SkyCiv-Schraubverbindungsdesign

Wie eine Struktur zusammengefügt wird, entscheidet darüber, wie sie sich verhält. Schrauben konkurriert mit Schweißen, Nieten und Stecken, und es bleibt die gängige Wahl bei Stahlrahmen, Brücken und schwere Maschinen, da die Verbindung vor Ort montiert und wieder demontiert werden kann.

Eines zu entwerfen bedeutet, alle möglichen Fehler zu prüfen: die Schrauben auf Scherung und Spannung, und die verbundenen Platten im Lager, Ausreißen und Blockscheren. Auf dieser Seite werden diese Prüfungen behandelt und das Tool führt sie aus.

Eine Schraubverbindung ist eine mechanische Baugruppe, die zwei oder mehr Strukturelemente mit einem Gewindebolzen verbindet, eine passende Mutter und meist eine oder mehrere Unterlegscheiben.

Durch Schweißen entsteht eine dauerhafte Verbindung. Das Verschrauben kann beides sein, Das ist der praktische Unterschied: Das gleiche Detail kann für eine Verbindung angegeben werden, die während der Wartung demontiert wird, oder einer, der es niemals tun wird.

Verbindungen werden danach klassifiziert, wie die Last die Verbindung kreuzt:

• Lagertyp: Man lässt die Platten leicht gleiten, bis der Bolzenschaft an der Seite des Lochs anliegt. Die Last wird dann durch direkte Scherung auf den Schraubenkörper und Lagerdruck auf das verbundene Material übertragen.
• Schlupfkritisch (Reibungstyp): Hochfeste Schrauben werden gespannt, sodass die Platten zusammengeklemmt werden, und die Reibung zwischen den Passflächen trägt die Last ohne jeglichen Schlupf. Dies ist die Wahl bei Müdigkeit, dynamischer Lastwechsel oder starke Vibrationen.

Die Unterscheidung bestimmt das Design. Eine Lagerverbindung wird anhand der Schrauben- und Plattenfestigkeit geprüft; Eine schlupfkritische Verbindung wird anhand der Klemmkraft überprüft, die die Passflächen zusammenhält.

1. Bolzenscherung: Die aufgebrachte Kraft übersteigt die Scherfestigkeit des Schraubenschafts über die Scherebenen hinweg.
2. Schraubenspannung: Durch die axiale Spannung wird der Bolzen auseinandergezogen, meist im Gewindebereich, wo der Querschnitt reduziert ist.
3. Plattenlager: Der Bolzen zerquetscht die Lochwand oder die Kante der verbundenen Platte.
4. Ausreißen: Ein zu nahe an der Plattenkante platzierter Bolzen reißt das Material ab.
5. Blockschere: ein Materialblock am Ende der Verbindung reißt heraus, Scheren entlang einer Ebene und gleichzeitiges Auseinanderziehen entlang einer Schnittebene.

Alle fünf müssen überprüft werden. Die Schrauben sind selten der schwächste Teil; Lager, Ausreißen und Blockscheren im verbundenen Material sind oft so groß, dass das Überspringen derselben dazu führt, dass eine Verbindung unzureichend ausgelegt ist.

Die fünf Fehlermodi manuell gegen AISC bearbeiten 360-16 oder AS 4100:2020 ist langsam, und langsames Prüfen ist die Ursache für Rechenfehler. Durch die Automatisierung verlagert sich der Aufwand auf die Entscheidung, was überprüft werden soll, statt auf die Berechnung von Summen.

• Modellieren Sie die 3D-Verbindungsgeometrie in einem Webbrowser, aus einer Bibliothek von über 80 vorkonfigurierte AISC-Verbindungstypen.
• Führen Sie automatisierte Kapazitätsprüfungen für die Scherung durch, Spannung, Lager- und Blockschere nach AISC 360-16 und 4100:2020.
• Siehe Spannungsverteilung, Kraftübertragung und wahrscheinliche Fehlerstellen.
• Erstellen Sie Berechnungsberichte zur Vorlage beim Kunden und zur Genehmigung durch die Behörde, mit der Klausel hinter jedem zitierten Scheck.
• Erstellen Sie CloudCAD-Detailzeichnungen mit Schraubenplänen und Abmessungen, und exportieren Sie die Geometrie zur BIM-Koordination nach IFC.

• Geschwindigkeit der Erektion: Das Schrauben vor Ort erfordert weniger Spezialarbeit als das Schweißen vor Ort, so steigt der Stahl schneller.
• Qualitätskontrolle: Hochfeste Schrauben werden serienmäßig in einer Fabrik gefertigt, Daher sind ihre Eigenschaften bekannt, bevor sie eintreffen.
• Inspektion: Drehmoment, Spannung und Ausrichtung können ohne Beschädigung der Verbindung überprüft werden.
• Anpassungsfähigkeit: Ein verschraubtes Element kann entfernt werden, ersetzt oder verstärkt werden, ohne viel um ihn herum zu stören.

Ob das im Einsatz hält, entscheiden zwei Dinge. Hochfeste Schrauben benötigen eine definierte Vorspannmethode, um ihre spezifizierte Vorspannung zu erreichen, ob das verrückt ist, einen kalibrierten Schraubenschlüssel oder direkte Spannungsanzeiger. Und die Baugruppe benötigt einen auf die Umgebung abgestimmten Korrosionsschutz, durch Verzinken, witterungsbeständiger Stahl oder eine Schutzbeschichtung.

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