3. 2 Bulonlu Birleşimler Birleşimin gerçekleştirilmesi az kalifiye işçi Bulonların Kullanılma Alanları: Geçici birleşimler ve yapılar Şantiye birleşim ve ekleri Dinamik karakterli yüklerin aktarılması (öngermeli bulonlar) Farklı malzemelerin birbirlerine bağlanması Birleşimin yapıdaki yeri, şekli ya da parçaların boyutları diğer birleşim araçlarının kullanılmasına elverişli değilse Eksenleri doğrultusunda büyük çekme zoru alan perçinler yerine Mafsallarda pim olarak Bulon Türleri: kaba siyah bulonlar -Normal (olağan) bulonlar : : TS- 80 uygun parlak bulonlar -Yüksek mukavemetli bulonlar (genellikle öngermeli kullanılır)
3.2.1 Olağan Bulonlar Kaba bulonlar : d=d 1-1 mm Uygun bulonlar: (D)=d d 1 (gerçekte d=d 1-0,3 mm) Bulon İşaretleri, Çapları ve Çizimde Gösterilişleri Olağan bulonların; Çalışma şekli, hesap bağıntıları, gerilme kontrolü ve boyutlama türü problemlerin çözümleri perçinli birleşimlerdeki gibi yapılır.
Perçin- Bulon Emniyet Gerilmeleri: (kg/cm²) Makaslamaya zorlanan uygun bulonların çapları ve emniyet gerilmeleri perçinlerinkilerle aynı olup eş sonuç verirler. Aralıklar: Perçinlerle aynı, ancak e min (3,5~4)d alınması tavsiye edilir. Kaba bulonların; kolon ekleri, dolu gövdeli kiriş ekleri, moment aktaran kiriş birleşimleri ve çok katlı yapılarda kullanılmalarına standartlarca izin verilmez.
3. 2. 2 Öngermeli Kullanılan Yüksek Mukavemetli Bulonlar Yüksek mukavemetli bulonlar, değişik kayma emniyet gerilmeleriyle, olağan bulonlar gibi de kullanılabilirler. Ancak bunlardan tam olarak yararlanılabilmesi öngerme verilerek mümkündür. Biçimdeki ufak farklılıklar -Başlık iç yüzü ile somun iç yüzü taşlanmış -Gövdede diş açılmış bölüm birleşim içinde kalabilir. -Hem somun, hem başlık altına yüksek kalite çelikten pul konulur. (farklı görev)
N o öngerme kuvveti, değişik şekillerde verilebilir: -Göstergeli tork anahtarıyla M o burulma momenti uygulayarak -Darbe anahtarıyla N o öngerme kuvvetinin doğrudan uygulanması -İlk sıkmadan sonra ilave sıkıştırma döndürmesi
Gerekli öngermeli bulon sayısı: n = P mp 1em Ayrıca ezilme kontrolü yapılmalıdır: ( d=d 1-1 mm) σ l = P/n d t min σ lem = 4800 kg/cm2 (YD. 1 H) 5400 kg/cm 2 (YD. 2 HZ) σ lem = 7200 kg/cm2 (YD. 1 H) 8100 kg/cm 2 (YD. 2 HZ) St.37 St.52 Birleştirilen parçalarda kontrol yapılırken: Çekme çubuklarında F n ile çalışılır; ancak her bulonun aktardığı kuvvetin %40'nı sürtünme ile zayıflayan kesitten önce, ilettiği göz önünde tutularak kuvvette azaltma yapılır. P = P 0,40 n 1 P 1 ; max P =P + 0,40 n 1 P 1 =P (1 + 0,40 n 1 n ) σ = P F σ = P F n σ çem
Örnek 3. 3 Şekilde elemanları şematik olarak verilen birleşimi: a) Kaba bulonlu, b) Uygun bulonlu, c) Öngermeli yüksek mukavemetli bulonlu olarak çözünüz (YD.1-H). a) Kaba bulonla çözüm:( d=d 1-1 mm) Uygun bulon çapının belirlemesi: Levhada: d 0 5 2 0,2 = 2,96 cm 3,0 cm d 1 31 mm Profil tablosundan, L 90.90.9 için : d 1 21 mm Seçilen uygun çap : d 1 =21 mm M20 bulon
Çubukta kontrol: Çekme kuvveti F n ile çalışılacak F n =2(15,5-2,1*0,9)=27,22 cm² P max =F n σ çem =27,22*(0,8*1,4)=30,49 t > 30 t ( ) Buraya kadar yapılan hesaplar bütün bulon türleri için aynıdır. Bulon çift etkili : m=2 P 1emτ = m π d2 4 τ sem = 2 π 22 4 1,12 = 7,04 t P 1eml = d t min σ lem = 2,0 1,8 2,4 = 8,64 t t min 2 0,9 2,0 1,8 cm Kaba bulon sayısı: n= P P 1em = 30 7,04 = 4,26 5 2 ( ) 5 ( ) Bulon aralıkları en sonda belirlenecektir. P 1em =7,04 t (YD.1-H)
b) Uygun bulonla çözüm:(d=d 1 =21 mm) Bulon çift etkili : m=2 P 1emτ = m π d2 4 τ sem = 2 π 2,12 4 1,4 = 9,70 t P 1eml = d t min σ lem = 2,1 1,8 2,8 = 10,58 t P 1em =9,70 t Gerekli bulon sayısı: n= P P 1em = 30 9,70 = 3,09 4 2 ( ) 5 ( ) c) Öngermeli yüksek mukavemetli bulonla çözüm Bulon çift etkili: m=2 (2 sürtünme yüzeyli) Yüzeylerin kum püskürtülerek hazırlandığı kabulüyle: P lem = μ No = 0,50 16 = 6,40 t (M20 için tablodan: N γ 1,25 o =16 t ) Gerekli öngermeli bulon sayısı: n = P == 30 mp 1em 2 6,40 Ezilme kontrolü:( d=d 1-1 mm) P 1 = P = 30 = 10 t n 3 = 2,34 3 2 ( ) 5 ( ) σ l = P 1 d t min = 10 2,0 1,8 = 2,78 t/ cm2 σ lem = 4,8 t/ cm² ( )
Uygun bulon aralıkları (Genel): (d = d 1 ) alarak e min = (3,5 4 )d = 3,5 21 = 73,5 4 84 mm e max 8 d = 8 21 = 168 mm seçilen e=75 mm ( ) 15t min = 15 9 = 135 mm e 1min = 2d = 2 21 = 42 mm e 1max 3 d = 3 21 = 63 mm 6 t min = 6 9 = 54 mm seçilen e 1 =45 mm ( ) Profil tablosundan L 90.90.9 için: w 1 =50 mm, w 3 =40 mm NOT: Öngermeli yüksek mukavemetli bulonla yapılan birleşimlerde, çubuğun güvenle taşıyabileceği yük de 0.40P 1 kadar artar. Örneğimizde; çubuğun güvenle taşıyabileceği yük: max P =P + 0,40 n 1 P 1 =P (1 + 0,40 n 1 n ) max P =30,49(1 + 0,40 3 ) =34,56 t Bu durumda: P 1= 34,56 3 =11,52 t < mp 1em=2*6,40=12,80 t ( )
Krokiler:
Örnek 3. 4 Şekilde verilen bulonlu birleşimin güvenle aktarabileceği maxp'yi belirleyiniz ve gerekli diğer kontrolleri yapınız. Her türden bulonda ortak kontroller: (m=2 çift etkili) Bulon çapının uygunluğu: = M16 d 1 =17 mm Levha ve levha kabul edilecek [ profili gövdesinde t min =8,5 mm ( profil tablosundan ) s d 1 5 0,85 0,2 + 0,1 = 1,96 cm 1,7 cm =17 mm ( ) Kuvvet doğrultusunda bulon sıra sayısı: 5 5 ( )
Aralıklarda uygunluk kontrolü: (d*=d 1 ) > 4d = 4 17 = 68mm e = 70 mm < 8 d = 8 17 = 136 mm < 15t min = 15 8,5 = 127,5 mm ( ) e 1 = 40 mm > 2d = 2 17 = 34 mm < 3 d = 3 17 = 51 m ( ) < 6t min = 6 8,5 = 51mm Profil Tablosundan [ 200 için: h 1 =151 mm e 2= h 1 e = 151 70 2 2 =40,5 mm>1,5d*=26 mm Bulon yerleştirme açısından tavsiye: (sadece [ profili için) Net en kesit alanı: ([200 için, F 1 =32,2 cm 2 ) F n =2(F 1 - F 1 ) =2(32,2-2*1,7*0,85)=58,62 cm2
Kaba bulon durumu: (d=d 1-1 mm= 16 mm) Bulonlar bakımından: P 1emτ = m π d2 4 τ sem = 2 π 1,62 4 1,26 = 5,07 t P 1eml = d t min σ lem = 1,6 1,6 2,7 = 6,91 t t min = 1,6 =1,6 cm 2 0,85 küçüğü max P bulon =n P lem =10*5,07 =50,70 t Çubuklar bakımından:(çekme Çubuğu) maxp çubuk =F n σ çem =58,62*1,6=93,79 t 50,70 max P 93,79 = 50,70 t Uygun bulon durumu: (d=d 1 = 17 mm) Bulonlar bakımından: P 1emτ = m π d2 4 τ sem = 2 π 1,72 4 1,6 = 7,26 t P 1eml = d t min σ lem = 1,7 1,6 3,2 = 8,70 t max P bulon =n P lem =10*7,26 =72,60 t Çubuklar bakımından: maxp çubuk =93,79 t (kaba bulondan farksız) 72,60 max P 93,79 = 72,60 t P 1em =5,07 t P 1em =7,26 t
Öngermeli yüksek mukavemetli bulon durumu: (yüzeyler oksijen aleviyle 2 kez yakılmış, bina durumu kabulüyle) M16 N o =10 t ; μ = 0,50 ; γ = 1,10 P lem = μ No = 0,50 10 γ 1,10 Bulonlar bakımından: = 4,55 t max P bulon =n m P lem = 10*2*4,55=90,90 t Ezilme kontrolü: (d=d 1-1 mm) σ l = m P 1em d t min = 2 4,55 1,6 1,6 = 3,55 t/ cm2 σ lem = 5,4 t/ cm² ( ) Çubuklar açısından: P 1max =m P 1em = 2 4,55 = 9,09 t : Bir bulonun taşıyabileceği max. kuvvet P = F n σ çem = 93,79 t maxp çubuk P +0,40 n 1 P 1 =93,79+0,4 2 9,09=101,06 t F σ em =2 32,2 1,6=103,04 t Birleşimin taşıyabileceği max. kuvvet: =101,06 t maxp 90,90 t 101,06 t küçüğü =90,9 t
Uygulama 1) Şekilde verilen perçinli birleşimde (St. 37): a) Gerekli irdelemeyi yapınız. b) Aktarılabilecek maxp kuvvetini bulunuz. 2) Şekilde verilen birleşimi perçinli olarak çözünüz (St. 37).
3) (2) nolu soruyu sırasıyla: Kaba bulon, uygun bulon ve öngermeli yüksek mukavemetli bulon kullanarak çözünüz. 4) (1) nolu soruda birleşim aracı olduğuna göre, (b) şıkkını, sırasıyla: Kaba bulon, uygun bulon ve öngermeli yüksek mukavemetli bulon kullanarak çözünüz.