A verschiddene strukturelle Situatiounen kënnen Ingenieuren d'Festigkeit vu Verbindungen, déi duerch Schweißnähten a mechanesch Befestigungsmaterial gemaach ginn, evaluéiere mussen. Hautdesdaags si mechanesch Befestigungsmaterial normalerweis Schrauwen, awer méi al Designen kënnen Nieten hunn.
Dëst kann bei Moderniséierungen, Renovatiounen oder Verbesserunge vun engem Projet geschéien. En neien Design kann Schrauben a Schweessen erfuerderen, fir datt se an enger Verbindung zesumme funktionéieren, wou d'Material, dat verbonne soll ginn, fir d'éischt zesummegeschrauft an dann geschweesst gëtt, fir der Verbindung déi voll Stäerkt ze ginn.
D'Bestimmung vun der gesamter Belaaschtungskapazitéit vun enger Verbindung ass awer net sou einfach wéi d'Zomm vun den eenzelne Komponenten (Schweißnähten, Bolzen a Nieten) zesummenzefaassen. Sou eng Viraussetzung kéint zu katastrophalen Konsequenze féieren.
Verschraubte Verbindunge ginn an der Structural Joint Specification vum American Institute of Steel Structures (AISC) beschriwwen, déi ASTM A325 oder A490 Schrauwen als Tight Mount, Preload oder Sliding Key benotzt.
Spannt d'Verbindungen mat engem Schlagschlëssel oder engem Schlésser mat engem konventionellen Duebelschlëssel fest un, fir sécherzestellen, datt d'Schichten enk beréieren. Bei enger virgespaanter Verbindung sinn d'Schrauwen esou installéiert, datt se bedeitende Zuchbelaaschtungen ausgesat sinn, an d'Placke mat Drockbelaaschtungen.
1. D'Mutter dréien. D'Method fir d'Mutter ze dréien besteet doran, de Schraube festzezéien an dann d'Mutter nach eng Kéier ze dréien, wat vum Duerchmiesser an der Längt vum Schraube ofhänkt.
2. Kalibréiert de Schlëssel. D'kalibréiert Schlësselmethod moosst den Dréimoment, deen mat der Spannung vun der Schraube verbonnen ass.
3. Torsiounsspannungsjustierbolzen. D'Ofdréi-Spannbolzen hunn kleng Bolzen um Enn vum Bolzen vis-à-vis vum Kapp. Wann dat erfuerderlecht Dréimoment erreecht ass, gëtt de Bolzen ofgeschrauft.
4. Index fir gerade Zuch. Direkt Spannungsindikatoren si speziell Scheiwen mat Laschen. D'Quantitéit vun der Kompressioun um Lasch weist den Niveau vun der Spannung un, déi um Bolzen ausgeübt gëtt.
Einfach ausgedréckt, funktionéieren Bolzen wéi Stifter a festen a virgespaanten Verbindungen, ähnlech wéi e Messingstift, deen e Stapel perforéierte Pabeier zesummenhält. Kritesch Gleitverbindunge funktionéieren duerch Reibung: Virbelaaschtung erstellt eng Drockvirschlag, an d'Reibung tëscht de Kontaktflächen schafft zesummen, fir dem Verrutschen vun der Verbindung entgéintzewierken. Et ass wéi e Classeur, deen e Stapel Pabeieren zesummenhält, net well Lächer am Pabeier gestanzt sinn, mä well de Classeur d'Pabeieren zesummendréckt an d'Reibung de Stapel zesummenhält.
ASTM A325 Schrauwen hunn eng minimal Zuchfestigkeit vun 150 bis 120 kg pro Quadratzoll (KSI), ofhängeg vum Duerchmiesser vum Schrauwen, während A490 Schrauwen eng Zuchfestigkeit vun 150 bis 170 KSI mussen hunn. Nietverbindunge verhalen sech éischter wéi fest Verbindungen, awer an dësem Fall sinn d'Stifter Nieten, déi typescherweis ongeféier hallef sou staark si wéi eng A325 Schrauwen.
Eng vun zwou Saache kann geschéien, wann eng mechanesch befestegt Verbindung Schéierkräften ausgesat ass (wann een Element wéinst enger ugewandter Kraaft iwwer en anert rutscht). Bolzen oder Nieten kënnen op de Säite vun de Lächer sinn, wouduerch d'Bolzen oder Nieten gläichzäiteg ofschéieren. Déi zweet Méiglechkeet ass, datt d'Reibung, déi duerch d'Spannkraaft vun de virgespaanten Befestigungselementer verursaacht gëtt, Schéierbelaaschtunge standhält. Fir dës Verbindung gëtt kee Verrutschen erwaart, awer et ass méiglech.
Eng fest Verbindung ass fir vill Uwendungen akzeptabel, well e liichte Verrutschen d'Charakteristike vun der Verbindung net negativ beaflosse kann. Zum Beispill, betruecht e Silo, dee fir d'Lagerung vu granulärem Material entworf ass. Et kann e liichte Verrutschen beim éischte Belueden optrieden. Wann e Verrutschen eemol geschitt, geschitt dat net méi, well all spéider Belaaschtunge vun der selwechter Natur sinn.
D'Ëmkéierung vun der Belaaschtung gëtt a verschiddenen Uwendungen benotzt, zum Beispill wann rotéierend Elementer ofwiesselnd Zuch- a Kompressiounsbelaaschtungen ausgesat sinn. En anert Beispill ass en Biegeelement, deen komplett ëmgedréint Belaaschtungen ausgesat ass. Wann et eng bedeitend Ännerung vun der Belaaschtungsrichtung gëtt, kann eng virbelaascht Verbindung néideg sinn, fir zyklisch Verrutschen ze eliminéieren. Dëst Verrutschen féiert schlussendlech zu méi Verrutschen an de verlängerte Lächer.
Verschidde Verbindungen erliewen vill Belaaschtungszyklen, déi zu Middegkeet féiere kënnen. Dozou gehéieren Pressen, Kranënnerstëtzungen a Verbindungen a Brécken. Gleitkritesch Verbindungen sinn néideg, wann d'Verbindung Middegkeetsbelaaschtungen an der entgéintgesater Richtung ausgesat ass. Ënner dësen Zorte vu Konditiounen ass et ganz wichteg, datt d'Verbindung net rutscht, dofir si rutschkritesch Verbindungen néideg.
Existéierend Schraufverbindunge kënnen no all dëse Standarden entworf a fabrizéiert ginn. Nietverbindunge gëllen als fest.
Schweessverbindunge si steif. Läitverbindunge si kniffleg. Am Géigesaz zu festen Schraufverbindungen, déi ënner Belaaschtung rutsche kënnen, mussen d'Schweessverbindunge sech net ausdehnen an d'ugewandte Belaaschtung a groussen Deel verdeelen. An de meeschte Fäll deforméiere sech geschweesste a lagerhaft mechanesch Befestigungselementer net op déiselwecht Aart a Weis.
Wann Schweißnähten mat mechanesche Befestigungsmaterialien benotzt ginn, gëtt d'Laascht duerch den haarder Deel iwwerdroen, sou datt d'Schweißnaht bal déi ganz Laascht droe kann, mat ganz wéineg gedeelt mam Bolzen. Dofir muss Vorsicht beim Schweessen, Schrauben a Nieten opgepasst ginn. Spezifikatiounen. AWS D1 léist d'Problem vum Vermëschen vu mechanesche Befestigungsmaterialien a Schweißnahten. Spezifikatioun 1:2000 fir strukturell Schweessen - Stol. Paragraf 2.6.3 seet, datt fir Nieten oder Schrauben, déi a Lagerverbindunge benotzt ginn (d.h. wou de Bolzen oder d'Niet als Stift wierkt), mechanesch Befestigungsmaterialien net als Deelung vun der Laascht mat der Schweißnaht ugesi solle ginn. Wann Schweesse benotzt gëtt, musse se virgesi sinn, fir déi voll Laascht an der Verbindung ze droen. Verbindungen, déi un engem Element geschweesst an un en anert Element genéit oder verschrauft sinn, sinn awer erlaabt.
Wann lagerhaft mechanesch Befestigungselementer benotzt ginn a Schweißnähten derbäigesat ginn, gëtt d'Droekapazitéit vum Bolzen gréisstendeels vernoléissegt. Geméiss dëser Bestëmmung muss d'Schweißnaht sou konzipéiert sinn, datt se all Laaschten iwwerdroe kann.
Dëst ass am Fong datselwecht wéi AISC LRFD-1999, Klausel J1.9. Wéi och ëmmer, erlaabt déi kanadesch Norm CAN/CSA-S16.1-M94 och eng Stand-alone-Benotzung, wann d'Kraaft vum mechanesche Befestigungselement oder Schraube méi héich ass wéi déi vum Schweessen.
An dëser Matière sinn dräi Critèren konsequent: d'Méiglechkeete vu mechanesche Befestigungen vum Lagertyp an d'Méiglechkeete vu Schweißnähten addéieren sech net.
Sektioun 2.6.3 vun AWS D1.1 behandelt och Situatiounen, wou Schrauwen a Schweißnähten an enger zweedeeleger Verbindung kombinéiert kënne ginn, wéi an der Figur 1 gewisen. Schweißnähten lénks, geschrauft riets. Déi total Kraaft vu Schweißnähten a Schrauwen kann hei berécksiichtegt ginn. All Deel vun der ganzer Verbindung funktionéiert onofhängeg. Dofir ass dëse Code eng Ausnam vum Prinzip, deen am éischten Deel vun 2.6.3 enthale ass.
Déi grad diskutéiert Reegelen gëllen och fir nei Gebaier. Fir existent Strukturen seet d'Klausel 8.3.7 D1.1, datt wann d'Berechnungen weisen, datt en Niet oder eng Schraube duerch eng nei Gesamtlaascht iwwerlaascht gëtt, nëmmen déi existent statesch Laascht zougewise soll ginn.
Déiselwecht Reegele verlaangen, datt wann eng Niet oder e Schraube nëmme mat statesche Belaaschtungen iwwerlaascht oder zyklischen (Middegkeets-) Belaaschtungen ausgesat ass, genuch Basismetall a Schweißnähten bäigefüügt musse ginn, fir déi ganz Belaaschtung ze droen.
D'Verdeelung vun der Belaaschtung tëscht mechanesche Befestigungselementer a Schweißnähten ass akzeptabel, wann d'Konstruktioun virbelaascht ass, dat heescht, wann et zu engem Verrutsch tëscht de verbonnenen Elementer kënnt. Awer nëmme statesch Belaaschtunge kënnen op mechanesch Befestigungselementer ausgeübt ginn. Liewensbelaaschtungen, déi zu engem gréissere Verrutsch féiere kënnen, mussen duerch d'Benotzung vu Schweißnähten geschützt ginn, déi der ganzer Belaaschtung standhale kënnen.
Schweißnähten mussen esou benotzt ginn, datt se all ugewandten oder dynamesche Belaaschtungen standhalen. Wann mechanesch Befestigungselementer scho iwwerlaascht sinn, ass d'Laaschtverdeelung net erlaabt. Ënner zyklischer Belaaschtung ass d'Laaschtverdeelung net erlaabt, well d'Laascht zu engem permanente Verrutschen an Iwwerbelaaschtung vun der Schweißnaht féiere kann.
Illustratioun. Betruecht eng Iwwerlappungsverbindung, déi ursprénglech fest verschrauft war (kuckt Figur 2). D'Struktur gëtt extra Kraaft, a Verbindungen a Stecker mussen derbäigesat ginn, fir duebel Stäerkt ze kréien. Op Fig. 3 gëtt de Basisplang fir d'Verstäerkung vun den Elementer gewisen. Wéi soll d'Verbindung gemaach ginn?
Well den neie Stol mat dem ale Stol duerch Kälschweißnähten verbonnen huet misse ginn, huet den Ingenieur decidéiert, e puer Kälschweißnähten un der Verbindung bäizefügen. Well d'Schrauwen nach ëmmer um Platz waren, war déi ursprénglech Iddi, nëmmen déi Schweißnähten bäizefügen, déi néideg waren, fir déi extra Kraaft op den neie Stol ze iwwerdroen, andeems een erwaart huet, datt 50% vun der Laascht duerch d'Schrauwen an 50% vun der Laascht duerch déi nei Schweißnähten geet. Ass dat akzeptabel?
Loosst eis fir d'éischt dovun ausgoen, datt keng statesch Belaaschtungen op d'Verbindung aktuell ausgeübt ginn. An dësem Fall gëllt Paragraf 2.6.3 vun AWS D1.1.
An dëser Lagerverbindung kënnen d'Schweißnaht an de Bolzen net als Deel vun der Laascht ugesi ginn, dofir muss déi spezifizéiert Schweessgréisst grouss genuch sinn, fir déi ganz statesch an dynamesch Laascht ze droen. D'Droekapazitéit vun de Bolzen an dësem Beispill kann net berécksiichtegt ginn, well ouni statesch Laascht ass d'Verbindung an engem schlappen Zoustand. D'Schweißnaht (déi fir d'Halschent vun der Laascht geduecht ass) brécht ufanks, wann déi voll Laascht ugewannt gëtt. Dann probéiert de Bolzen, deen och fir d'Halschent vun der Laascht geduecht ass, d'Laascht ze iwwerdroen a brécht.
Weider gëtt dovun ausgaangen, datt eng statesch Belaaschtung ugewannt gëtt. Zousätzlech gëtt dovun ausgaangen, datt déi existent Verbindung ausräicht, fir déi existent permanent Belaaschtung ze droen. An dësem Fall gëllt Paragraf 8.3.7 D1.1. Nei Schweißnähten mussen nëmmen erhéichte stateschen a generelle Liewensbelaaschtungen aushalen. Existent eege Belaaschtungen kënnen existente mechanesche Befestigungselementer zougeuerdnet ginn.
Ënner konstanter Belaaschtung hänkt d'Verbindung net of. Amplaz droen d'Schrauwen hir Belaaschtung schonn. Et gouf e bësse Verrutschen an der Verbindung. Dofir kënne Schweißnähten benotzt ginn an si kënnen dynamesch Belaaschtungen iwwerdroen.
D'Äntwert op d'Fro "Ass dat akzeptabel?" hänkt vun de Belaaschtungsbedingungen of. Am éischte Fall, wann et keng statesch Belaaschtung gëtt, ass d'Äntwert negativ. Ënner de spezifesche Bedingunge vum zweete Szenario ass d'Äntwert jo.
Just well eng statesch Belaaschtung ugewannt gëtt, ass et net ëmmer méiglech, eng Conclusioun ze zéien. Den Niveau vun de statesche Belaaschtungen, d'Adäquatheet vun de bestehenden mechanesche Verbindungen an d'Natur vun den Endbelaaschtungen - egal ob statesch oder zyklisch - kënnen d'Äntwert änneren.
Duane K. Miller, MD, PE, 22801 Saint Clair Ave., Cleveland, OH 44117-1199, Manager vum Welding Technology Center, Lincoln Electric Company, www.lincolnelectric.com. Lincoln Electric produzéiert weltwäit Schweissausrüstung a Schweissverbrauchsmaterial. D'Ingenieuren an d'Techniker vum Welding Technology Center hëllefen de Clienten, Schweissproblemer ze léisen.
American Welding Society, 550 NW LeJeune Road, Miami, FL 33126-5671, Telefon 305-443-9353, Fax 305-443-7559, Websäit www.aws.org.
ASTM Intl., 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959, Telefon 610-832-9585, Fax 610-832-9555, Websäit www.astm.org.
American Steel Structures Association, One E. Wacker Drive, Suite 3100, Chicago, IL 60601-2001, Telefon 312-670-2400, Fax 312-670-5403, Websäit www.aisc.org.
FABRICATOR ass déi féierend Zäitschrëft an Nordamerika fir Stolfabrikatioun a Formung. D'Zäitschrëft publizéiert Neiegkeeten, technesch Artikelen an Erfollegsgeschichten, déi et den Hiersteller erméiglechen, hir Aarbecht méi effizient ze maachen. FABRICATOR ass zënter 1970 an der Branche aktiv.
Elo mat vollem Zougang zu der digitaler Editioun vun The FABRICATOR, einfachem Zougang zu wäertvollen Industrieressourcen.
Déi digital Editioun vum The Tube & Pipe Journal ass elo voll zougänglech a bitt einfachen Zougang zu wäertvolle Ressourcen aus der Industrie.
Kritt vollstännegen digitalen Zougang zum STAMPING Journal, mat der neister Technologie, Best Practices an Industrienews fir de Metallprägsmaart.
Mat vollem digitalem Zougang zu The Fabricator op Spuenesch hutt Dir elo einfachen Zougang zu wäertvolle Ressourcen aus der Industrie.