כיצד קידוד קונטריוטליות של מסגרות פלדה היסטוריות

Riveting עומד כאחת השיטות ההצטרפות המכנית המשמעותיות ביותר בהיסטוריה של הנדסה אזרחית ומבנית.במהלך המאה ה-19 ותחילת המאה ה-20, קשרים רצופים היו תקן עבור מסגרות פלדה מחלחלות בגשרים, גורדי שחקים, מגדלים, מבנים תעשייתיים.טכניקה סיפקה רמה של אמינות ועמידות אשר אפשרה למהנדסים להקים כמה מבנים איקוניים ביותר עדיין עומדים כיום.

התפקיד של גילוח משתרע הרבה מעבר פשוט להחזיק חתיכות פלדה יחד.כאשר מבוצע כראוי, מפרק מפוזר מחלק עומסים, להכיל תנועות תרמיות, ומתנגד עייפות בדרכים נבדלות מחיבורים מרוסנים או מבריכים. מאמר זה חוקר את עקרונות המתכתיים והמכניים שמאחורי מפרקים מפוצצים, בוחן את התנהגותם תחת עומס, ומדגיש מבנים היסטוריים שמוכיחים את הכוח המתמשך שלהם.

תהליך ההחלמה: כלים וטכניקות

חתירה בבניית פלדה מבנית הייתה פעולה בעלת עוצמה, מוכשרת מאוד.התהליך כלל היה מעורב בשלושה שלבים נפרדים: חימום, שילוב, ויצר את הראש.כל שלב היה קריטי לאיכות הסופית של המפרק.

⁇ ו- Handling

גלי פלדה התחממו במגה ניידת או פרווה לטמפרטורה בין 900 מעלות צלזיוס ל-1,000 מעלות צלזיוס (1650 ° F-1830 ° F), שבו המתכת הפכה לכתום בהיר ופלסטיק מאוד.החום שימש שתי מטרות: היא רכך את הקרפט כך שניתן היה לפענח ללא סדק, והוא איפשר ללוח כמו קר, דגימת חום שימשה יחד עם "מחץ חם" גדול כדי לעבור את ה" על ידי "הרכב חם" (Ricer) עם "מחץ" (Ricert") עם "מחץ" (Ricert") או "ממתק" (Révet") היה מחובר במהירות.

הכנס ו Bucking

לאחר שהטריט החם הוכנס לתוך החורים התואמים של חברי הפלדה, "בעל-על" השתמש בכלי כבד של sledgehammer או pneumatic (בתקופות מאוחרות יותר) כדי לגבות את ראשו של הריאל, בעוד "חלק" בצד השני הפוך עיצב את הראש השני על ידי פטישת ההתנגדות המעוותת.

מגניב ושרינקאז

בעוד הקרפטה קרתה מטמפרטורה נפוחה לטמפרטורה מתפתלת, היא התכווצה באורך. כי צלחות הפלדה מנעו את הצלעות להתכווץ בחופשיות, הריט הגיע תחת לחץ רביר, למעשה הופך להיות מתח גבוה במתח גבוה יותר מתוח מהר.זה כי לפני שמנע את הלוחות יחד, יצירת חיכוך בין משטחים המפחידים היה מפתח ביכולת של מתכת או להקישטבת רק על מנת להקיצה ייחודית.

Metallurgy of the Rivet

הפלדה המשמשת עבור rivets מבנית צוין בקפידה.חומרים אופייניים כללו פלדות פחמן נמוך (למשל, ASTM A502 כיתה 1 או דומה) שהציעו ctility טובה וכושר כאשר חם. מחזור מחומם, מכושף, וקרר גם שינה את המיקרו של ה-Rivet. Rapidquenching נמנע; rivet היה מותר מגניב באוויר, ייצור הילוך חזק יחסית.

אחד שיקולים מתכתיים חשובים היה כי rivet, להיות מזויפים בטמפרטורה גבוהה, ניסיון התחדשות וזיקוק דגנים בראש וגילוח.זה שיפר את המאפיינים המכניים של השקע בהשוואה למניות הבר המקורי.הפטישינג (פלפליפטציה) גם מבטל כל הפרדה או פורוזיות כי יכול היה להציג, וכתוצאה מכך חומר הומוגני יותר היום כי הם מכירים את המהנדסים מתקדמים יותר מאשר תהליך זה של פלדה מודרנית של פלדה גבוהה יותר מאשר טמפרטורות איטיות כי לעתים קרובות.

עם זאת, תהליך החימום היה צריך גם להיות מבוקר בקפידה.התחממות עלולה לגרום לשריפה - חמצון לאורך גבולות דגנים - אשר מחריב את ה rivet. underהתחממות השמאל חזק מדי כדי ליצור ראש הולם ללא סדקים.צוותים של צלעות מנוסים היו חיוניים לייצר קשרים קוליים באופן עקבי.המיומנות מעורבת היא אחת הסיבות למה מבנים ממושכים מהמאה ה -20 הם לעתים קרובות נחשבות ליצירות מופת ידניות.

סוגים של ריבים וקונריגורים משותפים

צלעות סטרקטיות הגיעו במספר צורות, אם כי הנפוץ ביותר עבור בניינים פלדה וגשרים היו ראש כפתור (סביב ראש) ואת הראש נגד חץ כפתורים שימשו על פני השטח שבו פרויון היה מקובל; ראשי נגד היו נפוחים עם משטח השטח, לעתים קרובות נדרש על גשרים או מקומות כפופים לגרור דינמי.

המפרקים עצמם תוכננו בשתי קטגוריות עיקריות: מפרקי עקיפה ומפרקים של צאן.בפרק חרישי, החופים ומחוברים בשורה אחת (או שורה אחת) של רקטיטים. במפרק אךט, הלוחות מתואמים את הגשרים מקצה לקצה ומכוסות בהצלחות של כינים (אחד או שניים) שנרקו לשני הצדדים.

תכונה נוספת של עיצוב קריטי הייתה "אורך הגרון" - עובי הכולל של הלוחות שהצטרפו אליו.ברוטרים נבחרו בדרך כלל כך שאורך האחיזה לא היה עולה על 4 עד 5 פעמים קוטר, הבטחת שאפר הצלעות יכול להיות נסער לחלוטין במהלך ההתקנה. עבור חבילות עבה, בנוי "ריצים שדה" או צמיגים גבוהים במיוחד היו בשימוש, לפעמים דורש הרבה חום וזמני חימום יותר.

כיצד קידוד קונטריוטליות לאינטגרליות סטרקטיבית

המונחים: Stress Flow

מפרקים רטיביים מעבירים עומס באמצעות שילוב של Shear ב- rivet gnk ונושא בין הגילוח לבין הצלחת. in a היטב מעוצבים משותפת, הקרסולים מסודרים כך שתוואי העומס דרך המפרקים הוא ישיר ככל האפשר, מצמצם אקסצנטריות וכתף משנית. כי rives הם יחסית חלל, הלחץ חוצה את המפרק הוא ישיר ככל האפשר, מצמצם את המתח גבוה יותר, עם מתח גבוה יותר, הוא נמוך יותר, עם מתח גבוה יותר, עם מתח גבוה יותר, נמוך יותר, עם מתח גבוה יותר, יותר, יותר, הוא נמוך יותר מאשר מתח גבוה יותר, מכווץ יותר, עם מתח גבוה יותר, עם מתח גבוה יותר, כי הוא נמוך יותר.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

כפי שצוין קודם לכן, התכווצות התרמית של הקרפט הקירור יוצרת כוח מדגום שמלחץ על הלוחות יחד.עבור רצף טיפוסי של 7 וחצי אינץ'-מטר מבני, כוח הדגימה יכול לעלות על 50 עד 60 kN זה מדגום את פני השטח המתפתלים כל כך חזק כי לבד יכול לעמוד בפני חלק משמעותי של העומס החלומי - לעתים קרובות עד 30% עד 60 kN של זה קלושים לחץ על פני השטח של זה, כי לא יכול למזער את הלחץ הזה.

גמישות ודיסיפוציה אנרגיה

אחת התכונות המבורחות ביותר של מסגרות מבוצרות היסטוריות היא היכולת שלהם לספוג אנרגיה במהלך אירועים דינמיים כגון רעידות אדמה, סערות רוח או שינויים טמפרטורה. בניגוד לחיבור קשיח, אשר יכול לפתח ריכוזי לחץ גבוהים וכישלון רב אם לא מפורט כראוי, מפרק מגובש מאפשר כמות קטנה של סיבוב או חלקלקציה - באופן שבריר של רמה - לפני מלא הוא מבוסס "מסוות" עוזר לעתים קרובות לפירוק של אנרגיה, כמו מבנים מוקדמים, כמו פלדה, כלומר, לאחר כמה זמן קצר של פלדה, לאחר שמצמיית, לאחר שמפוזרים, כמו מבנים.

התנגדות שומנית

כשל שומני במפרקי פלדה מתרחשת כאשר טעינה חוזרת גורמת מיקרו-קליפים ליזום ולגדול. מפרקים רמדומים מפגינים התנגדות עייפות מצוינת בהשוואה למפרקים מכווצים או מחוסנים כי החיכוך מונע את הקרפטים לעבוד בפינות מעוצבות יתר.בפרקים מכוערים ללא עומס מראש, המזרז יכול לסלע בתוך החור תחת עומס אופניים, להטריד את הצלחת וממלאים הרבה יותר ויותר.

דוגמאות היסטוריות של מבנה פלדה רטיבי

גשר ברוקלין (1883)

בעוד בעיקר גשר השעיה, גשר ברוקלין עושה שימוש נרחב פלדה מחוספסת במבצרים המקיפים שלה, מגדלים ועגן.כבלי הפלדה של הגשר מעוגנים במגרעות אבן מסיביות, אבל מבנה העל כולל אלפי קלמנטים שדהיים המונעים חם המחברים את הרבה מזחלות ומחברי הנקה.ה הגשר נשאו 140 עומסים אי פעם וחסנו את התחזוקה גבוהה יותר, אשר נשמרו מאוחר יותר על ידי חיל האוויר.

מגדל אייפל (1889)

יצירת המופת של גוסטב אייפל בפריז היא מגדל אטיצ' שנבנה בעיקר של ברזל מבולבל (חומר דומה לפלדה פחמן נמוך) שהצטרפה ליותר מ-2.5 מיליון ריאל (מגדל אייפל הוא דוגמא לספר כיצד מותר להעברה יעילה של עומסי רוח באמצעות לחות משותפת מאוד, מסגרת פתוחה.

בניין הוולוורת' (1913)

אחד משחקני השמים המוקדמים ביותר להשתמש במסגרת פלדה תלת-ממדית מלאה, בניין הוולוורת במנהטן הסתמך רבות על שטח ריצוף.גובה 792 רגל נדרש עיצובים חיבור חדשני להעביר עומסים מן העמודות המזחלות בחלק העליון לעמודות הכבדות יותר בבסיס.החיבורים הנדפסים של מערכת ההמראה הלאומית של הבניין עדיין מבוצעים היטב; אפילו לאחר מכן, ה-F נשמרים במגבלות המקוריות של המבנה.

גשר פורת' (1890)

בסקוטלנד, גשר פורת' הוא גשר רכבת המכיל כולו צינורות פלדה וחברי לקטייה המחוברים על ידי צמיגים מונעים שדה.זה נשאר פלא של הנדסה מהמאה ה-19.הגשר משתמש מיליוני צלעות כדי ליצור את הצמיגים הייחודיים בצורת היהלום שלה (למרות ביצוע רכבות פחם כבדה ומטענים במשך יותר ממאה שנים, בדיקות מצאו מעט מאוד סדקים כדי לשרוד את אתר האינטרנט הדליקומית של הגשר: 0Fundive עבור רכבות אדומות, אשר שימשו כדי לשרוד את הגשר העליון של הגשר.

אתגרים משמרים ושיקום מתקרב

בעוד מסגרות פלדה מוצפות הוכיחו עמידות להפליא, הם לא חסינים מפני הידרדרות.קורוזיה על פני השטח המפחיד (האזור שבו שתי צלחות הפלדה נפגשים) הוא נושא נפוץ, במיוחד גשרים חשופים מלחים מרתיעים או סביבות החוף. קורוזיון בסדקים אלה יכול לגרום לראשי הנפץ ל"חביקורט" או לאבד את הדגד על מבנים היסטוריים.

שיטת שיקום אחת היא להחליף סדקים פגומים עם סדקים חדשים מונעים על ידי חומר דומה וגיאומטריה.זה דורש הכשרה דור חדש של צלעות ושמירה על ציוד לזייף - מיומנות שכמעט אבדה בסוף המאה ה -20. עם זאת, כמה פרויקטים היסטוריים בארצות הברית ובאירופה השתמשו בהצלחה בעומס חם כדי לשחזר קשרים מקוריים, עבור פחות קריטיים, מברגים גבוהים (לעתים קרובות A325) אבל גם שינוי היסטורי של שינוי מעמד של , כמו גם כן, כמו גם כן, כמו גם 490) או , אבל לעתים קרובות, כמו גם שינוי משנה, כמו גם , כמו גם , כמו גם , כמו גם 6.8, כמו גם , כמו גם , כמו גם , כמו גם , כמו גם , כמו גם , כמו גם , כמו גם 6.8, אבל התפלגות משנה התפלגות משנה , כמו כן, אבל לעתים קרובות, כמו כן, כמו גם התפלגות משנה, כמו גם התפלגות משנה התפלגות משנה, כמו גם מתודולוגיהשלבו של שינוי משמעותי, כמו גם מתודולוגיה, כמו כן, כמו כן, כמו כן, כמו כן, כמו כן, כמו כן, כמו כן, כמו גם מתודולוגיה, כמו כן, כמו גם

גישה חדשנית נוספת היא "נהג קר" של כלי הידראולי, אבל שיטה זו אינה מספקת את אותו כוח קלפי מתכווץ כמו גילוח חם. כתוצאה מכך, rivets מונחה קר משמשים בדרך כלל רק עבור retachment של פרטים אדריכליים שבו יכולת עומס הוא לא קריטי. עבור תיקונים מבניים גדולים, התחממות נשאר תקן הזהב כאשר דיוק היסטורי ושלמות מבני נדרשים שניהם.

הבנת הדפוסים המקוריים, מגרשי המגרש, המרחקים של קצה הוא חיוני עבור כל הערכה. מהנדסים חייבים להעריך את הכוח המחוספס שנותר של הצלעות, לעתים קרובות באמצעות בדיקות קוליות או על ידי מדידה של ה- torque הנדרש כדי להפוך ראש פריך - אינדיקציה של התנגדות חלקה.אם מספר רב של צלעות במפרק איבדו preload, הקשר כולו עשוי להיות צורך חיזוק עם מהירים נוספים או צלחות, שנועדו בזהירות להימנע מחברים סמוכים.

המעבר ל Welding and Bolting

בשנות החמישים, התבשלות מבניות עד לנקודה שבה היא יכולה להתחרות עם פיגור במונחים של מהירות וכלכלה.קשרים נטבעו לא נדרשו חורים לפני-דור, לא חימום צמתים, ולא צוותים גדולים.יתר על כן, מפרקים נמרצים היו יעילים יותר בהעברה, כי הם לא דרשו צלחות או גסיסים, צמצום כמות הפלדה בשימוש, מוקדם יותר, לא היו לנו מתקופות מתוחכמות קשה, אך לא היו לנו ממתחים, אך לא היו לנו מכמה מפציעות קשות, אך לא היו מפציעות קשות, אך לא היו קשות יותר.

בולט גם זכה לפופולריות כי ברגים גבוהים (הופנה למתח מבוקר) יכולים לספק כוח מדגום דומה לסדקים חמים ללא צורך חימום. A325, שהוצג בשנות ה-40, הפך לסטנדרט לבניית פלדה.קשרים מובולדים קלים יותר לבדוק, להתקין, ולשמור, והם יכולים להיות משוחררים עבור בנייה חדשה, מבולגנת, ועכשיו אנחנו שולטים על טכנולוגיה עתיקה אך היא עתיקה, אך היא כבר משומרת, אך היא עתיקה, אך היא שמירה על כך, אך היא עתיקה.

מחקרים מודרניים והמורשת של חיבורים רטיביים

בעשורים האחרונים, חוקרי הנדסה מבנית חקרו מחדש קשרים מורכבים כדי להבין את הביצועים לטווח הארוך שלהם ולפתח הנחיות להערכת מבנים קיימים.בדיקות טעינה על הדרים בקנה מידה מלא הראו כי יכולת החיכוך של מפרקים מפוצצים לעתים קרובות גבוה יותר מאשר להניח, וכי הגורם החלקה (האפקט של חיכוך) עבור חלודה, אך עדיין יכול להיות גבוה ככל שהמהנדסים האלה אפשרו לקצב גדול יותר עבור גשרים היסטוריים.

מודלים של מפרקים מוצפים הראו גם כי הלחצים השוכנים מתהליך הקירור אינם מזיקים; למעשה, הלחצים הדחוסים סביב הבור יכולים למעשה להגדיל את חיי העייפות של הצלחת על ידי העלאת סף למתן סדקים.זה מנוגד לאמונות קודמות שהתהליך הפטיש הציג ריכוזים מזיקים.

המורשת של גילוח משתרעת על עיצוב מודרני: כמה אדריכלים ומהנדסים משתמשים כעת בדפוסי גילוח חשופים במבנים חדשים כמחווה אסתטית למורשת תעשייתית. יתר על כן, עקרונות של עומס, חיכוך ו אדמוניות שהפכו מפרקים כה מוצלחים משמשים בקשרים מכוערים מודרניים עם מברגים של שליטה במתח.

מסקנה

ריטינג היה הרבה יותר מאשר שיטת הצטרפות נוחה למסגרות פלדה מוקדמות; זו הייתה טכנולוגיה מתוחכמת שהפיקה את המאפיינים הפיזיים של המתכת כדי ליצור קשרים עם כוח יוצא דופן, טיהור ועמידות.כוח הדגימה שנוצר על ידי התכווצות תרמית, חלוקת הלחץ אחיד, ההתנגדות לחליפה, ואת יכולת הקליטה האנרגיה כולה תרם לאמינות מבנית שאיפשרה מבנים היסטוריים ולשרוד יותר ממאה שנים של שימוש.

עבור אנשי מקצוע המעורבים בטיפול במבנים ההיסטוריים האלה, הבנה מעמיקה של איך גילוח עובד - וכיצד זה ממשיך לעבוד - הוא חיוני. מאמצי שימור כי מכבדים את מכניקה משותפת המקורי הם יותר סיכוי להצליח, הן מבניות והן אסתטיות. כמו אנחנו ממשיכים ללמוד ומעריצים יצירות מופת כמו מגדל אייפל, גשר ברוקלין, ואת בניין הוולוורת', אנו מכירים כי rive צנוע הוא גיבור מבני של עצמותינו המבניות של הנדסה משותפת.