용접 및 볼트 혼합

다양한 구조적 상황에서 엔지니어는 용접 및 기계적 패스너로 이루어진 연결 강도를 평가해야 할 수도 있습니다. 오늘날 기계식 패스너는 일반적으로 볼트이지만 오래된 구조에는 리벳이 포함될 수 있습니다.

이러한 상황은 개조, 수리 또는 강화 프로젝트 중에 발생할 수 있습니다. 새로운 건축의 경우, 먼저 결합되는 재료를 볼트로 고정한 다음 용접하여 완전한 연결 강도를 얻는 연결에서 볼트와 용접이 함께 작동해야 할 수 있습니다.

그러나 연결의 총 부하 용량을 결정하는 것은 용접, 볼트 및 리벳과 같은 개별 구성요소의 합계를 더하는 것만큼 간단하지 않습니다. 그러한 가정은 비참한 결과를 초래할 수 있습니다.

볼트 체결 조인트는 미국 철강 건설 협회(AISC)의 ASTM A325 또는 A490 볼트를 사용하는 구조 조인트에 대한 사양에 꼭 맞게 조여지거나, 미리 장력이 가해지거나, 미끄러지기 쉬운 볼트로 설명되어 있습니다.

단단히 조여진 조인트는 임팩트 렌치의 힘으로 조이거나 철공 작업자가 일반 스퍼드 렌치를 사용하여 플라이를 단단히 접촉시켜 조입니다. 프리텐션 조인트에서는 볼트가 상당한 인장 하중을 받고 플레이트는 압축 하중을 받도록 설치됩니다.

섹션 8.2에 따르면 이러한 조인트를 만드는 네 가지 방법이 허용됩니다.

1. 너트 돌리기. 너트 돌리기 방법에는 볼트를 꼭 맞게 누른 다음 볼트 직경과 길이에 따라 너트를 추가로 돌리는 작업이 포함됩니다.

2. 보정된 렌치. 보정된 렌치 방법은 볼트에 가해지는 장력과 상관관계가 있는 토크를 측정합니다.

3. 트위스트오프형 장력 조절 볼트. 트위스트오프형 장력 조절 볼트는 머리 반대쪽 볼트 끝 부분에 작은 스터드가 있습니다. 필요한 토크에 도달하면 스터드가 비틀어집니다.

4. 직접 장력 표시기. 직접 장력 표시기는 돌출부가 있는 특수 와셔입니다. 돌출부의 압축 정도는 볼트에 적용된 장력 수준을 나타냅니다.

일반인의 관점에서 볼 때 볼트는 구멍을 뚫은 종이 더미를 함께 고정하는 황동 브래드와 유사하게 꼭 맞게 조이고 미리 장력을 가한 조인트의 핀 역할을 합니다. 미끄러짐이 중요한 조인트는 마찰에 의해 작동합니다. 예압력이 조임력을 생성하고 접촉 표면 사이의 마찰이 함께 작용하여 조인트 미끄러짐을 방지합니다. 이는 종이에 구멍을 뚫어서가 아니라 바인더 클립이 종이를 함께 누르고 마찰로 인해 패킷이 함께 유지되기 때문에 종이 뭉치를 함께 고정하는 바인더 클립과 유사합니다.

ASTM A325 볼트의 최소 인장 강도는 볼트 직경에 따라 150~120KSI(평방 인치당 킬로파운드)인 반면, A490 볼트의 인장 강도는 150~170-KSI 사이여야 합니다. 리벳 조인트는 단단히 조인 조인트처럼 작동하지만 이 경우 핀은 일반적으로 A325 볼트 강도의 약 절반인 리벳입니다.

기계적으로 고정된 조인트에 전단 하중이 가해질 때(적용된 힘으로 인해 한 부재가 다른 부재 위로 미끄러지는 경향이 있는 경우) 두 가지 상황 중 하나가 발생할 수 있습니다. 볼트나 리벳이 구멍의 측면을 지탱하여 동시에 볼트나 리벳이 전단될 수 있습니다. 두 번째 가능성은 미리 장력을 가한 패스너의 조임력으로 인해 발생하는 마찰이 전단 하중에 저항할 수 있다는 것입니다. 이 조인트에서는 미끄러짐이 예상되지 않지만 가능성은 존재합니다.

약간의 미끄러짐이 연결 성능에 부정적인 영향을 미치지 않을 수 있으므로 꼭 맞게 조이는 조인트는 많은 응용 분야에서 허용될 수 있습니다. 예를 들어, 일부 입상 물질을 담도록 설계된 호퍼를 생각해 보십시오. 처음 로드할 때 약간의 미끄러짐이 발생할 수 있습니다. 일단 미끄러짐이 발생하면 이후의 모든 로딩이 동일한 성격을 갖기 때문에 재발하지 않습니다.

일부 응용 분야에는 회전 부재가 교대로 인장 및 압축 하중을 받는 경우와 같이 하중 반전이 포함됩니다. 완전한 하중 반전이 일어나는 굽힘 부재는 또 다른 예입니다. 상당한 하중 역전이 발생하면 주기적 미끄러짐을 제거하기 위해 사전 인장 조인트가 필요할 수 있습니다. 이러한 미끄러짐은 결국 구멍이 길어지고 더 큰 미끄러짐으로 이어집니다.