Блог

Ауыр жағдайлардағы құрылыста құрылымдық болат каркастарда қолданылатын жоғары беріктіктегі бұрандалы бекітпелер

Неге дәстүрлі бұрандалы бекітпелер тәжірибелік емес статикалық жүктерде, яғни ғимараттар мен өнеркәсіптік кәсіпорындарда істен шығады?

Құрылыс жобаларында кездесетін осындай үлкен статикалық жүктемелерді шыдай алатын қарапайым болттар жасалмаған. Көптеген стандартты бекітпе бұйымдары 250–400 МПа аймағында деформацияланып бастайды, бұл 500 МПа және одан да жоғары талаптар қойылатын ғимараттар мен үлкен өнеркәсіптік ғимараттардағы үлкен конструкциялық элементтер үшін қажетті көрсеткіштен әлдеқайда төмен. Шекті мүмкіндіктерінен асып кеткен кезде бұл болттар тұрақты түрде деформацияланады және соңында толығымен сынады. Өткен жылғы құрылымдық авариялар туралы есептерге қарағанда, болат конструкциялардағы барлық қосылу орындарының ақауының жартысынан астамы — жүктеме әрқашан әсер етіп отырған кезде болттардың қиылуына байланысты, әсіресе арқалық пен бағана арасындағы маңызды қосылу нүктелерінде. Сондықтан инженерлер қосымша беріктікке ие болатын арнайы болттарды пайдалануды көрсетеді. Бұл арнайы бекітпе бұйымдары жоғары сапалы материалдардан жасалады және өндіріс кезінде дәлме-дәл жылумен өңдеу процестерінен өтеді, сондықтан олар нақты жағдайларда барлығын қауіпсіз бекіту үшін қажетті қосымша беріктікке ие болады.

ASTM A325/A490 және ISO 898-1 10.9 сыныбының техникалық талаптары сенімді жүктеме беру үшін 690 МПа ағу шегін қалай қамтамасыз етеді

ASTM A325/A490 және ISO 898-1 10.9 сыныбындағы болттар орта көміртекті қоспалы болатты суыту мен жылумен өңдеу арқылы 690–940 МПа ағу шегінің минимумына жетеді. Бұл процесстің нәтижесінде темперленген мартенситтік микрқұрылым пайда болады, ол кернеу концентрациясы орындарында деформацияға төзімділік көрсетеді. Негізгі артықшылықтары:

• Басқарылатын қаттылық , иелену қабілеті мен сынуға төзімділіктің тепе-теңдігін қамтамасыз етеді
• Дәл алдын ала керілу калибрлеуі , бұрандалы орнату кезінде тұрақты қысу күшін қамтамасыз етеді
• Жақсарылған жанасуға төзімділік , циклдық жүктемеге 8.8 сыныбындағы аналогтарға қарағанда үш есе ұзақ уақыт төзеді

Барлық болттар белгіленген ағу шегінің 120%-ындағы сынақ жүктемесінен өтуі тиіс — бұл талап моменттік рамалар, бекіту жүйелері және басқа да маңызды қосылыстарда сенімді қауіпсіздік шектерін қамтамасыз етеді.

Сейсмикалық төзімді конструкциялар мен сырғанауға өте сезімтал қосылыстардағы жоғары беріктіктегі болттар

Циклдық жер сілкінісінің жүктемесі кезінде біріктірудің сырғанауы мен ашылуын болдырмау

Жер сілкінісі кезінде ғимараттар бұл алға-артқа әсер ететін күштерге ұшырайды, олар бірте-бірте стандартты болтты қосылыстарға енеді және циклдік «рatchet» құбылысы деп аталатын нәрсе арқылы уақыт өте келе баяулауға ұшырайды. Келесі болатын нәрсе де қамқорлықты тудырады. Бұл қосылыстар сырғанай бастағанда, кернеу ең көп жиналатын жерлерде кішкентай трещиналар пайда болады, сондықтан әрбір жер сілкінісінен кейін бүкіл құрылымның беріктігі төмендейді. Сондықтан инженерлер осы арнайы жоғары беріктіктегі болттарға жүгіреді. Бұл болттар қозғалыс кезінде өзінің ұстап тұру қабілетін әлдеқайда жақсы сақтайды, себебі олар барлық қайталанатын итеру мен тартуды шыдайды. Біз мұнда кемінде 690 МПа ағу шегі бар болттар туралы сөйлейміз, олар қымбат емес бекітпе бұйымдарын жылдам қирататын стресске тұрақты кері бағытталған әсерлерге қарсы нағыз тұрақтылыққа ие. Толық масштабты құрылымдар бойынша жүргізілген сынақтар көрсеткендей, бұл сырғанауға қатты сезімтал қосылыстарды қолданатын ғимараттар жер сілкінісінен кейін қалыпты қосылыстарға қарағанда 40 пайызға толығырақ бастапқы орнына қайта оралады (2023 жылғы NEHRP зерттеулері бойынша). Бұл жиі жер сілкіністері болатын аймақтарда өте маңызды, өйткені ондағы құрылыстар жалпы қосылыстардың қатты зақымдануынсыз жүзге дейінгі осындай тербеліс оқиғаларын шыдай алуы керек.

АИСК 360-22 стандарты бойынша сырғанауға төзімді жоғары беріктіктегі болтты қосылыстардағы бақыланатын созылу алдын-ала керілуінің (70%) және беттік үйкеліс күшінің рөлі

AISC 360-22 стандарттарына сәйкес, сырғанауға төзімді қосылыстардың кемінде 70 пайызына тең созылу алдын-ала керілуі қажет, яғни болттағы керілу әсері арқылы беттер арасында үйкеліс күші пайда болады. Нақты 10,9 сыныпты болттарды қолданған кезде бұл талаптар кламптау күшінің 200 килоньютоннан асады. Бласттау арқылы тазартылған беттермен жұмыс істеген кезде үйкеліс коэффициенті шамамен 0,33-тен 0,5-ке дейін өзгереді. Бұл барлығы практикалық тұрғыдан не мағынаға ие? Бұл — қосылатын бөлшектердің арасындағы кез келген қозғалысты тоқтататын үйкеліс күшінің пайда болуы. Сейсмикалық кестелерде жүргізілген сынақтар да осының жақсы жұмыс істеуін көрсетті. 2021 жылы FEMA ұйымының P-1052 құжатында жарияланған зерттеулерге сәйкес, дұрыс бекітілген қосылыстар жердің үдеуі 0,4g-ге жеткен кезде де сырғанбады. Бұл қосылыстардан жақсы нәтижелер алу тек техникалық талаптарға сай келумен шектелмейді. Инженерлер орнату кезінде ескеруге тиісті басқа да бірнеше факторларды да қарастыруы қажет.

• RCSC А немесе В классының бояу стандарттарына сай бетті дайындау
• Дәл алдын-ала керілуін қамтамасыз ету үшін гайканы бұру немесе калибрленген га ключі арқылы орнату
• Орналасу кезіндегі серпімділікті азайту үшін екі қабатты өңделген сақиналардың қолданылуы

Бұл тәсіл сейсмикалық энергияның шоғырлануын конструкциялық элементтердің бақыланатын пластикалық деформациясына бағыттайды — түйіннің қиратылуына емес.

Динамикалық инфрақұрылымдағы жоғары беріктіктегі болттар: көпірлер мен көлік жүйелері

Қайталанатын осьтік жүктеме әсерінен ортотропты декелер мен кеңею түйіндеріндегі усталық трещиналардың пайда болуын болдырмау

Ортотроптық көпірдің төбесі мен кеңейту орындары күнделікті түрде барлық ауыр жүк машиналарының өтуінен үлкен кернеуге ұшырайды. Бұл тұрақты қысым толқындары уақыт өте келе әдеттегі бекітпе элементтерінде кішкентай трещиналарды пайда етеді. Осы жерде жоғары беріктікті болттар қолданысқа енеді. Олар салмақты жеке нүктелерге шоғырландырмай, оны кеңістік бойынша таратады. Бұл қатты байланыс нүктелерінде қиындық туғызатын усталық трещиналардың пайда болу ықтималдығын азайтады. Сонымен қатар, бұл болттар жылдар бойы бірдей қозғалыстарға ұшырап отырғаннан кейін де өзінің ұстағыш қабілетін сақтайды. Бұл барлық элементтерді дұрыс орналастыруға және конструкцияның қаттылығын сақтауға көмектеседі. Нәтижесінде көпірлер үлкен жөндеуге дейін әлдеқайда ұзақ уақыт қызмет етеді, бұл қозғалыс тоқтамайтын жүктелген автожолдар үшін ерекше маңызды.

АҚШ Көлік министрлігінің ұзын құрылымды көпірлер үшін ASTM F3125 10,9 сыныбындағы болттарға ауысуы, олардың төмен температурадағы шығыршық беріктігі жақсартылған

АҚШ Көлік министрлігі барлық ел бойынша ірі көпірлердің құрылысына ASTM F3125 классы 10,9 болттарын қолдануды міндетті түрде қажет етуді бастады. Бұл болттардың ерекшелігі неде? Олардың созылуға төзімділігі кемінде 1040 МПа болады, бірақ шынымен маңыздысы — температураның төмендеуі кезіндегі олардың жақсарған жұмыс істеуі. Бұл болттардың өндірілу әдісі олардың тоң ауа жағдайларында немесе қайталанатын температура өзгерістерінен кейін кенеттен сынуын болдырмауға көмектеседі. Сондықтан инженерлер уақыт өте келе әртүрлі күрделі күштер әсер ететін ірі аралықты көпірлер, көпірлердің кеңейтілуі және сейсмикалық изоляциялық жүйелер үшін оларды қолдануды қалайды.

Коррозияға ұшырайтын және жоғары қауп-қатерлі орталардағы жоғары беріктікті болттар: теңіз жағалауындағы және қайта қалыптастырылатын энергетика саласындағы қолданыс

Су астындағы, циклды жүктемелі теңіз жағалауындағы фланцтардағы қысымды коррозиялық трещиналарды (ССС) жою

Тұзды су тұрақты толқындармен араласқан кезде, теңізде орнатылған бекітілген фланстар стресс коррозиялық трещиналар (қысқаша SCC) деп аталатын қауп-қатерге ұшырайды. NACE International ұйымының 2023 жылғы соңғы есебіне сәйкес, теңіз түбіндегі барлық болттардың шамамен жартысы (шамамен 42%) SCC-тен құлаған. Бұл өте қорқынышты көрінеді. Бақытқа қарап, ASTM A193 B7M болттары көмегімен шешім табуға болады. Бұл арнайы болттар сутегі эмбрилтілуіне және хлоридтердің туғызған қиындықтарына төзімді болу үшін ұқыпты түрде дайындалған қорытпалардан жасалған. Толқындар тұрақты түрде көтеріліп-түсетін кезде да барлығына тұрақты қысым түсірсе де, бұл болттар стандарттық нұсқаларға қарағанда тұрақтырақ ұстайды.

Интегралды қорғау стратегиялары: ASTM A193 B7M болттары, дуплексті коррозияға төзімді болат шайбалары және катодтық қорғау

Үш қабатты қорғау жүйесі агрессивті теңіз ортасында ұзақ мерзімді сенімділікті қамтамасыз етеді:

• Материалды таңдау aSTM A193 B7M болттары 100 ksi (690 МПа) минималды тартылу беріктігін және ССС төзімділігін қамтамасыз етеді
• Тосқауылдың күшейтілуі дуплексті коррозияға төзімді болат шайбалары болт пен негізгі метал арасындағы гальваникалық жұптың пайда болуын болдырмаған
• Электрохимиялық бақылау құрбандық анодтары катодтық қорғау қамтамасыз етеді және дұрыс қолданылған кезде коррозия жылдамдығын 90%-ға дейін төмендетеді

Бұл шаралар бірігіп, теңіз толқындарының әсер ететін аймақтарда қызмет көрсету мерзімін 25 жылдан асады — оффшор жел электр станциялары мен басқа да қайта қалпына келтірілетін энергетикалық инфрақұрылымдарда құрылымдық бүтіндікті қамтамасыз етеді.

Жиі қойылатын сұрақтар

Жоғары беріктіктегі болттардың сипаттамалары қандай?

Жоғары беріктіктегі болттар әдетте ASTM A325/A490 немесе ISO 898-1 10.9 сыныбы сияқты стандарттарға сай келеді, бұлар 690–940 МПа аралығындағы ағу беріктігін қамтамасыз етеді.

Сейсмикалық тұрақты конструкцияларда неге жоғары беріктіктегі болттар қолданылады?

Жоғары беріктіктегі болттар циклдық жер сілкінісінің әсерінен қосылыстардың сырғанауын және усталуын болдырмайды, сондықтан жер сілкінісі кезінде де құрылымдық бүтіндікті сақтайды.

Жоғары беріктікті болттар көпірлер сияқты динамикалық инфрақұрылымдарда қалай көмектеседі?

Динамикалық инфрақұрылымдарда жоғары беріктікті болттар жүктемені таратады және усталық трещиналардың пайда болуын азайтады, бұл көпірлер сияқты құрылымдардың қызмет көрсету мерзімін ұзартады.

Жоғары беріктікті болттар теңіздегі орталықта коррозияға қарсы қалай тұрады?

Теңіздегі қолданыстағы жоғары беріктікті болттар коррозияға қарсы тұру үшін ASTM A193 B7M болттары сияқты материалдар мен катодтық қорғау сияқты стратегияларды қолданады.