Детаљан опис вијчаних спојева челичне конструкције

Вијци челичне конструкције значајно се разликују од обичних механичких вијака по облицима спајања, механизмима за ношење силе и процесима конструкције. Према степену напрезања, условима рада и захтевима дизајна, везе у инжењерингу челичних конструкција углавном се деле у две категорије: обичне вијчане везе и вијчане везе високе чврстоће. Сваки тип везе се у великој мери разликује у захтевима за прецизност, стандардима пречника рупа, принципима носивости силе и применљивим сценаријима.

1. Обични вијчани спојеви

Обични вијци су класификовани у три степена прецизности А, Б и Ц на основу тачности производње. Степен А и Б су рафинирани вијци, док је степен Ц груби вијци. Осим ако није другачије назначено, груби вијци разреда Ц су подразумевано усвојени за конвенционалне везе у грађевинским челичним конструкцијама. У погледу облика и структуре, обични вијци укључују завртње са шестоугаоном главом, завртње са два краја, завртње са упуштеном главом и друге врсте.

Груби вијци разреда Ц имају ниску прецизност обраде и велики зазор од зида. Углавном се користе за предмонтажу радионица челичних конструкција, претходно затезање закиваних компоненти, привремено позиционирање и фиксирање пре формалне уградње вијака високе чврстоће и привремену фиксацију пре чворног заваривања. Када се користе као фиксни завртњи, они ће бити потпуно затегнути након поравнања компоненти, са поузданим мерама против отпуштања опремљеним да спрече олабављење и померање током изградње.

1.1 Рафинирани вијци (разред А/Б)

Рафинирани вијципоседују високу прецизност обраде, малу толеранцију завртња и минимални размак при монтажи, постижући чврсто пристајање између шипке завртња и рупе за вијак. Имају строге захтеве за прецизност израде рупа и тачност машинске обраде шрафовских шипки и треба да се постављају благим тапкањем уместо насилног ударања током инсталације. Рафинирани вијци су погодни за прецизне структурне везе које захтевају честу демонтажу и монтажу или нису у стању за закивање. Углавном се примењују у монтажи механичке опреме и ретко се користе у изградњи челичних конструкција.

2. Вијчани спојеви високе чврстоће

Према начинима механичког пројектовања, вијци високе чврстоће за челичне конструкције су подељени на тип трења и тип лежаја. Ова два типа су идентична у материјалу, спецификацији и механичким својствима, разликују се само по критеријумима за контролу клизања дизајна и механизмима за процену квара. У погледу конструктивних облика, класификовани су на велике вијке са шестоугаоним углом високе чврстоће и завртње велике чврстоће типа торсхеар.

2.1 Вијчани спој високе чврстоће типа трења

Завртњи високе чврстоће типа трења компактирају спојне плоче помоћу силе пред-затезања вијака и преносе спољашња оптерећења статичким трењем које се ствара на контактној површини челичних плоча. На спојном споју није дозвољено клизање, а вијци не подносе силу смицања. Свако клизање на површини плоче се оцењује као неуспех везе. Да би се побољшао коефицијент трења, контактна површина челичних компоненти може се третирати пескарењем и пескарењем како би се формирала уједначена зарђала површина, што повећава отпорност на клизање и оптимизује распоред вијака. Пречник рупе за монтажу фрикционих вијака високе чврстоће је 1,5 мм до 2,0 мм већи од номиналног пречника завртња.

2.2 Вијчани спој високе чврстоће типа лежаја

Вијци високе чврстоће носећи тип преносе оптерећења ослањајући се на површинско трење плоче у нормалним радним условима. Када оптерећење премашује носивост трења, дозвољено је мање проклизавање зглоба, а напон се заједнички подноси и преноси отпором на смицање шипки вијака и притиском лежаја зидова рупе плоче. Његови начини квара су у складу са онима код обичних вијака, односно отказивање смицања вијака или оштећење лежаја челичне плоче. Пречник рупе за монтажу вијака високе чврстоће са лежајем је 1,0 мм до 1,5 мм већи од номиналног пречника завртња. ЦНЦ машине за бушење и алати за бушење имају приоритет за прецизно бушење рупа како би се осигурала тачност положаја рупе.

Основне разлике између два типа вијака високе чврстоће: Завртњи типа трења усвајају критеријум дизајна без клизања са већом сигурносном маргином и стабилношћу, погодни за конструкције под оптерећењем вибрацијама, динамичким оптерећењем и великим условима носивости; завртњи типа лежаја омогућавају ограничено клизање и имају већу носивост, применљиво за статичке структуре оптерећења.

2.3 Велики шестоугаони вијци високе чврстоће

Комплетан велики шестоугаони склоп вијака високе чврстоће састоји се од једног завртња високе чврстоће, једне навртке и две подлошке.

Пре формалне изградње, груби вијци се користе за привремено причвршћивање и прецизно поравнање компоненти. Након калибрације, груби завртњи у групи вијака се замењују вијцима високе чврстоће узастопно од центра ка обе стране, након чега следи почетно затезање, поновљено затезање и коначно затезање. По једна подлошка треба да се угради са сваке стране шипке вијка током монтаже.

Стандарди за обртни момент конструкције: Почетни момент затезања је 50% коначног момента затезања; поновљени момент затезања једнак је коначном моменту затезања, што елиминише монтажне празнине и униформише силу пред-затезања вијака. Формула за прорачун коначног момента затезања: Тц=К×Пц×д. Где: Тц=завршни момент затезања (Н·м); К=коефицијент обртног момента; Пц=сила преднатезања конструкције (кН); д=номинални пречник завртња (мм). Момент кључеви морају бити калибрисани пре сваке употребе да би се гарантовала тачност конструкције.

2.4 Склоп вијка високе чврстоће типа Торсхеар

Комплетан тип смицањавијак високе чврстоће склоп се састоји од једног трнастог завртња, једне навртке и једне подлошке, са само једном подлошком која је инсталирана на страни навртке уместо двостраних подложака.

Формула за прорачун за почетни момент затезања: Тц=0.065×Пц×д. Где: Тц=почетни момент затезања (Н·м); Пц=сила пред-затезања конструкције (кН); д=називни пречник завртња (мм). За коначно затезање се користи посебан кључ за смицање, које се завршава када се одвоји реп цвета шљиве на крају завртња. Торсхеар вијци имају високу контролу квалитета конструкције, са надзором квалитета фокусираним на инспекцију целог процеса и контролу процеса.