کیویٹوں اور پیچوں کے ذریعے جوڑ — کھینچے ہوئے اور دبائے ہوئے سلاخیں

نستاوک اُن رابطوں کو کہتے ہیں جو بڑھانے یا اضافہ کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ مثال کے طور پر، نستاوک اس لیے ضروری ہوتے ہیں کہ دستیاب رول شدہ چادروں کی لمبائی یا چوڑائی کافی نہیں ہوتی، اور تنصیب کے وقت نقل و حمل ہونے والے انفرادی عناصر کے ابعاد اور وزن کی حد بندی کے لیے ان کی ضرورت پڑتی ہے۔ پدویزیتسے اُن چادروں کو کہتے ہیں جو جوڑ میں آنے والے وقفے کو ڈھانپتی ہیں۔ باقی تمام رابطے، خاص طور پر مختلف سمتوں میں جالی کی سلاخوں اور مختلف سطحوں میں بیموں کے درمیان، رابطے کہلاتے ہیں۔

عام جوڑوں میں جوڑ کی پٹیاں اور رِویٹس پوری قوت کے مطابق سائز کیے جاتے ہیں۔ اس لیے عام جوڑ میں یہ ضروری نہیں ہوتا کہ جوڑ کی سطحیں آپس میں چھوئیں۔

کھنچے ہوئے اور دباؤ میں آڑے ہوئے سلاخوں (یعنی حقیقی سلاخیں، جو زیادہ تر عمودی قوتوں سے متاثر ہوتی ہیں) کے استعمال کا بنیادی میدان rešetke ہیں۔ اس حصے کی بحث میں دباؤ میں آڑے ہوئے سلاخوں کے مڑ جانے کے خطرے کو نظر انداز کیا گیا ہے۔ سب سے پہلے جامد مضبوطی پر غور کیا جائے گا۔

کھینچے گئے سلاخوں میں سوراخوں کی کٹوتی

برداشت: کھنچے ہوئے سلاخ میں تناؤ کی حالت سوراخوں/افتتاحات کی وجہ سے مقامی طور پر نمایاں طور پر بدل جاتی ہے۔ تناسبی حد میں تناؤ کی تقسیم کمزور شدہ مقطع کے مطابق ہوتی ہے (شکل 1)۔ مستطیل سلاخ میں سب سے بڑا طولی تناؤ A. Henning کے مطابق یہ ہے:

maxσ = σm*[3-(d/b) + 0,8(d/b)2]

شکل 1 - سوراخ دار سلاخ میں طولی اور عرضی تناؤ a) A. Henning کے مطابق؛ b) M. Rudeloff کے مطابق

حدی حالت میں d/b = 0 بہت چوڑی لَیمیلاؤں کے لیے اس سے maxσ = 3σm نکلتا ہے، اور شکل 1a میں دکھائی گئی صورت کے لیے d/b = 1/3 ہے تو maxσ = 2,42 σm۔ طولی تناؤ کے علاوہ عرضی اور قَصّی تناؤ بھی موجود ہوتے ہیں۔ سب سے زیادہ تناؤ سوراخ کی سطح پر ہوتا ہے۔ وہاں پہلی مستقل بگاڑیں ظاہر ہوتی ہیں، یعنی تناؤ کی چوٹیوں میں تحلیل ہو جاتی ہے اور حصے میں تناؤ کی برابری پیدا ہو جاتی ہے۔ سوراخوں کے علاقے میں قابلِ ذکر مستقل بگاڑیں تبھی ظاہر ہوتی ہیں جب کمزور شدہ حصے میں اوسط تناؤ σm بہاؤ کی حد σFO سے تجاوز کر جائے۔ راڈ کی کل توسیع، جب SF = Fm * σF ہو، سوراخوں کے بغیر راڈ کے مقابلے میں صرف معمولی زیادہ ہوتی ہے۔ (Fm سب سے کمزور قطعے کا رقبہ ہے)

ریویٹ کیے گئے سلاخوں پر کھینچاؤ کے تجربوں میں شکست ہمیشہ کمزور کیے گئے مقاطع میں ہی واقع ہوتی ہے۔ عام حالات میں شکست کے وقت بوجھ کافی درستگی سے SB = Fn * σB ہوتا ہے۔ کھلی سوراخوں والی کھینچی گئی سلاخوں پر توڑنے کے تجربات نے شکست کی صورتیں دکھائیں جیسی کہ شکل 2 میں ہیں۔

شکل 2 - کھنچے ہوئے سلاخوں کے ٹوٹنے کی تصاویر

رِویٹ شدہ جوڑوں پر کیے گئے تجربات سے ظاہر ہوا کہ ایک قطار میں رِویٹس والے سپلائسز، ایک کے پیچھے ایک کئی قطاروں والے رِویٹس کے سپلائسز کے مقابلے میں کم مزاحمت رکھتے ہیں۔ اس کے مطابق مفید مقطع میں ٹوٹنے پر اوسط تناؤ σB یہ تھا:

کھنچے ہوئے سلاخوں کے لیے سائز معلوم کرنے کا طریقہ: معمول کے حساب کے مطابق، اوسط کھنچاؤ تناؤ کے لیے یہ شرط پوری ہونی چاہیے σm = S/Fm ≤ dozσ اور یہ تمام مؤثر مقاطع Fm میں۔ سوراخوں کی کٹوتی اُس قائمہ مقطع کے لیے طے کی جاتی ہے جس میں سوراخوں کی تعداد سب سے زیادہ ہو، اور ایسا بھی ہو سکتا ہے کہ زیادہ سوراخوں والا ٹوٹا ہوا مقطع Fm کی کم قیمت دے (شکل 2)۔ اسی لحاظ سے رولڈ پروفائلز میں Fm کو کھول کر حساب کیا جاتا ہے۔ مرکب مقاطع کے لیے بھی اسی طرح عمل کیا جاتا ہے۔

Fm/F کا تناسب عموماً 0,8 اور 0,9 کے درمیان ہوتا ہے، یعنی سوراخوں کی کٹوتی ΔF = F – Fm پوری سطحِ مقطع F کے 10% سے 20% تک ہوتی ہے۔ بڑے ڈھانچوں میں ΔF وزن پر بہت اثر انداز ہوتی ہے، اس لیے ایسے مقاطع تلاش کرنا فائدہ مند ہے جن میں سوراخوں کی کٹوتی کم ہو۔

بگاڑ: سوراخوں والے کھنچے ہوئے سلاخوں کی لچکدار لمبائی میں اضافہ بمشکل ہی قابلِ موازنہ بغیر سوراخ والی سلاخوں سے زیادہ ہوتا ہے۔ جوڑوں کی مجموعی لمبائی میں اضافہ تقریباً اتنا ہی ہوتا ہے جتنا کہ جاری رکھی گئی لامیلاؤں کا ہوتا ہے۔ اس لیے فولادی ڈھانچوں کے بگاڑ کے حساب کے لیے غیر کمزور شدہ سلاخوں کی E اور F قدروں کے ساتھ لچکدار لمبائی میں اضافہ متعین کرنا کافی ہے۔ کمزور کیے گئے سلاخوں میں بہنے کے خلاف تحفظ مثلاً دبائی ہوئی سلاخوں کے مقابلے میں زیادہ ہوتا ہے۔

رِویٹوں میں قوتوں کی تقسیم

نمبر3

چھڑ میں قوت S کی تقسیم جوڑ کے مختلف rivets پر اس کی لچکدار خصوصیات پر منحصر ہے، یہ “statistically indeterminate” ہے۔ شکل 3 کے معاملے میں N1, N2, … کی تقسیم rivets اور جڑے ہوئے sheets کی deformation پر منحصر ہوتی ہے، اور یہ Fpodvezice/Fštapa کے تناسب کے ساتھ بدلتی رہتی ہے۔ Fpodvezice ≠ Fštapa ہونے کی صورت میں rivets میں انتہائی قوتیں اب برابر نہیں رہتیں (شکل 50a)۔ Fpodvezice/Fštapa کے تناسب کے کم ہونے سے Nn کم ہو جاتا ہے، N1 S کے قریب آ جاتا ہے۔ بہت مختلف موٹائی والی lamellas کو جوڑنا (شکل 4b) پہلے rivet کے اوورلوڈ کی وجہ سے مناسب نہیں ہے۔

شکل 4 - Fštap > Fpodvezice کے لیے ریویٹس پر بوجھ

پٹیاں اور باندھنے والے تسمے سخت ہوں، صرف رِوٹس لچکدار ہوں (شکل 5a)۔ تب تمام رِوٹس میں یکساں خم پیدا ہوگا، رِوٹس میں تمام قوتیں برابر ہونی چاہئیں۔

ریویٹس سخت, صرف پلیٹس اور ٹائی راڈ لچکدار (شکل 5b)۔ چونکہ پہلے اور آخری ریویٹ کے درمیان راڈ اور ٹائی راڈ میں طوالت کے اضافہ یکساں ہونے چاہییں، اس سے N2 = N3 = … = Nn-1 = 0، سوائے N1 = S * x1 کے۔

نمبر5

قوتوں کی حقیقی تقسیم ان حدی حالتوں کے درمیان واقع ہوتی ہے۔ اگر بوجھ بڑھایا جائے تو سب سے پہلے آخری rivets میں مستقل deformation پیدا ہوتا ہے، زیادہ بوجھ برداشت کرنے والے rivets پر بوجھ کم ہو جاتا ہے اور قوتوں کی تقسیم زیادہ یکساں ہوتی جاتی ہے۔ زیادہ deformation ظاہر ہونے کے بعد، قوتوں کی تقسیم اس حالت کے قریب پہنچتی ہے جہاں plates اور ties سخت ہوں، یعنی rivets میں قوتیں تقریباً برابر ہو جاتی ہیں، اگر rivets کی shear ہی فیصلہ کن ہو۔

نقصان کے وقت کا بوجھ: رِویٹس کی جوڑائی کا طریقہ τBV پر تقریباً کوئی اثر نہیں ڈالتا۔ جوڑ کی قینچی مضبوطی τBV عملاً رِویٹس کی تعداد، ان کی ترتیب، رِویٹ کیے گئے جوڑ کی شکل سے آزاد ہوتی ہے؛ نقصان کے وقت کا بوجھ اچھی حد تک تمام رِویٹس پر یکساں بوجھ کے برابر ہوتا ہے۔ یہی بات ویسے عام بولٹ والے جوڑوں پر بھی لاگو ہوتی ہے، جس سے نتیجہ نکلتا ہے کہ پھسلن کے خلاف مزاحمت کا بوجھ برداشت کرنے کی صلاحیت پر کوئی اہم اثر نہیں پڑتا۔

ابعاد بندی: فولادی ڈھانچوں اور مرکز پر لدی ہوئی سلاخوں میں حساب یکساں تقسیم کے ذریعے کیا جاتا ہے، یعنی ہر رِووَٹ پر N = S/n۔ چونکہ لمبی جوڑائیوں میں پہلے رِووَٹ ابتدائی طور پر ہی زیادہ بوجھ کا شکار ہو جاتے ہیں، اس لیے ممکن ہو تو لگاتار 6 سے زیادہ رِووَٹ استعمال کرنے سے پرہیز کیا جاتا ہے۔

سرکنے کے خلاف مزاحمت: جوڑوں میں سرکنا نسبتاً کم بوجھ پر ہی ظاہر ہونے لگتا ہے۔ سرکنے کے خلاف مزاحمت بنیادی طور پر کسنے والی قوت پر منحصر ہے، جو بہت سے عوامل سے بدلتی رہتی ہے۔ ریوٹوں اور اب تک رائج پیچوں والی جوڑوں کے ڈیزائن میں اسے نظرانداز کیا جاتا ہے۔ بلند معیار کے پیچوں والی جوڑوں کی طرف توجہ دلائی جاتی ہے۔

چوڑائی کے لحاظ سے ریوٹس میں قوتوں کی تقسیم: جب ریوٹس کے درمیان فاصلے قوت کی سمت کے عموداً یکساں ہوں (شکل 6a)، تو ہر ریوٹ کو یکساں چوڑائی والی کراس سیکشن کی پٹیاں a ملتی ہیں، لہٰذا پہلے اندازے میں ریوٹس میں قوتیں N = a t σ برابر ہوتی ہیں۔ غیر مساوی فاصلوں کی صورت میں ریوٹس میں تقسیم جامدی طور پر غیر معین ہوتی ہے؛ شکل 6b کے معاملے میں یہ لیور کے قانون کے مطابق ہوتی ہے۔

نمبر6

کسا ہوا سلاخ

تسلسل: متقارن سپورٹس کے ساتھ تسلسل (شکل 3 اور 4). جوڑ کی جگہ پر راڈ میں قوت S کو صرف سپورٹ ہی برداشت کرے گی۔ جوڑ میں ریویٹس کو بھی S کے مطابق موزوں کیا جانا چاہیے، کیونکہ انہیں مکمل قوت کو جوڑے گئے راڈ سے سپورٹس تک منتقل کرنا ہوتا ہے۔

یکطرفہ پٹی والے جوڑ جوڑے ہوئے چادروں، پٹیوں اور رِویٹوں میں قابلِ ذکر اضافی خم تناؤ کے ساتھ وابستہ ہوتے ہیں۔ بڑے بگاڑوں کی وجہ سے یکطرفہ ڈھکائی جوڑوں پر صرف تب لاگو کی جاتی ہے (شکل 7) جب سلاخ خم کے لحاظ سے سخت ہو یا اسے پہلو سے اس طرح تھاما گیا ہو کہ وہ مڑ نہ سکے۔

نمبر7

بالواسطہ جوڑ – جب پٹی دار تختیاں متصل چادروں پر براہِ راست نہیں بیٹھ سکتیں، تو رِیویٹس اور چادروں میں جھکاؤ کے کہیں زیادہ تناؤ پیدا ہوتے ہیں۔ اس لیے m درمیانی تہوں کی تعداد کے مطابق n’ رِیویٹس کی بڑی تعداد، براہِ راست جوڑوں کے n کی نسبت، منتخب کی جاتی ہے۔

نمبر 8

مرکب مقاطع میں باندھنے والے تسمے اس طرح ترتیب دیے جاتے ہیں کہ مقامی تناؤ میں اضافہ نہ ہو، اسی لیے تسموں کی انفرادی سطحیں اس مقطع کے حصے کی سطح کے مطابق طے کی جاتی ہیں جسے وہ ڈھانپتے ہیں، ممکن ہو تو مرکزِ ثقل کی جگہ برقرار رکھتے ہوئے۔ جو سطحی تقسیمیں اس سے ہٹتی ہیں وہ تناؤ کی تقسیم میں تبدیلیوں سے وابستہ ہوتی ہیں۔ شکل 9 میں یک دیواری کی توسیع، اور شکل 10 میں 4 عمودی چادروں اور ایک چہرے کے ساتھ دو حصوں والی سلاخ، کونے کے پروفائلز کے درمیان دکھائی گئی ہے۔

شکل 9

تصویر۔ 10

جوڑ: تناؤ برداشت کرنے والے سلاخوں کے جوڑوں کے لیے بنیادی طور پر وہی تعلقات لاگو ہوتے ہیں جو توسیع/وصل کے لیے ہیں۔ تجربات نے قوت کے متقارن تعارف کی بڑی برتری ظاہر کی ہے۔ یک طرفہ جوڑ میں، طولی اور عرضی دونوں سمتوں میں شدید خم پیدا ہوتا ہے (شکل 11). نمایاں اضافی خم کے تناؤ کے باوجود، یک طرفہ طور پر جوڑی گئی L اور C سلاخیں تقریباً مکمل طور پر استعمال کی جا سکتی ہیں۔ اگر اضافی خم کے مومنٹس کو برابر کرنے کے اقدامات نہ کیے جائیں تو ایک جوڑ کی بوجھ برداشت کرنے کی صلاحیت نصف تک کم ہو سکتی ہے۔

نمبر11

جوڑوں کی ڈھکائی کے لیے چنائی کی چادریں استعمال نہیں کرنی چاہئیں، اس کے لیے خاص پٹیاں پیشِ نظر رکھنی چاہئیں۔ جب سلاخ کے مقطع کا بڑا حصہ چنائی کی چادر کی سطح میں آتا ہو تو چنائی کی چادر سے کنکشن آسان ہو جاتا ہے۔

شکل 12 - جوڑ کے ساتھ اور بغیر جوڑ والے زاویہ دار عناصر

دبائی ہوئی سلاخ

دبے ہوئے سلاخوں کے جوڑ اور اتصال کے لیے وہی اصول لاگو ہوتے ہیں جو کشیدہ سلاخوں کے لیے ہیں، اور ان میں بھی کل قوت رِوٹس اور بندھنوں کے ذریعے منتقل ہوتی ہے، یعنی سلاخ کی مکمل سطح F کے مطابق Fbandhan اور Fs، یعنی Fl، کو ابعاد دیا جاتا ہے۔ اصولاً جوڑوں کی سطحیں برابر نہیں کی جاتیں۔ عمارتوں کے فولادی ڈھانچوں میں، کئی منزلوں سے گزرنے والے اور صرف دباؤ کے تحت کام کرنے والے ستونوں میں جوڑوں کی کم اوورلیپ کے ساتھ گزرنے کی سہولت استعمال کی جاتی ہے۔ دبے ہوئے سلاخوں کی برداشت کی صلاحیت ختم ہو جاتی ہے، اگر اس سے پہلے عدم استحکام کی صورتیں پیدا نہ ہوں، تو زیادہ سے زیادہ تسلیم کی حد تک پہنچنے پر، کیونکہ اس وقت بڑی شکل تبدیلیاں پیدا ہوتی ہیں اور سلاخ پہلو کی طرف مڑ جاتی ہے۔ رِوٹس سے بھری ہوئی سوراخیں اس دوران سلاخ کے برتاؤ پر کوئی قابلِ پیمائش اثر نہیں ڈالتی ہیں۔

جوڑوں کی تھکن کے مقابل طاقت

riveted جوڑوں کی fatigue strength کے لیے سب سے پہلے وہ stress peaks اہم ہوتے ہیں جو سوراخوں پر پیدا ہوتے ہیں۔ صرف سوراخوں ہی کی وجہ سے fatigue strength کافی حد تک کم ہو جاتی ہے۔ کھلے سوراخوں والی سلاخیں tensile fatigue ٹیسٹ میں کمزور مقاطع پر ٹوٹ جاتی ہیں، اور fatigue fracture سوراخ کے کنارے پر دراڑوں سے شروع ہوتا ہے جو مسلسل آگے بڑھ کر پورے مقطع میں پھیلتی جاتی ہیں۔ اس لیے ہموار سوراخ خاص اہمیت رکھتے ہیں۔ شکل 13 میں مختلف classes کے مطابق چپٹی سلاخوں کی fatigue strength دکھائی گئی ہے (دائیں جانب steel کی زیادہ class ہے)۔ زیادہ پیشگی بوجھ σu پر دونوں مواد yield point سے اوپر fatigue strength σDz برداشت کرتے ہیں۔ تناؤ کا amplitude دونوں classes کے لیے تقریباً برابر ہے۔

شکل 13 - تھکاوٹ پر مضبوطی σDz

کھینچاؤ اور دباؤ کی متبادل لوڈنگ کے لیے رِیویٹڈ جوڑوں میں بنیادی طور پر وہی تعلقات نافذ ہوتے ہیں جو یک سمتی لوڈنگ کے لیے ہوتے ہیں۔ یہ قابلِ ذکر ہے کہ متبادل لوڈنگ کے تحت تناؤ کی امپلی ٹیوڈ تقریباً 1,5 گنا زیادہ ہوتی ہے (شکل 14), لیکن اس لوڈنگ میں رِیوٹس یک سمتی لوڈنگ کے مقابلے میں نمایاں طور پر زیادہ خطرے میں ہوتے ہیں۔

شکل 14 - رِویٹڈ جوڑوں کی کھنچاؤ میں تھکاوٹ کی طاقت