Стыкам называюцца злучэнні, якія служаць для падаўжэння або павелічэння. Стыкі патрэбныя, напрыклад, таму што наяўных пракатных даўжынь або шырынь лістоў недастаткова; пры мантажы яны неабходныя дзеля абмежавання памераў і вагі асобных элементаў, што транспартуюцца. Падвязкамі называюцца лісты, якія закрываюць разрыў у стыку. Усе астатнія злучэнні, асабліва тыя, што паміж стрыжнямі рашоткі розных напрамкаў і апорамі ў розных плоскасцях, абазначаюцца як прыкладыванні.
У звычайных стыках падвязкі і заклёпкі стыкаў падбіраюцца паводле поўнай сілы. Таму ў нармальным стыку не патрабуецца, каб паверхні стыкаў датыкаліся.
Асноўную вобласць прымянення расцягнутых і сціснутых стрыжняў (гэта прамыя стрыжні, якія нагружаюцца пераважна нармальнымі сіламі) складаюць фермы. Развагі гэтага раздзела не ўлічваюць небяспеку страты ўстойлівасці сціснутых стрыжняў. Спачатку будзе разгледжана статычная трываласць.
Адлік адтулін у расцягнутых стрыжнях
Нясучая здольнасць: Напружаны стан у расцягнутым стрыжні значна лакальна змяняецца з-за адтулін/праёмаў. У вобласці прапарцыянальнасці размеркаванне напружання адпавядае аслабленаму перасеку (рыс. 1). Найбольшае падоўжнае напружанне ў прамавугольным стрыжні паводле А. Henning-а:
maxσ = σm*[3-(d/b) + 0,8(d/b)2]
Мал. 1 - Падоўжныя і папярочныя напружанні ў свідраваным стрыжні а) паводле A. Henning-а; b) паводле M. Rudeloff-а
У гранічным выпадку d/b = 0 вельмі шырокіх ламеляў атрымліваецца, што maxσ = 3σm, а для выпадку, паказанага на рыс. 1a, d/b = 1/3 і maxσ = 2,42 σm. Акрамя падоўжнага напружання існуюць таксама папярочныя і зрухавыя напружанні. Найбольшае напружанне — на абалонцы адтуліны. Там узнікаюць першыя незваротныя дэфармацыі, г. зн. вяршыні напружанняў згладжваюцца і ўзнікае выраўноўванне напружанняў па перасеку. Прыкметныя незваротныя дэфармацыі ў вобласці адтулін узнікаюць толькі тады, калі сярэдняе напружанне σm у аслабленым перасеку перавысіць мяжу цякучасці σFO. Агульнае падаўжэнне стрыжня пры SF = Fm * σF толькі нязначна большае, чым у стрыжня без адтулін. (Fm — плошча найслабейшага перасеку)
Пры выпрабаваннях на расцяжэнне са стрыжнямі, злучанымі заклёпкамі, разрыў заўсёды ўзнікае ў аслабленых перасеках. Нагрузка пры разрыве, пры звычайных умовах, дастаткова дакладна SB = Fn * σB. Выпрабаванні на разрыў у расцягнутых стрыжнях з адкрытымі адтулінамі паказалі віды разрываў як на рыс. 2.
Мал. 2 - Віды разбурэння расцягнутых стрыжняў
У выпрабаваннях заклёпачных злучэнняў было паказана, што накладкі з адным радам заклёпак маюць меншую ўстойлівасць, чым накладкі з некалькімі радамі заклёпак адзін за адным. Паводле гэтага сярэдняе напружанне пры разбурэнні σB у карысным перасеку складала:
Парадак падбору памераў для расцягнутых стрыжняў: Паводле звычайнага спосабу разліку, для сярэдняга напружання расцяжэння павінна выконвацца σm = S/Fm ≤ дазσ, і гэта ва ўсіх вызначальных папярочных перасеках Fm. Вылік адтулін вызначаецца для прамога перасеку з найбольшай колькасцю адтулін, і можа здарыцца, што ламаны перасек з большай колькасцю адтулін дае меншае значэнне Fm (рыс. 2). У гэтым сэнсе для пракатных профіляў Fm разлічваецца з развіваннем. Для складаных перасекаў дзейнічаюць такім жа чынам.
Суадносіны Fm/F звычайна ляжаць паміж 0,8 і 0,9, г. зн. адлічэнне адтулін ΔF = F – Fm складае 10% да 20% усяго перасеку F стрыжня. У буйных збудаваннях ΔF моцна ўплывае на вагу, таму варта знаходзіць перасечэнні з меншым адлічэннем адтулін.
Дэфармацыі: Эластычнае падаўжэнне нацягнутых стрыжняў з адтулінамі ледзь большае, чым у параўнальных неаслабленых стрыжняў. Агульнае падаўжэнне стыкаў амаль такое ж, як і ў працягнутых ламелей. Таму для разліку дэфармацый сталёвых канструкцый дастаткова вызначыць эластычныя падаўжэнні з велічынямі E і F неаслабленых стрыжняў. Бяспека супраць цякучасці ў стрыжняў з аслабленнем большая, чым, напрыклад, у сціснутых стрыжняў.
Размеркаванне сіл у заклёпках
Мал. 3
Размер сілы S у стрыжні на асобныя заклёпкі злучэння залежыць ад яе пругкіх уласцівасцей, ён «статычна нявызначаны». У выпадку мал. 3 залежыць размер N1, N2, … ад дэфармацыі заклёпак і злучаных лістоў, ён змяняецца з суадносінамі Fпадвязкі/Fстрыжня. Для Fпадвязкі ≠ Fстрыжня крайнія сілы ў заклёпках ужо не аднолькава вялікія (мал. 50a). З паніжэннем суадносін Fпадвязкі/Fстрыжня становіцца Nn менш, N1 набліжаецца да S. Злучэнне ламелей вельмі рознай таўшчыні (мал. 4b) нерацыянальнае з-за перагрузкі першай заклёпкі.
Сл. 4 - Нагрузка заклёпак для Fштамп > Fпадвязкі
Ламіны і падвязкі жорсткія, толькі заклёпкі эластычныя (рыс. 5a). Тады ўсе заклёпкі атрымліваюць аднолькавы выгін, усе сілы ў заклёпках павінны быць роўныя.
Заклёпкі жорсткія, толькі ламелі і падвязкі эластычныя (сл. 5b). Паколькі падаўжэнні ў стрыжні і падвязках паміж першай і апошняй заклёпкай павінны быць аднолькавымі, вынікае N2 = N3 = … = Nn-1 = 0, за выключэннем N1 = S * x1.
Мал. 5
Сапраўдны размер сіл ляжыць паміж гэтымі гранічнымі выпадкамі. Калі нагрузка павялічваецца, спачатку ў крайніх заклёпках узнікае пастаянная дэфармацыя, найбольш нагружаныя заклёпкі разгружаюцца і размер сіл становіцца ўсё больш раўнамерным. Пасля з’яўлення большых дэфармацый размер сіл набліжаецца да выпадку, калі ламелі і падвязкі жорсткія, г. зн. сілы ў заклёпках амаль усе аднолькавыя, у выпадку калі вызначальным з’яўляецца зрух заклёпак.
Нагрузка пры разбурэнні: Спосаб заклёпвання заклёпак амаль не ўплывае на τBV. Здольнасць шва на зрух τBV практычна не залежыць ад колькасці заклёпак, іх размяшчэння, формы заклёпанага злучэння; нагрузка пры разбурэнні ў добрым набліжэнні адпавядае раўнамернай нагрузцы ўсіх заклёпак. Тыя ж сцвярджэнні, дарэчы, дзейнічаюць і для звычайных злучэнняў на балтах, з чаго можна зрабіць выснову, што супраціў слізганню не мае істотнага ўплыву на апорную здольнасць.
Размеркаванне: У сталёвых канструкцыях і цэнтрычна нагружаных стрыжнях разлік вядзецца па раўнамерным размеркаванні, г. зн. на кожную заклёпку N = S/n. Паколькі пры доўгіх нарошчваннях першыя заклёпкі ўжо рана перанавантажваюцца, больш за 6 заклёпак адна за адной па магчымасці пазбягаюць.
Супраціў слізгаценню: Слізгаценне ў злучэннях узнікае ўжо пры адносна невялікай нагрузцы. Супраціў слізгаценню ў першую чаргу залежыць ад сілы нацяжэння, якая змяняецца пад уплывам многіх фактараў. Ён не ўлічваецца пры разліку злучэнняў на заклёпках і дагэтуль распаўсюджаных балтах. Звяртаецца ўвага на злучэнні на высокатрывалых балтах.
Размеркаванне сіл у заклёпках па шырыні: Пры аднолькавых адлегласцях заклёпак перпендыкулярна да напрамку сілы (мал. 6a), асобным заклёпкам адпавядаюць паласы аднолькавай шырыні a папярочнага перасеку, таму ў першым набліжэнні сілы ў заклёпках N = a t σ аднолькава вялікія. Размеркаванне пры нераўнамерных інтэрвалах паміж заклёпкамі статычна неакрэсленае; для выпадку на мал. 6b яно адбываецца паводле закона рычага.
Мал. 6
Расцягнуты стрыжань
Працяг: Працяг з сіметрычнымі падвескамі (мал. 3 і 4). Сілу S у стрыжні ў месцы стыку павінна несці толькі падвеска. Заклёпкі ў стыку трэба таксама разлічваць паводле S, бо яны павінны перадаць усю сілу са стыкаванага стрыжня на падвескі.
Прыстаўкі з аднабаковай падвязкай звязаны са значнымі дадатковымі напружаннямі выгібу ў злучаных ліставых элементах, падвязках і заклёпках. Аднабаковае пакрыццё прыставак з-за вялікіх дэфармацый ужываецца толькі тады (сл. 7) калі стрыжань жорсткі на выгіб або калі ён бакава замацаваны так, што не можа сагнуцца.
Мал. 7
Прамежкавае злучэнне – Калі падкладкі не могуць ляжаць непасрэдна на злучаных лістах, заклёпкі і лісты атрымліваюць значна большыя напружанні на выгіб. Таму ў залежнасці ад колькасці m праслоек выбіраюць большую колькасць n’ заклёпак, чым n пры непасрэдным накрыцці стыкаў.
Сл. 8
У складаных перасеках падвязкі размяшчаюцца так, каб пазбегнуць лакальных павышэнняў напружання, таму асобныя плошчы падвязак вызначаюцца паводле плошчы часткі перасеку, якую яны пакрываюць, па магчымасці з захаваннем становішча цэнтра цяжару. Размеркаванні плошчаў падвязак, што адхіляюцца ад гэтага, звязаныя са зменамі размеркавання напружання. На рыс. 9 паказаны працяг аднашчытовага, на рыс. 10 двухчастковага стрыжня з 4 вертыкальнымі лістамі і адной паласой паміж вугалкамі.
Мал. 9
Мал. 10
Злучэнне: Для злучэнняў нацягнутых стрыжняў у асноўным дзейнічаюць тыя ж залежнасці, што і для настаўкі. Выпрабаванні паказалі вялікую перавагу сімметрычнага ўвядзення сілы. Пры аднабаковым злучэнні ўзнікае моцны выгін у падоўжным і папярочным кірунку (sl. 11). Нягледзячы на значныя дадатковыя напружанні выгіну, могуць быць амаль цалкам выкарыстаныя і аднабакова далучаныя L- і C-стрыжні. Нясучая здольнасць аднаго злучэння можа зменшыцца напалову, калі не прыняты меры па выраўноўванні дадатковых момантаў выгіну.
Мал. 11
Для пакрыцця прыставак не трэба браць вузлавыя лісты, для гэтага трэба прадугледзець адмысловыя падвязкі. Прылучэнне да вузлавога ліста спрашчаецца, калі большая частка перасеку стрыжня трапляе ў плоскасць вузлавога ліста.
Мал. 12 - Злучэнні з кутніком пры злучэнні і без яго
Сціснуты стрыжань
Для падаўжэння і далучэння сціснутых стрыжняў дзейнічаюць тыя ж прынцыпы, што і для расцягнутых стрыжняў, і ў іх агульная сіла перадаецца заклёпкамі і абвязкамі, г.зн. паводле поўнай плошчы F стрыжня разлічваюць Fпадвязка і Fs, адп. Fl. Як правіла, паверхні падаўжэнняў не стыкуюцца дакладна. У сталёвых канструкцыях грамадзянскіх будынкаў, у калонах, што ідуць праз некалькі паверхаў і нагрузжаныя толькі на сціск, выкарыстоўваецца магчымасць праходжання з меншым перакрыццем падаўжэнняў. Нясучая здольнасць сціснутых стрыжняў вычарпана, калі да гэтага не надыдуць выпадкі няўстойлівасці, найпазней з дасягненнем мяжы цякучасці, бо тады ўзнікаюць вялікія дэфармацыі і стрыжань бакавым чынам выгінаецца. Адтуліны, запоўненыя заклёпкамі, пры гэтым не аказваюць прыкметнага ўплыву на паводзіны стрыжня.
Трываласць заклёпачных злучэнняў на стомленасць
Для трываласці на стому заклёпачных злучэнняў перадусім вызначальнымі з’яўляюцца канцэнтрацыі напружання, якія ўзнікаюць у адтулінах. Трываласць на стому значна змяншаецца ўжо самімі адтулінамі. Пруткі з адкрытымі адтулінамі ламаюцца пры выпрабаваннях на стому пры расцяжэнні ў аслабленых перасеку, прычым разлом ад стомы пачынаецца з трэшчын на краі адтуліны, якія пастаянна ўсё далей распаўсюджваюцца праз перасек. Таму гладкія адтуліны маюць асаблівае значэнне. На рыс. 13 прыведзена трываласць на стому плоскіх пруткоў пры розных класах (справа — больш высокі клас сталі). Пры большых папярэдніх нагрузках σu абодва матэрыялы вытрымліваюць трываласць на стому σDz вышэй за мяжу цякучасці. Амплітуда напружання для абодвух класаў прыкладна аднолькавая.
Рыс. 13 - Трываласць на стомленасць σDz
Для пераменнай нагрузкі на расцяжэнне і сціск заклёпачных злучэнняў у асноўным дзейнічаюць падобныя залежнасці, як і для аднанакіраваных нагрузак. Варта заўважыць, што амплітуда напружання пры пераменнай нагрузцы большая прыкладна ў 1,5 разы (мал. 14), але заклёпкі пры гэтай нагрузцы відавочна больш падвержаныя небяспецы, чым пры аднанакіраванай нагрузцы.
Мал. 14 - Стойкасць да стомленасці пры расцяжэнні заклёпачных злучэнняў