跳到主要內容
購物車
about 2 months ago

鑽孔及緊固件設置對鋼構母材淨截面效率之影響分析

鋼構固定,S-BT HL,鋼構用螺紋釘,無火花,免焊接

249

Hilti S-BT 碳鋼與不銹鋼螺紋鎖入式螺紋釘廣泛用作緊固件,用於將建築、結構、機械、電氣及相關系統固定於基材上,亦常用於格柵固定,以及設備的電氣接地與等電位連接。

當 S-BT HL 螺紋釘安裝於鋼構件中時,需要預先鑽孔。文獻 [1] 已系統性分析火藥擊釘、鑽孔以及自攻螺絲(具攻牙孔之鑽孔)對結構鋼材料靜態應力–應變特性的影響。相關拉伸試驗係以設有不同間距之各類火藥擊釘、鑽孔及自鑽螺絲之鋼試片進行。表 1 彙整了試驗參數與試體概況。S-BT HL 螺紋釘之安裝對基材所造成的「削弱效應」,與自攻螺絲或單純鑽孔之影響相當,原因在於其預鑽孔直徑處於相近範圍內。


表1 : 試驗參數:火藥擊釘、自攻螺絲及鑽孔對結構鋼淨截面效率之影響 [1]

圖 1 與圖 2 顯示了高強度與低強度結構鋼的應力–應變曲線範例。
可以觀察到鑽孔與自攻螺絲的影響;然而,在鋼材中設置鑽孔與自攻螺絲,並不會改變鋼材在彈性與塑性方面的基本承載行為。這些鑽孔與自攻螺絲不會造成母材脆化;也就是說,所有試體的**總截面積(gross sectional area)**在隨後發生應變硬化之前,皆先產生塑性降伏。
最大荷載時的應變介於 5% 至 10% 之間。


圖1 : 高抗拉強度鋼材(S355,Grade 50)之應力–應變特性 圖2 : 低抗拉強度鋼材(S235)之應力–應變特性

對於 S235 與 S355 鋼材,當 總截面面積與淨截面面積比值(AGross / ANet) 小於一定限制時,可忽略孔洞造成的截面削弱,其最大允許值可依 DIN EN 1993-1-1:2010 之公式 6.6 與 6.7 計算。
表 2 彙整了上述最大允許(極限)比值。
此外,亦列出了依據 AISC Steel Construction Manual 所規定之典型美規結構鋼對應比值。


表2 : 總截面面積與淨截面面積比值(AGross/ANet)之最大允許值之比較:在該比值範圍內,可忽略受拉構件中孔洞所造成的削弱效應

對於 ASTM A36、ASTM A572 Grade 50、S235 及 S275 鋼材,在一般螺栓配置密度下,S‑BT HL 螺紋釘所形成孔洞的削弱效應,仍明顯低於規範所允許的最大值(參見表 2)。
因此,無需對淨截面承載能力進行個別驗算

No comments yet

Be the first to comment on this article!