পেরেক ও বল্টুর সংযোগ – টান ও চাপগ্রস্ত দণ্ড

সংযোগ বলতে এমন জোড়াকে বোঝায় যা দৈর্ঘ্য বৃদ্ধি বা বড় করার কাজে ব্যবহৃত হয়। উদাহরণস্বরূপ, উপলব্ধ রোলকৃত শিটের দৈর্ঘ্য বা প্রস্থ যথেষ্ট না হলে সংযোগের প্রয়োজন হয়; সংযোজনকালে পরিবহনযোগ্য পৃথক উপাদানের মাত্রা ও ওজন সীমিত রাখার জন্যও এগুলি দরকার হয়। সংযোজন-স্ট্র্যাপ বলা হয় সেই শিটগুলোকে, যা সংযোগের বিচ্ছিন্নতা ঢেকে রাখে। অন্যান্য সব জোড়া, বিশেষত বিভিন্ন দিকের ট্রাস-দণ্ড ও বিভিন্ন তলে থাকা সমর্থকের মধ্যকার জোড়াগুলোকে সংযোগ হিসেবে চিহ্নিত করা হয়।

সাধারণ সংযোগে, সংযোজন-স্ট্র্যাপ ও সংযোগের রিভেটগুলো পূর্ণ শক্তি অনুযায়ী আকার নির্ধারণ করা হয়। তাই স্বাভাবিক সংযোগে সংযোগের পৃষ্ঠদ্বয়কে স্পর্শ করতে হবে—এমন কোনো প্রয়োজন নেই।

টান ও চাপের অধীনে থাকা দণ্ডগুলির (অর্থাৎ প্রকৃত দণ্ড, যেগুলি প্রধানত স্বাভাবিক বল দ্বারা লোডিত) প্রধান প্রয়োগক্ষেত্র হলো রেটিকুলার কাঠামো। এই অনুচ্ছেদের আলোচনায় চাপপ্রাপ্ত দণ্ডের বাকিয়ে যাওয়ার ঝুঁকি বিবেচনায় নেওয়া হয়নি। প্রথমে স্থিতিক শক্তি আলোচনা করা হবে।

টানা রডে ছিদ্রের কর্তন

বহনক্ষমতা: ছিদ্র/খোলা অংশের কারণে টানযুক্ত দণ্ডে চাপের অবস্থা স্থানীয়ভাবে উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হয়। সমানুপাতিকতার অঞ্চলে দুর্বলীকৃত প্রস্থচ্ছেদে চাপের বণ্টন অনুরূপ হয় (চিত্র 1). আয়তাকার দণ্ডে সর্বাধিক অনুদৈর্ঘ্য চাপ A. Henning-এর মতে হলো:

maxσ = σm*[3-(d/b) + 0,8(d/b)2]

চিত্র 1 - ছিদ্রযুক্ত দণ্ডে অনুদৈর্ঘ্য ও আনুভূমিক চাপ a) A. Henning-এর মতে; b) M. Rudeloff-এর মতে

সীমান্ত অবস্থায় d/b = 0 খুব প্রশস্ত ল্যামেলার ক্ষেত্রে সেখান থেকে maxσ = 3σm পাওয়া যায়, এবং চিত্র 1a-তে দেখানো ক্ষেত্রে d/b = 1/3 হলে maxσ = 2,42 σm। অনুদৈর্ঘ্য চাপ ছাড়াও আড়াআড়ি ও শিয়ার চাপও থাকে। সর্বাধিক চাপ থাকে ছিদ্রের আবরণের ওপর। সেখানেই প্রথম স্থায়ী বিকৃতি দেখা দেয়, অর্থাৎ চাপের শিখরগুলো ভেঙে যায় এবং ক্রস-সেকশন জুড়ে চাপের সমীকরণ ঘটে। ছিদ্রের অঞ্চলে লক্ষণীয় স্থায়ী বিকৃতি তখনই দেখা যায়, যখন দুর্বল করা সেকশনে গড় চাপ σm প্রসারণসীমা σFO অতিক্রম করে। SF = Fm * σF অবস্থায় দণ্ডের মোট প্রসারণ ছিদ্রবিহীন দণ্ডের তুলনায় কেবল সামান্য বেশি। (Fm হলো সর্বনিম্ন সেকশনের ক্ষেত্রফল)

রিভেট করা দণ্ডের টান পরীক্ষায় ভাঙন সর্বদাই দুর্বলীকৃত অনুচ্ছেদে ঘটে। সাধারণ অবস্থায় ভাঙনকালে লোড যথেষ্ট নির্ভুলভাবে SB = Fn * σB। খোলা ছিদ্রযুক্ত টানগ্রস্ত দণ্ডের ছিন্নীকরণ পরীক্ষা ভাঙনের চিত্র দেখিয়েছে, যেমন চিত্র 2-এ।

চিত্র 2 - টানা রডের ভাঙনের ছবি

রিভেটেড সংযোগের পরীক্ষায় দেখা গেছে যে এক সারি রিভেটযুক্ত জোড়গুলির প্রতিরোধ ক্ষমতা পরপর একাধিক সারি রিভেটযুক্ত জোড়ের তুলনায় কম। সে অনুযায়ী, কার্যকর ছেদে ভাঙনের সময় গড় চাপ σB ছিলঃ

টানযুক্ত দণ্ডের জন্য মাত্রা নির্ধারণের পদ্ধতি: প্রচলিত হিসাবপদ্ধতি অনুযায়ী, গড় টানজনিত চাপের জন্য σm = S/Fm ≤ অনুমোদিত σ প্রযোজ্য হতে হবে এবং তা সব প্রাসঙ্গিক Fm ক্ষেত্রফলে। ছিদ্রের কর্তন সর্বাধিক সংখ্যক ছিদ্রযুক্ত লম্ব প্রস্থচ্ছেদে নির্ধারিত হয়, এবং এমনও হতে পারে যে বহু ছিদ্রযুক্ত ভাঙা প্রস্থচ্ছেদ Fm-এর আরও কম মান দেয় (চিত্র 2). এই অর্থে রোলড প্রোফাইলের ক্ষেত্রে Fm প্রসারণসহ গণনা করা হয়। যৌগিক প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রে একইভাবে কাজ করা হয়।

Fm/F অনুপাত সাধারণত 0,8 এবং 0,9-এর মধ্যে থাকে, অর্থাৎ ছিদ্রজনিত হ্রাস ΔF = F – Fm দণ্ডের সমগ্র অনুচ্ছেদ F-এর 10% থেকে 20% পর্যন্ত হয়। বড় বড় কাঠামোতে ΔF ওজনে অনেক প্রভাব ফেলে, তাই ছিদ্রজনিত হ্রাস কম এমন অনুচ্ছেদ খুঁজে নেওয়া মূল্যবান।

বিকৃতি: ছিদ্রযুক্ত টান টানা দণ্ডগুলোর স্থিতিস্থাপক দীর্ঘায়ন তুলনীয় অছিদ্র দণ্ডগুলোর তুলনায় সামান্যই বেশি। জোড়গুলোর মোট দীর্ঘায়ন প্রায় সংযুক্ত ল্যামেলাগুলোর সমান। অতএব, স্টিল কাঠামোর বিকৃতি গণনার জন্য অপরক্ষয়িত দণ্ডের E এবং F মান ব্যবহার করে স্থিতিস্থাপক দীর্ঘায়ন নির্ধারণ করাই যথেষ্ট। দুর্বলতা থাকা দণ্ডগুলোর ক্ষেত্রে প্রবাহের বিরুদ্ধে নিরাপত্তা, যেমন চাপে থাকা দণ্ডগুলোর তুলনায়, বেশি।

রিভেটে বলের বণ্টন

ক্রম3

দণ্ডে বল S-এর বিভিন্ন রিভেটযুক্ত সংযোগে বণ্টন তার স্থিতিস্থাপক বৈশিষ্ট্যের ওপর নির্ভর করে, এটি “স্থিতিগতভাবে অনির্ধারিত”। চিত্র 3-এর ক্ষেত্রে বণ্টন N1, N2, … রিভেট ও সংযুক্ত পাতগুলোর বিকৃতির ওপর নির্ভর করে, এবং এটি Fপডভেজিসে/Fষ্টাপ-এর অনুপাতের সঙ্গে পরিবর্তিত হয়। Fপডভেজিসে ≠ Fষ্টাপ হলে রিভেটগুলোর চূড়ান্ত বল আর সমানভাবে বড় থাকে না (চিত্র 50a)। Fপডভেজিসে/Fষ্টাপ অনুপাত কমার সঙ্গে সঙ্গে Nn কমে যায়, N1 S-এর আরও কাছে আসে। খুব ভিন্ন পুরুত্বের ল্যামেলা যুক্ত করা (চিত্র 4b) প্রথম রিভেটের অতিরিক্ত লোডের কারণে উপযোগী নয়।

চিত্র 4 - Fštap > Fpodvezice এর জন্য রিভেটের লোড

লেমেলাগুলি এবং পট্টিগুলি শক্ত, কেবল রিভেটগুলোই নমনীয় (চিত্র 5a)। তখন সব রিভেট সমানভাবে বেঁকে যায়, রিভেটগুলোর সব বল অবশ্যই সমান হতে হবে।

রিভেটগুলো কঠিন, কেবল ল্যামেলা এবং টাই-রডগুলো স্থিতিস্থাপক (চিত্র 5b)। যেহেতু প্রথম ও শেষ রিভেটের মধ্যবর্তী দণ্ড ও টাই-রডগুলোর প্রসারণ সমান হতে হবে, তাই অনুসৃত হয় N2 = N3 = … = Nn-1 = 0, ব্যতীত N1 = S * x1.

ক্রম5

বল-বণ্টনের প্রকৃত অবস্থান এই সীমান্তিক ক্ষেত্রগুলোর মাঝখানে থাকে। লোড বাড়ালে প্রথমে প্রান্তীয় রিভেটে স্থায়ী বিকৃতি দেখা দেয়, সবচেয়ে বেশি লোডপ্রাপ্ত রিভেটগুলো কিছুটা মুক্ত হয় এবং বল-বণ্টন ক্রমে আরও সমান হয়ে ওঠে। বড় বিকৃতি দেখা দেওয়ার পর, বল-বণ্টন এমন অবস্থার দিকে যায় যেখানে ল্যামেলা ও টাই-রডগুলো কঠিন, অর্থাৎ রিভেটগুলোর বল প্রায় সমান হয়ে যায়, যদি রিভেটের শিয়ারিং নির্ণায়ক হয়।

ভাঙন-লোড: রিভেট বসানোর পদ্ধতির τBV-এর ওপর প্রায় কোনো প্রভাব নেই। সংযোগের কাষ্ঠলযোজন ক্ষমতা τBV কার্যত রিভেটের সংখ্যা, তাদের বিন্যাস, রিভেটযুক্ত সংযোগের আকৃতি—এসবের ওপর নির্ভরশীল নয়; ভাঙন-লোড ভালো আনুমানিকতায় সব রিভেটে সমান লোড প্রয়োগের সমতুল্য। তদুপরি, সাধারণ বোল্টযুক্ত সংযোগের ক্ষেত্রেও একই কথা প্রযোজ্য, সেখান থেকে বোঝা যায় যে স্লিপের প্রতি প্রতিরোধ বহনক্ষমতার ওপর গুরুত্বপূর্ণ প্রভাব ফেলে না।

মাত্রা নির্ধারণ: ইস্পাত কাঠামো এবং কেন্দ্রিকভাবে লোডপ্রাপ্ত দণ্ডের ক্ষেত্রে সমান বণ্টনের ভিত্তিতে গণনা করা হয়, অর্থাৎ প্রতিটি রিভেটের জন্য N = S/n। যেহেতু দীর্ঘ সংযোজনে প্রথম রিভেটগুলো খুব তাড়াতাড়ি অতিলোড হয়ে যায়, তাই একের পর এক 6টির বেশি রিভেট ব্যবহার করা সম্ভব হলে এড়ানো হয়।

স্লাইডিং প্রতিরোধ: সংযোগস্থলে পিছলানো তুলনামূলকভাবে অল্প লোডেই দেখা দেয়। স্লাইডিং প্রতিরোধ প্রধানত প্রাক-টান বলের ওপর নির্ভর করে, যা বহু প্রভাবের কারণে পরিবর্তিত হয়। রিভেট-সংযোগ এবং এখন পর্যন্ত প্রচলিত বোল্ট-সংযোগের নকশায় এটি উপেক্ষিত থাকে। উচ্চ-ক্ষমতার বোল্ট-সংযোগের প্রতি দৃষ্টি আকর্ষণ করা হচ্ছে।

প্রস্থ বরাবর রিভেটগুলিতে বলের বণ্টন: বলের দিকের লম্বভাবে রিভেটগুলির দূরত্ব সমান হলে (চিত্র 6a), পৃথক রিভেটের জন্য ক্রস-সেকশনের সমান-প্রস্থের a স্ট্রিপ প্রযোজ্য হয়; সুতরাং প্রথম আনুমানিক হিসাবে রিভেটগুলিতে বল N = a t σ সমান হয়। অসম রিভেট-দূরত্বে বণ্টনটি স্থিতিবৈজ্ঞানিকভাবে অনির্ণেয়; চিত্র 6b-এর ক্ষেত্রে এটি লিভারের নিয়ম অনুসারে ঘটে।

চিত্র। 6

টানযুক্ত দণ্ড

পরবর্তী অংশ: সমমিত আঁটনসহ সংযোজন (চিত্র 3 এবং 4). সংযোজনের স্থানে দণ্ডের S বলটি কেবলমাত্র আঁটনটিকেই বহন করতে হবে। সংযোজনে থাকা রিভেটগুলোকেও S অনুযায়ী একইভাবে আকার নির্ধারণ করতে হবে, কারণ সেগুলিকে সংযোজিত দণ্ডের সম্পূর্ণ বলটি আঁটনে স্থানান্তর করতে হবে।

একপাশে কভারযুক্ত সংযোজনগুলো সংযুক্ত পাত, কভার-প্লেট এবং রিভেটে উল্লেখযোগ্য অতিরিক্ত বাঁকন চাপ সৃষ্টি করে। বড় বিকৃতির কারণে একপাশে কভার দেওয়া সংযোজন কেবল তখনই ব্যবহার করা হয় (চিত্র 7) যখন দণ্ডটি বাঁকনের জন্য দৃঢ় থাকে অথবা পাশ থেকে এমনভাবে সমর্থিত থাকে যে এটি বাঁকতে না পারে।

ক্রম7

অপ্রত্যক্ষ সংযোজন – যখন ব্রেসিং স্ট্রিপগুলো সংযোজিত পাতগুলোর ওপর সরাসরি বসতে পারে না, তখন রিভেট ও পাতগুলিতে বাঁকজনিত চাপ উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি হয়। তাই m স্তর-স্তরের সংখ্যা অনুযায়ী সরাসরি সংযোজনের ক্ষেত্রে n সংখ্যার তুলনায় বেশি সংখ্যক n’ রিভেট বেছে নেওয়া হয়।

ক্রম 8

জটিল প্রস্থচ্ছেদে পট্টিগুলো এমনভাবে বণ্টিত হয় যাতে স্থানীয় চাপবৃদ্ধি এড়ানো যায়; তাই পৃথক পট্টি-ক্ষেত্রগুলো তাদের আচ্ছাদিত প্রস্থচ্ছেদের অংশের ক্ষেত্রফল অনুযায়ী নির্ধারিত হয়, সম্ভব হলে কেন্দ্রভার বজায় রেখে। এ থেকে ভিন্ন পট্টি-ক্ষেত্রের বণ্টন চাপ-বণ্টনের পরিবর্তনের সঙ্গে সম্পর্কিত। চিত্র 9-এ এক-দেয়ালবিশিষ্ট, চিত্র 10-এ দ্বি-অংশের দণ্ডের ধারাবাহিকতা 4 উল্লম্ব পাত এবং কোণকরের মধ্যে একটি মুখসহ দেখানো হয়েছে।

চিত্র 9

চিত্র। 10

সংযোজন: টানা দণ্ডের সংযোজনে মূলত সম্প্রসারণের ক্ষেত্রের মতোই সম্পর্ক প্রযোজ্য। পরীক্ষায় বলের সমমিত প্রয়োগের বড় সুবিধা দেখা গেছে। একপাশ থেকে সংযোজন করলে দৈর্ঘ্য ও প্রস্থ উভয় দিকেই তীব্র বক্রতা সৃষ্টি হয় (চিত্র 11). উল্লেখযোগ্য অতিরিক্ত বাঁক-চাপ সত্ত্বেও একপাশে সংযুক্ত L এবং C দণ্ড প্রায় সম্পূর্ণরূপে ব্যবহার করা যায়। অতিরিক্ত বাঁক মোমেন্ট সমতা আনার ব্যবস্থা না নিলে একটি সংযোজনের বহনক্ষমতা অর্ধেক পর্যন্ত কমে যেতে পারে।

ক্রম11

সংযোজনগুলো ঢাকতে গিয়ে নোডাল পাত ব্যবহার করা উচিত নয়; এর জন্য বিশেষ কভার-প্লেট নির্ধারণ করতে হবে। দণ্ডের ক্রস-সেকশনের বড় অংশটি যখন নোডাল পাতের সমতলে পড়ে, তখন নোডাল পাতের সংযোগ সহজ হয়।

চিত্র 12 - সংযোগকারী কোণদণ্ডসহ ও ছাড়া সংযোগ

চাপযুক্ত দণ্ড

চাপযুক্ত দণ্ডের জোড়া এবং সংযোগের জন্যও একই নীতি প্রযোজ্য যেমন টানযুক্ত দণ্ডের ক্ষেত্রে, এবং সেখানেও মোট বল রিভেট ও কভার-প্লেটের মাধ্যমে সঞ্চারিত হয়, অর্থাৎ দণ্ডের পূর্ণ ক্ষেত্রফল F অনুযায়ী Fpodvezica এবং Fs, অর্থাৎ Fl নির্ধারিত হয়। সাধারণত জোড়ার পৃষ্ঠগুলো সঠিকভাবে মিলিয়ে বসানো হয় না। ভবন নির্মাণের ইস্পাত কাঠামোতে, বহুতলজুড়ে চলা এবং কেবল চাপ বহনকারী স্তম্ভগুলির ক্ষেত্রে, জোড়ার কম আচ্ছাদন রেখে সংযোগ চালিয়ে যাওয়ার সুযোগ ব্যবহার করা হয়। যদি এর আগে অস্থিতিশীলতার ঘটনা না ঘটে, তবে চাপযুক্ত দণ্ডের বহনক্ষমতা সর্বোচ্চ ফলনসীমায় পৌঁছানোর সঙ্গে সঙ্গে শেষ হয়ে যায়, কারণ তখন বড় বিকৃতি দেখা দেয় এবং দণ্ড পার্শ্বীয়ভাবে বাকলিয়ে ওঠে। রিভেট-ভরা ছিদ্রগুলির এই আচরণে এমন কোনো শনাক্তযোগ্য প্রভাব থাকে না।

রিভেটযুক্ত সংযোগের ক্লান্তিজনিত শক্তি

পিনযুক্ত সংযোগের ক্লান্তি-শক্তির ক্ষেত্রে প্রধানত প্রাসঙ্গিক হলো গর্তগুলিতে সৃষ্ট চাপের শিখর। শুধুমাত্র গর্তের কারণেই ক্লান্তি-শক্তি উল্লেখযোগ্যভাবে কমে যায়। খোলা গর্তযুক্ত দণ্ডগুলো টানজনিত ক্লান্তি পরীক্ষায় দুর্বল অনুচ্ছেদে ভেঙে যায়, এবং ক্লান্তিজনিত ভাঙন শুরু হয় গর্তের প্রান্তে সূক্ষ্ম ফাটল থেকে, যা ক্রমাগত অনুচ্ছেদের ভেতর আরও প্রসারিত হয়। তাই মসৃণ গর্ত বিশেষ গুরুত্বের। চিত্র 13-এ বিভিন্ন শ্রেণিতে সমতল দণ্ডের ক্লান্তি-শক্তি দেখানো হয়েছে (ডানদিকে ইস্পাতের উচ্চতর শ্রেণি)। বেশি প্রাথমিক লোড σu এ উভয় উপকরণই ফলনসীমার উপরে σDz ক্লান্তি-শক্তি সহ্য করে। উভয় শ্রেণির জন্য চাপের আম্প্লিটিউড প্রায় সমান।

চিত্র 13 - ক্লান্তিজনিত শক্তি σDz

টান ও চাপের পর্যায়ক্রমিক লোডে রিভেটযুক্ত সংযোগের ক্ষেত্রে মূলত একমুখী লোডের মতোই অনুরূপ সম্পর্ক প্রযোজ্য। লক্ষ্যণীয় যে পর্যায়ক্রমিক লোডে চাপের অ্যামপ্লিটিউড প্রায় 1,5 গুণ বড় (চিত্র 14), তবে এই লোডের অধীনে রিভেটগুলো একমুখী লোডের তুলনায় অনিবার্যভাবে বেশি ঝুঁকির মধ্যে থাকে।

চিত্র 14 - রিভেটযুক্ত সংযোগের টেনশনে ক্লান্তিজনিত শক্তি