Laswerk noem mens verbindings wat dien vir verlenging of vergroting. Laswerk is byvoorbeeld nodig omdat die beskikbare gerolde lengtes of breedtes van plate nie voldoende is nie; by montering is dit nodig om die afmetings en gewig van die afsonderlike vervoerbare elemente te beperk. Bandplate is plate wat die onderbreking in die las oordek. Alle ander verbindings, veral dié tussen stawe van ’n rooster in verskillende rigtings en draers in verskillende vlakke, word as aansluitings aangedui.
By gewone lasse word die bevestigingsbande en klinknaels van die lasse volgens die volle krag gedimensioneer. Daarom word by ’n gewone las nie vereis dat die lasvlakke aan mekaar raak nie.
Die hoofgebied van toepassing van gespanne en gedrukte stawe (dit is reguit stawe, wat hoofsaaklik aan normale kragte blootgestel word) word deur roosters verteenwoordig. Die beskouings in hierdie afdeling laat die gevaar van uitknikking van gedrukte stawe buite rekening. Eerstens sal statiese sterkte behandel word.
Aftrekking van gate in gespanne stange
Dravermoë: Die spanningsituasie in die trekstaaf word plaaslik aansienlik verander weens gate/openings. In die gebied van die proporsionaliteit stem die spanningverdeling ooreen met die verdeling oor die verswakte deursnee (fig. 1). Die grootste longitudinale spanning in die reghoekige staaf is volgens A. Henning:
maxσ = σm*[3-(d/b) + 0,8(d/b)2]
Fig. 1 - Lengte- en dwarsspannings in ’n geboorde staaf a) volgens A. Henning; b) volgens M. Rudeloff
In die grensgeval d/b = 0 van baie breë lamelle volg daaruit maxσ = 3σm, en vir die geval wat in fig. 1a getoon word, is by d/b = 1/3 maxσ = 2,42 σm. Benewens die langs-kragspanning bestaan daar ook dwars- en skuifspannings. Die grootste spanning is op die omhulsel van die gat. Daar tree die eerste permanente vervormings op, d.w.s. die spanningspieke word afgebreek en spanningsgelykmaking oor die deursnee ontstaan. Merkbare permanente vervormings in die gebied van die gate kom eers dan voor wanneer die gemiddelde spanning σm in die verswakte deursnee die vloeigrens σFO oorskry. Die totale verlenging van die staaf is by SF = Fm * σF slegs effens groter as by ’n staaf sonder gate. (Fm is die oppervlak van die swakste deursnee)
By trekproewe met geklinkte stange kom breuk altyd in die verswakte deursnitte voor. Die breukbelasting is, onder gewone omstandighede, voldoende akkuraat SB = Fn * σB. Breukproewe op gespanne stange met oop gate het breukbeelde getoon soos in fig. 2.
Fig. 2 - Breukbeelde van trekstange
In proewe met geklinkde verbindings is aangetoon dat verbindings met stutstukke met een ry klinknaels ’n kleiner weerstand het as verbindings met meer rye klinknaels een agter die ander. Volgens dit het die gemiddelde spanning by breuk σB in die bruikbare dwarsdeursnee beloop:
Dimensioneringsprosedure vir trekstawe: Volgens die gewone berekeningsmetode moet vir die gemiddelde trekspanning σm = S/Fm ≤ toelaatσ geld, en wel in al die relevante deursnee Fm. Die afslag vir gate word bepaal vir die loodregte deursnee met die grootste aantal gate, en dit kan gebeur dat ’n gebreekte deursnee met meer gate ’n kleiner waarde van Fm gee (fig. 2). In dié sin word by gewalste profiele Fm met uitrol bereken. By saamgestelde deursnee word in dieselfde sin te werk gegaan.
Die verhouding Fm/F lê volgens reël tussen 0,8 en 0,9, d.w.s. die gatafslag ΔF = F – Fm beloop 10% tot 20% van die hele deursnee F van die staaf. By groot strukture beïnvloed ΔF die gewig sterk, sodat dit die moeite werd is om deursnitte met ’n kleiner gatafslag te vind.
Vervormings: Die elastiese verlenging van trekstange met gate is skaars groter as dié van vergelykbare ongebore stange. Die totale verlenging van die lasse is byna dieselfde as dié van voortgesette lamelle. Daarom is dit voldoende om vir die berekening van vervorming van staalstrukture die elastiese verlengings met die waardes E en F van onverswakte stange te bepaal. Die veiligheid teen vloeïng is by stange met verswakking groter as byvoorbeeld by drukstange.
Kragverdeling in klinknaels
Fig. 3
Die verdeling van die krag S in die staaf oor die individuele klinknaels van die verbinding hang af van sy elastiese eienskappe, dit is “staties onbepaal”. In die geval van fig. 3 hang die verdeling van N1, N2, … af van die vervorming van die klinknaels en die verbindingsplate, en dit verander met die verhouding Fpodvezice/Fštapa. Vir Fpodvezice ≠ Fštapa is die eindkragte in die klinknaels nie meer ewe groot nie (fig. 50a). Namate die verhouding Fpodvezice/Fštapa daal, word Nn kleiner, N1 nader aan S. Die verbinding van lamelle met baie verskillende diktes (fig. 4b) is nie doelmatig nie weens oorbelasting van die eerste klinknael.
Fig. 4 - Belasting van die klinknaels vir Fštap > Fpodvezice
Lamel- en bindstroke is stijf, slegs die klinknaels is elasties (fig. 5a). Dan kry al die klinknaels dieselfde buiging, en al die kragte in die klinknaels moet gelyk wees.
Klinknaels styf, slegs die lamelle en stutte elasties (fig. 5b). Aangesien die verlengings in die staaf en stutte tussen die eerste en die laaste klinknael gelyk moet wees, volg dit N2 = N3 = … = Nn-1 = 0, behalwe N1 = S * x1.
Fig. 5
Die werklike kragverdeling lê tussen hierdie grensgevalle. As die las toeneem, verskyn eers by die eindklinknaels ’n permanente vervorming, die klinknaels wat die swaarste belas is, word ontlaai en die kragverdeling word al hoe egaliger. Ná die verskyning van groter vervormings nader die kragverdeling die geval waar die lamelle en dwarsverbindings styf is, d.w.s. die kragte in die klinknaels is almal byna gelyk, in die geval dat die afskuif van die klinknaels bepalend is.
Breukbelasting: Die wyse waarop die klinknaels vasgeklink word, het byna geen invloed op τBV nie. Die skuifsterkte τBV van die verbinding is in die praktyk onafhanklik van die aantal klinknaels, hul rangskikking, en die vorm van die geklinkte verbinding; die breukbelasting stem in ’n goeie benadering ooreen met ’n gelykmatige belasting van al die klinknaels. Dieselfde stellings geld terloops ook vir gewone boutverbindings, waaruit afgelei kan word dat weerstand teen gly geen wesentlike invloed op die dravermoë het nie.
Dimensionering: By staalstrukture en sentries belasde stawe word met ’n eweredige verdeling gerekene, d.w.s. per elke klinknael N = S/n. Aangesien by lang verlengings die eerste klinknaels reeds vroeg oorbelas is, word meer as 6 klinknaels agtermekaar waar moontlik vermy.
Glipweerstand: Glip in verbindings kom reeds by betreklik klein belasting voor. Die glipweerstand hang in die eerste plek af van die voorspankrag, wat deur baie invloede verander. Dit word verwaarloos by die dimensionering van verbindings met klinknaels en tot dusver gebruiklike boute. Daar word gewys op verbindings met hoësterkte-boute.
Verdeling van kragte in klinknaels oor die breedte: By gelyke afstanden van klinknaels loodreg op die rigting van die krag (fig. 6a), behoort aan die individuele klinknaels ewe breë stroke a van die dwarsdeursnee; daarom is die kragte in die klinknaels in die eerste benadering N = a t σ ewe groot. Die verdeling by ongelyke afstande tussen klinknaels is staties onbepaald; vir die geval in fig. 6b geskied dit volgens die hefboomwet.
Fig. 6
Getrekte staaf
Voortsetting: Voortsetting met simmetriese houstutte (fig. 3 en 4). Die krag S in die staaf by die voortsettingspunt moet slegs deur die houstut gedra word. Die klinknaels in die voortsetting moet ook volgens S gedimensioneer word, omdat hulle die hele krag van die voortgesette staaf na die houstutte moet oordra.
Verlengings met eensydige oorbrugging is verbind met beduidende bykomende buigspannings in die verbindingsplate, oorbruggings en klinknaels. Eensydige bedekking van verlengings word weens die groot vervormings slegs toegepas wanneer (fig. 7) die staaf buigstewig is of wanneer dit lateraal gesteun word sodat dit nie kan buig nie.
Fig. 7
Tussengeskakelde verbinding – Wanneer die bindings nie direk op die aangelaste plate kan lê nie, kry die klinknaels en plate aansienlik groter buigspannings. Daarom word, volgens die aantal m tusselaye, ’n groter aantal n’ klinknaels gekies as die aantal n by direkte bedekking van die verbindings.
Fig. 8
By komplekse snitte word die bindstroke so gerangskik dat plaaslike spanningverhogings vermy word; daarom word die afsonderlike oppervlakke van die bindstroke bepaal volgens die oppervlakte van die deel van die snit wat hulle bedek, by voorkeur met behoud van die swaartepuntposisie. Verdelings van die oppervlakke van bindstroke wat hiervan afwyk, hou verband met veranderinge in die spanningsverdeling. Op fig. 9 word die voortsetting van ’n eenwandige, en op fig. 10 van ’n tweedelige staaf met 4 vertikale plate en een vlak tussen die hoekysterprofiele getoon.
Fig. 9
Fig. 10
Aansluiting: Vir aansluitings van trekstange geld in wese dieselfde verhoudings as vir verlenging. Proewe het die groot voordeel van simmetriese kraginleiding getoon. By ’n eensydige aansluiting word sterk buiging in die langs- en dwarsrigting verkry (fig. 11). Ten spyte van beduidende bykomende buigspannings kan eensydig aangeslote L- en C-stange byna volledig benut word. Die draagvermoë van ’n aansluiting kan tot die helfte daal as geen maatreëls getref is om die bykomende buigmomente gelyk te maak nie.
Fig. 11
Vir die bedekking van verlengings moet nie knooppuntplate gebruik word nie; daarvoor moet spesiale oorbruggings voorsien word. Die aansluiting vir die knooppuntplaat word vergemaklik wanneer die grootste deel van die staaf se deursnee in die vlak van die knooppuntplaat lê.
Sl. 12 - Verbindings met en sonder verbindingshoekyster
Gedrukte staaf
Vir die verlenging en aansluiting van drukstawe geld dieselfde beginsels as vir trekstawe, en by hulle word die totale krag ook deur klinknaels en omhulsels oorgedra, d.w.s. volgens die volle oppervlak F van die staaf word Fomhulsel en Fs, resp. Fl, gedimensioneer. Gewoonlik is die oppervlaktes van die verbindings nie aangepas nie. In staalstrukture vir geboue, by kolomme wat deur verskeie verdiepings strek en slegs op druk belas is, word die moontlikheid gebruik om met swakker oorlappende verbindings voort te gaan. Die draagvermoë van drukstawe is uitgeput, indien onstabiliteit nie reeds vroeër intree nie, op die laatste wanneer die vloeigrens bereik word, omdat dan groot deformasies voorkom en die staaf lateraal uitknik. Gate wat met klinknaels gevul is, het daarbij geen waarneembare invloed op die gedrag van die staaf nie.
Vermoeiingssterkte van geklinkte verbindings
Vir die moegheidssterkte van geklinkte verbindings is die spanningspieke wat by die gate voorkom, in die eerste plek bepalend. Die moegheidssterkte word reeds deur die gate self aansienlik verminder. Stawe met oop gate breek by moegheidsproewe onder trek in verswakte deursnitte, en die moegheidsbreuk begin by krake aan die rand van die gat wat voortdurend verder deur die deursnee voortplant. Daarom is gladde gate van besondere belang. In fig. 13 word die moegheidssterkte van plat stawe by verskillende klasse gegee (regs is die hoër staalklas). By groter voorafbelastings σu dra beide materiale moegheidssterktes σDz bo die vloeigrens. Die spanningsamplitude is vir albei klasse ongeveer gelyk.
Fig. 13 - Moegheidssterkte σDz
Vir afwisselende trek- en drukbelasting van geklinkte verbindings geld in wese soortgelyke afhanklikhede as vir eensydige belastings. Dit is die moeite werd om op te merk dat die spanningsamplitude onder afwisselende belasting ongeveer 1,5 keer groter is (fig. 14), maar dat die klinknaels onder hierdie belasting aansienlik meer bedreig is as onder eensydige belasting.
Fig. 14 - Moegheidssterkte in trek van geklinknaalde verbindings