Τα δομικά χαλύβδινα μέλη συνδέονται μεταξύ τους μέσω στοιχείων πλήρωσης ή συνδετήρων που θα μπορούσαν να είναι γωνιακά τμήματα, πλάκες ή ακόμα και παράλληλα κανάλια φλάντζας (PFC). Αυτές είναι μερικές από τις κοινές διαμορφώσεις που υιοθετούνται σε θέσεις εργασίας, ειδικά όταν χρησιμοποιούνται κυρίως μπουλόνια ή βιδωτές συνδέσεις. Για συγκολλημένες συνδέσεις, Τα μέλη μερικές φορές συνδέονται απευθείας μεταξύ τους χωρίς στοιχεία πλήρωσης ή ενδιάμεσους συνδέσμους. Σε αυτό το άρθρο εστιάζουμε στα μπουλόνια, εξαγωνική κεφαλή και βυθισμένη, και μερικές από τις κοινές βιδωτές συνδέσεις που χρησιμοποιούνται.
Εξάγωνα και αντίθετα μπουλόνια
Το εξαγωνικό μπουλόνι κεφαλής στα αριστερά είναι ο κανονικός δομικός σύνδεσμος. Το μπουλόνι στα δεξιά έχει μια κωνική κεφαλή που κάθεται στο ίδιο επίπεδο με την επιφάνεια του φύλλου, που έχει σημασία πού μια προεξέχουσα κεφαλή θα έπληττε μια επιφάνεια έδρασης ή ένα κινούμενο μέρος. Αυτή η κωνικότητα είναι επίσης που μειώνει τη φέρουσα ικανότητα, όπως καλύπτεται παρακάτω.
Αμερικανικό Ινστιτούτο Χάλυβα (AISC)
Η AISC χρησιμοποιεί κυρίως αγγλικές μονάδες (ίντσα, λίβρες) αν και το αντίστοιχο SI υποστηρίζεται και είναι διαθέσιμο. Ένα πράγμα που πρέπει να προσέξετε είναι ότι οι διαστάσεις στο αγγλικό σύστημα είναι συνήθως σε προσαυξήσεις του ενός όγδοου της ίντσας (⅛”), που μπορεί να μην ταιριάζει ακριβώς με αυτά στο SI.
Σύγκριση διαμέτρου μπουλονιών
| ½” | – |
| ⅝” | Μ16 |
| ¾” | Μ20 |
| ⅞” | Μ22 |
| 1" | Μ24 |
| 1 ⅛” | Μ27 |
| 1 ¼” | Μ30 |
| 1 ⅜” | – |
| 1 ½” | Μ36 |
Αυτά είναι τα πλησιέστερα πρακτικά ισοδύναμα, όχι εναλλάξιμα μεγέθη. Ένα μπουλόνι ¾” είναι 19.05 mm κατά 20 mm για ένα M20, έτσι τα μεγέθη των οπών και οι αποστάσεις των άκρων διαφέρουν και τα δύο δεν μπορούν να αντικατασταθούν το ένα με το άλλο σε ένα σχέδιο.
Μπουλόνια υψηλής αντοχής
Οι προδιαγραφές για τα υλικά μπουλονιών καλύπτονται από την American Society for Testing and Materials (ASTM), και η AISC τα ταξινομεί σε δύο ομάδες κατά δύναμη:
Ομάδα Α — ASTM F3125 Βαθμοί A325, A325M και F1852; ASTM A354 Βαθμός π.Χ; ASTM A449
Ομάδα Β — ASTM F3125 Βαθμοί A490, A490M και F2280; ASTM A354 Βαθμός BD
Το ASTM F3125 είναι μια ενοποιημένη προδιαγραφή που απορρόφησε το παλαιότερο αυτόνομο A325, Α490, Έγγραφα F1852 και F2280, Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο αυτά εμφανίζονται πλέον ως βαθμοί σε αυτό και όχι ως προδιαγραφές από μόνες τους. Τα παλιά σχέδια και οι υπολογισμοί εξακολουθούν να τα αποκαλούν με τον παλιό τρόπο.
Εκτός από διαφορές στη δύναμη και άλλες ιδιότητες, Αυτές οι ομάδες έχουν διαφορετικές απαιτήσεις για ελάχιστη προένταση ανάλογα με τη διάμετρο του μπουλονιού.
Ευρωκώδικας 3 (Εθνικό Παράρτημα ΗΒ)
Ο Ευρωκώδικας είναι εξ ολοκλήρου σε μονάδες SI, έτσι τα μπουλόνια χαρακτηρίζονται σε χιλιοστά με το μέγεθος που προκαθορίζεται από “Μ”, για παράδειγμα M16 που σημαίνει α 16 μπουλόνι διαμέτρου mm.
| Μ12 |
| Μ16 |
| Μ20 |
| Μ24 |
| Μ30 |
Κατηγορίες μπουλονιών και δυνάμεις
Τα μπουλόνια του Ευρωκώδικα ταξινομούνται με ονομασία δύο μερών που κωδικοποιεί και τις δύο αντοχές. Για μια τάξη γραμμένη ως α.β, η απόλυτη αντοχή σε εφελκυσμό είναι ένα × 100 MPa, και η αντοχή διαρροής είναι σι/10 αυτής της αξίας. Τάξη λοιπόν 4.6 έχει μια τελική αντοχή εφελκυσμού του 400 MPa και απόδοση του 240 MPa, ενώ Τάξη 8.8 έχει 800 MPa ultimate και 640 Απόδοση MPa.
Σημασία έχει να πάρεις αυτά τα δύο σωστά, επειδή οι τύποι αντίστασης μπουλονιών παίρνουν την τελική τιμή. Στον υπολογισμό των πραγματικών αντιστάσεων των μπουλονιών, η χωρητικότητα επηρεάζεται επίσης από την προφόρτιση, που ονομάζεται προσποίηση με όρους AISC, το οποίο σε ορισμένες περιπτώσεις αυξάνει τη φέρουσα ικανότητα του μπουλονιού εάν εφαρμοστεί η σωστή ένταση.
| Τάξη | Εντάσεως, fub (MPa) | Απόδοση παραγωγής, fyb (MPa) | Εύρος διαμέτρου |
| 4.6 | 400 | 240 | Μ5 – Μ36 |
| 4.8 | 400 | 320 | Μ1.6 – Μ16 |
| 5.8 | 500 | 400 | Μ5 – Μ24 |
| 8.8 | 800 | 640 | Μ1.6 – Μ36 |
| 9.8 | 900 | 720 | Μ1.6 – Μ16 |
| 10.9 | 1000 | 900 | Μ5 – Μ36 |
| 12.9 | 1200 | 1080 | Μ1.6 – Μ36 |
Σημειώσεις για εξάγωνα και αντίθετα μπουλόνια
Οι διαφορές στη γεωμετρία μεταξύ των εξαγωνικών και των βυθισμένων μπουλονιών επηρεάζουν τη φέρουσα ικανότητα, επειδή η κωνική κεφαλή αφαιρεί το υλικό από το φύλλο στο οποίο κάθεται. Το αποτελεσματικό πάχος στο ρουλεμάν είναι το πάχος του φύλλου μείον το βάθος του πάγκου, που δείχνει το παρακάτω σχήμα. (Βλέπε Εγχειρίδιο AISC 14η έκδοση, Σύκο. 7-10.)
Φιγούρα 1. Αποτελεσματικό πάχος στη στήριξη ενός αντιβυθισμένου μπουλονιού
Προδιαγραφές σύνδεσης και οπές μπουλονιών
Οι κοχλιωμένες συνδέσεις μπορούν να χαρακτηριστούν ως σφιγμένες, προτεταμένη ή ολισθηρή. Αυτές οι συνθήκες παίζουν μεγάλο ρόλο στην επιλογή της χρησιμοποιούμενης οπής μπουλονιού. Οι τύποι οπών είναι στάνταρ (κανονικός, με όρους ΕΝ), υπερμεγέθη, ή με σχισμή κοντά ή μακριά, και υιοθετούνται σύμφωνα με τις προδιαγραφές σύνδεσης. Η προδιαγραφή RCSC καθορίζει τις απαιτήσεις για τη στεγανή κατάσταση. Εάν η σύνδεση έχει σχεδιαστεί για οτιδήποτε άλλο εκτός από σφιχτή, αυτή η κατάσταση πρέπει να προσδιορίζεται σαφώς στα σχέδια, είτε πρόκειται για προένταση AISC είτε για απαίτηση προφόρτωσης EN.
Η διάκριση δεν είναι γραφειοκρατία. Ένα σφιχτό μπουλόνι αντιστέκεται στο φορτίο ρουλεμάν αφού γλιστρήσει σε επαφή, ενώ μια κρίσιμης σημασίας σύνδεση είναι σχεδιασμένη έτσι ώστε η δύναμη σύσφιξης να εμποδίζει καθόλου την κίνηση των πτυχών.
Οι κρίσιμες συνδέσεις έχουν σημασία όπου πρέπει να αποτραπεί η ολίσθηση, και εφαρμόζονται διάφοροι παράγοντες στον υπολογισμό της αντίστασης ολίσθησης ανάλογα με τον τύπο της οπής, δεδομένου ότι μια υπερμεγέθης ή με σχισμές τρύπα δίνει στο φύλλο περισσότερο χώρο για να κινηθεί πριν αντέξει. Στις περισσότερες περιπτώσεις, Οι τυπικές ή κανονικές οπές μπουλονιών υιοθετούνται μαζί με ένα καθορισμένο επίπεδο προέντασης ή προφόρτισης. Αυτές οι μεταβλητές μπορούν να μοντελοποιηθούν και να αναλυθούν χρησιμοποιώντας εργαλεία όπως Ανάλυση και Σχεδιασμός Μεταλλικών Κατασκευών SkyCiv, που βοηθά τους μηχανικούς να λάβουν υπόψη τη συμπεριφορά σύνδεσης στο ευρύτερο δομικό σύστημα.
Φιγούρα 2. Βιδωμένη γωνία, ένα είδος διατμητικής σύνδεσης
Βιδωτές συνδέσεις
Οι βιδωτές συνδέσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο σε συνδετήρες πλάκας διάτμησης, όπως πλάκες ιστού, μπλουζάκια, και γωνίες ιστού και καθίσματος, και σε στιγμιαίες συνδέσεις (άκαμπτος, πλήρως συγκρατημένος) που χρησιμοποιούν συνήθως πληρωτικό, συνέχεια και πλάκες συναρμογής. Η χρήση μπουλονιών σημαίνει την προσθήκη ενός ενδιάμεσου συνδετήρα ή στοιχείου σύνδεσης του είδους που μόλις αναφέρθηκε.
Φιγούρα 3. Βιδωτή σύνδεση πλάκας φλάντζας
Θεωρητικά, υπάρχουν πολλοί τρόποι συνδυασμού διαμορφώσεων σύνδεσης. Στην πράξη, Η δυνατότητα κατασκευής και το κόστος κατασκευής σημαίνουν ότι ορισμένοι τύποι σύνδεσης ευνοούνται έναντι άλλων και ως εκ τούτου υιοθετούνται ευρύτερα. Ακολουθούν μερικοί από τους συνήθεις τύπους σύνδεσης που χρησιμοποιούν μπουλόνια, με σύντομες περιγραφές.
Κουρεύω (Απλός) Συνδέσεις
- Μονό/Διπλό Πιάτο (καρτέλα ή πτερύγιο) χρησιμοποιεί μια πλάκα ή πλάκες για τη σύνδεση ενός ιστού δοκού στο μέλος στήριξης, μια δοκός ή μια κολόνα. Η μία πλευρά χρειάζεται συνήθως μια συγκόλληση στην άκρη της πλάκας, ενώ τα μπουλόνια το συνδέουν στην αγκαλιά με τον ιστό της δοκού.
- Μονόκλινο/Διπλή γωνία είναι παρόμοια με τα πιάτα, εκτός από το ότι οι γωνίες μπορούν να βιδωθούν και στις δύο πλευρές της σύνδεσης.
- Γωνία καθίσματος, όπως υποδηλώνει το όνομα, χρησιμοποιεί ένα γωνιακό τμήμα για να φέρει τη φλάντζα του υποστηριζόμενου μέλους (ή τον επίπεδο τοίχο για ένα κλειστό τμήμα) ώστε η δοκός να μπορεί να καθίσει πάνω της. Τα μπουλόνια μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε όλο αυτόν τον τύπο σύνδεσης.
Στιγμή (Συγκρατημένος) Συνδέσεις
- Πλάκες φλάντζας, χρησιμοποιείται παράλληλα με διατμητική σύνδεση, παρέχουν συνέχεια στις φλάντζες που πλαισιώνονται στις κολώνες ενός πλαισίου αντοχής στη ροπή, ή γενικότερα σε συναρμογές μελών.
- Το Collar και Through Plates βρίσκονται στις στήλες HSS (RHS ή CHS) που αποτελεί μέρος ενός πλαισίου που αντέχει τη στιγμή. Μια διαμπερής πλάκα κόβει τη στήλη, ενώ γύρω του τοποθετείται πλάκα γιακά, φοριέται σαν γιακάς σε πουκάμισο. Και τα δύο είναι ακριβά στην κατασκευή λόγω της κοπής και της συναρμολόγησης.
Επισκεφθείτε το άρθρο μας στο Τύποι χαλύβδινων συνδέσεων να μάθω περισσότερα, συγκρίνετε συνδετήρες σε μπουλόνια vs συγκολλήσεις vs πριτσίνια, ή δοκιμάστε το δικό μας αριθμομηχανή διατμητικής αντοχής μπουλονιών. ο τεκμηρίωση μπουλονιών καλύπτει τον τρόπο ποιότητας των μπουλονιών, Οι τύποι οπών και η προένταση εισάγονται στη μονάδα σχεδιασμού σύνδεσης.
Δοκιμάστε το τώρα
Επιλέξτε μια βιδωτή σύνδεση, ρυθμίστε την ποιότητα του μπουλονιού, διάμετρος και τύπος οπής, και κάθε έλεγχος μπουλονιού επιστρέφει με την αναλογία χρήσης και τη ρήτρα πίσω από αυτό. Εκτελείται στο πρόγραμμα περιήγησης, χωρίς τίποτα για εγκατάσταση.
βιβλιογραφικές αναφορές
[1] Αμερικανικό Ινστιτούτο Χάλυβα (AISC). (2016). Προδιαγραφές για δομικά κτίρια από χάλυβα. Σικάγο, Ο 60601-6204
[2] Αμερικανικό Ινστιτούτο Χάλυβα (AISC). (2011). Εγχειρίδιο κατασκευών από χάλυβα. 14th Ed. Σικάγο, Ο 60601-6204
[3] The Steel Construction Institute και The British Construction Steelwork Association. (2014). Αρμοί σε Μεταλλικές Κατασκευές Απλοί Αρμοί σε Ευρωκώδικα 3. Ascot SL5 7QN; Λονδίνο SW1A 2ES, Ηνωμένο Βασίλειο
[4] The Steel Construction Institute και The British Construction Steelwork Association. (2014). Αρμοί σε Χαλύβδινες Κατασκευές Αρμοί Αντίστασης Ροπής στον Ευρωκώδικα 3. Ascot SL5 7QN; Λονδίνο SW1A 2ES, Ηνωμένο Βασίλειο
