هل القضيب الملولب بمتانة المسمار؟ مساحة مقطع الإجهاد، والدرجة، ومواضع الاختلاف

كثيرًا ما يسأل المشترون عمّا إذا كان القضيب الملولب بالكامل يمكن أن يحل محل المسمار. في الشد المحوري، الجواب عادةً نعم، للمقاس والدرجة نفسيهما. أما في غير ذلك فيعتمد الأمر على طريقة تحميل الوصلة.

ما المقصود بـ "المتانة" في أداة التثبيت

• مقاومة الشد: الإجهاد الذي تنكسر عنده أداة التثبيت. والحمل الأدنى للكسر هو الحد الأدنى لمقاومة الشد مضروبًا في مساحة مقطع الإجهاد.
• حمل الاختبار: الحمل الذي يجب أن تتحمله أداة التثبيت دون استطالة دائمة. ووفق ISO 898-1 هو إجهاد الاختبار مضروبًا في مساحة مقطع الإجهاد.
• مساحة مقطع الإجهاد: المقطع العرضي الفعّال للجزء الملولب. وتعطيها ISO 898-1 بالصيغة As = π/4 × (d − 0.9382 P)²، حيث d القطر الاسمي وP الخطوة.

لماذا يتحمل القضيب والمسمار حمل الشد نفسه

يكون المسمار تحت الشد محدودًا بلولبه، لا بساقه، لأن مساحة مقطع الإجهاد أصغر من مقطع الساق. والقضيب الملولب ببساطة له مساحة مقطع الإجهاد هذه على طوله كله. وتطبّق ISO 898-1 المتطلبات نفسها على المسامير والبراغي والمسامير الملولبة الطرفين (studs)، وتعامل المسمار الملولب بالكامل على أنه أداة تثبيت كاملة المقاس. لذا فإن لقضيب M12 من الفئة 8.8 ولمسمار M12 من الفئة 8.8 الأحمال الدنيا المحددة نفسها.

مثال محسوب: لولب M12 خشن (محسوب)

خطوة M12 تساوي 1.75 mm، لذا تبلغ مساحة مقطع الإجهاد 84.3 mm²، مقابل 113.1 mm² لساق ملساء قطرها 12 mm. باستخدام إجهاد الاختبار والحد الأدنى لمقاومة الشد وفق ISO 898-1 لكل فئة:

• الفئة 4.8: حمل الاختبار 26.1 kN، والحمل الأدنى للكسر 35.4 kN
• الفئة 8.8: حمل الاختبار 48.9 kN، والحمل الأدنى للكسر 67.4 kN
• الفئة 10.9: حمل الاختبار 69.9 kN، والحمل الأدنى للكسر 87.6 kN

هذه القيم محسوبة من القيم الاسمية في المواصفة. وليست نتائج اختبار ولا مقاومات تصميمية، إذ تُطبَّق على الأخيرة معاملات أمان بموجب كود التصميم لديكم.

الدرجة هي التي تحدد المتانة

• القضبان المترية: اطلبوها حسب فئة المتانة وفق ISO 898-1. الفئة 4.8 من فولاذ منخفض الكربون؛ والفئتان 8.8 و10.9 مُقسّاتان ومُطبّعتان.
• ASTM A307 grade A: مسامير ومسامير ملولبة الطرفين وقضبان ملولبة للاستخدام العام، بحد أدنى لمقاومة الشد قدره 60 ksi.
• ASTM A193 grade B7: أدوات ربط من الفولاذ السبائكي للخدمة في درجات الحرارة العالية أو الضغط العالي، بحد أدنى للشد قدره 125 ksi وحد أدنى للخضوع قدره 105 ksi حتى 2½ in.
• ASTM F1554: قضبان تثبيت للأساسات الخرسانية. ورقم الدرجة هو الحد الأدنى للخضوع بالـ ksi؛ وللدرجات 36 و55 و105 حدود دنيا لمقاومة الشد قدرها 58 و75 و125 ksi.

حيث لا يكون القضيب بديلًا مباشرًا

1. صامولة تُستخدم بديلًا عن الرأس. تفيد Portland Bolt، وهي شركة أمريكية تصنع مسامير التثبيت، بأن القضيب مع صامولة حقق في اختباراتها الخاصة متانة أقل بنسبة تصل إلى 12% من المسامير ذات الرؤوس المصنوعة من دفعة الفولاذ نفسها، وكثيرًا ما انكسر عند الصامولة. وتنصح بالحصول على موافقة المهندس المسؤول عن التصميم قبل الاستبدال.
2. القص عبر اللولب. يكون اللولب دائمًا في مستوى القص في القضيب. وتعطي قواعد التصميم مثل AISC 360 مقاومة قص أقل عندما لا يُستبعد اللولب من مستوى القص.
3. الانحناء والأحمال المائلة. تشير Portland Bolt إلى أن المسامير ذات الرؤوس تؤدي أداءً أفضل تحت الأحمال المائلة أو أحمال العزم، لذا قد يتطلب الاستبدال إعادة تصميم.
4. الصامولة. طابقوا الصامولة مع القضيب: وفق ISO 898-2، صواميل الفئة 8 للفئة 8.8، والفئة 10 للفئة 10.9. وتقرن Portland Bolt المادة A193 B7 بصواميل سداسية ثقيلة A194 2H، والمادة A307 grade A بصواميل A563 grade A.

كتابة بند الطلب

Threaded rod DIN 976-1 – M12 × 1000 – 8.8 – zinc plated, with ISO 4032 nuts class 8

للقضبان بالبوصة، اذكروا مواصفة ASTM والدرجة واللولب والطول والصامولة، مثل قضيب A193 B7 مع صواميل A194 2H.

ما الذي ترسلونه

1. المقاس والطول وفئة المتانة أو درجة ASTM.
2. طريقة تحميل القضيب: شد أو قص أو انحناء، وما إذا كان يحل محل مسمار ذي رأس.
3. التشطيب، والصواميل والحلقات المطلوبة.
4. الكمية ومستند الفحص الذي تحتاجونه مع الشحنة.