाव सूचकांक। प्रत्यक्ष तनाव संकेतक टैब के साथ विशेष वॉशर हैं। लग पर संपीड़न की मात्रा बोल्ट पर लागू तनाव के स्तर को इंगित करती है।
आम भाषा में, बोल्ट तंग और पहले से तनाव वाले जोड़ों में पिन की तरह काम करते हैं, ठीक वैसे ही जैसे पीतल की पिन छिद्रित कागज़ के ढेर को एक साथ रखती है। महत्वपूर्ण स्लाइडिंग जोड़ घर्षण द्वारा काम करते हैं: प्रीलोड डाउनफोर्स बनाता है, और संपर्क सतहों के बीच घर्षण जोड़ के फिसलन को रोकने के लिए मिलकर काम करता है। यह एक बाइंडर की तरह है जो कागज़ों के ढेर को एक साथ रखता है, इसलिए नहीं कि कागज़ में छेद किए गए हैं, बल्कि इसलिए क्योंकि बाइंडर कागज़ों को एक साथ दबाता है और घर्षण ढेर को एक साथ रखता है।
ASTM A325 बोल्ट की न्यूनतम तन्य शक्ति 150 से 120 किलोग्राम प्रति वर्ग इंच (KSI) होती है, जो बोल्ट के व्यास पर निर्भर करती है, जबकि A490 बोल्ट की तन्य शक्ति 150 से 170-KSI होनी चाहिए। रिवेट जोड़ अधिक तंग जोड़ों की तरह व्यवहार करते हैं, लेकिन इस मामले में, पिन रिवेट हैं जो आम तौर पर A325 बोल्ट की तुलना में लगभग आधे मजबूत होते हैं।
जब यांत्रिक रूप से बंधे हुए जोड़ पर कतरनी बल (जब एक तत्व किसी लागू बल के कारण दूसरे पर फिसलने लगता है) लगता है, तो दो में से एक चीज़ हो सकती है। बोल्ट या रिवेट छेद के किनारों पर हो सकते हैं, जिससे बोल्ट या रिवेट एक ही समय में कतर जाते हैं। दूसरी संभावना यह है कि प्रीटेंशन किए गए फास्टनरों के क्लैम्पिंग बल के कारण होने वाला घर्षण कतरनी भार का सामना कर सकता है। इस कनेक्शन के लिए कोई फिसलन की उम्मीद नहीं है, लेकिन यह संभव है।
कई अनुप्रयोगों के लिए एक तंग कनेक्शन स्वीकार्य है, क्योंकि मामूली फिसलन कनेक्शन की विशेषताओं को प्रतिकूल रूप से प्रभावित नहीं कर सकती है। उदाहरण के लिए, दानेदार सामग्री को संग्रहीत करने के लिए डिज़ाइन किए गए साइलो पर विचार करें। पहली बार लोड करते समय थोड़ी फिसलन हो सकती है। एक बार फिसलन होने के बाद, यह फिर से नहीं होगा, क्योंकि बाद के सभी लोड एक ही प्रकृति के होते हैं।
लोड रिवर्सल का उपयोग कुछ अनुप्रयोगों में किया जाता है, जैसे कि जब घूर्णन तत्वों को वैकल्पिक तन्यता और संपीड़न भार के अधीन किया जाता है। एक अन्य उदाहरण एक झुकने वाला तत्व है जो पूरी तरह से रिवर्स लोड के अधीन है। जब लोड दिशा में एक महत्वपूर्ण परिवर्तन होता है, तो चक्रीय फिसलन को खत्म करने के लिए एक प्रीलोडेड कनेक्शन की आवश्यकता हो सकती है। यह फिसलन अंततः लम्बी छिद्रों में अधिक फिसलन की ओर ले जाती है।
कुछ जोड़ों में कई भार चक्रों का अनुभव होता है जो थकान का कारण बन सकते हैं। इनमें प्रेस, क्रेन सपोर्ट और पुलों में कनेक्शन शामिल हैं। जब कनेक्शन विपरीत दिशा में थकान भार के अधीन होता है तो स्लाइडिंग क्रिटिकल कनेक्शन की आवश्यकता होती है। इस प्रकार की स्थितियों के लिए, यह बहुत महत्वपूर्ण है कि जोड़ फिसले नहीं, इसलिए स्लिप-क्रिटिकल जोड़ों की आवश्यकता होती है।
मौजूदा बोल्टेड कनेक्शन को इनमें से किसी भी मानक के अनुसार डिज़ाइन और निर्मित किया जा सकता है। रिवेट कनेक्शन को टाइट माना जाता है।
वेल्डेड जोड़ कठोर होते हैं। सोल्डर जोड़ मुश्किल होते हैं। टाइट बोल्ट वाले जोड़ों के विपरीत, जो लोड के नीचे फिसल सकते हैं, वेल्ड को लागू लोड को बड़ी सीमा तक फैलाने और वितरित करने की आवश्यकता नहीं होती है। ज़्यादातर मामलों में, वेल्डेड और बेयरिंग प्रकार के मैकेनिकल फास्टनर एक ही तरह से ख़राब नहीं होते हैं।
जब वेल्ड का उपयोग यांत्रिक फास्टनरों के साथ किया जाता है, तो भार कठिन भाग के माध्यम से स्थानांतरित हो जाता है, इसलिए वेल्ड लगभग सभी भार वहन कर सकता है, बोल्ट के साथ बहुत कम साझा किया जाता है। इसीलिए वेल्डिंग, बोल्टिंग और रिवेटिंग करते समय सावधानी बरतनी चाहिए। विनिर्देश। AWS D1 यांत्रिक फास्टनरों और वेल्ड को मिलाने की समस्या को हल करता है। संरचनात्मक वेल्डिंग के लिए विनिर्देश 1:2000 - स्टील। पैराग्राफ 2.6.3 में कहा गया है कि बेयरिंग-प्रकार के जोड़ों में उपयोग किए जाने वाले रिवेट्स या बोल्ट के लिए (यानी जहां बोल्ट या रिवेट पिन के रूप में कार्य करता है), यांत्रिक फास्टनरों को वेल्ड के साथ भार साझा करने के लिए नहीं माना जाना चाहिए। यदि वेल्डिंग का उपयोग किया जाता है, तो उन्हें जोड़ में पूरा भार वहन करने के लिए प्रदान किया जाना चाहिए।
बेयरिंग-प्रकार के मैकेनिकल फास्टनर का उपयोग करते समय और वेल्ड जोड़ते समय, बोल्ट की भार वहन क्षमता को काफी हद तक नजरअंदाज कर दिया जाता है। इस प्रावधान के अनुसार, वेल्ड को सभी भारों को स्थानांतरित करने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए।
यह मूलतः AISC LRFD-1999, खंड J1.9 के समान ही है। हालाँकि, कनाडाई मानक CAN/CSA-S16.1-M94 भी स्टैंड-अलोन उपयोग की अनुमति देता है जब यांत्रिक फास्टनर या बोल्ट की शक्ति वेल्डिंग की शक्ति से अधिक होती है।
इस मामले में, तीन मानदंड सुसंगत हैं: असर प्रकार के यांत्रिक बन्धन की संभावनाएं और वेल्ड की संभावनाएं नहीं जुड़ती हैं।
AWS D1.1 के खंड 2.6.3 में उन स्थितियों पर भी चर्चा की गई है, जहाँ बोल्ट और वेल्ड को दो-भाग के जोड़ में जोड़ा जा सकता है, जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है। बाईं ओर वेल्ड, दाईं ओर बोल्ट। यहाँ वेल्ड और बोल्ट की कुल शक्ति को ध्यान में रखा जा सकता है। पूरे कनेक्शन का प्रत्येक भाग स्वतंत्र रूप से संचालित होता है। इस प्रकार, यह कोड 2.6.3 के पहले भाग में निहित सिद्धांत का अपवाद है।
अभी चर्चा किए गए नियम नई इमारतों पर लागू होते हैं। मौजूदा संरचनाओं के लिए, खंड 8.3.7 D1.1 में कहा गया है कि जब संरचनात्मक गणना से पता चलता है कि एक रिवेट या बोल्ट एक नए कुल भार से अतिभारित होगा, तो केवल मौजूदा स्थिर भार को ही उसे सौंपा जाना चाहिए।
समान नियमों के अनुसार, यदि किसी रिवेट या बोल्ट पर केवल स्थैतिक भार डाला गया हो या चक्रीय (थकान) भार डाला गया हो, तो सम्पूर्ण भार को सहन करने के लिए पर्याप्त आधार धातु और वेल्ड को जोड़ा जाना चाहिए।
यांत्रिक फास्टनरों और वेल्ड के बीच भार का वितरण स्वीकार्य है यदि संरचना पहले से लोड की गई है, दूसरे शब्दों में, यदि जुड़े हुए तत्वों के बीच फिसलन हुई है। लेकिन यांत्रिक फास्टनरों पर केवल स्थिर भार ही रखा जा सकता है। लाइव लोड जो अधिक फिसलन का कारण बन सकते हैं, उन्हें पूरे भार को झेलने में सक्षम वेल्ड के उपयोग से संरक्षित किया जाना चाहिए।
वेल्ड का उपयोग सभी लागू या गतिशील लोडिंग को झेलने के लिए किया जाना चाहिए। जब ​​यांत्रिक फास्टनर पहले से ही ओवरलोड हो जाते हैं, तो लोड शेयरिंग की अनुमति नहीं है। चक्रीय लोडिंग के तहत, लोड शेयरिंग की अनुमति नहीं है, क्योंकि लोड के कारण वेल्ड में स्थायी फिसलन और ओवरलोड हो सकता है।
चित्रण। एक लैप जोड़ पर विचार करें जिसे मूल रूप से कसकर बोल्ट किया गया था (चित्र 2 देखें)। संरचना अतिरिक्त शक्ति जोड़ती है, और दोगुनी ताकत प्रदान करने के लिए कनेक्शन और कनेक्टर जोड़े जाने चाहिए। चित्र 3 तत्वों को मजबूत करने के लिए मूल योजना दिखाता है। कनेक्शन कैसे बनाया जाना चाहिए?
चूँकि नए स्टील को पुराने स्टील से फिलेट वेल्ड द्वारा जोड़ा जाना था, इसलिए इंजीनियर ने जोड़ पर कुछ फिलेट वेल्ड जोड़ने का फैसला किया। चूँकि बोल्ट अभी भी अपनी जगह पर थे, इसलिए मूल विचार केवल वेल्ड जोड़ने का था जो अतिरिक्त शक्ति को नए स्टील में स्थानांतरित करने के लिए आवश्यक थे, जिससे 50% भार बोल्टों के माध्यम से और 50% भार नए वेल्ड के माध्यम से जाने की उम्मीद थी। क्या यह स्वीकार्य है?
आइए पहले मान लें कि कनेक्शन पर वर्तमान में कोई स्थिर लोड लागू नहीं है। इस मामले में, AWS D1.1 का पैराग्राफ 2.6.3 लागू होता है।
इस बेयरिंग प्रकार के जोड़ में, वेल्ड और बोल्ट को भार साझा करने के लिए नहीं माना जा सकता है, इसलिए निर्दिष्ट वेल्ड आकार सभी स्थिर और गतिशील भार को सहन करने के लिए पर्याप्त बड़ा होना चाहिए। इस उदाहरण में बोल्ट की असर क्षमता को ध्यान में नहीं रखा जा सकता है, क्योंकि स्थिर भार के बिना, कनेक्शन एक सुस्त स्थिति में होगा। वेल्ड (आधे भार को वहन करने के लिए डिज़ाइन किया गया) शुरू में पूरा भार लागू होने पर टूट जाता है। फिर बोल्ट, जिसे आधे भार को स्थानांतरित करने के लिए भी डिज़ाइन किया गया है, भार को स्थानांतरित करने का प्रयास करता है और टूट जाता है।
इसके अलावा मान लें कि एक स्थिर भार लगाया गया है। इसके अलावा, यह माना जाता है कि मौजूदा कनेक्शन मौजूदा स्थायी भार को वहन करने के लिए पर्याप्त है। इस मामले में, पैराग्राफ 8.3.7 D1.1 लागू होता है। नए वेल्ड को केवल बढ़े हुए स्थिर और सामान्य लाइव लोड का सामना करने की आवश्यकता होती है। मौजूदा मृत भार को मौजूदा यांत्रिक फास्टनरों को सौंपा जा सकता है।
निरंतर लोड के तहत, कनेक्शन ढीला नहीं होता है। इसके बजाय, बोल्ट पहले से ही अपना भार सहन करते हैं। कनेक्शन में कुछ फिसलन हुई है। इसलिए, वेल्ड का उपयोग किया जा सकता है और वे गतिशील भार संचारित कर सकते हैं।
"क्या यह स्वीकार्य है?" प्रश्न का उत्तर लोड की स्थितियों पर निर्भर करता है। पहले मामले में, स्थिर लोड की अनुपस्थिति में, उत्तर नकारात्मक होगा। दूसरे परिदृश्य की विशिष्ट स्थितियों के तहत, उत्तर हाँ है।
सिर्फ़ इसलिए कि एक स्थिर भार लगाया गया है, निष्कर्ष निकालना हमेशा संभव नहीं होता। स्थिर भार का स्तर, मौजूदा यांत्रिक कनेक्शन की पर्याप्तता और अंतिम भार की प्रकृति - चाहे स्थिर हो या चक्रीय - उत्तर बदल सकती है।
डुआने के. मिलर, एमडी, पीई, 22801 सेंट क्लेयर एवेन्यू, क्लीवलैंड, ओएच 44117-1199, वेल्डिंग टेक्नोलॉजी सेंटर मैनेजर, लिंकन इलेक्ट्रिक कंपनी, www.lincolnelectric.com. लिंकन इलेक्ट्रिक दुनिया भर में वेल्डिंग उपकरण और वेल्डिंग उपभोग्य सामग्रियों का निर्माण करती है। वेल्डिंग टेक्नोलॉजी सेंटर के इंजीनियर और तकनीशियन ग्राहकों को वेल्डिंग की समस्याओं को हल करने में मदद करते हैं।
अमेरिकन वेल्डिंग सोसाइटी, 550 NW लेज्यून रोड, मियामी, FL 33126-5671, फोन 305-443-9353, फैक्स 305-443-7559, वेबसाइट www.aws.org.
एएसटीएम इंटरनेशनल, 100 बैर हार्बर ड्राइव, वेस्ट कॉन्शोहोकेन, पीए 19428-2959, फोन 610-832-9585, फैक्स 610-832-9555, वेबसाइट www.astm.org.
अमेरिकन स्टील स्ट्रक्चर्स एसोसिएशन, वन ई. वैकर ड्राइव, सुइट 3100, शिकागो, आईएल 60601-2001, फोन 312-670-2400, फैक्स 312-670-5403, वेबसाइट www.aisc.org.
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