وسایل اتصالات در سازه های فولادی

نکته کارشناس مهم: این یک متن آموزشی بایگانی است، نه مشخصات طراحی فعلی، محاسبه استاتیک، یا دستورالعمل های ساخت و مونتاژ. ابعاد و اجرای سازه های فولادی باید از مقررات و استانداردهای معتبر، پروژه مهندس مجاز، مستندات سازنده، کنترل مصالح و اتصالات جوشی یا مکانیکی و همچنین اقدامات ایمنی تجویز شده پیروی کند.

طراحی و ساخت سازه های فولادی بخشی از پیشنهاد عمومی فعلی ساوو کوسیچ نیست. تمرکز تولید امروز شامل پنجره‌های چوبی، پنجره‌های چوبی-آلومینیومی و درب‌های سفارشی است.

در سازه های فولادی میله ها، تیرها، مخازن، تکیه گاه های سطحی و غیره متشکل از پروفیل های معتبر وجود دارد. اتصالات باید پروفایل های فردی را به گونه ای به هم متصل کنند که قطعات ساختاری را تشکیل دهند که به عنوان یک واحد عمل می کنند. این تنها در صورتی به دست می آید که اتصالات بتوانند تنش هایی را که بین تک تک قطعات ایجاد می شود به طور ایمن منتقل کنند. هنگامی که در اتصال بین دو قسمت فقط فشار وجود داشته باشد، تنش با تماس مستقیم بین وسیله اتصال و عنصر منتقل می شود. علاوه بر اتصالات ثابت، اتصالات متحرکی نیز وجود دارد که حرکات خاصی را امکان پذیر می کند (مفاصل، شاخه های مرکزی، کشش ها، بلبرینگ ها و غیره).

پرچ

فقط اصول اولیه در مورد پرچ ها گفته خواهد شد، زیرا امروزه تقریباً از آنها استفاده نمی شود - آنها با پیچ جایگزین شده اند. این پلاگ ها شبیه به میخ ها هستند که در دهانه هایی در قسمت هایی که قرار است به هم متصل شوند و سپس پرچ شوند قرار دارند. پرچ های خام (شکل 1) از فولاد گرد نورد شده ساخته شده اند. در مورد سازه های فولادی، پرچ ها به رنگ قرمز روشن پرچ می شوند. هنگام پرچ کاری، سر پرچ خام موجود با ابزار مناسب به خوبی پشتیبانی می شود. سر انتهایی با استفاده از یک چکش شکل می‌گیرد که عمدتاً توسط پنوماتیک هدایت می‌شود، تنها پس از اینکه گردن پرچ کاملاً رانده شد. برای کیفیت پرچ بسیار مهم است که گردن پرچ باید دهانه ها را کاملا پر کند. قطر پرچ 1mm کوچکتر از قطر سوراخ است، قبل از اینکه سر انتهایی شکل بگیرد، گردن پرچ باید با فشار یا مشت فشرده شود.

شکل. 1 - الف) پرچ خام؛ ب) پرچ با سر نیم دایره; ج) میخ پرچ با سر فرو رفته. د) پرچ با سر نیم دایره برای دیگ بخار

تنش و استحکام پرچ های فردی (استاتیک)

اتصالات برشی (شکل 2) مهمترین زمینه کاربرد پرچ ها در سازه های فولادی را تشکیل می دهد. با توجه به تعداد مقاطع بارگذاری برشی گردن پرچ، اتصالات یک تکه، دو تکه و چند تکه متمایز می شوند (شکل 3). با اتصال نشان داده شده در شکل. 4 (اتصال دو برش) یک حالت ولتاژ متقارن وجود دارد.

شکل. 2

شکل. 3 - اتصال یک تکه و دو تکه

فشار بین درب و پوشش سوراخ ها به ضخامت پرچ ها و ابعاد قطعات متصل شده بستگی دارد. توزیع آنها توسط شکل نشان داده شده است. 4a. برای محاسبه عملی، توزیع یکنواخت ولتاژ بر روی ضخامت ورق در نظر گرفته شد (شکل 4b). توزیع تنش در اطراف دور گردن پرچ در شکل نشان داده شده است. 4c. برای ابعاد، با توزیع یکنواخت بر روی قطر مطابق شکل محاسبه می شود. 4d. مقدار متوسط σlm ولتاژ روی پوشش سوراخ است.

شکل. 4 - تنش در هر پاکت سوراخ؛ الف) و ج) واقعی؛ ب) و د) مفروضات معمول محاسبه

محاسبه پرچ معمولی

مقاومت برشی در درجه اول به مواد پرچ بستگی دارد. هنگام ارزیابی نتایج آزمایش، باید در نظر داشت که جنس پرچ ها با موادی که ورق ها به آن وصل شده اند متفاوت است و با پرچ کردن، استحکام مواد پرچ افزایش می یابد.

مقاومت فشاری در هر پوشش سوراخ، به عنوان بالاترین مقدار بار، به وضوح مقاومت برشی بیان نمی‌شود. وقتی فاصله e از انتهای ورق خیلی زیاد نباشد، پرچ ها آن را پاره می کنند. شکل 5 تصاویر تفکیک شده را نشان می دهد. تنش خرد شدن در امتداد پوشش سوراخ، مورد نیاز برای برش دادن انتهای ورق ها، می تواند برای e < 2,5d prikazati obrascem σlB = σB e/d. Širina b je bez primetnog uticaja na jačinu gnječenja po omotaču rupe, σB je jačina na kidanje spojenih limova.

شکل. 5 - انواع شکستگی

قوانین پرچ تاریخی

Rivet Spaces. فاصله پرچ e (فاصله محوری) به دلیل پرچ کردن آسان، پیک تنش و کاهش مقاومت سوراخ به سمت پایین محدود می شود. حداکثر فاصله پرچ ها محدود است، بنابراین اتصال دهنده ها نباید به دلیل خطر زنگ زدگی باز شوند و همچنین نباید ورق ها تحت فشار خم شوند. بیشترین فاصله به ضخامت ورق t بستگی دارد. فاصله پرچ های معمولی برای پل های راه آهن و سایر سازه های فولادی در حدود خاصی متفاوت است. فاصله از انتها e1 است و در جهت نیرو است. فاصله از انتهای e2 عمود بر جهت نیرو است.

موقعیت پرچین. پرچ ها بیشتر به صورت طرح های پرچ معمولی چیده شده و در خطوط مستقیم پشت هم قرار می گیرند. برای مقاطع عرضی بیشتر، ردیف های بیشتری از پرچ ها مورد نیاز است (شکل 6)، که به موجب آن جدول 1 باید دنبال شود. برای پرچ های ساختاری داخلی میله های کششی پهن، می توان آن را تا دو برابر مقادیر جدول 1 افزایش داد.

شکل. 6 

شکل. 7 - نمونه پرچ برای فولاد پروفیل

پیچ و شاخه

پیچ ها تقریبا همیشه در سازه هایی که برای ایمن سازی اتصال ضروری است استفاده می شود. پیچ و مهره های ساخته شده از مواد باکیفیت باید نیروها را با اصطکاک منتقل کنند، در حالی که مقاومت برشی و تنش های فشاری روی پوسته پلاگین تاثیر قابل توجهی ندارد. در سازه های فولادی از پیچ هایی با رزوه متریک استفاده می شود. قوانین استفاده از پیچ ها با پرچ هایی با همان قطر سوراخ d مطابقت دارد. با این حال، کوچکترین فاصله نباید کمتر از e = 3,5d، ترجیحا 4d باشد. سایر فواصل، ریشه ها و اندازه گیری های خطی مانند پرچ ها هستند. به دلیل نیاز بیشتر به فضا برای مهره ها و آچار پیچ، پیچ ها باید بیشتر از پرچ ها از یکدیگر فاصله داشته باشند.

برای سازه های فولادی، عمدتاً اشکال زیر در نظر گرفته می شود:

پیچ شش گوش خام: دارای مهره شش گوش و واشر قطر نخ d = 10 تا 33 mm با قطر سوراخ d1 = 11 تا 34 mm. این پیچ ها فقط در رزوه ها ماشین کاری می شوند، بنابراین فاصله 0,5 تا 2 mm ​​بین بدنه و سوراخ را در نظر بگیرید. باید مراقب نیروهای بالاتر بود، زیرا اتصالات با پیچ اغلب تغییر شکل های قابل توجهی را نشان می دهند.

شکل. 8 - پیچ

Counterbolts: ابعاد آنها مطابق با پیچ های شش گوش خام است، اما بدنه ماشینکاری شده دقیقاً استوانه ای دارند به طوری که سوراخ را به خوبی پر می کنند. هنگامی که نیاز به انتقال نیروهای بزرگتر است یا زمانی که حرکات در اتصالات باید در محدوده کوچک باقی بمانند، پیچ‌های خام جایگزین پیچ‌های خام می‌شوند.

_صفحات پشتی: پیچ ها با صفحات پشتی اعمال می شوند. ضخامت صفحه بستگی به اندازه پیچ استفاده شده دارد.

Markings: نشانه‌ها، سوراخ‌ها و اندازه‌های پیچ در جدول زیر آمده است:

شکل. 9 - علائم پیچ

تنش استاتیکی تک پیچ ها

اتصالات برشی: حالت تنش در اتصالات پیچی شبیه به اتصالات پرچ شده است. هنگام اندازه گیری، با مقادیر متوسط ​​تنش برشی τm و فشار روی پوشش سوراخ σlm محاسبه می شود. مشخص است که فشار روی بدنه سوراخ هنگام ورود رزوه ها به سوراخ بسیار افزایش می یابد، بنابراین باید از آن اجتناب شود.

مقاومت اصطکاکی در اتصالات معمولی با پیچ کمتر از اتصالات پرچ شده است، زیرا هنگام سفت کردن مهره‌ها، تنها نیروهای سفت کننده نسبتاً کمی می‌توان به دست آورد. سفت شدن بیش از حد به نخ ها آسیب می رساند. این به پیچ های با ارزش بالا اشاره دارد که مقاومت اصطکاک در اتصالات را برای رفتار آنها بسیار مهم می کند.

مقاومت برشی شمع های استوانه ای نصب شده مانند پرچ ها است. آزمایش پارگی استاتیک، در شرایط عادی، نمی تواند تفاوتی را بین شاخه های نصب شده و پرچ ها از نظر مقاومت فشاری در هر پوشش سوراخ تعیین کند. در طول بارگذاری خستگی، مقاومت اصطکاکی نسبتاً پایین‌تر دلیل رفتار متفاوت اتصالات با پیچ است.

پیچ های خام در اتصالات بار برشی تا 20% به دلیل شکاف بین سوراخ و بدنه پیچ مقاومت کمتری دارند. به همین دلیل تنش های مجاز برای پیچ های خام کمتر از پیچ های نصب شده است. برای ابعاد، قطر واقعی بدنه باید d گرفته شود.

سرپوش مفصلی

کلاهک های اتصالی اتصالی مقاوم در برابر تنش و فشار ایجاد می کنند که در آن عناصر متصل شده می توانند بچرخند. کاربرد در اتصالات تکیه گاه های گربر، تسمه های معلق پل های معلق زنجیری، اتصالات میله های کششی به صورت مفاصل و … شبکه هایی با اتصالات گره ای به محل اتصال به اصطلاح. پل با چوب پنبه تقریباً دیگر ساخته نمی شود. نیروهای اصطکاک بزرگی که روی دوشاخه ها ایجاد می شود، از حرکت جلوگیری می کند، در حالی که چرخش متقابل فقط با گشتاورهای بزرگتر به دست می آید.

شکل. 10 - درپوش، الف) درپوش با پیچ؛ ب) چوب پنبه با شکاف. ج) درپوش یک پل معلق

وضعیت تنش در دوشاخه بیشتر شبیه اتصالات پرچ شده است. بنابراین شمع ها با توجه به میانگین تنش برشی τm و میانگین تنش فشاری در هر پوشش سوراخ σlm اندازه گیری می شوند. از آنجایی که شاخه ها باید به راحتی چرخانده شوند، σlm کمتر گرفته می شود. تنش‌های خمشی در شاخه‌ها عمدتاً ناچیز است، اما زمانی که بخش‌های متصل شده بسیار متمرکز باشند، می‌توانند به مقادیر قابل توجهی برسند.

برای هر شی واقعی، از روش های محاسبه جاری، جزئیات مشترک تجویز شده و مستندات پروژه یک کارشناس مجاز استفاده می شود. این متن به عنوان یک منبع آموزشی تاریخی حفظ می شود.