تبلیغات
پیچ سازان نام آور - جزوه طراحی بولت
 
از اولین ها نیستیم ولی به لطف الهی از بهترین ها هستیم

 

 

جزوه طراحی بولت

 

نوشته: محمدرضا معینی

 

این وبلاگ به منظور افزایش دقت در محاسبات و بیان مفاهیم مربوطه به طراحی بولتهای استفاده شده در اتصالات، موارد زیر را به تفصیل تقدیم حضور مینماید. از کاربران و مراجعین محترم درخواست میشود موارد زیر را همواره در طراحی های خود در نظر داشته باشند. مطالب مذکور حاصل ازمطالعات بخش فنی و مهندسی و بر مبنای آئیننامه های مجاز ایران و کتب مرجع طراحی اجزا مکانیک  میباشد.

 

تعریفات اولیه:

بولتهای پرمقاومت:

در استاندارد ASTM دو نوع پیچ پرمقاومت با علامت A325 و A490 و در استاندارد DIN با علامتهای 8.8 و 10.9 وجود دارد. پیچ­های A325 از فولاد با کربن متوسط که مقاومت تسلیم آن حدود 560 تا 630 مگاپاسکال است ساخته میشود و تقریبا معادل پیچهای پرمقاومت آلمانی میباشند (گرچه بولتهای گرید 8.8 کمی استحکام بالاتری دارند . م) پیچهای A490 از فولاد آلیاژدار با مقاومت تسلیم 800 تا 900 مگاپاسکال ساخته میشود و معادل بولتهای گرید 10.9 میباشند.

از بولتهای پرمقاومت میتوان در هردو اتصال اتکایی و اصطکاکی استفاده کرد.

(منبع: آیین نامه اتصالات در سازه­های فولادی/ ن 264 / بخش 2-2-2)

 

بولت­های معمولی:

این بولتها از فولاد کم کربن ساخته میشود و در استاندارد ASTM با علامت A307 و در استاندارد DIN با گرید 4.6 و 5.6 نشان داده میشود. استفاده از آنها در کلیه اعضایی که بار سبک و استاتیکی بر آنها وارد می­شود رایج است.

 

در استاندارد DIN (استاندار ISO یا متریک)

 طبق تعریف درجه یا گرید پیچ بصورت زی تعریف میشود:

 

M.N→  M×100 = Sut (MPa)      &      N = Sy/Sut

 

 

بار گواه: از آنجایی که نمیتوان نقطه تسلیم مشخصی برای بولتها در مشخص کرد، استحکام کمتری از استحکام تسلیم بولت را به عنوان معیار قرار داده و بار گواه نامگذاری میشود. این استحکام تقریبا 2/0 کرنش (به روش روی خط الاستیک متناظر) و یا کرنش 5/0 درصد رو منحنی در نظر گرفته میشود. (منبع: بخش 2-2-4 / ن 264)

بار گواه تقریبا بصورت زیر محاسبه میشود:

 

Sp=0.85(Sy)

 

(منبع: طراحی اجزاء ماشین نوشته شیگلی)

 

نکات مهم در طراحی بولت:

بولتها با دو نوع عملکر اتکایی و اصطکاکی مورد استفاده قرار میگیرد. بطور خلاصه در اتصال اصطکاکی نیروی برشی حائز اهمیت است (م) به عبارت دیگر هر گونه لغزشی بین صفحات اتصال در اثر بار وارده نامطلوب می­باشد (بخش 2-5) و در اتصال اتکایی یا غیر اصطکاکی در آن لزومی به جلوگیری از لغزش صفحات اتصال در اثر بار وارده احساس نمیشود. اتصالات پرچی همواره اتکایی محسوب می­شود (نیروی کششی حائز اهمیت است).

 

اتصال اصطکاکی (فقط بولت پرمقاومت)

استفاده از پیچ­های پرمقاومت (طبق هردو استاندارد) برای اتصالات اتکایی و اصطکاکی مجاز است و  استفاده از بولتهای معمولی فقط در اتصالات اتکایی مجاز است. در اتصالات اتکایی نیروی پیش تنیدگی نیاز نیست ولی در اتصالات اصطکاکی مطابق با جدول 10-2-9-7 نیروی پیشتنیده نیاز است.

(منبع بخش 10-2-9-3-1 مبحث دهم/ طرح و اجرای ساختمانهای فولادی)

علت وجود ترم ضریب اصطکاک در رابطه محاسبه استحکام بولتهای اصطکاکی:

بولتهای اصطکاکی مانع از حرکت نسبی دوصفحه میشوند در نتیجه نیرویی که موجب پیشتنیده شدن بولتها میشود دو صفحه را به هم چسبانده و موجب ایجاد یک نیروی اصطکاکی بین صفحات میشود در نتیجه ضریب اصطکاک در نیروی پیشتنیده ضرب شده است (منظور رابطه مبحث دهم است). در آیین نامه فولاد (ن 264) در همین رابطه جدولی برای انواع سوراخها و برای سطوح تماس تمیز که لایه­ای از فلس اکسید آهن روی آن قرار داشته باشد ( ) بیان کرده است. (ضریبها بسیار کاهنده هستند) و تنش اسمی مجاز ارائه شده است. در طراحی­های صورت گرفته بر اساس رابطه مبحث دهم، ضریب اصطکاک 5/0 فرض شده است. از مقدار واقعی آن اطلاعت دقیقی در دسترس نیست چرا که مبحث دهم تنها برای دو سطح زیر بیان کرده است (10-2-9-3-5 مبحث دهم)

کلاس A: سطح فلسدار تمیز و رنگ شده      

کلاس B: سطح تمیز شده با ماسه پاشی و رنگ نشده  

 

 

با توجه به توضیحات فوق اگر تدبیری اندیشیده شود تا ضریب اصطکاک افزایش یابد می­توان به استحکام بالاتری دست یافت. این راه می­توان استفاده از مواد چسبنده (سیالات با ویسکوزیته بالا) مانند گروت­ها باشد.

 

 

کاربرد بولت­های اصطکاکی

مراحل تحلیل استحکام بولتهای اصطکاکی در قسمت بعد آمده است. نحوه استفاده آن نیز توضیح داده شده است:

اما مسئله بسیار مهم در طراحی بولت­های اصطکاکی:

جنس و استحکام دو صفحه اتصالی می­باشد. استحکام صفحات اتصال باید به گونه­ای باشد که تحمل فشار ایجاد شده ناشی از پیش­تنیدگی بولت­ها را داشته باشد. این در حالیست که در صفحات اتصال به فونداسیون یک صفحه فولادی به بتن متصل می­شود و استحکام لهیدگی فولاد به مراتب بالاتر از بتن می­باشد. در نتیجه به هیچ عنوان نمی­توان با گشتاور 20 تن­متری بولت پرمقاومت را روی بتن پیش­تنیده کرد. پس استفاده از مفهوم پیش­تنیده کاملا اشتباه می­باشد. پس برای محاسبه استحکام برشی بولت­ها از همان ضرایب کاهشی بولت­های اتکایی استفاده شود که برای بولت­های پرمقاومت 45/0 در نظر گرفته می­شود.

 

 

یک مثال و نمونه­ای از نحوه محاسبه استحکام بولت پرمقاومت به شرح زیر تقدیم حضور میگردد:

 

محاسبه استحکام بولت پرمقاومت گرید 8.8

بولت گرید 8.8 (استاندارد ISO) از نوع بولت‌های پرمقاومت بوده و دارای تنش کششی نهایی 800 مگاپاسکال می­باشد (جدول 10-2-9-6 مبحث دهم، طرح و اجرای ساختمان‌های فولادی) و بصورت اصطکاکی عمل می­کند. مقاومت برشی طراحی در اتصالات اصطکاکی بصورت زیر محاسبه می­شود (بخش 10-2-9-3-5) درصورتی که برآیند نیروی گسترده وارده به سازه 29/8 کیلونیوتن بر متر  فرض شود. سازه به گونه ای است که بار وارده موجب دوران صفحه فولادی متصل به فونداسیون حول مرکز ورق میشود و بولتها از چرخش آن جلوگیری میکنند.

 

R_nv=μ. Du .hf . Tb. ns      Fallow=φRnv

 

 

مقاومت برشی اسمی

ضریب کاهش مقاومت برای سوراخ‌های استاندارد و لوبیایی کوتاه در امتداد عمود بر راستای نیرو

برای وضعیت سطحی کلاس B

نسبت پیش­تنیدگی متوسط پیچ­ها به پیش­تنیدگی حداقل پیچ­ها

ضریب کاهش به خاطر وجود ورق‌های پرکننده در بین قطعات متصل (ورق پرکنی وجود ندارد)

حداقل نیروی پیش­تنیدگی پیچ طبق مقادیر جدول 10-2-9-7 (گرید 8.8 معادل A325 فرض شده است)

تعداد صفحات لغزش (دو سطح درگیر و یک صفحه لغزش وجود دارد)

 

 

در دفترچه اشتال نیروی مجاز برشی 150 کیلونیوتن برای بولت M24 8.8   گزارش شده است

 

بررسی اثر مشترک کشش و برش در اتصالات اصطکاکی

به صفحات اتصال به خشکی نیروی کششی ناچیزی وارد می­شود. در صورت وجود توام نیروی کششی و برشی، مقاومت برشی اسمی با ضریب کاهشی کنترل می­شود (10-2-9-3-6):

ضریب کاهش مقاومت

نیروی کششی مورد نیاز  

تعداد بولت‌هایی که نیروی کششی را تحمل می­کنند

 

 

 

 

 

توضیحات بیشتر در مورد مراحل شکست بولت

 (از کتاب Guide to Design Criteria for Bolted and Riveted Joint )

 

در هنگام شکست بولت بصورت بارگذاری ری مراحل زیر رخ می­دهد:

 

 

 

 

مراحل شکست برشی بولت­ها:

مرحله اول

نیروی اصطکاک از لغزش جلوگیری میکند

مرحله دوم

بار وارده از نیروی اصطکاک بیشتر شده و بولت (اتصال) به لهیدگی لغزیده می­شود.

مرحله سوم

صفحات و اتصالات تغییر شکل الاستیک خواهند داشت در نتیجه رابطه بین نیرو و جابجایی هنوز خطی باقی میماند.

مرحله چهارم

صفحه یا اتصال یا هردو آن تسلیم می­شود. و در نتیجه صفحه یا اتصال شکسته می­شود.

                                                                                   




درباره وبلاگ:



آرشیو:


طبقه بندی:


آخرین پستها:


پیوندها:


پیوندهای روزانه:


صفحات جانبی:


نویسندگان:


آمار وبلاگ:







The Theme Being Used Is MihanBlog Created By ThemeBox