खिळे व बोल्टांनी जोडणी – ताणलेले आणि दाबलेले दांडे

जोड म्हणजे वाढ किंवा विस्तारासाठी वापरल्या जाणाऱ्या जोडणी. उदाहरणार्थ, उपलब्ध रोल केलेल्या पत्र्यांची लांबी किंवा रुंदी पुरेशी नसल्यामुळे जोडांची गरज भासते; संकलनाच्या वेळी वाहून नेण्यात येणाऱ्या स्वतंत्र घटकांच्या परिमाणांवर आणि वजनावर मर्यादा असल्यामुळेही त्यांची आवश्यकता असते. पाट्या म्हणजे जोडणीतील खंड झाकणाऱ्या पत्र्या. इतर सर्व जोडणी, विशेषतः विविध दिशांतील जाळीच्या दांड्या आणि विविध पातळ्यांतील आधारकांमधील, जोडणी म्हणून ओळखल्या जातात.

सामान्य जोडांमध्ये जोडणी पाट्या आणि रिव्हेट्स पूर्ण बलानुसार आकारमानानुसार ठरविले जातात. त्यामुळे सामान्य जोडामध्ये जोडणीच्या पृष्ठभागांचा परस्पर संपर्क असणे आवश्यक नाही.

ताणलेल्या आणि दाबलेल्या दांड्यांचा (हे खरे दांडे आहेत, जे प्रामुख्याने सामान्य बलांनी लोड केलेले असतात) मुख्य उपयोग जाळ्यांमध्ये होतो. या विभागातील विचारात दाबलेल्या दांड्यांच्या वाकण्याच्या धोक्याचा विचार केलेला नाही. सर्वप्रथम स्थिर सामर्थ्याचा विचार केला जाईल.

ताणलेल्या दांडींमधील छिद्रांची वजावट

वहनक्षमता: ताणलेल्या दांड्यातील ताणस्थिती छिद्रे/उघड्यांमुळे स्थानिक पातळीवर लक्षणीयरीत्या बदललेली असते. प्रमाणिकतेच्या क्षेत्रात ताणांचे वितरण दुर्बल केलेल्या छेदाशी सुसंगत असते (आकृ. 1). A. Henning नुसार आयताकृती दांड्यातील सर्वाधिक लांबीच्या दिशेतील ताण:

maxσ = σm*[3-(d/b) + 0,8(d/b)2]

आकृ. 1 - छिद्रित दांड्यातील लांबीचे आणि आडव्या दिशा-ताण a) A. Henning नुसार; b) M. Rudeloff नुसार

मर्यादित परिस्थितीत d/b = 0 अतिशय रुंद लॅमेलांसाठी यावरून maxσ = 3σm मिळते, आणि आकृ. 1a मध्ये दाखविलेल्या परिस्थितीसाठी d/b = 1/3 असताना maxσ = 2,42 σm मिळते. लांबीच्या ताणाबरोबरच आडवे आणि कातर ताणही असतात. सर्वाधिक ताण छिद्राच्या आवरणावर असतो. तेथे प्रथम कायमस्वरूपी विकृती दिसून येतात, म्हणजे ताणाचे शिखर विघटित होतात आणि छेदात ताणांचे समानीकरण घडते. छिद्रांच्या क्षेत्रात लक्षणीय कायमस्वरूपी विकृती तेव्हाच दिसतात, जेव्हा दुर्बलित छेदातील सरासरी ताण σm हा σFO प्रवाही मर्यादेपेक्षा जास्त होतो. SF = Fm * σF असताना दांड्याचे एकूण प्रसारण छिद्र नसलेल्या दांड्यापेक्षा फक्त थोडेसेच अधिक असते. (Fm हा सर्वात दुर्बल छेदाचा क्षेत्रफळ आहे)

रिव्हेट केलेल्या काठ्यांवरील ताण चाचण्यांत तुटणे नेहमीच कमकुवत छेदांमध्ये होते. सामान्य परिस्थितीत तुटण्यावरील भार पर्याप्त अचूकपणे SB = Fn * σB. छिद्रे उघडी असलेल्या ताणलेल्या काठ्यांवरील तुटण्याच्या चाचण्यांत भंगाचे प्रकार आकृ. 2 प्रमाणे दिसून आले.

आकृ. 2 - ताणलेल्या दांड्यांच्या तुटण्याची चित्रे

रिव्हेटेड जोडांवरील प्रयोगांमध्ये दाखविले गेले की एका ओळीत रिव्हेट्स असलेल्या जोडांची प्रतिकारक्षमता, एकामागोमाग अनेक ओळींच्या रिव्हेट्स असलेल्या जोडांपेक्षा कमी असते. त्यानुसार उपयोगी छेदामधील तुटण्यावरील सरासरी ताण σB असा होता:

ताणलेल्या दांड्यांसाठी आकारनिर्धारणाची पद्धत: सामान्य गणनापद्धतीनुसार, सरासरी ताणासाठी σm = S/Fm ≤ अनुमतσ हे सर्व महत्त्वाच्या Fm छेदांमध्ये लागू असणे आवश्यक आहे. छिद्रांचा वजाबाकी भाग सर्वाधिक छिद्र असलेल्या सरळ छेदासाठी ठरवला जातो, आणि असे होऊ शकते की जास्त छिद्र असलेला तुटक छेद Fm ची कमी किंमत देईल (आकृ. 2). या दृष्टीने रोल केलेल्या प्रोफाइल्ससाठी Fm उलगडून मोजले जाते. संयुक्त छेदांसाठीही याच अर्थाने कार्य केले जाते.

Fm/F हे प्रमाण नियमाने 0,8 आणि 0,9 यांच्यामध्ये असते, म्हणजे छिद्रांची कपात ΔF = F – Fm ही काठीच्या संपूर्ण छेद F च्या 10% ते 20% इतकी असते. मोठ्या संरचनांमध्ये ΔF वजनावर मोठा परिणाम करते, म्हणून छिद्रांची कपात कमी असलेले छेद शोधणे उपयुक्त ठरते.

विकृती: छिद्र असलेल्या ताणलेल्या दांड्यांचे लवचिक लांबणीकरण तुलनीय न छिद्रित दांड्यांपेक्षा केवळ थोडेच अधिक असते. सांध्यांचे एकूण लांबणीकरण जवळजवळ जोडलेल्या पत्रकांइतकेच असते. म्हणून, स्टील संरचनांच्या विकृतीच्या गणनेसाठी न दुर्बल झालेल्या दांड्यांच्या E आणि F मूल्यांसह लवचिक लांबणीकरण निश्चित करणे पुरेसे ठरते. दुर्बलता असलेल्या दांड्यांमध्ये प्रवाहाविरुद्ध सुरक्षितता, उदा., दाबलेल्या दांड्यांपेक्षा अधिक असते.

रिव्हेटांमधील बलांचे वितरण

क्र.3

दांडीतील बल S चे वेगवेगळ्या रिव्हेट जोडांवर वितरण तिच्या प्रत्यास्थ गुणधर्मांवर अवलंबून असते; ते “स्थैतिकदृष्ट्या अनिश्चित” आहे. आकृ. 3 च्या बाबतीत N1, N2, … यांचे वितरण रिव्हेट आणि जोडलेल्या पत्र्यांच्या विकृतीवर अवलंबून असते; ते Fpodvezice/Fštapa या गुणोत्तरानुसार बदलते. Fpodvezice ≠ Fštapa असताना रिव्हेटमधील अंतिम बल आता समान राहत नाहीत (आकृ. 50a). Fpodvezice/Fštapa या गुणोत्तरात घट होत गेल्यावर Nn लहान होते, N1 हे S च्या अधिक जवळ येते. अत्यंत भिन्न जाडीच्या लॅमेलांचे जोडणे (आकृ. 4b) पहिल्या रिव्हेटच्या अतिभारामुळे योग्य ठरत नाही.

आकृ. 4 - Fštap > Fpodvezice साठी रिव्हेटांवरील भार

पट्ट्या आणि टाय-रॉड कठीण असताना, फक्त रिव्हेट्स लवचिक असतात (आकृ. 5a). मग सर्व रिव्हेट्सना समान वाकणे मिळते, रिव्हेट्समधील सर्व बल समान असले पाहिजेत.

जोडणी ठिसूळ, फक्त पट्ट्या आणि ताणदोर लवचिक (आकृ. 5ब). पहिल्या आणि शेवटच्या रिव्हेटमधील दांड्यात व ताणदोरांतील लांबणी समान असली पाहिजे, त्यामुळे पुढील निष्पन्न होते N2 = N3 = … = Nn-1 = 0, N1 = S * x1 वगळून.

क्र.5

Stvarna raspodela sila leži između ovih graničnih slučajeva. Ako se opterećenje povećava, javlja se najpre u krajnjim zakivcima trajna deformacija, najjače opterećeni zakivci se rasterećuju i raspodela sila postaje sve ravnomernija. Posle pojave većih deformacija, raspodela sila se približava slučaju gde su lamele i podvezice krute, tj. sile u zakivcima su gotovo podjednake, u slučaju ako je merodavno smicanje zakivaka.

अपयशावेळीचा भार: रिव्हेट बसविण्याची पद्धत τBV वर जवळजवळ कोणताही परिणाम करत नाही. जोडणीची कर्तन-शक्ती τBV प्रत्यक्षात रिव्हेट्सची संख्या, त्यांची मांडणी, रिव्हेटेड जोडणीचा आकार यांवर अवलंबून नसते; अपयशावेळीचा भार सर्व रिव्हेट्सवर समप्रमाणात लावलेल्या भाराशी चांगल्या अंदाजाने जुळतो. हाच दावा तसेच सामान्य बोल्ट जोडण्यांबाबतही लागू होतो, यावरून घसरणीविरुद्धचा प्रतिकार वहनक्षमतेवर मूलभूत परिणाम करत नाही असे निष्कर्ष काढता येते.

आकारनिर्धारण: पोलादी संरचना आणि केंद्रित भार वहन करणाऱ्या दांड्यांसाठी गणना समसमान वितरणाने केली जाते, म्हणजे प्रत्येक रिव्हेटवर N = S/n. लांब जोडांमध्ये पहिल्या रिव्हेटांवर लवकरच अतिभार येतो, म्हणून सलग 6 पेक्षा अधिक रिव्हेट शक्यतो टाळावेत.

घसरणीला प्रतिकार: सांध्यांमध्ये घसरण तुलनेने लहान भारावरच दिसून येते. घसरणीचा प्रतिकार मुख्यत्वे आवळण्याच्या बलावर अवलंबून असतो, जो अनेक प्रभावांमुळे बदलतो. रिव्हेटेड जोडांमध्ये आणि आतापर्यंत प्रचलित बोल्टांमध्ये त्याचा विचार मापांकनात केला जात नाही. उच्च-शक्तीच्या बोल्ट जोडांकडे लक्ष वेधले जाते.

रिव्हेट्समधील बलांचे रुंदीप्रमाणे वितरण: रिव्हेटांमधील अंतर बलाच्या दिशेला लंब समान असेल (आकृ. 6a) तर, प्रत्येक रिव्हेटला समान रुंदीच्या a छेदाच्या पट्ट्या मिळतात; म्हणून पहिल्या अंदाजात रिव्हेट्समधील बल N = a t σ समान असतात. असमान रिव्हेट-अंतरांच्या बाबतीत वितरण स्थैतिकदृष्ट्या अनिश्चित असते; आकृ. 6b मधील प्रसंगी ते लीव्हर नियमानुसार होते.

चित्र. 6

ताणलेला दांडा

सातत्य: सममित सस्पेन्शनसह सातत्य (आकृ. 3 आणि 4). जोडणीच्या ठिकाणी दांड्यातील S बल केवळ सस्पेन्शननेच वाहून नेले पाहिजे. जोडणीतील रिव्हेटस् देखील S नुसार आकारित करावेत, कारण त्यांना संपूर्ण बल जोडलेल्या दांड्यातून सस्पेन्शनमध्ये हस्तांतरित करावे लागते.

एकतर्फी कव्हरसह असलेले सांधे जोडलेल्या पत्र्यांमध्ये, कव्हर पट्ट्यांमध्ये आणि रिव्हेटांमध्ये लक्षणीय अतिरिक्त वाकण ताण निर्माण करतात. मोठ्या विकृतींमुळे एकतर्फी कव्हरचा वापर फक्त तेव्हाच केला जातो (आकृ. 7) जेव्हा दांडा वाकण्यास कठीण असतो किंवा तो बाजूने अशा प्रकारे धरलेला असतो की तो वाकू शकत नाही.

क्र.7

मधला सांधा – जेव्हा बाइंडिंग पट्ट्या जोडलेल्या पत्र्यांवर थेट बसू शकत नाहीत, तेव्हा रिव्हेट आणि पत्र्यांवर वाकण्याचे ताण लक्षणीयरीत्या अधिक येतात. म्हणून m मधल्या थरांच्या संख्येनुसार, सांधे थेट झाकण्याच्या वेळी असलेल्या n रिव्हेटांपेक्षा n’ ही अधिक रिव्हेटांची संख्या निवडली जाते.

क्र. 8

संयुक्त छेदांमध्ये टाय-रॉड अशा प्रकारे मांडले जातात की स्थानिक ताणवाढ टाळली जाईल; म्हणून टाय-रॉडच्या स्वतंत्र क्षेत्रफळांचे निर्धारण त्यांनी व्यापलेल्या छेदभागाच्या क्षेत्रफळानुसार केले जाते, शक्य तितके गुरुत्वकेंद्राचे स्थान कायम ठेवून. यापासून भिन्न असलेल्या टाय-रॉड क्षेत्रफळांच्या मांडण्या ताणवितरणातील बदलांशी संबंधित असतात. आकृ. 9 मध्ये एकभिंतीच्या, तर आकृ. 10 मध्ये 4 उभ्या पत्र्यांसह आणि कोनपट्ट्यांमधील एका पत्र्यासह दोन-भागांच्या दांड्याचा पुढील भाग दाखवला आहे.

आकृ. 9

चित्र. 10

जोडणी: ताणलेल्या दांड्यांच्या जोडण्यांसाठी मुळात विस्तारासाठी लागू असलेलेच संबंध वैध आहेत. प्रयोगांनी बलाच्या सममित प्रवेशाचे मोठे फायदे दर्शवले आहेत. एकतर्फी जोडणीमध्ये, लांबीच्या आणि आडव्या दिशेत तीव्र वाकणे निर्माण होते (आकृ. 11). लक्षणीय अतिरिक्त वाकी ताण असूनही, एकतर्फी जोडलेले L आणि C दांडे जवळजवळ पूर्णपणे उपयोगात आणता येतात. अतिरिक्त वाकी घूर्णनांचे समानीकरण करण्यासाठी उपाय न केल्यास एका जोडणीची वहनक्षमता निम्मीपर्यंत घटू शकते.

क्र.11

सांधे झाकण्यासाठी नोडल पत्रे वापरू नयेत; त्यासाठी विशेष कव्हर पट्ट्या नियोजित कराव्यात. दांड्याच्या छेदाचा मोठा भाग जेव्हा नोडल पत्र्याच्या समतलात येतो तेव्हा नोडल पत्र्याशी जोडणी सुलभ होते.

आकृ. 12 - जोडणी कोनसहित आणि कोनाविना जोडणी

दाबलेला दांडा

दाबाखालील दांड्यांच्या जोडणी आणि सांधणीसाठी तेच तत्त्व लागू होतात जे ताणाखालील दांड्यांसाठी लागू होतात; त्यांच्यातही एकूण बल रिव्हेट्स आणि बँड्सद्वारे हस्तांतरित केले जाते, म्हणजेच दांड्याच्या पूर्ण क्षेत्र F नुसार Fबँड आणि Fs, अनु. Fl यांचे परिमाणन केले जाते. नियमानुसार जोडणीचे पृष्ठभाग परस्पर जुळवून बसविलेले नसतात. इमारत बांधकामातील लोखंडी संरचनांमध्ये, अनेक मजल्यांतून जाणाऱ्या आणि फक्त दाबाखाली असलेल्या स्तंभांमध्ये, जोडणीच्या कमी आच्छादनासह चालविण्याची शक्यता वापरली जाते. दाबाखालील दांड्यांची वहनक्षमता संपते, जर त्यापूर्वी अस्थिरतेच्या घटना उद्भवल्या नाहीत, तर उशिरात उशिरा यील्ड मर्यादेला पोहोचल्यावर; कारण तेव्हा मोठ्या विकृती निर्माण होतात आणि दांडी बाजूने वाकते. रिव्हेट्सने भरलेल्या छिद्रांचा त्यावर दंडाच्या वर्तनावर कोणताही जाणवण्याजोगा परिणाम होत नाही.

रिव्हेटेड जोडांची थकवा-शक्ती

रिव्हेटेड जोडांच्या थकवा-सामर्थ्यासाठी प्रामुख्याने छिद्रांवर उद्भवणारी ताणाची टोकाची मूल्ये निर्णायक असतात. केवळ छिद्रांमुळेच थकवा-सामर्थ्य लक्षणीयरीत्या कमी होते. उघड्या छिद्रांसह काठ्या ताणाखालील थकवा चाचणीत दुर्बल छेदांवर तुटतात, आणि थकवा-भंगाची सुरुवात छिद्राच्या कडेला निर्माण होणाऱ्या भेगांपासून होते, ज्या सतत पुढे छेदातून पसरत जातात. म्हणून गुळगुळीत छिद्रे विशेष महत्त्वाची आहेत. आकृ. 13 मध्ये विविध वर्गांतील सपाट काठ्यांची थकवा-सामर्थ्य दाखविली आहे (उजवीकडे पोलादाचा उच्च वर्ग आहे). जास्त पूर्वभारांवर σu, दोन्ही पदार्थ σDz या थकवा-सामर्थ्यांसह, यील्ड मर्यादेपेक्षा वरचे भार सहन करतात. ताणाचे आयाम दोन्ही वर्गांसाठी साधारण समान आहे.

Sl. 13 - थकवा सामर्थ्य σDz

नायमितिक तनन व दाब यांच्या आलटून-पालटून भारांसाठी मूलतः एकदिश भारांप्रमाणेच तत्सम संबंध लागू होतात. लक्षात घेण्यासारखे म्हणजे आलटून-पालटून भाराखाली ताणाची amplitude सुमारे 1,5 पट मोठी असते (आकृ. 14), परंतु या भाराखाली खिळे एकदिश भारापेक्षा निश्चितच अधिक धोक्यात येतात.

आकृ. 14 - रिव्हेटेड जोडांची ताण-थकवा प्रतिकारक्षमता