Efek dari berbagai baut diameter pada tegangan geser di bawah beban eksentrik

Dalam mekanika materi kelas saya, kami dituntut untuk dapat memecahkan masalah dengan baut di geser. Sayangnya buku teks kami tidak membahas subjek ini. Kami hanya memiliki sedikit informasi yang diberikan pada slide dan saya mengalami kesulitan menemukan sumber daya lain yang memperluas konsep ini.

Berikut contoh pertanyaan untuk konteks:

$\displaystyle\tau_D=\frac{P}{4A}$$A$$T$$P$$\displaystyle\tau_T=\frac{Tc}{J}$$c$$J$

Saya tidak mengalami kesulitan melakukan jenis masalah ini tetapi saya ingin tahu apa yang terjadi jika baut tidak semuanya berdiameter sama.

Yang saya duga adalah bahwa geser torsional akan berubah karena momen inroid dan polar dari inersia akan berubah tetapi torsi tetap sama. Apakah itu benar? Apakah kekuatan pada komponen geser langsung masih merata pada baut?

$\displaystyle\tau_D=\frac{P}{4A}$$A$

Adakah yang bisa menjelaskan hal ini kepada saya untuk memverifikasi apakah garis pemikiran saya benar?

Jika diameter baut bervariasi (jarang dalam konstruksi teknik sipil, kami tidak ingin pekerja mendapatkan ukuran baut yang tercampur di lantai kesepuluh dari tanah), maka pusat massa bidang baut akan berubah, maka nilai J (semua relatif terhadap centroid). Oleh karena itu komponen torsi geser akan berubah karena nilai J dan c (jarak dari centroid ke baut) akan bervariasi. Komponen geser langsung akan berubah juga, karena total geser langsung (P) harus dibagi rata sesuai dengan area. Jangan lupa bahwa e eksentrisitas harus dimodifikasi sesuai dengan lokasi centroid yang baru.

Sama seperti catatan tambahan, ini adalah metode klasik yang didasarkan pada superposisi dari dua komponen gaya eksentrik menjadi gaya yang diterapkan melalui centroid, serta momen (torsi). Itu dianggap konservatif, ... terlalu konservatif. Kulak telah melakukan peninjauan yang baik terhadap metode ini, serta metode ICR (pusat rotasi sesaat), yang dianggap realistis. Namun, metode ICR membutuhkan iterasi untuk menemukan pusat rotasi, dan karenanya tidak cocok untuk kursus pertama. Metode ICR realistis karena memperhitungkan tingkat tertentu tergelincir, dan kegagalan lokal dalam geser.

Jika dan ketika Anda punya waktu, berikut adalah beberapa bacaan terperinci: http://www.boltcouncil.org/files/2ndEditionGuide.pdf http://personal.stevens.edu/~shassiot/SteelDesign/AISC-DesignExamples/pdf/RP /CrawfordKulak1968.pdf

Ini bisa menjadi sangat kompleks dalam praktik karena Anda juga perlu mempertimbangkan kesesuaian baut di lubang dan efek toleransi pada distribusi beban yang tepat dan konsentrasi tegangan di piring dan asumsi yang melekat dalam perhitungan yang Anda kutip menjadi semakin diragukan. Misalnya variasi dalam ukuran lubang penempatan berarti bahwa dalam contoh Anda, sangat mungkin bahwa satu atau lebih baut dapat dibongkar sepenuhnya.

Kenyataannya dalam situasi yang Anda gambarkan, tidak benar-benar ideal untuk memasang baut sama sekali. Sebaliknya baut harus dimuat dalam ketegangan (misalnya dengan mengencangkan ke torsi yang diketahui) dan beban geser dilahirkan oleh gesekan antara permukaan kawin. Ini sangat penting dalam hal-hal seperti flensa pipa di mana setiap celah sambungan akan menyebabkan kegagalan tetapi juga cenderung memberikan keuntungan dalam situasi lain karena Anda dapat memiliki distribusi muatan yang mudah dipahami dan diprediksi tanpa toleransi yang sangat ketat pada ukuran dan penempatan lubang. Ini juga cenderung untuk mendistribusikan beban lebih merata di seluruh pemasangan daripada memiliki stres terkonsentrasi pada titik di mana betis baut menyentuh sisi lubang.

Ada situasi di mana saat yang tepat untuk memuat baut di geser tetapi ini cenderung terjadi ketika Anda menggunakannya sebagai gandar atau pin sederhana dll (ini sering terlihat dalam kastor dan belenggu). Dalam hal ini Anda hampir selalu memiliki hanya satu baut yang mengambil beban dan seringkali lubang baut akan diperkuat relatif terhadap pelat yang ada di dalamnya dengan semacam bushing atau sejenisnya.