Jätkudeks nimetatakse ühendusi, mis teenivad pikendamiseks või suurendamiseks. Jätkud on näiteks vajalikud, kuna olemasolevad valtsitud lehtede pikkused või laiused ei ole piisavad; montaažil on neid vaja transporditavate üksikelementide mõõtmete ja kaalu piiramiseks. Jätkulamellideks nimetatakse lehti, mis katavad jätku katkestuse. Kõiki teisi ühendusi, eriti neid võrevarraste erinevate suundade ja kandjate vahel erinevates tasapindades, nimetatakse liideteks.
Tavapäraste jätkude puhul dimensioneeritakse jätkuplekid ja -needid täisjõu järgi. Seetõttu ei nõuta normaalse jätku korral, et jätkupinnad puutuksid kokku.
Pinges ja surves olevate varraste peamise kasutusala moodustavad võrestikud. Selle peatüki käsitluses jäetakse kõrvale survevarraste paindumise oht. Esmalt käsitletakse staatilist tugevust.
Avade mahaarvamine tõmmatud varrastes
Kandevõime: Pingeseisund tõmmatud vardas on aukude/avade tõttu oluliselt lokaalselt muutunud. Proportsionaalsuse piirkonnas vastab pinge jaotus nõrgestatud ristlõikel (joon. 1). Suurim pikisuunaline pinge ristkülikukujulises vardas on A. Henningi järgi:
maxσ = σm*[3-(d/b) + 0,8(d/b)2]
Joon. 1 - Piki- ja põikpinged puuritud vardas a) A. Henningi järgi; b) M. Rudeloffi järgi
Piirjuhul d/b = 0 väga laiade lamellide korral saadakse seega maxσ = 3σm ja joonisel 1a kujutatud juhul d/b = 1/3 on maxσ = 2,42 σm. Lisaks pikisuunapingeile esinevad ka põik- ja nihkepingeid. Suurim pinge on ava ümbrisel. Seal tekivad esimesed püsivad deformatsioonid, s.t. pinge tipud tasanduvad ja tekib pingete ühtlustumine ristlõikes. Märgatavad püsivad deformatsioonid aukude piirkonnas ilmnevad alles siis, kui keskmine pinge σm nõrgestatud ristlõikes ületab voolavuspiiri σFO. Varda kogupikenemine on SF = Fm * σF korral vaid veidi suurem kui auguta varda puhul. (Fm on nõrgima ristlõike pindala)
Tõmbekatsetes neetvardadega toimub murd alati nõrgestatud ristlõigetes. Purunemiskoormus on tavatingimustes piisavalt täpselt SB = Fn * σB. Katsetused katkestamisega tõmbekoormatud varrastel avatud aukudega näitasid purunemispilte nagu joonisel 2.
Joon. 2 - Pinges varraste purunemispildid
Neetliidetega tehtud katsetes on näidatud, et ühe needireaga ühendused on vähem vastupidavad kui mitme üksteise järel asetseva needireaga ühendused. Selle järgi oli keskmine purunemispinge σB kasulikus ristlõikes järgmine:
Mõõtmetestamise menetlus tõmmatud varraste jaoks: Tavalise arvutusviisi kohaselt peab keskmise tõmbepinge puhul kehtima σm = S/Fm ≤ lubσ ja seda kõigis määravates ristlõigetes Fm. Aukude mahaarvamine määratakse ristlõike jaoks, kus on kõige rohkem auke, ning võib juhtuda, et murtud ristlõige rohkemate aukudega annab väiksema väärtuse Fm (joon. 2). Selles mõttes arvestatakse valtsprofiilide puhul Fm väljaulatusega. Koostatud ristlõigete puhul toimitakse samal viisil.
Suhe Fm/F jääb üldjuhul vahemikku 0,8 kuni 0,9, s.t. aukude vähendus ΔF = F – Fm on 10% kuni 20% varda kogu ristlõikest F. Suurte konstruktsioonide puhul mõjutab ΔF kaalu väga tugevalt, seetõttu tasub leida väiksema aukude vähendusega ristlõiked.
Deformatsioonid: Pingesvarraste, milles on augud, elastne pikenemine on võrreldavate puurimata varraste omast vaevu suurem. Ühenduste kogupikenemine on peaaegu sama suur kui jätkatud lattide pikenemine. Seetõttu piisab teraskonstruktsioonide deformatsioonide arvutamiseks elastsete pikenemiste määramisest väärtustega E ja F nõrgendamata varraste jaoks. Voolamise suhtes on nõrgestatud varraste ohutus suurem kui näiteks survevarraste puhul.
Jõudude jaotus neetides
Joon. 3
Jõu S jaotus vardas üksikutele ühendusneetidele sõltub selle elastsetest omadustest, see on „staatiliselt määramatu“. Joon. 3 puhul sõltub jaotus N1, N2, … neetide ja ühendatud plekkide deformatsioonist, see muutub suhte Fside/Fvarda järgi. Kui Fside ≠ Fvarda, ei ole neetide lõppjõud enam võrdselt suured (joon. 50a). Suhte Fside/Fvarda vähenedes muutub Nn väiksemaks, N1 läheneb S-le. Väga erineva paksusega lamellide ühendamine (joon. 4b) ei ole otstarbekas esimese neeti ülekoormuse tõttu.
Joon. 4 - Needi koormus, kui Fvarras > Ftugivarras
Jäigad plekid ja tõmbelatid, ainult needid on elastsed (joon. 5a). Siis saavad kõik needid ühesuguse paindumise ning kõik jõud neis peavad olema võrdsed.
Needid jäigad, ainult lehed ja tugivardad elastsed (joon. 5b). Kuna varda ja tugivarraste pikenemised esimese ja viimase needi vahel peavad olema võrdsed, siis järeldub N2 = N3 = … = Nn-1 = 0, välja arvatud N1 = S * x1.
Joon. 5
Tegelik jõudude jaotus jääb nende piirjuhtude vahele. Kui koormus suureneb, tekib esmalt otstes olevates neetides püsiv deformatsioon, enim koormatud needid vabanevad koormusest ja jõudude jaotus muutub üha ühtlasemaks. Suuremate deformatsioonide tekkimise järel läheneb jõudude jaotus juhtumile, kus lamellid ja sidevardad on jäigad, st neetide jõud on peaaegu kõik võrdsed, juhul kui määravaks on neetide nihkekindlus.
Purunemiskoormus: Needide neetimise viis avaldab τBV-le peaaegu mingit mõju. Ühenduse nihketugevus τBV on praktiliselt sõltumatu needide arvust, nende paigutusest, neetud ühenduse kujust; purunemiskoormus vastab heas lähenduses kõigi needide ühtlasele koormamisele. Samad väited kehtivad muu hulgas ka tavaliste poltühenduste kohta, millest võib järeldada, et libisemiskindlusel ei ole kandevõimele olulist mõju.
Mõõtmestamine: Teraskonstruktsioonide ja tsentraalselt koormatud varraste puhul arvestatakse ühtlase jaotusega, s.t. iga needi kohta N = S/n. Kuna pikkade jätkude puhul on esimesed needid juba varakult ülekoormatud, siis püütakse enam kui 6 neeti üksteise järel võimaluse korral vältida.
Libisemiskindlus: Libisemine ühendustes ilmneb juba suhteliselt väikese koormuse korral. Libisemiskindlus sõltub eeskätt pingutusjõust, mis muutub paljude mõjurite toimel. Neediühenduste ja senini tavapäraste poltühenduste dimensioneerimisel jäetakse see arvestamata. Osutatakse kõrgtugevate poltidega ühendustele.
Jõudude jaotus neetides laiuse järgi: Kui neetide vahekaugused on jõu suunaga risti võrdsed (joon. 6a), kuuluvad üksikutele neetidele võrdse laiusega ristlõike ribad a, seetõttu on esimeses lähenduses jõud needis N = a t σ võrdsed. Neetide ebaühtlaste vahede korral on jaotus staatiliselt määramatu; joonisel 6b toodud juhu korral toimub see kangiseaduse järgi.
Joon. 6
Tõmbtald
Jätk: Jätk sümmeetriliste rippsidemetega (joon. 3 ja 4). Vardas jätkukohas oleva jõu S peab kandma ainult rippside. Jätkukohas olevad needid tuleb samuti dimensioneerida vastavalt S-le, sest need peavad kandma kogu jõu jätkatud vardast rippsidemetesse.
Ühepoolse kattega jätkud on seotud märkimisväärsete täiendavate paindepingetega ühendatud lehtedes, katteplaatides ja neetides. Ühepoolselt kaetud jätke kasutatakse suurte deformatsioonide tõttu ainult siis (joon. 7), kui varras on paindele jäik või kui teda hoitakse külgsuunas nii, et ta ei saa painduda.
Joon. 7
Vaheühendus – Kui sidumisribad ei saa paikneda otse jätkatavatel lehtedel, tekivad poltidele ja lehtedele märksa suuremad paindepinged. Seetõttu valitakse vahekihtide arvu m järgi suurem poltide arv n’ kui otsese katmise korral olev arv n.
Joon. 8
Koostatud ristlõigete puhul paigutatakse kinnitusliistud nii, et vältida kohalikke pingetõuse, seetõttu määratakse üksikute kinnitusliistude pindalad selle ristlõike osa pindala järgi, mida nad katavad, võimaluse korral raskuskeskme asukohta säilitades. Sellest erinevad kinnitusliistude pindalade jaotused on seotud pingete jaotuse muutustega. Joon. 9 on kujutatud ühelülilise varraste jätk, joon. 10 kahelülilise varraste jätk 4 vertikaalse plekiga ja ühe taldrikuga nurkraudade vahel.
Joon. 9
Joon. 10
Ühendus: Pingestatud varraste ühenduste puhul kehtivad põhimõtteliselt samad seosed nagu jätkliidete puhul. Katsed on näidanud jõu sümmeetrilise rakendamise suurt eelist. Ühepoolses ühenduses tekib tugev paindumine piki- ja põikisuunas (joon. 11). Hoolimata märgatavatest lisapaindepingetest võivad peaaegu täielikult ära kasutada ka ühepoolselt ühendatud L- ja C-varred. Ühe ühenduse kandevõime võib väheneda poole võrra, kui lisapaindemomentide tasakaalustamiseks ei ole rakendatud abinõusid.
Joon. 11
Jätkukohtade katmiseks ei tohi kasutada sõlmlehti, selleks tuleb ette näha spetsiaalsed katteplaadid. Sõlmlehe ühendus on lihtsam, kui suurem osa varda ristlõikest langeb sõlmlehe tasandile.
Joon. 12 - Ühendused koos ja ilma ühendusnurgikuta
Surutud varras
Kompressioonis olevate varraste jätkamiseks ja ühendamiseks kehtivad samad põhimõtted nagu pinges varraste puhul, ning ka nende puhul kantakse kogujõud üle neetide ja sidevöödega, st täieliku varraspinna F järgi dimensioneeritakse Fsidevöö ja Fs, vastavalt Fl. Üldjuhul ei ole jätkupinnad omavahel sobitatud. Ehitusterasel konstruktsioonides, mitmest korrusest läbivate ja ainult survele koormatud sammaste puhul kasutatakse võimalust jätkukohti väiksema kattuvusega läbi viia. Surves olevate varraste kandevõime on ammendunud, kui enne seda ei teki ebastabiilsuse juhte, hiljemalt voolavuspiiri saavutamisel, sest siis tekivad suured deformatsioonid ja varras paindub külgsuunas. Neetidega täidetud augud ei avalda seejuures mingit tuvastatavat mõju varraste käitumisele.
Needitud ühenduste väsimustugevus
Needorühenduste väsimustugevuse puhul on esmajoones määravad pingekontsentratsioonid, mis tekivad aukude juures. Väsimustugevus väheneb märgatavalt juba aukude endi tõttu. Avatud aukudega vardad purunevad tõmbeväsimuskatsetes nõrgestatud ristlõigetes ning väsimuspurunemine algabki pragudega augu servas, mis levivad pidevalt üha kaugemale läbi ristlõike. Seetõttu on siledad augud eriti olulised. Joon. 13 on esitatud lameda varda väsimustugevus eri klassides (paremal on kõrgem teraseklass). Suuremate eelkoormuste σu korral taluvad mõlemad materjalid väsimustugevust σDz üle voolavuspiiri. Pingeamplituud on mõlema klassi puhul ligikaudu sama.
Joon. 13 - Väsimustugevus σDz
Kinnituste vahelduva tõmbe- ja survekoormuse korral kehtivad põhimõtteliselt samasugused sõltuvused nagu ühesuunaliste koormuste puhul. Tasub märkida, et pinge amplituud vahelduva koormuse korral on umbes 1,5 korda suurem (joon. 14), kuid need needid on selle koormuse all märgatavalt rohkem ohustatud kui ühesuunalise koormuse korral.
Joon. 14 - Needitud ühenduste tõmbeväsimustugevus