રિવેટ અને બોલ્ટ જોડાણો – તાણમાં આવેલા અને દબાણમાં આવેલા સળિયાં

જોડાણો એવી કડીઓ છે જે લંબાવા અથવા વધારવા માટે ઉપયોગી થાય છે. જોડાણો, ઉદાહરણ તરીકે, જરૂરી બને છે કારણ કે ઉપલબ્ધ રોલ્ડ લંબાઈઓ અથવા પાટાની પહોળાઈઓ પૂરતી નથી, અને સ્થાપન દરમિયાન પરિવહન થનારા અલગ ઘટકોના કદ અને વજનની મર્યાદાઓને કારણે પણ જરૂરી બને છે. પટ્ટાઓ એ તે પટ્ટાઓને કહેવામાં આવે છે જે જોડાણમાં આવેલી ખોટને ઢાંકી દે છે. બધી અન્ય કડીઓ, ખાસ કરીને વિવિધ દિશાઓના ટ્રસના દંડો અને વિવિધ સપાટીઓમાં આવેલા ટેકો વચ્ચેની કડીઓ, જોડાણો તરીકે ઓળખાય છે.

સામાન્ય જોડાણોમાં, જોડાણોના પટ્ટા અને રિવેટ્સ પૂર્ણ બળ અનુસાર આકાર આપવામાં આવે છે. તેથી સામાન્ય જોડાણમાં જોડાણની સપાટીઓનો પરસ્પર સંપર્ક જરૂરી નથી.

તાણમાં રહેલા અને દબાણમાં રહેલા દંડોનો મુખ્ય ઉપયોગ ક્ષેત્ર (આ એવા સાચા દંડો છે, જેઓ પર મુખ્યત્વે નોર્મલ બળો લાગુ પડે છે) રેટશો છે. આ વિભાગના વિચારવિમર્શોમાં દબાણમાં રહેલા દંડોના વાંકાથી પડવાની જોખમને ધ્યાનમાં લેવામાં આવતું નથી. સૌપ્રથમ સ્થૈતિક મજબૂતી પર વિચાર કરવામાં આવશે.

તાણમાં રહેલી દંડીઓમાં છિદ્રોનો ઘટાડો

વહનક્ષમતા: છિદ્રો/ખુલાસાઓને કારણે તાણવાળા દંડમાં તાણની સ્થિતિ નોંધપાત્ર રીતે સ્થાનિક રીતે બદલાઈ જાય છે. પ્રમાણાનુપાતના વિસ્તારમાં નબળા પાડેલા અનુચ્છેદ અનુસાર તાણનું વિતરણ મળે છે (આકૃતિ 1). આયાતાકાર દંડમાં સૌથી મોટો લંબાણ તાણ A. Henning મુજબ છે:

maxσ = σm*[3-(d/b) + 0,8(d/b)2]

ચિત્ર 1 - બોર કરાયેલા દંડામાં અનુલંબ અને આડાં તાણો a) A. Henning મુજબ; b) M. Rudeloff મુજબ

સીમાકીય સ્થિતિમાં d/b = 0 અતિપહોળા લેમેલાઓ માટે અહીંથી maxσ = 3σm મળે છે અને આકૃતિ 1a પર દર્શાવેલી સ્થિતિ માટે d/b = 1/3 હોય ત્યારે maxσ = 2,42 σm. લંબાણ દબાણ સિવાય આડાં અને કતરણ દબાણો પણ હોય છે. સૌથી મોટું તાણ છિદ્રની પરિધિ પર હોય છે. ત્યાં પ્રથમ સ્થાયી વિકૃતિઓ દેખાય છે, એટલે કે તાણના શિખરો વિઘટિત થાય છે અને ક્રોસ-સેક્શન મુજબ તાણનું સમીકરણ થાય છે. છિદ્રોના વિસ્તારમાં નોંધપાત્ર સ્થાયી વિકૃતિઓ ત્યારે જ દેખાય છે, જ્યારે કમજોરી પડેલા વિભાગમાં સરેરાશ તાણ σm ઉપજ સીમા σFO કરતાં વધી જાય. SF = Fm * σF પર દંડનો કુલ વિસ્તરણ છિદ્ર વગરના દંડની સરખામણીએ માત્ર અલ્પ પ્રમાણમાં વધુ હોય છે. (Fm નબળા વિભાગનું ક્ષેત્રફળ છે)

રિવેટ કરેલા દંડાઓના તાણ પરીક્ષણમાં તૂટણ હંમેશા નબળા કરાયેલા અક્ષેત્રોમાં જ થાય છે. સામાન્ય પરિસ્થિતિમાં, તૂટણનો ભાર પૂરતી ચોકસાઈથી SB = Fn * σB. ખુલ્લા છિદ્ર ધરાવતા તાણાયેલા દંડાઓ પર તોડવાના પરીક્ષણોએ તૂટણના આકારો દર્શાવ્યા જેમ કે આકૃતિ 2 માં.

Sl. 2 - તાણમાં રહેલા દંડોના તૂટણના ચિત્રો

રિવેટેડ જોડાણો પરના પ્રયોગોમાં દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે એક જ પંક્તિમાં રિવેટ ધરાવતા જોડાણો, એક પછી એક ઘણી પંક્તિઓમાં રિવેટ ધરાવતા જોડાણોની તુલનામાં ઓછી પ્રતિરોધ ક્ષમતા ધરાવે છે. તેના આધારે ઉપયોગી ક્રોસ-સેક્શનમાં તૂટણ વખતે સરેરાશ તાણ σB જેટલું હતું:

તાણગ્રસ્ત દંડો માટેનું પરિમાણન પ્રક્રિયા: સામાન્ય ગણતરી પદ્ધતિ મુજબ, સરેરાશ તાણ માટે σm = S/Fm ≤ અનુσ લાગુ પડવું જોઈએ અને તે પણ તમામ સંબંધિત Fm અનુચ્છેદોમાં. છિદ્રોની કપાત ઊભા અનુચ્છેદમાં છિદ્રોની સૌથી વધુ સંખ્યા માટે નક્કી કરવામાં આવે છે, અને શક્ય છે કે તૂટેલો અનુચ્છેદ વધુ છિદ્રો સાથે નાનું Fm મૂલ્ય આપે (આકૃતિ 2). આ દૃષ્ટિએ, રોલ્ડ પ્રોફાઇલ્સમાં Fm વિસ્ફોટ સાથે ગણવામાં આવે છે. સંયુક્ત અનુચ્છેદોમાં પણ આ જ રીતે પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે.

Fm/F નો અનુપાત સામાન્ય રીતે 0,8 અને 0,9 વચ્ચે રહે છે, એટલે કે છિદ્રોનો કપાત ΔF = F – Fm સમગ્ર દંડના અક્ષેત્ર F ના 10% થી 20% જેટલો હોય છે. મોટા માળખાઓમાં ΔF વજન પર ઘણો અસર કરે છે, તેથી છિદ્રોનો ઓછો કપાત ધરાવતા અક્ષેત્રો શોધવા યોગ્ય છે.

વિકૃતિઓ: છિદ્રો ધરાવતા તણાયેલ દંડોની સ્થિતિસ્થાપક લંબાઇ, સરખાવી શકાય એવા બિનછિદ્રિત દંડોની તુલનામાં માંડ થોડી વધારે હોય છે. જોડાણોની કુલ લંબાઇ લગભગ જોડાયેલા લેમેલાઓ જેટલી જ હોય છે. તેથી, સ્ટીલ બંધારણોની વિકૃતિ ગણતરી માટે અક્ષત દંડોના E અને F મૂલ્યો સાથેની સ્થિતિસ્થાપક લંબાઇઓ નિર્ધારિત કરવી પૂરતી છે. વિકૃતિ સામેની સુરક્ષા સ્લબળાઈ ધરાવતા દંડોમાં, ઉદાહરણ તરીકે દબાયેલા દંડોની તુલનામાં, વધારે હોય છે.

રિવેટોમાં બળોની વહેંચણી

ક્ર.3

દંડમાં બળ Sનું વિવિધ જોડાણ રિવેટ્સમાં વિતરણ તેની સ્થિતિસ્થાપક વિશેષતાઓ પર આધારિત છે, તે “સ્થૈતિક રીતે અનિશ્ચિત” છે. આકૃતિ 3ના કેસમાં N1, N2, …નું વિતરણ રિવેટ્સ અને જોડાયેલા પ્લેટ્સની વિકૃતિ પર આધાર રાખે છે, અને તે Fpodvezice/Fštapaના અનુપાત સાથે બદલાય છે. Fpodvezice ≠ Fštapa માટે રિવેટ્સમાં અંતિમ બળો હવે સમાન રહેતા નથી (આકૃતિ 50a). Fpodvezice/Fštapaના અનુપાતમાં ઘટાડા સાથે Nn ઓછું થાય છે, N1 Sની નજીક આવે છે. ખૂબ જ અલગ જાડાઈવાળી પટ્ટીઓનું જોડાણ (આકૃતિ 4b) પ્રથમ રિવેટના અતિભારને કારણે યોગ્ય નથી.

આકૃતિ 4 - Fštap > Fpodvezice માટે રિવેટ્સ પરનો ભાર

ફલક અને કસાવટની પટ્ટીઓ કઠોર, ફક્ત રિવેટો લચીલા (આકૃતિ 5a). ત્યારે બધા રિવેટો સમાન રીતે વળે છે, રિવેટોમાં લાગતા બધા બળો સમાન હોવા જોઈએ.

રિવેટ્સ કઠોર, માત્ર લેમેલ્સ અને બંધાણીઓ લવચીક (આકૃતિ 5b). પ્રથમ અને છેલ્લી રિવેટ વચ્ચેની દંડ અને બંધાણીઓમાં લંબાઈવધારાઓ સમાન હોવા જોઈએ, તેથી મળે છે N2 = N3 = … = Nn-1 = 0, સિવાય N1 = S * x1.

ક્ર.5

બળોની વાસ્તવિક વિતરણ આ સીમાવર્તી સ્થિતિઓ વચ્ચે આવેલું છે. જો ભાર વધે, તો સૌપ્રથમ અંતિમ રિવેટ્સમાં સ્થાયી વિકૃતિ ઊભી થાય છે, સૌથી વધુ લોડવાળા રિવેટ્સ નિર્ભાર થાય છે અને બળોનું વિતરણ વધુ સમાન બને છે. વધુ વિકૃતિઓ દેખાવા પછી, બળોનું વિતરણ તે સ્થિતિની નજીક જાય છે જ્યાં પટ્ટીઓ અને બંધનકાંડા કઠોર હોય, એટલે કે રિવેટ્સમાં બળો લગભગ સમાન હોય છે, જો રિવેટ્સનું કાપણ નિર્ણાયક હોય તો.

ભંગસમયનો ભાર: રિવેટ્સને લગાવવાની રીતનો τBV પર લગભગ કોઈ પ્રભાવ નથી. જોડાણની કાપણી શક્તિ τBV રિવેટ્સની સંખ્યા, તેમની ગોઠવણી અને રિવેટ કરેલી જોડાણની આકારરચનાથી વ્યવહારિક રીતે સ્વતંત્ર છે; ભંગસમયનો ભાર સારા અનુમાનમાં તમામ રિવેટ્સ પર સમાન ભારને અનુરૂપ છે. એ જ વાત, માર્ગમાં, સામાન્ય બોલ્ટ જોડાણો માટે પણ લાગુ પડે છે, જેથી નિષ્કર્ષ કાઢી શકાય કે સરકાણ સામેનો પ્રતિકાર ભારવહન ક્ષમતાને નોંધપાત્ર રીતે અસર કરતો નથી.

પરિમાણન: સ્ટીલના માળખાં અને કેન્દ્રિય ભાર ધરાવતા દંડોમાં સમાન વિતરણ પ્રમાણે ગણતરી કરવામાં આવે છે, એટલે કે દરેક રિવેટ પર N = S/n. લાંબા જોડાણોમાં પ્રથમ રિવેટો વહેલા જ અતિભારિત થઈ જાય છે, તેથી 6 કરતાં વધુ રિવેટો એક પછી એક મૂકવાનું શક્ય હોય તેટલું ટાળવામાં આવે છે.

સ્લાઇડિંગ સામે પ્રતિરોધ: જોડાણોમાં સરકવાનું પહેલેથી જ તુલનાત્મક રીતે નાના ભાર હેઠળ દેખાય છે. સ્લાઇડિંગ સામેનો પ્રતિરોધ મુખ્યત્વે કસાવ બળ પર આધારિત છે, જે ઘણા પ્રભાવોને કારણે બદલાય છે. રિવેટવાળા જોડાણો અને અત્યાર સુધી સામાન્ય રહેલા બોલ્ટોના પરિમાણ નિર્ધારણમાં આ અવગણવામાં આવે છે. ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા બોલ્ટવાળા જોડાણો તરફ ધ્યાન દોરવામાં આવે છે.

પહોળાઈ પ્રમાણે રિવેટોમાં બળનું વિતરણ: રિવેટોના સમાન અંતરે, બળની દિશાને લંબ (આંક. 6a) સ્થિતિમાં, અલગ-અલગ રિવેટોને સમાન પહોળાઈની a આડછીંદી પટ્ટીઓ મળતી હોવાથી, પ્રથમ અંદાજમાં રિવેટોમાંના બળ N = a t σ સમાન મોટા હોય છે. અસમાન અંતરવાળા રિવેટોમાં વિતરણ સ્થિતિસ્થાપક રીતે અનિશ્ચિત છે; આંક. 6b ના કેસમાં તે લીવરના નિયમ મુજબ થાય છે.

ફિગ. 6

તણાયેલો દંડ

ચાલુ ભાગ: સમમિતિપૂર્ણ ટાઈ સાથેનો જોડાણ (આકૃતિ 3 અને 4). જોડાણના સ્થળે દંડમાં લાગતું બળ S માત્ર ટાઈએ જ વહન કરવું જોઈએ. જોડાણમાંના રિવેટ્સનું પરિમાણ પણ S અનુસાર નક્કી કરવું જોઈએ, કારણ કે તેમને જોડાયેલા દંડનું સમગ્ર બળ ટાઈમાં સ્થાનાંતરિત કરવું પડે છે.

એકતરફી પટ્ટીવાળા જોડાણો જોડાયેલા શીટો, પટ્ટીઓ અને રિવેટોમાં નોંધપાત્ર વધારાના વાંકાણ તણાવ સાથે જોડાયેલા હોય છે. મોટા વિકૃતિઓને કારણે, એકતરફી કવરિંગ જોડાણો માત્ર ત્યારે જ વપરાય છે (આકૃતિ 7) જ્યારે દંડ વાંકાણ સામે કઠોર હોય અથવા બાજુથી એ રીતે આધારિત હોય કે તે વળી ન શકે.

ક્ર.7

પરોક્ષ જોડાણ – જ્યારે પટ્ટીઓ જોડાયેલ શીટ્સ પર સીધી રીતે બેસી શકતી નથી, ત્યારે રિવેટ્સ અને શીટ્સમાં વળાંકના ઘણાં વધારે તાણ ઊભા થાય છે. તેથી m સ્તરોની સંખ્યાના આધારે, સીધા ઓવરલેપ જોડાણની સ્થિતિમાં n કરતાં રિવેટ્સની વધુ સંખ્યા n’ પસંદ કરવામાં આવે છે.

ક્ર. 8

જટિલ અનુચ્છેદોમાં કસાવટની પટ્ટીઓ એવી રીતે ગોઠવવામાં આવે છે કે સ્થાનિક તણાવવધારો ટળે, તેથી કસાવટની પટ્ટીઓના જુદા જુદા ક્ષેત્રો તેઓ જે અનુચ્છેદના ભાગને ઢાંકી રાખે છે તેના ક્ષેત્ર અનુસાર નક્કી કરવામાં આવે છે, શક્ય હોય તો ગુરુત્વકેન્દ્રની સ્થિતિ જાળવી રાખીને. આથી જુદા પડતા કસાવટના ક્ષેત્રોના વિતરણ તણાવ વિતરણમાં થતા ફેરફારો સાથે સંબંધિત છે. આકૃતિ 9 માં એક-ભીંતવાળા દંડનું ચાલુ રાખવું દર્શાવાયું છે, અને આકૃતિ 10 માં 4 ઊભી શીટો અને એક ભાગ વચ્ચે કોણિયાકાર પટ્ટીઓ સાથેનું બે ભાગનું દંડ દર્શાવાયું છે.

આકૃતિ 9

ફિગ. 10

જોડાણ: તાણમાં રાખેલા દંડોના જોડાણો માટે મૂળભૂત રીતે એ જ સંબંધો લાગુ પડે છે જેમ કે લંબાવામાં. પરીક્ષણોએ બળના સમમિત પરિચયની મોટી શ્રેષ્ઠતા દર્શાવી છે. એકતરફી જોડાણમાં, લંબાઈ અને આડવી બંને દિશામાં ભારે વાંકણો થાય છે (આકૃતિ 11). નોંધપાત્ર વધારાના વાંકણ તાણો હોવા છતાં, એકતરફી રીતે જોડાયેલા L અને C દંડો લગભગ સંપૂર્ણપણે ઉપયોગમાં લઈ શકાય છે. જો વધારાના વાંકણ ક્ષણોને સમાન બનાવવા માટે પગલાં ન લેવાયા હોય, તો એક જોડાણની વહનક્ષમતા અડધી સુધી ઘટી શકે છે.

ક્ર.11

જોડાણો કવર કરવા માટે ગાંઠવાળા શીટો લેવાની નથી, તેના માટે ખાસ પટ્ટીઓની વ્યવસ્થા કરવી જોઈએ. જ્યારે દંડના ક્રોસ-સેક્શનનો મોટો ભાગ ગાંઠવાળા શીટના સમતલમાં આવે ત્યારે ગાંઠવાળા શીટ સાથેનું જોડાણ સરળ બને છે.

આક. 12 - જોડાણવાળા અને જોડાણ વિના કૉર્નર બ્રેકેટવાળા જોડાણો

દબાયેલ દંડ

સંકોચિત દંડોના જોડાણ અને વધારાં માટે તાણવાળા દંડોની જેમ જ સિદ્ધાંતો લાગુ પડે છે, અને તેમાં પણ કુલ બળ કીલાં અને બાંધણીઓ દ્વારા સંક્રમિત થાય છે, એટલે કે દંડની સંપૂર્ણ સપાટી F અનુસાર Fpodvezica અને Fs, અનુક્રમે Fl. નિયમસર જોડાણોની સપાટીઓ સરખી બેસાડેલી નથી. ઈમારતી સ્ટીલ રચનાઓમાં, બહુ માળમાંથી પસાર થતા, માત્ર સંકોચન પર ભારિત સ્તંભોમાં, ઓવરલેપ ઓછી રાખીને પસાર કરવાની શક્યતા ઉપયોગમાં લેવાય છે. સંકોચિત દંડોની ભારવહન ક્ષમતા, જો પહેલાં અસ્થિરતાની સ્થિતિ ઊભી ન થાય, તો યીલ્ડ મર્યાદા પહોંચતાં વધુમાં વધુ સમાપ્ત થઈ જાય છે, કારણ કે ત્યારે મોટી વિકૃતિઓ ઊભી થાય છે અને દંડ બાજુએ વળી જાય છે. કીલાંથી ભરેલા છિદ્રોનો દંડના વર્તનમાં એવો કોઈ નિર્ધારિત પ્રભાવ જોવા મળતો નથી.

રિવેટેડ જોડાણોની થાક-શક્તિ

થાક પ્રતિકારના દૃષ્ટિકોણથી રિવેટેડ જોડાણોમાં મુખ્યત્વે છિદ્રો પર દેખાતા તણાવના શિખરો નિર્ણાયક હોય છે. થાક પ્રતિકાર માત્ર છિદ્રોને કારણે જ નોંધપાત્ર રીતે ઘટી જાય છે. ખુલ્લા છિદ્રો ધરાવતા દંડાઓ ખેંચાણ હેઠળના થાક પરીક્ષણોમાં નબળા આડછેદોમાં તૂટે છે, અને થાક-ભંગ છિદ્રની ધાર પરની તિરાડોથી શરૂ થાય છે, જે સતત આગળ વધીને આડછેદમાં ફેલાય છે. તેથી ચોખ્ખા છિદ્રો વિશેષ મહત્ત્વના છે. ચિત્ર 13 માં વિવિધ વર્ગોમાં ચપ્ટા દંડાઓની થાક પ્રતિકાર ક્ષમતા દર્શાવવામાં આવી છે (જમણે ઉચ્ચતર સ્ટીલ વર્ગ છે). મોટા પૂર્વલોડિંગ σu પર બંને પદાર્થો ઉપજ સીમા ઉપરની થાક પ્રતિકાર ક્ષમતા σDz સહન કરે છે. તણાવની પરાસ બંને વર્ગો માટે અંદાજે સમાન છે.

ચિત્ર 13 - થાક પ્રતિકાર ક્ષમતા σDz

રિવેટેડ જોડાણોના ખેંચાણ અને દબાણના વૈકલ્પિક ભારણ માટે મૂળભૂત રીતે એકદિશા ભારણ જેવી જ સંબંધિતતાઓ લાગુ પડે છે. નોંધવા જેવું છે કે વૈકલ્પિક ભારણ હેઠળ તાણનું આયામ લગભગ 1,5 ગણું વધારે હોય છે (આકૃતિ 14), પરંતુ આ ભારણ હેઠળ રિવેટ્સ એકદિશા ભારણ કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધુ જોખમમાં રહે છે.

Sl. 14 - જોડાણવાળા રિવેટેડ બંધાણોની ખેંચાણ થાક શક્તિ