Dom / Vijesti / Vijesti iz industrije / Ukrutne šipke za čelične konstrukcije: područje naprezanja, zatezanje i izvor

Vijesti iz industrije
stvaramo vrijednost

Mučite se pronaći pravi standardni dio? Dopustite nam da ga projektiramo. Od automobilskih vijaka do komponenti jedinstvenog oblika, specijalizirani smo za prilagođene izvedbe na temelju vaših uzoraka ili crteža.

Ukrutne šipke za čelične konstrukcije: područje naprezanja, zatezanje i izvor


Izašla je narudžbenica za "okruglu šipku od 16 mm, s navojem na jednom kraju, duljinu 4,8 m". Šipke stignu, stezaljke ne odgovaraju navoju, a nakon što su zatezne poluge do kraja namotane, svaka šipka ispadne 30 mm kratka. Taj slijed je svakodnevna stvarnost trgovine upornim šipkama: čelik je rijetko problem, sučelja jesu.

Učvršćivanje šipke jedan je od najmanje glamuroznih dijelova strukturalnog paketa, ali ipak određuje hoće li okvir portala ostati pravokutan, hoće li stalak za cijevi stati bez vjetra i hoće li se nadstrešnica pomicati onako kako je model rekao da hoće. Ispravno je pitanje nekoliko brojeva koje je moguće odrediti.

Izravan odgovor: šipka za ukrućenje je samo zatezni element, tako da je njezin kapacitet određen korijenskim dijelom s navojem, a ne promjerom šipke. Njegovo ponašanje u stvarnom svijetu određeno je krajnjim spojnicama, prihvatom koji je dostupan u zateznoj stezi i zaštitom od korozije na navojima. Tri retka u specifikaciji — područje naprezanja, dopušteno namatanje, klasa premaza — sprječavaju većinu kvarova na terenu.

Što uporna šipka zapravo radi

Pod vjetrom ili seizmičkim djelovanjem pravokutni zaljev želi postati paralelogram. U nizu s X-uporcima, jedna dijagonala se izdužuje i olabavi, dok se druga skraćuje i zateže, prenoseći bočno smicanje dolje do temelja. Šipka se nikada ne opire kompresiji: obrnite opterećenje i suprotna šipka preuzima. To jedino ponašanje objašnjava većinu pravila dizajna i nabave koja slijede.

Samo napetost, a nikad sama

Jedna šipka ne može poduprijeti zglob protiv obrnutog opterećenja, jer se savija u trenutku kada sila preokrene. Praktična rješenja koriste najmanje dvije šipke po podupiraču ili jednu šipku plus kompresijski podupirač. Kada crtež prikazuje usamljenu dijagonalu bez pratioca, vrijedi se zapitati iz kojeg smjera dolazi vjetar dizajna.

Korijen niti postavlja kapacitet

Šipka s punim navojem je prikladna, ali je područje vlačnog naprezanja manje od nominalne drške. Grubi navoj M16 daje otprilike 157 mm² u odnosu na nominalnih 201 mm², oko 22 posto manje. Na stupnju od 8,8 bara pri popuštanju od 640 MPa, to stavlja opterećenje popuštanja blizu 100 kN i radnu napetost blizu 60 kN. Ako projekt zahtijeva 70 kN, potrebna je teža šipka ili viši stupanj — nazivni promjer sam po sebi ne govori vam ništa.

Krajevi rade jače od sredine

Stezaljke, ušice igle, umetne ploče, sidra i tijela zatezača nalaze se na istoj putanji opterećenja i obično se izrađuju od različitih materijala, u različitim tvornicama, s različitim premazima. Vruće pocinčana zatezna steza spojena sa šipkom od crnog oksida jamči ćeliju korozije na prvom navoju. Usklađivanje završne obrade na cijelom sklopu je jeftinije od kasnijeg popravka.

Kapacitet
Očitajte područje naprezanja, a ne nazivni promjer. Smanjenje od 20 posto normalno je za valjani konac.

Vitkost
Zatezni članovi se obično provjeravaju u odnosu na ograničenje L/r od oko 300 za kontrolu progiba i vibracija.

Preuzimanje
Ciljajte na najmanje 25 mm korisnog hoda niti na svakom kraju, iznad izračunatog rastezanja.

zaštita
Vruće pocinčavanje prema ISO 1461 obično daje 70–85 µm lokalno na šipki debljine preko 6 mm.

Šipka naspram kuta naspram cijevi: kompromis u brojevima

Razlog postojanosti ukrućenja šipke je masa. Šipka od 16 mm teži oko 1,58 kg po metru; kut 50×50×5 usporedive vlačne sposobnosti teži 3,77 kg po metru i daleko je teži za rukovanje na visini. Usporedba u nastavku stavlja opcije jedna uz drugu prema kriterijima koji zapravo pokreću odluku o kupnji.

član
Vrsta opterećenja
L/r referenca
Masa po metru
Navojna šipka 12,5 mm
Samo napetost
Do ~300
0,96 kg
16 mm navojna šipka
Samo napetost
Do ~300
1,58 kg
Navojna šipka od 20 mm
Samo napetost
Do ~300
2,47 kg
50×50×5 kut
Napetost ili kompresija
Obično ~200
3,77 kg
60,3×3,6 cijevi
Napetost ili kompresija
Obično ~200
5,03 kg
Tablica 1 — ukrućenje šipke u usporedbi s elementima koji također mogu podnijeti pritisak. Mase pretpostavljaju 7850 kg/m³; brojke L/r odražavaju uobičajenu praksu prema AISC 360 (oko 300 za zatezne članove, 200 za kompresijske članove) i treba ih potvrditi u skladu s važećim lokalnim kodeksom.

Tamo gdje okvir uistinu treba kapacitet kompresije - na primjer, ukrućeni otvor u seizmičkoj zoni - ukrućenje šipke više nije pravi odgovor bez obzira na cijenu. Tamo gdje je slučaj samo s vjetrom, štap je bolji u rukovanju, teretu i veličini spojnih ploča.

Skrivena varijabla: hod rastezanja i zatezanja

Dizajneri rijetko provjeravaju koliko će se štap rastegnuti između opuštenog stanja i radne napetosti. Taj broj određuje koliko prilagodbi zatezna kuka mora apsorbirati, a nije isti za sve promjere. Grafikon prikazuje elastično produljenje šipke od 6 m povučene na 15 kN, uz pretpostavku da je E = 205 GPa.

12,5 mm
3,6 mm

16 mm
2,2 mm

20 mm
1,4 mm

24 mm
1,0 mm

Praktično čitanje je da kruti štap velikog promjera ima vrlo malo popuštanja, tako da se pogreška duljine rezanja pretvara gotovo jedan za jedan u labavu ili prezategnutu sponu. Tanji štap lakši je za ugradnju, ali mu je potreban širi prozor za hvatanje. Kao pravilo, proračunajte hod stege kao izračunato istezanje, plus dopuštenu toleranciju duljine rezanja, plus oko 10 mm preostalog navoja tako da se podupirač još uvijek može prilagoditi nakon što se struktura smjesti.

Još jedna posljedica: šipke su zategnute rotacijom, tako da navoj mora biti čist i podmazan ili će trenje potrošiti većinu okretnog momenta prije nego bilo kakva napetost dosegne šipku. Suhi, pocinčani navoji rutinski trebaju 30 do 40 posto više okretnog momenta za istu napetost, zbog čega timovi na gradilištu na kraju pretjerano zatežu i skidaju tijelo stege.

Gdje se koristi ukrućenje šipke

Obrasci za narudžbu od proizvođača zatvarača daju grubi uvid u to gdje ti dijelovi završavaju. Podjela u nastavku odražava kako se tonaža obično raspoređuje po aplikacijama; to je indikativna slika, a ne studija tržišta.

  • 35% — Industrijske zgrade, skladišta i okviri portala
  • 20% — Regali za cijevi, nosači opreme i procesni moduli
  • 15% — Fasade, nadstrešnice i vidljivi arhitektonski čelik
  • 20% — Tornjevi, jarboli i potporne konstrukcije
  • 10% — Naknadno učvršćivanje, privremeni radovi i popravci

Retrofit vrijedan pažnje. Stariji okviri često se ponovno učvršćuju nakon promjene namjene, a šipka je odabrana zbog svoje tolerancije na nesavršenu geometriju, a ne zbog svoje čvrstoće. Šipka s 50 mm rezervnog namotaja često je vrjednija pri naknadnoj ugradnji od one s dodatnih 10 kN kapaciteta.

Određivanje i nabava šipke za ukrućenje

Proces specifikacije je kratak ako se provodi u ispravnom redoslijedu. Svaki korak u nastavku zatvara način kvara koji se ponavlja dovoljno često da bude predvidljiv.

1

Prvo popravite putanju opterećenja. Potvrdite proračunsku napetost po podupiraču, je li opterećenje reverzibilno i koliko šipki dijeli otvor. Jedna šipka u reverzibilnom prostoru za teret je pogreška u detaljima, a ne izbor pri nabavi.

2

Veličina na području stresa. Pretvorite potrebnu napetost u područje naprezanja, a zatim u nazivni promjer. Omogućite smanjenje navoja od otprilike 20 do 25 posto i provjerite spojnicu i zatik prema istom broju.

3

Odaberite ocjenu prema okolini. Obični ugljični čelik pokriva unutarnje i suhe usluge. Za rad na granici povišene temperature ili tlaka, ASTM A193 B7 kromol je uobičajena referenca; za rad na niskim temperaturama, ASTM A320 L7 osigurava udarnu žilavost. Nehrđajući 304 ili 316 rezerviran je za istinski agresivne atmosfere, jer je skok cijene velik.

ASTM A193 B7 Alloy Steel Threaded Rods ASTM A193 B7 Navojne šipke od legiranog čelika Kromolske šipke visoke čvrstoće B7 za rad na povišenim temperaturama ili graničnim tlakovima, dostupne u pocinčanim, crnim oksidnim ili vruće pocinčanim završnim obradama. Pogledajte proizvod →
4

Zajedno odredite oblik niti i premaz. Valjani navoji su jači i jeftiniji za proizvodnju od rezanih navoja i zadani su za a šipka s punim navojem . Vruće pocinčavanje dodaje 70 do 85 mikrona i ometa fino pristajanje navoja, stoga ili pretjerano urezujte matice ili odredite premaz koji se ne nakuplja, poput cinkovih ljuskica.

ASTM A320 L7 Full Threaded Bar ASTM A320 L7 poluga s punim navojem L7 poluga od legiranog čelika s punim navojem za offshore usluge, dostupna u HDG, cinku ili crnom oksidu; potvrdite gotovu duljinu reza i očistite skošene krajeve. Pogledajte proizvod →
5

Dogovorite duljinu reza i krajeve. Navedite gotovu duljinu od središta do središta sa zateznom polugom na sredini hoda, a ne duljinu šipke. Iskosite rezne krajeve tako da navoj počinje čisto i potvrdite da širina čeljusti zaglavlja odgovara debljini umetne ploče.

6

Zatražite papirologiju. Vlačno ispitivanje gotove šipke, očitavanje debljine premaza i certifikat EN 10204 3.1 tri su dokumenta koji rješavaju većinu sporova. Ako su duljine nestandardne, proizvodnja po narudžbi i OEM/ODM je obično jeftinije od kupnje šipke i strojne obrade na licu mjesta.

Duljine zaliha u B7 i L7 legiranom čeliku, te u običnom ugljičnom čeliku kvalitete 8,8, pokrivaju većinu onoga što je potrebno paketu ukrućenja; varijabla je obično duljina reza i završna obrada površine, a ne sam materijal.

Grade 8.8 Carbon Steel Full Threaded Bar Šipka s punim navojem od ugljičnog čelika razreda 8.8 M16×300 obična ukrutna šipka od ugljičnog čelika u stupnju 8,8, s pocinčanom ili crnom završnom obradom; standardne duljine odgovaraju paketima za podupiranje gdje duljina reza i završna obrada variraju. Pogledajte proizvod →

Inspekcija, održavanje i praznine u usklađenosti koje grizu

Šipka za ukrućenje sastavljena i pravilno zategnuta prvog dana može i dalje biti bez opterećenja dvije godine kasnije. Provjere koje su važne su jednostavne i uglavnom vizualne.

  • Provjera napetosti pri primopredaji i nakon prve sezone vjetra. Šipka koja se može pomicati rukom ne radi. Označite zateznu stegu i navoj bojom tako da kretanje postane vidljivo.
  • Oštećenje premaza u transportu. Pocinčane šipke kojima se rukuje lančanim remenima gube svoj sloj točno na točki kontakta sa spojnicom. Popravite boju bogatom cinkom prije erekcije, ne nakon.
  • Izlaganje niti. Bilo koji navoj koji ostane ponosan na zateznu kuku trebao bi imati isti premaz kao i šipka. Goli odrezani krajevi prvo su mjesto gdje se pojavljuje hrđa i prvo mjesto gdje na vibrirajućoj strukturi počinje pukotina uslijed zamora.
  • Dokumentacija. Charpyjevi rezultati utjecaja za L7, očitavanje debljine premaza za vruće uranjanje i sljedivost unatrag do broja zagrijavanja su tri stavke koje će revizor tražiti. Čuvajte ih s nacrtima montaže radije nego u arhivi projekta.

Ništa od ovoga nije egzotično inženjerstvo. Šipka za ukrućenje je jednostavan, učinkovit element koji se sastoji samo od zatezanja i ostaje pouzdan kada su područje naprezanja, dopuštenje za namatanje i premaz izričito navedeni, a ne izvedeni iz kataloške fotografije. Kvarovi koji se dogode gotovo uvijek potiču od toga da je jedan od ta tri broja ostavljen u radionici.