Në situata të ndryshme strukturore, inxhinierët mund të kenë nevojë të vlerësojnë forcën e nyjeve të bëra nga saldimet dhe elementët mekanikë të fiksimit. Sot, elementët mekanikë të fiksimit janë zakonisht bulona, ​​por modelet e vjetra mund të kenë edhe vida.
Kjo mund të ndodhë gjatë përmirësimeve, rinovimeve ose përmirësimeve të një projekti. Një dizajn i ri mund të kërkojë që bulona dhe saldimi të funksionojnë së bashku në një nyje ku materiali që do të bashkohet së pari bulona dhe më pas saldohet për t'i dhënë forcë të plotë nyjes.
Megjithatë, përcaktimi i kapacitetit total të ngarkesës së një nyjeje nuk është aq i thjeshtë sa mbledhja e shumës së komponentëve individualë (saldimeve, bulonave dhe ribatinave). Një supozim i tillë mund të çojë në pasoja katastrofike.
Lidhjet me bulona përshkruhen në Specifikimin e Lidhjeve Strukturore të Institutit Amerikan të Strukturave të Çelikut (AISC), i cili përdor bulona ASTM A325 ose A490 si montim të shtrënguar, parangarkesë ose çelës rrëshqitës.
Shtrëngoni lidhjet e shtrënguara fort me një çelës me ndikim ose çelësbërës duke përdorur një çelës konvencional me dy anë për të siguruar që shtresat të jenë në kontakt të ngushtë. Në një lidhje të paratensionuar, bulonat instalohen në mënyrë që ato t'i nënshtrohen ngarkesave të konsiderueshme tërheqëse, dhe pllakat t'i nënshtrohen ngarkesave kompresive.
1. Rrotulloni dadon. Metoda e rrotullimit të dados përfshin shtrëngimin e bulonit dhe më pas rrotullimin e dados në një sasi shtesë, e cila varet nga diametri dhe gjatësia e bulonit.
2. Kalibroni çelësin. Metoda e çelësit të kalibruar mat çift rrotulluesin që shoqërohet me tensionin e bulonit.
3. Bulon rregullimi i tensionit të tipit rrotullues. Bulonat e tensionit me hapje rrotulluese kanë thumba të vegjël në fundin e bulonit përballë kokës. Kur arrihet momenti i kërkuar i çift rrotullues, thumba hiqet.
4. Indeksi i tërheqjes së drejtë. Treguesit e tensionit të drejtpërdrejtë janë rondele speciale me fletëza. Sasia e ngjeshjes në grykë tregon nivelin e tensionit të aplikuar në bulon.
Me fjalë të thjeshta, bulonat veprojnë si kunja në nyje të ngushta dhe të paratensionuara, njësoj si një kunj prej bronzi që mban së bashku një pirg letre të shpuar. Lidhjet rrëshqitëse kritike funksionojnë me anë të fërkimit: parangarkesa krijon forcë poshtë dhe fërkimi midis sipërfaqeve të kontaktit punon së bashku për t'i rezistuar rrëshqitjes së nyjes. Është si një dosje që mban një pirg letrash së bashku, jo sepse në letër janë shpuar vrima, por sepse dosje i shtyn letrat së bashku dhe fërkimi e mban pirgun së bashku.
Bulonat ASTM A325 kanë një rezistencë minimale në tërheqje prej 150 deri në 120 kg për inç katror (KSI), varësisht nga diametri i bulonit, ndërsa bulonat A490 duhet të kenë një rezistencë në tërheqje prej 150 deri në 170-KSI. Lidhjet me vida sillen më shumë si nyje të ngushta, por në këtë rast, kunjat janë vida që zakonisht janë rreth gjysma e fortësisë së një bule A325.
Një nga dy gjërat mund të ndodhë kur një nyje e fiksuar mekanikisht i nënshtrohet forcave prerëse (kur një element tenton të rrëshqasë mbi një tjetër për shkak të një force të aplikuar). Bulonat ose ribatinat mund të jenë në anët e vrimave, duke bërë që bulonat ose ribatinat të shkëputen në të njëjtën kohë. Mundësia e dytë është që fërkimi i shkaktuar nga forca shtrënguese e elementeve të paratensionuara mund t'i rezistojë ngarkesave prerëse. Nuk pritet rrëshqitje për këtë lidhje, por është e mundur.
Një lidhje e ngushtë është e pranueshme për shumë aplikime, pasi rrëshqitja e lehtë nuk mund të ndikojë negativisht në karakteristikat e lidhjes. Për shembull, merrni parasysh një silo të projektuar për të ruajtur materiale granulare. Mund të ketë rrëshqitje të lehtë gjatë ngarkimit për herë të parë. Pasi të ndodhë rrëshqitja, ajo nuk do të ndodhë përsëri, sepse të gjitha ngarkesat pasuese janë të së njëjtës natyrë.
Kthimi i ngarkesës përdoret në disa aplikime, si p.sh. kur elementët rrotullues i nënshtrohen ngarkesave alternative në tërheqje dhe në shtypje. Një shembull tjetër është një element përkulës që i nënshtrohet ngarkesave plotësisht të përmbysura. Kur ka një ndryshim të rëndësishëm në drejtimin e ngarkesës, mund të kërkohet një lidhje e parangarkuar për të eliminuar rrëshqitjen ciklike. Kjo rrëshqitje përfundimisht çon në më shumë rrëshqitje në vrimat e zgjatura.
Disa nyje përjetojnë shumë cikle ngarkese të cilat mund të çojnë në lodhje. Këto përfshijnë presa, mbështetëse vinçash dhe lidhje në ura. Lidhjet rrëshqitëse kritike kërkohen kur lidhja i nënshtrohet ngarkesave të lodhjes në drejtim të kundërt. Për këto lloj kushtesh, është shumë e rëndësishme që nyja të mos rrëshqasë, kështu që nevojiten nyje kritike ndaj rrëshqitjes.
Lidhjet ekzistuese me bulona mund të projektohen dhe prodhohen sipas çdo standardi të tillë. Lidhjet me vida konsiderohen të shtrënguara.
Lidhjet e salduara janë të ngurta. Lidhjet me kallaj janë të ndërlikuara. Ndryshe nga lidhjet e ngushta me bulona, ​​të cilat mund të rrëshqasin nën ngarkesë, saldimet nuk kanë nevojë të shtrihen dhe të shpërndajnë ngarkesën e aplikuar në një masë të madhe. Në shumicën e rasteve, elementët mekanikë të salduar dhe të tipit kushineta nuk deformohen në të njëjtën mënyrë.
Kur përdoren saldime me elementë fiksues mekanikë, ngarkesa transferohet përmes pjesës më të fortë, kështu që saldimi mund të mbajë pothuajse të gjithë ngarkesën, me shumë pak të ndarë me bulonin. Kjo është arsyeja pse duhet të tregohet kujdes gjatë saldimit, fiksimit me bulona dhe shtrëngimit me vida. Specifikimet. AWS D1 zgjidh problemin e përzierjes së elementëve fiksues mekanikë dhe saldimeve. Specifikimi 1:2000 për saldimin strukturor - çelik. Paragrafi 2.6.3 thotë se për vida ose bulonat e përdorur në nyje të tipit kushineta (domethënë ku buloni ose vida vepron si kunj), elementët fiksues mekanikë nuk duhet të konsiderohen se ndajnë ngarkesën me saldimin. Nëse përdoret saldim, ato duhet të sigurohen për të mbajtur ngarkesën e plotë në nyje. Megjithatë, lejohen lidhjet e salduara në një element dhe të shtrënguara ose të bulona në një element tjetër.
Kur përdoren elementë fiksues mekanikë të tipit kushineta dhe shtohen saldime, aftësia mbajtëse e ngarkesës së bulonit neglizhohet kryesisht. Sipas këtij dispozite, saldimi duhet të jetë i projektuar për të transferuar të gjitha ngarkesat.
Kjo është në thelb e njëjtë me AISC LRFD-1999, klauzola J1.9. Megjithatë, standardi kanadez CAN/CSA-S16.1-M94 lejon gjithashtu përdorimin e pavarur kur fuqia e elementit mekanik të fiksimit ose bulonit është më e lartë se ajo e saldimit.
Në këtë çështje, tre kritere janë konsistente: mundësitë e fiksimeve mekanike të tipit të kushinetës dhe mundësitë e saldimeve nuk shtohen.
Seksioni 2.6.3 i AWS D1.1 diskuton gjithashtu situatat ku bulonat dhe saldimet mund të kombinohen në një nyje me dy pjesë, siç tregohet në Figurën 1. Saldimet në të majtë, të bulona në të djathtë. Fuqia totale e saldimeve dhe bulonave mund të merret parasysh këtu. Çdo pjesë e të gjithë lidhjes funksionon në mënyrë të pavarur. Kështu, ky kod është një përjashtim nga parimi i përfshirë në pjesën e parë të 2.6.3.
Rregullat e sapo diskutuara zbatohen për ndërtesat e reja. Për strukturat ekzistuese, klauzola 8.3.7 D1.1 thotë se kur llogaritjet strukturore tregojnë se një ribat ose bulon do të mbingarkohet nga një ngarkesë e re totale, vetëm ngarkesa statike ekzistuese duhet t'i atribuohet asaj.
Të njëjtat rregulla kërkojnë që nëse një ribënë ose bulon mbingarkohet vetëm me ngarkesa statike ose i nënshtrohet ngarkesave ciklike (lodhjes), duhet të shtohet metal bazë dhe saldime të mjaftueshme për të mbështetur ngarkesën totale.
Shpërndarja e ngarkesës midis elementeve të fiksimit mekanik dhe saldimeve është e pranueshme nëse struktura është e parangarkuar, me fjalë të tjera, nëse ka ndodhur rrëshqitje midis elementëve të lidhur. Por vetëm ngarkesa statike mund të vendosen në elementet e fiksimit mekanik. Ngarkesat e gjalla që mund të çojnë në rrëshqitje më të madhe duhet të mbrohen me përdorimin e saldimeve të afta të përballojnë të gjithë ngarkesën.
Saldimet duhet të përdoren për t'i bërë ballë të gjitha ngarkesave të aplikuara ose dinamike. Kur elementët e fiksimit mekanikë janë tashmë të mbingarkuar, ndarja e ngarkesës nuk lejohet. Nën ngarkesën ciklike, ndarja e ngarkesës nuk lejohet, pasi ngarkesa mund të çojë në rrëshqitje dhe mbingarkesë të përhershme të saldimit.
ilustrim. Merrni parasysh një nyje me bulona që fillimisht ishte shtrënguar fort (shih Figurën 2). Struktura shton fuqi shtesë dhe lidhjet dhe lidhësit duhet të shtohen për të siguruar dyfishin e forcës. Në fig. 3 tregohet plani bazë për forcimin e elementeve. Si duhet të bëhet lidhja?
Meqenëse çeliku i ri duhej të bashkohej me çelikun e vjetër me anë të saldimeve fileto, inxhinieri vendosi të shtonte disa saldime fileto në nyje. Meqenëse bulonat ishin ende në vend, ideja fillestare ishte të shtoheshin vetëm saldimet e nevojshme për të transferuar fuqinë shtesë te çeliku i ri, duke pritur që 50% e ngarkesës të kalonte nëpër bulonat dhe 50% e ngarkesës të kalonte nëpër saldimet e reja. A është e pranueshme?
Le të supozojmë së pari se aktualisht nuk aplikohen ngarkesa statike në lidhje. Në këtë rast, zbatohet paragrafi 2.6.3 i AWS D1.1.
Në këtë lloj bashkimi me kushineta, saldimi dhe buloni nuk mund të konsiderohen se ndajnë ngarkesën, kështu që madhësia e specifikuar e saldimit duhet të jetë mjaftueshëm e madhe për të mbështetur të gjithë ngarkesën statike dhe dinamike. Kapaciteti mbajtës i bulonave në këtë shembull nuk mund të merret parasysh, sepse pa një ngarkesë statike, lidhja do të jetë në gjendje të lirshme. Saldimi (i projektuar për të mbajtur gjysmën e ngarkesës) fillimisht këputet kur aplikohet ngarkesa e plotë. Pastaj buloni, gjithashtu i projektuar për të transferuar gjysmën e ngarkesës, përpiqet të transferojë ngarkesën dhe këputet.
Për më tepër, supozohet se aplikohet një ngarkesë statike. Përveç kësaj, supozohet se lidhja ekzistuese është e mjaftueshme për të mbajtur ngarkesën ekzistuese të përhershme. Në këtë rast, zbatohet paragrafi 8.3.7 D1.1. Saldimet e reja duhet të përballojnë vetëm ngarkesat statike dhe të përgjithshme të gjalla në rritje. Ngarkesat ekzistuese të ngordhura mund t'u caktohen elementeve të elementeve të fiksimit mekanik ekzistues.
Nën ngarkesë konstante, lidhja nuk përkulet. Në vend të kësaj, bulonat e mbajnë tashmë ngarkesën e tyre. Ka pasur disa rrëshqitje në lidhje. Prandaj, mund të përdoren saldime dhe ato mund të transmetojnë ngarkesa dinamike.
Përgjigja e pyetjes "A është kjo e pranueshme?" varet nga kushtet e ngarkesës. Në rastin e parë, në mungesë të një ngarkese statike, përgjigjja do të jetë negative. Në kushtet specifike të skenarit të dytë, përgjigjja është po.
Vetëm për shkak se aplikohet një ngarkesë statike, nuk është gjithmonë e mundur të nxirret një përfundim. Niveli i ngarkesave statike, përshtatshmëria e lidhjeve mekanike ekzistuese dhe natyra e ngarkesave fundore - qofshin statike apo ciklike - mund ta ndryshojnë përgjigjen.
Duane K. Miller, MD, PE, 22801 Saint Clair Ave., Cleveland, OH 44117-1199, Menaxher i Qendrës së Teknologjisë së Saldimit, Lincoln Electric Company, www.lincolnelectric.com. Lincoln Electric prodhon pajisje saldimi dhe materiale konsumuese saldimi në të gjithë botën. Inxhinierët dhe teknikët e Qendrës së Teknologjisë së Saldimit i ndihmojnë klientët të zgjidhin problemet e saldimit.
Shoqata Amerikane e Saldimit, 550 NW LeJeune Road, Miami, FL 33126-5671, telefon 305-443-9353, faks 305-443-7559, faqja e internetit www.aws.org.
ASTM Intl., 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959, telefon 610-832-9585, faks 610-832-9555, faqja e internetit www.astm.org.
Shoqata Amerikane e Strukturave të Çelikut, One E. Wacker Drive, Suite 3100, Chicago, IL 60601-2001, telefon 312-670-2400, faks 312-670-5403, faqja e internetit www.aisc.org.
FABRICATOR është revista kryesore në Amerikën e Veriut për prodhimin dhe formimin e çelikut. Revista boton lajme, artikuj teknikë dhe histori suksesi që u mundësojnë prodhuesve ta bëjnë punën e tyre në mënyrë më efikase. FABRICATOR ka qenë në industri që nga viti 1970.
Tani me akses të plotë në edicionin dixhital të The FABRICATOR, akses të lehtë në burime të vlefshme të industrisë.
Edicioni dixhital i The Tube & Pipe Journal tani është plotësisht i arritshëm, duke ofruar qasje të lehtë në burime të vlefshme të industrisë.
Merrni akses të plotë dixhital në Stamping Journal, i cili paraqet teknologjinë më të fundit, praktikat më të mira dhe lajmet e industrisë për tregun e stampimit të metaleve.
Tani me akses të plotë dixhital në The Fabricator en Español, ju keni akses të lehtë në burime të vlefshme të industrisë.