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संरचनात्मक अनुप्रयोगों में उच्च शक्ति बोल्ट्स के लिए एकीकृत मानक: एएसटीएम एफ3125

एफ3125 क्यों ने ए325 और ए490 को प्रतिस्थापित किया — एकीकरण, स्पष्टता और ग्रेड उपवर्गीकरण तर्क

ASTM F3125 मानक ने A325 और A490 जैसे पुराने विनिर्देशों को इसलिए बदल दिया क्योंकि विनिर्देशों, परीक्षण विधियों और उनके व्यावहारिक उपयोग के मामले में वे वर्षों से समस्याएँ पैदा कर रहे थे। अब F3125 के तहत, जो पहले अलग-अलग मानक थे, उन्हें अब विभिन्न ग्रेड के रूप में वर्गीकृत किया गया है, जिससे सामग्री खरीदने, कार्य स्थलों का निरीक्षण करने और यह सुनिश्चित करने में आसानी होती है कि डिज़ाइन सभी आवश्यक आवश्यकताओं को पूरा करते हैं। आईएसओ 898-1 जैसे अंतरराष्ट्रीय मानकों के साथ संयुक्त राज्य बोल्ट मानकों को संरेखित करके, यह परिवर्तन निर्माताओं को अंतरराष्ट्रीय स्तर पर बेहतर ढंग से काम करने में भी मदद करता है। लेकिन जो वास्तव में महत्वपूर्ण है, वह यह है कि F3125 स्पष्ट उपश्रेणियाँ जैसे F3125/A325 टाइप 1 या टाइप 3 बनाता है। ये भेद स्पष्ट रूप से बताते हैं कि किस प्रकार की सामग्री का उपयोग किया गया था, निर्माण के दौरान उनके साथ कैसा व्यवहार किया गया था, और वास्तविक निर्माण परियोजनाओं में उन्हें कहाँ लगाया जाना चाहिए। इससे कार्यालय भवनों से लेकर खेल के मैदान और प्रमुख पुलों तक महत्वपूर्ण संरचनाओं में बोल्ट लगाते समय त्रुटियों में कमी आती है।

टेंसाइल और यील्ड स्ट्रेंथ बेंचमार्क: 120/105 ksi (ग्रेड A325) बनाम 150/130 ksi (ग्रेड A490)

संरचनात्मक बोल्ट चुनने के मामले में, इंजीनियर अब भी टेंसाइल और यील्ड स्ट्रेंथ को मुख्य कारक के रूप में देखते हैं। A325 ग्रेड बोल्ट की न्यूनतम टेंसाइल स्ट्रेंथ लगभग 120 ksi और यील्ड स्ट्रेंथ लगभग 105 ksi होती है। ये विशिष्टताएं मानक इमारत फ्रेम और छत के ट्रस में पर्याप्त रूप से काम करती हैं, खासकर जब डिज़ाइन को अच्छी डक्टिलता की आवश्यकता होती है और समय के दौरान बार-बार तनाव को सहन करना होता है। A490 ग्रेड बोल्ट के लिए उन्नति करने का अर्थ है बेहतर प्रदर्शन के आंकड़े भी प्राप्त करना। वे टेंसाइल स्ट्रेंथ के लिए 150 ksi तक पहुंच जाते हैं और यील्ड स्ट्रेंथ के लिहाज से 130 ksi तक पहुंच जाते हैं। इस बढ़ी हुई क्षमता के कारण, इन बोल्ट की आवश्यकता उन परिस्थितियों में होती है जहां भार वास्तव में तीव्र होते हैं, जैसे आज हम जिन लंबे स्पैन ब्रिज देखते हैं, झटके को अवशोषित करने के लिए आवश्यक सिस्मिक ब्रेसिंग सिस्टम, और विभिन्न भारी उद्योग संरचनाएं जहां विफलता का कोई विकल्प नहीं होता है।

उच्च शक्ति बोल्ट को परिभाषित करने वाली यांत्रिक गुण आवश्यकताएं

तन्य शक्ति, वलन अनुपात, कठोरता और गर्दन निकासी कैसे संरचनात्मक विश्वसनीयता सुनिश्चित करते हैं

उच्च शक्ति वाले बोल्ट्स को सभी प्रकार के तनाव की स्थिति में विश्वसनीय ढंग से काम करने के लिए चार मुख्य यांत्रिक मापदंडों को पूरा करना होता है। पहली चीज़ जिस पर ध्यान देना चाहिए, वह है तन्य शक्ति, जो भयानक भंगुर तिरछेपन से बचने के लिए 120 से 150 ksi के बीच होनी चाहिए। इसके बाद आता है विलय अनुपात, जिसे 'यील्ड रेशियो' कहा जाता है, जो बोल्ट के टूटने से पहले कितना झुक सकता है, यह दर्शाता है। ASTM F3125 मानकों के अनुसार, इस अनुपात को 0.92 से अधिक नहीं होना चाहिए। इसका महत्व क्यों है? क्योंकि यह बोल्ट को विफल होने से पहले पर्याप्त लचीलापन प्रदान करता है, जो भूकंप के दौरान इमारतों के हिलने पर बहुत महत्वपूर्ण होता है। फिर हार्डनेस स्तर आता है, जो अधिकांश ग्रेड के लिए 32 से 39 HRC के आसपास होना चाहिए। इसे सही तरीके से करने का अर्थ है कि बोल्ट बाहर से मजबूत रहे लेकिन अंदर से लचीला भी बना रहे। यदि यह बहुत कठोर हो जाता है, तो हमें हाइड्रोजन भंगुरता की समस्या का खतरा होता है। यदि बहुत नरम है, तो थ्रेड अपने समय से पहले पहने जाने लगते हैं। अंत में, हम गर्दन के विस्तार (नेक एलोंगेशन) प्रतिशत की जाँच करते हैं। A325 बोल्ट्स के लिए हमें कम से कम 14% चाहिए, और A490 के लिए न्यूनतम 10% की आवश्यकता होती है। ये आंकड़े हमें बताते हैं कि क्या बोल्ट अपनी लंबाई के साथ समान रूप से फैल सकता है और जोड़ों के घूमने या भार के पुनः वितरण के दौरान अचानक टूटे बिना मरोड़ बलों को संभाल सकता है।

व्यास, थ्रेड लंबाई और अनुप्रयोग अपवादों के लिए ASTM A449 का उपयोग F3125 के बजाय कब करें

ASTM A449 उन गैर-संरचनात्मक कार्यों या विशेष मामलों के लिए अभी भी अच्छी तरह से काम करता है जहां F3125 चीजों को कवर नहीं करता। इसमें 1.5 इंच से बड़े बोल्ट या ऐसे बोल्ट शामिल हैं जिन्हें छह इंच या छोटे बोल्टों के लिए F3125 द्वारा निर्दिष्ट लंबाई (जो 2D प्लस एक चौथाई इंच सूत्र का अनुसरण करता है) से अधिक धागे की आवश्यकता होती है। यह मानक वास्तविक कार्य स्थितियों में आने वाले कुछ असामान्य आकृतियों को भी कवर करता है। पूरी तरह से धागे वाली छड़ें, मुड़े हुए बोल्ट या एक छोर पर फोर्ज किए गए सिर वाले एंकर बोल्ट के बारे में सोचें। इस तरह के बोल्ट नींव में और भारी मशीनरी को माउंट करते समय बार-बार देखे जाते हैं। A449 35 HRC तक कठोरता स्तरों की अनुमति देता है बिना प्रभाव परीक्षण की आवश्यकता के, लेकिन कई महत्वपूर्ण तरीकों में यह F3125 की तुलना में कम है। संरचनात्मक अनुप्रयोगों के लिए कोई सख्त लॉट ट्रैकिंग, कोई अतिरिक्त तन्यता परीक्षण आवश्यक नहीं हैं और न ही अनिवार्य मिल प्रमाणन की आवश्यकता होती है। इन अंतरों के कारण, इंजीनियर AISC 360 या RCSC विनिर्देशों के तहत आने वाले किसी भी संरचनात्मक स्टील कनेक्शन के लिए A449 को निर्दिष्ट नहीं करेंगे। उन परियोजनाओं के लिए पूर्ण F3125 अनुपालन की आवश्यकता होती है।

पूरक घटक: उच्च शक्ति बोल्ट असेंबली के लिए नट्स, वाशर और एंकर प्रणाली

एएसटीएम ए563 और ए194 नट्स: शक्ति मिलान, प्रूफ लोड परीक्षण, और नट विफलता से बचना

सही नट चुनना सिर्फ एक अतिरिक्त चीज नहीं है - यह जोड़ों को मजबूत और सुरक्षित रखने के लिए वास्तव में महत्वपूर्ण है। यहाँ दो मुख्य मानक लागू होते हैं। ASTM A563 सामान्य कार्बन और मिश्र इस्पात के नटों से संबंधित है जो संरचनात्मक बोल्टों के साथ काम करते हैं। फिर ASTM A194 है, जो उन कठोर उच्च-शक्ति नटों को संभालता है जो गर्म वातावरणों के लिए बनाए गए हैं, जैसे ग्रेड 2H, 4, और 7, जो A490 बोल्टों के साथ वास्तव में चुनौतीपूर्ण परिस्थितियों में उपयोग किए जाते हैं। इन सभी मानकों का आधार एक ही मूल विचार है: नट कम से कम उतने मजबूत होने चाहिए जितने कि उनके मेल वाले बोल्ट हैं। A563 मानक के ग्रेड DH नट को उदाहरण के रूप में लें। वे विशेष रूप से इस तरह डिज़ाइन किए गए हैं ताकि भारी A490 बोल्टों पर कसने पर वे खराब न हों। प्रत्येक बैच को प्रूफ लोड परीक्षण भी पास करना होता है, जहाँ हम नट की विरूपण से पहले उसकी क्षमता के 120% तक भार लगाते हैं। यह जाँच करता है कि क्या सब कुछ दबाव के तहत स्थिर रहता है और यह पुष्टि करता है कि धागे ठीक से एक साथ रहते हैं। गलत नटों या विरामधारित नटों के उपयोग से समस्याएँ जैसे तनाव दरारें बनना, कंपन से बोल्ट ढीले होना, और समय के साथ जोड़ों में तनाव कम होना जैसी समस्याएँ उत्पन्न हो सकती हैं। ASTM F436 के अनुसार कठोर सपाट वाशर जोड़ने से सतहों पर क्लैम्पिंग बल को बेहतर तरीके से फैलाया जा सकता है। आधार प्लेटों या बीम फ्लेंजों पर सतहों के बिल्कुल समतल न होने की भरपाई के लिए बेवल्ड या गोलाकार वाशर भी बहुत अच्छा काम करते हैं। जुड़ावों की बात करें, तो F3125 बोल्टों के लिए रोल्ड धागे मानक अभ्यास बन गए हैं क्योंकि वे कट धागों की तुलना में बार-बार तनाव के तहत अधिक समय तक चलते हैं और उनके जीवनकाल के दौरान स्थिर आकार बनाए रखते हैं।

आवेदन-विशिष्ट अनुपालन: पुल, इस्पात फ्रेम और संक्षारण-प्रतिरोधी उच्च शक्ति बोल्ट

टाइप 3 स्टेनलेस बनाम हॉट-डिप गैल्वनाइज्ड: वातावरण के आधार पर संक्षारण-प्रतिरोधी उच्च शक्ति बोल्ट का चयन

इंजीनियरों को संक्षारण प्रतिरोध की योजना बनाने की आवश्यकता है, इस बात की उम्मीद करने के बजाय कि यह स्वयं हो जाएगा। ठंडे मौसम के अनुप्रयोगों के लिए मूल रूप से डिज़ाइन किए गए टाइप 3 स्टेनलेस स्टील बोल्ट (ASTM A320 ग्रेड L7) लोकप्रिय हो गए हैं क्योंकि वे समुद्री जल के संपर्क, रासायनिक प्रसंस्करण क्षेत्रों या सड़क नमक से उपचारित स्थानों जैसी कठोर परिस्थितियों में गहरे और दरार संक्षारण के खिलाफ स्थिर रहते हैं। ये बोल्ट प्राकृतिक रूप से एक सुरक्षात्मक ऑक्साइड परत बनाते हैं, इसलिए उन्हें नियमित रखरखाव की आवश्यकता नहीं होती और कठिन परिस्थितियों में भी कई वर्षों तक चल सकते हैं। इसलिए ऑफशोर तेल रिग, तटीय पुल या अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र जैसी चीजों के निर्माण में अतिरिक्त धन खर्च करना उचित होता है। दूसरी ओर, गर्म-डुबोने वाले यशदलिप्त (हॉट-डिप गैल्वेनाइज्ड) बोल्ट (ASTM F2329) को निर्माण के बाद लगाई गई जस्ता परत से सुरक्षा प्राप्त होती है। वे शहरों, कारखानों या ग्रामीण क्षेत्रों में अच्छी तरह से काम करते हैं जहां वायु में बहुत अधिक नमक नहीं होता। लेकिन इन बोल्टों को लगातार समुद्री जल या अम्लीय मिट्टी की स्थिति में रहने पर समस्याओं के लिए सावधान रहें। परत तेजी से घिस सकती है, और कभी-कभी यह विनिर्देशों के अनुसार बहुत मोटी होने पर स्थापना के दौरान छिलकर गिर सकती है। जमीन के अंदर स्थित इस्पात संरचनाओं में, जहां नियमित रूप से निरीक्षण किए जाते हैं और बोल्टों को फिर से कसा जा सकता है, यशदलिप्त बोल्ट धन के लिए अच्छा मूल्य प्रदान करते हैं। गंभीर संक्षारण जोखिमों या ऐसी स्थितियों के साथ निपटने में जहां हमें यह नहीं पता कि क्या होगा, कई पेशेवर अब ASTM A193 ग्रेड B8M क्लास 2 जैसे डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील या महत्वपूर्ण संरचनाओं में संयोजनों के लिए ASTM F1160 मानकों को पूरा करने वाले विशेष परतों के साथ जाते हैं।