Search

It is common to use different construction materials in combination such as concrete, steel, wood and glass in order to optimize buildings. The purpose of this is to reduce weight and increase load capacity, but it also facilitates assembly and reduces construction time. Steel column bases anchored in concrete foundations are an example of a combination of interaction nodes between steel and concrete elements. This report studies the friction between the lower edge of the base plate and the grout, which is a function of the normal force of the column. The friction that occurs between the square washer and the foot plate has also been examined as a result of the tightening moment. The work has placed great focus on discussing the advantages and disadvantages of the different methods for transverse force absorption in column bases. Delimitations have been made, the attachment of the column to the base plate has not been taken into account in this report, as this depends on which column cross section is selected and must be checked for the specific case. To arrive at the results, an in-depth literature study was conducted to gather information on the various issues and a calculation model in Excel was created. The calculation model was used to check how large the design load-bearing capacity is for transverse force absorption in a column base, but the checks were only made for non-prestressed joints. This is because prestressed joints also have other factors that affect the transverse resistance, outside the purpose and issue of the work. The Excel model is based on producing the results from calculation with nominal clamping force and comparing it with clamping force calculated with tightening torque. The results will be reported in the form of graphs and tables, where it will be possible to read the difference in the dimensioning load-bearing capacity for transverse force absorption in non-prestressed joints at nominal clamping force and clamping force calculated with tightening torque. The report shows a clear difference in results, where the nominal clamping force became significantly larger and this is supported by handbook on screw joints, as it is mentioned that “it is not possible to give an exact value of the coefficient of friction due to the large number of factors that affect ”, this means that the impact on the clamping force will be large. Det är vanligt förekommande att man använder sig av olika konstruktionsmaterial i kombination med varandra såsom betong, stål, trä och glas för att på så sätt kunna optimera byggnader. Syftet med detta är att minska vikt och öka belastningskapacitet, men det underlättar även montaget och minskar byggtiden. Pelarfötter av stål förankrade i betongfundament är ett exempel på en kombination av samverkansknutpunkter mellan stål och betongelement. I denna rapport studeras friktionen mellan underkant fotplatta och undergjutning, som är en funktion av pelarens normalkraft. Även friktionen som uppstår mellan fyrkantsbrickan och fotplattan kommer att undersökas som ett resultat av åtdragningsmomentet. Arbetet har lagt stor fokus på att diskutera för- och nackdelar med de olika metoderna för tvärkraftsupptagning i pelarfötter. Avgränsningar har gjorts, pelarens infästning till fotplåten har inte beaktats i denna rapport, eftersom detta är beroende av vilket pelartvärsnitt som är valt och måste kontrolleras för det specifika fallet. För att komma fram till resultaten utfördes en fördjupad litteraturstudie för att samla ihop information om de olika frågeställningarna och en beräkningsmodell i Excel skapades. Beräkningsmodellen användes för att kontrollera hur stor den dimensionerande bärförmågan är för tvärkraftsupptagning i en pelarfot, men kontrollerna görs endast för icke förspända förband. Detta eftersom förspända förband även har andra faktorer som påverkar tvärkraftskapaciteten, utanför arbetets syfte och frågeställning. Excel-modellen går ut på att ta fram resultaten ur beräkning med nominell spännkraft och jämföra den med spännkraft beräknad med åtdragningsmoment. Resultaten redovisas i form av grafer och tabeller, där man kan läsa av skillnaden i den dimensionerande bärförmågan för tvärkraftupptagning i icke förspända förband vid nominell spännkraft och spännkraft beräknad med åtdragningsmoment. Rapporten visar en tydlig skillnad i resultat, där den nominella spännkraften blev betydligt större och detta stöds av handbok om skruvförband, då det nämns att “det är inte möjligt att ge ett exakt värde på friktionskoefficienten på grund av det stora antalet faktorer som påverkar”, detta medför att inverkan på klämkraften blir stor.

This report describes the development of a modular friction test rig for threaded fasteners. This device can measure the shank torque and the clamp force during the tightening of threaded bolts, with a size of M3-M14 and clamp length of 30-160mm. The design allows the use of several load and torque cells and the range is up to 100kN clamp load and 200Nm applied torque. The test rig will be used for research purposes by Atlas Copco to determine the frictional characteristics in tightening and will allow the experiments on bolts with several materials, coatings and surface finishes. This report concludes to a design proposal evaluated with analytical methods and a prototype 3D model that demonstrate the working principle of the test rig. The measurements are taken from custom-made sensors that are developed with high standards, are easily interchangeable and can be calibrated individually. In addition, a device is developed to allow the user to change the stiffness of the joint. Finally, a future recommendation is made to allow the measurement of the under-head torque. This proposal is a breakthrough compared to other test rigs, and will assist in verifying the friction measurements and having high precision results. Denna rapport beskriver utvecklingen av en modulär friktionsprovrigg för gängade fästelement. Den utvecklade enheten kan mäta moment och klämkraft under åtdragning av gängade skruvar, med en storlek mellan M3 och M14 och klämlängd på 30-160mm. Designen möjliggör användning av flera last- och vridmomentceller och intervallet är upp till 100kN klämbelastning och 200Nm påfört vridmoment. Provriggen är en forskningsrigg, och den kommer att användas av Atlas Copco för att bestämma friktionsegenskaperna i åtdragning och möjliggöra experiment på skruvar av olika material, och med olika ytbeläggningar och ytbehandlingar. Denna rapport avslutas med ett designförslag, som utvärderas analytiskt och testprincipen demonstreras med hjälp av en prototyp. Mätningarna tas från skräddarsydda sensorer, som kan kalibreras individuellt och som är enkelt utbytbara. Dessutom är en anordning utvecklad för att tillåta användaren att ändra styvheten hos förbandet. Slutligen ges en rekommendation för en vidareutveckling, som möjliggör mätning av skallmomentet. Detta förslag är ett genombrott jämfört med andra existerande testriggar, och kommer att bidra till att verifiera friktionsmätningarna med hög precision.