Features

สลักเกลียวและการเชื่อมต่อด้วยสลักเกลียว

04/02/2564

| Author: Alexander Szotkowski

Steel

Bolts

Connection

This article is also available in:

Translated by AI from English

สลักเกลียวและรอยเชื่อมเป็นองค์ประกอบที่ยากที่สุดในการออกแบบการเชื่อมต่อโครงสร้างเหล็ก สเปรดชีต Excel มักจะลดความซับซ้อนของการคำนวณลง การสร้างแบบจำลองในโปรแกรม FEM ทั่วไปนั้นซับซ้อน เนื่องจากโปรแกรมเหล่านี้ไม่มีชุดองค์ประกอบที่กำหนดไว้ล่วงหน้า นั่นคือเหตุผลที่วิธี CBFEM ได้รับการพัฒนาและนำไปใช้ใน IDEA StatiCa

แบบจำลองสลักเกลียวตามวิธี CBFEM

IDEA StatiCa มีวิธีการเฉพาะในตัวแก้ปัญหา คือ วิธี Component-Based Finite Element Method (CBFEM) แบบจำลองสลักเกลียวที่ใช้ใน CBFEM ได้รับการอธิบายและตรวจสอบตามมาตรฐานการออกแบบโครงสร้างเหล็กหลายฉบับ นอกจากนี้ยังมีการเปรียบเทียบความต้านทานแรงและความสามารถในการเสียรูปกับโครงการวิจัยเชิงทดลองหลักต่างๆ

ในวิธี Component-Based Finite Element Method (CBFEM) สลักเกลียวพร้อมพฤติกรรมในการรับแรงดึง แรงเฉือน และแรงกด คือชิ้นส่วนที่อธิบายด้วย Spring ไม่เชิงเส้นแบบพึ่งพากัน สลักเกลียวในการรับแรงดึงถูกอธิบายด้วย Spring ที่มีความแข็งเริ่มต้นตามแนวแกน ความต้านทานการออกแบบ การเริ่มต้นของการคราก และความสามารถในการเสียรูป สำหรับการเริ่มต้นของการครากและความสามารถในการเสียรูป สมมติว่าการเสียรูปแบบพลาสติกเกิดขึ้นเฉพาะในส่วนที่มีเกลียวของก้านสลักเกลียวเท่านั้น

ในพื้นฐานทางทฤษฎีของเรา คุณสามารถค้นหา ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีที่ CBFEM อธิบายและตรวจสอบสลักเกลียว หากต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ CBFEM โดยทั่วไป พื้นฐานทางทฤษฎีทั่วไป เป็นจุดเริ่มต้นที่ดีที่สุดอย่างแน่นอน

สลักเกลียวตามมาตรฐานการออกแบบ

มาดูกันว่า CBFEM เข้าถึงสลักเกลียวอย่างไรจากมุมมองของมาตรฐานการออกแบบแต่ละฉบับ จนถึงปัจจุบัน IDEA StatiCa รองรับมาตรฐานการออกแบบแปดฉบับที่ครอบคลุมการออกแบบและ/หรือการจัดรายละเอียดของสลักเกลียวและสลักเกลียวอัดแรงล่วงหน้า

การตรวจสอบตามมาตรฐานสลักเกลียวและสลักเกลียวอัดแรงล่วงหน้าตาม Eurocode

ความแข็งเริ่มต้นและความต้านทานการออกแบบของสลักเกลียวในการรับแรงเฉือนใน CBFEM ถูกจำลองตาม Cl. 3.6 และ 6.3.2 ใน EN 1993-1-8 Spring ที่แทนการรับแรงกดและแรงดึงมีพฤติกรรมแรง-การเสียรูปแบบสองเชิงเส้น โดยมีความแข็งเริ่มต้นและความต้านทานการออกแบบตาม Cl. 3.6 และ 6.3.2 ใน EN 1993-1-8

การจัดรายละเอียด

การตรวจสอบสลักเกลียวจะดำเนินการหากเลือกตัวเลือกนี้ใน Code setup มิติจากจุดศูนย์กลางสลักเกลียวถึงขอบแผ่นและระหว่างสลักเกลียวจะถูกตรวจสอบ ระยะขอบ e = 1.2 และระยะห่างระหว่างสลักเกลียว p = 2.2 แนะนำไว้ใน Table 3.3 ใน EN 1993-1-8 ผู้ใช้สามารถปรับเปลี่ยนค่าทั้งสองได้ใน Code setup

การตรวจสอบตามมาตรฐานสลักเกลียวและสลักเกลียวอัดแรงล่วงหน้าตาม AISC

แรงในสลักเกลียวถูกกำหนดโดยการวิเคราะห์ Finite Element แรงดึงรวมถึงแรงงัด ความต้านทานของสลักเกลียวถูกตรวจสอบตาม AISC 360 - Chapter J3

การจัดรายละเอียด

ระยะห่างขั้นต่ำระหว่างสลักเกลียวและระยะจากจุดศูนย์กลางสลักเกลียวถึงขอบของชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อจะถูกตรวจสอบ ระยะห่างขั้นต่ำ 2.66 เท่า (แก้ไขได้ใน Code setup) ของเส้นผ่านศูนย์กลางสลักเกลียวระบุระหว่างจุดศูนย์กลางของสลักเกลียวจะถูกตรวจสอบตาม AISC 360-16 – J.3.3 ระยะขั้นต่ำจากจุดศูนย์กลางสลักเกลียวถึงขอบของชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อจะถูกตรวจสอบตาม AISC 360-16 – J.3.4 โดยค่าต่างๆ อยู่ใน Table J3.4 และ J3.4M

การตรวจสอบสลักเกลียวและสลักเกลียวอัดแรงล่วงหน้าตามมาตรฐานอื่นๆ

การจัดรายละเอียดสลักเกลียว

วิธีกำหนดระยะห่าง

ระยะขอบที่ใช้สำหรับความต้านทานแรงกดของสลักเกลียวต้องเหมาะสมสำหรับรูปทรงแผ่นทั่วไป แผ่นที่มีช่องเปิด รอยตัด ฯลฯ

อัลกอริทึมอ่านทิศทางจริงของเวกเตอร์แรงเฉือนผลลัพธ์ในสลักเกลียวที่กำหนด จากนั้นคำนวณระยะห่างที่จำเป็นสำหรับการตรวจสอบแรงกด

ระยะปลาย (e₁) และระยะขอบ (e₂) ถูกกำหนดโดยการแบ่งเส้นรอบรูปแผ่นออกเป็นสามส่วน ส่วนปลายถูกระบุด้วยช่วง 60° ในทิศทางของเวกเตอร์แรง ส่วนขอบถูกกำหนดด้วยช่วง 65° สองช่วงที่ตั้งฉากกับเวกเตอร์แรง จากนั้นระยะที่สั้นที่สุดจากสลักเกลียวถึงส่วนที่เกี่ยวข้องจะถูกนำมาใช้เป็นระยะปลายหรือระยะขอบ

ระยะห่างระหว่างรูสลักเกลียว (p₁; p₂) ถูกกำหนดโดยการขยายรูสลักเกลียวโดยรอบออกไปครึ่งหนึ่งของเส้นผ่านศูนย์กลาง จากนั้นลากเส้นสองเส้นในทิศทางและตั้งฉากกับเวกเตอร์แรงเฉือน ระยะห่างถึงรูสลักเกลียวที่ขยายแล้วซึ่งถูกตัดโดยเส้นเหล่านี้จะถูกพิจารณาเป็น p₁ และ p₂ ในการคำนวณ

ตัวอย่างการตรวจสอบ

เราได้เตรียมตัวอย่างการตรวจสอบหลายรายการเพื่อเปรียบเทียบผลลัพธ์กับวิธีการคำนวณอื่นๆ

EN

AISC

ตัวอย่างการตรวจสอบเพิ่มเติม

เทคโนโลยีที่ได้รับสิทธิบัตรสำหรับวิศวกรโครงสร้าง

คุณทราบหรือไม่ว่าโซลูชันแบบจำลองสลักเกลียวของเราเป็นส่วนหนึ่งของสิทธิบัตรสหรัฐอเมริกา? อ่าน ที่นี่ เกี่ยวกับเรื่องราวความสำเร็จของเรา

จุดต่อสลักเกลียวตัวเดียว - โซลูชันของเรา

บางครั้ง วิศวกรจำเป็นต้องสร้าง จุดต่อที่มีสลักเกลียวเพียงตัวเดียว โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อต้องการบานพับ ค้ำยัน แท่ง หรือเฉียง เพื่อจำลองและคำนวณการดำเนินการประเภทนี้ คุณต้องกำหนด ประเภทแบบจำลอง ที่เหมาะสมของชิ้นส่วน อ่านข้อมูลเพิ่มเติมได้ ที่นี่

สลักเกลียว รอยเชื่อม และความแข็งของจุดต่อ

ทั้งสลักเกลียวและรอยเชื่อมต่างมีข้อดีและข้อเสีย หนึ่งในแง่มุมสำคัญเมื่อเลือกจุดต่อคือความแข็งที่วางแผนไว้ โดยทั่วไป จุดต่อด้วยสลักเกลียวจะไม่แข็งเท่ากับจุดต่อด้วยการเชื่อม หากคุณเลือกการเชื่อมต่อด้วยสลักเกลียว เราแนะนำให้คำนวณความแข็งของการเชื่อมต่อดังกล่าวและนำความแข็งที่ได้มาพิจารณาในโครงสร้างโดยรวม คุณสามารถอ่านว่าการคำนวณดังกล่าวมีลักษณะอย่างไรและมีผลอะไรบ้าง ที่นี่ หรือดู วิดีโอ นี้