Միացումով կոչվում են այն կապերը, որոնք ծառայում են երկարացնելու կամ մեծացնելու համար։ Միացումներ, օրինակ, անհրաժեշտ են, քանի որ առկա գլանված թիթեղների երկարությունները կամ լայնությունները բավարար չեն, իսկ մոնտաժի ժամանակ դրանք անհրաժեշտ են՝ տեղափոխվող առանձին տարրերի չափերի և քաշի սահմանափակման պատճառով։ Ամրակներ են կոչվում այն թիթեղները, որոնք ծածկում են միացման ընդհատումը։ Մնացած բոլոր կապերը, հատկապես տարբեր ուղղությունների վանդակային ձողերի և տարբեր հարթություններում գտնվող կրողների միջև եղածները, կոչվում են կցումներ։
Սովորական միացումների դեպքում ամրակներն ու միացման գամերը չափագրվում են ըստ ամբողջ ուժի։ Հետևաբար նորմալ միացման դեպքում միացման մակերեսների շփումը չի պահանջվում։
Ձգման և սեղմման ենթարկված ձողերի հիմնական կիրառման ոլորտը (դրանք իսկական ձողեր են, որոնք հիմնականում բեռնված են նորմալ ուժերով) կազմում են ֆերմաները: Այս բաժնի քննարկումներում անտեսվում է սեղմված ձողերի ծռման վտանգը: Նախ կքննարկվի ստատիկ ամրությունը։
Ձգված ձողերում անցքերի զեղչը
Կրողունակություն: Ձգված ձողում լարվածային վիճակը անցքերի/բացվածքների պատճառով զգալիորեն տեղային փոփոխված է։ Համաչափության շրջանում լարումների բաշխումը համապատասխանում է թուլացած հատույթին (նկ. 1)։ Ուղղանկյուն ձողում ամենամեծ երկայնական լարումը ըստ Ա. Հեննինգի՝
maxσ = σm*[3-(d/b) + 0,8(d/b)2]
Նկ. 1 - Երկայնական և լայնական լարումները փորված ձողում ա) ըստ Ա. Հենինգի, բ) ըստ Մ. Ռուդելոֆի
Սահմանային դեպքում d/b = 0 շատ լայն լամելների համար ստացվում է maxσ = 3σm, իսկ նկ. 1a-ում ցուցադրված դեպքի համար d/b = 1/3 է maxσ = 2,42 σm։ Երկայնական լարումից բացի գոյություն ունեն նաև լայնական և սահքային լարումներ։ Ամենամեծ լարումը անցքի եզրագծի վրա է։ Այնտեղ առաջանում են առաջին մնայուն դեֆորմացիաները, այսինքն՝ լարումների գագաթները քայքայվում են և առաջանում է լարումների հավասարեցում հատույթի երկայնքով։ Անցքերի շրջանում նկատելի մնայուն դեֆորմացիաները առաջանում են միայն այն ժամանակ, երբ թուլացած հատույթում միջին լարումը σm գերազանցում է ձգման սահմանը σFO։ Ձողի ընդհանուր երկարաձգումը SF = Fm * σF դեպքում ընդամենը աննշանորեն մեծ է, քան առանց անցքերի ձողի դեպքում։ (Fm-ն ամենաթույլ հատույթի մակերեսն է)
Ձգման փորձերում գամված ձողերով կոտրումը միշտ տեղի է ունենում թուլացված հատույթներում։ Կոտրման պահին բեռնվածքը, սովորական պայմաններում, բավականաչափ ճշգրիտ է SB = Fn * σB։ Ձգված ձողերի վրա բաց անցքերով պոկման փորձերը ցույց տվեցին կոտրման պատկերներ՝ ինչպես նկ. 2-ում։
Նկ. 2 - Ձգված ձողերի խզման պատկերներ
Գամված միացումների փորձերում ցույց է տրվել, որ մեկ շարք գամերով կցամասերը ավելի փոքր դիմադրություն ունեն, քան իրար հաջորդող մի քանի շարք գամերով կցամասերը։ Ըստ այդմ՝ օգտակար հատույթում կոտրման ժամանակ միջին լարումը σB կազմել է՝
Ձգված ձողերի չափագրման կարգը: Ըստ սովորական հաշվարկման եղանակի՝ միջին ձգման լարման համար պետք է պահպանվի σm = S/Fm ≤ թույլատրելի σ և դա՝ բոլոր որոշիչ հատույթներում Fm։ Պատուհանների նվազեցումը որոշվում է ամենամեծ թվով անցքեր ունեցող ուղղահայաց հատույթի համար, և կարող է պատահել, որ ավելի շատ անցքեր ունեցող կոտրված հատույթը տա Fm-ի ավելի փոքր արժեք (նկ. 2)։ Այդ իմաստով գլանված պրոֆիլների դեպքում Fm-ը հաշվվում է բացվածքով։ Բարդ հատույթների դեպքում կիրառվում է նույն մոտեցումը։
Fm/F հարաբերակցությունը ըստ կանոնի գտնվում է 0,8 և 0,9 միջև, այսինքն՝ անցքերի նվազեցումը ΔF = F – Fm կազմում է ձողի ամբողջ հատույթի F-ի 10% մինչև 20%։ Մեծ կառույցների դեպքում ΔF-ը զգալիորեն ազդում է քաշի վրա, ուստի արժե գտնել ավելի փոքր անցքային նվազեցմամբ հատույթներ։
Դեֆորմացիաներ: Հարվածային անցքեր ունեցող ձգված ձողերի էլաստիկ երկարացումը հազիվ թե ավելի մեծ լինի համադրելի չհորատված ձողերի համեմատ։ Միացումների ընդհանուր երկարացումը գրեթե նույնքան է, որքան շարունակական լամելների դեպքում։ Ուստի պողպատե կոնստրուկցիաների դեֆորմացիաների հաշվարկի համար բավական է որոշել չթուլացված ձողերի E և F արժեքներով էլաստիկ երկարացումները։ Սահքի նկատմամբ անվտանգությունը թուլացում ունեցող ձողերի դեպքում ավելի մեծ է, քան, օրինակ, սեղմված ձողերի դեպքում։
Ուժերի բաշխումը գամերում
Սլ.3
Ձողում ուժի S բաշխումը կապի առանձին գամերի վրա կախված է դրա էլաստիկ հատկություններից, այն «ստատիկորեն անորոշ» է։ Նկ. 3 դեպքում N1, N2, … բաշխումը կախված է գամերի և միացված թիթեղների դեֆորմացիայից, այն փոխվում է Fկապերի/Fձողի հարաբերությամբ։ Fկապերի ≠ Fձողի դեպքում գամերում ծայրային ուժերն այլևս հավասարաչափ մեծ չեն (նկ. 50a)։ Fկապերի/Fձողի հարաբերության նվազման հետ Nn-ը փոքրանում է, N1-ը մոտենում է S-ին։ Շատ տարբեր հաստության լամելների միացումը (նկ. 4b) նպատակահարմար չէ առաջին գամի գերբեռնվածության պատճառով։
Նկ. 4 - Գամերի բեռնվածությունը՝ Fշտապ > Fpodvezice
Լամելներն ու կապերը կոշտ են, միայն ռիվետներն են էլաստիկ (նկ. 5a). Այդ դեպքում բոլոր ռիվետները ստանում են հավասար ծռում, և ռիվետներում բոլոր ուժերը պետք է լինեն հավասար։
Գամերը կոշտ են, միայն լամելներն ու կապերը՝ առաձգական (նկ. 5բ)։ Քանի որ ձողում և առաջին ու վերջին գամերի միջև գտնվող կապերում երկարաձգումները պետք է լինեն հավասար, հետևում է N2 = N3 = … = Nn-1 = 0, բացառությամբ N1 = S * x1։
Սլ.5
Ուժերի իրական բաշխումը գտնվում է այս սահմանային դեպքերի միջև։ Եթե բեռը մեծանում է, ապա նախ ծայրային գամերում առաջանում է մշտական դեֆորմացիա, առավել ծանրաբեռնված գամերը թուլանում են, և ուժերի բաշխումը դառնում է ավելի ու ավելի հավասարաչափ։ Ավելի մեծ դեֆորմացիաների առաջացումից հետո ուժերի բաշխումը մոտենում է այն դեպքին, երբ լամելները և կապերը կոշտ են, այսինքն՝ գամերում ուժերը գրեթե բոլորն հավասար են, եթե որոշիչ է գամերի սմքումը։
Խզման բեռը: Գամերի գամման եղանակը գրեթե որևէ ազդեցություն չունի τBV-ի վրա։ Միացման կտրման դիմադրությունը τBV գործնականում անկախ է գամերի քանակից, դրանց դասավորությունից, գամված միացման ձևից. խզման բեռը լավ մոտարկմամբ համապատասխանում է բոլոր գամերի հավասարաչափ բեռնավորմանը։ Նույն պնդումները, ի դեպ, վերաբերում են նաև սովորական պտուտակավոր միացումներին, ինչից կարելի է եզրակացնել, որ սահքի նկատմամբ դիմադրությունը էական ազդեցություն չունի կրողունակության վրա։
Չափագրում: Պողպատե կառուցվածքների և կենտրոնապես բեռնված ձողերի դեպքում հաշվարկը կատարվում է հավասարաչափ բաշխմամբ, այսինքն՝ յուրաքանչյուր գամի վրա N = S/n։ Քանի որ երկար միացումների դեպքում առաջին գամերը արդեն շուտ են գերբեռնվում, ուստի հնարավորության դեպքում ավելի քան 6 գամերի հաջորդական շարքերը պետք է խուսափել։
Սահքի դիմադրություն: Միացումներում սահքը առաջանում է արդեն համեմատաբար փոքր բեռնվածության դեպքում։ Սահքի դիմադրությունը առաջին հերթին կախված է ձգող ուժից, որը փոխվում է բազմաթիվ գործոնների ազդեցությամբ։ Այն հաշվի չի առնվել գամերով և մինչ այժմ սովորական պտուտակներով միացումների չափագրման ժամանակ։ Նշվում է բարձրարժեք պտուտակներով միացումները։
Ուժերի բաշխումը գամերում լայնությամբ: Գամերի հավասար հեռավորությունների դեպքում, երբ դրանք ուղղահայաց են ուժի ուղղությանը (նկ. 6a), առանձին գամերին բաժին են ընկնում հավասար լայնության a հատույթի շերտեր, հետևաբար առաջին մոտարկմամբ գամերում գործող ուժերը N = a t σ հավասար մեծության են։ Գամերի անհավասար միջակայքերի դեպքում բաշխումը ստատիկորեն անորոշ է, իսկ նկ. 6b-ի դեպքում այն կատարվում է լծակի օրենքով։
Նկ. 6
Լարված ձող
Շարունակություն: Շարունակություն սիմետրիկ կապերով (նկ. 3 և 4): Ձողի S ուժը շարունակության տեղում պետք է կրեն միայն կապերը։ Շարունակության մեջ գտնվող գամերը նույնպես պետք է չափագրվեն ըստ S-ի, քանի որ դրանք պետք է փոխանցեն շարունակվող ձողի ամբողջ ուժը կապերին։
Միակողմանի կցաշերտով միացումները կապված են միացված թիթեղներում, կցաշերտերում և գամերում ծռման զգալի լրացուցիչ լարումների հետ։ Միակողմանի ծածկումը միացումների դեպքում մեծ դեֆորմացիաների պատճառով կիրառվում է միայն այն ժամանակ (նկ. 7), երբ ձողը կոշտ է ծռման նկատմամբ կամ երբ այն կողքից հենված է այնպես, որ չի կարող ծռվել։
Նկ. 7
Միջանկյալ միացում – Երբ կապերը չեն կարող անմիջապես հենվել միացված թիթեղների վրա, ծալման լարումները զգալիորեն մեծանում են թե՛ գամերի, թե՛ թիթեղների մեջ։ Ուստի m միջշերտերի քանակին համապատասխան ընտրվում է n’ գամերի ավելի մեծ թիվ՝ քան n-ը՝ միացումների անմիջական ծածկման դեպքում։
Սլ. 8
Բարդ հատույթների դեպքում կապերը դասավորվում են այնպես, որ խուսափեն լարումների տեղային բարձրացումներից, ուստի կապերի առանձին մակերեսները որոշվում են ըստ նրանց ծածկած հատույթի մասի մակերեսի՝ հնարավորինս պահպանելով ծանրության կենտրոնի դիրքը։ Կապերի մակերեսների այնպիսի բաշխումները, որոնք դրանից շեղվում են, կապված են լարումների բաշխման փոփոխությունների հետ։ Նկ. 9-ում պատկերված է միապատի, իսկ նկ. 10-ում՝ երկմաս ձողի շարունակությունը՝ 4 ուղղահայաց թիթեղով և մեկ երեսով՝ անկյունակների միջև։
Նկ. 9
Նկ. 10
Միացում: Ձգված ձողերի միացումների դեպքում սկզբունքորեն գործում են նույն կախվածությունները, ինչ շարունակման դեպքում։ Փորձերը ցույց են տվել ուժի սիմետրիկ ներմուծման մեծ առավելությունը։ Միակողմանի միացման դեպքում ստացվում է ուժեղ ծռում երկայնական և լայնական ուղղություններով (պատկ. 11)։ Չնայած զգալի լրացուցիչ ծռման լարումներին, կարելի է գրեթե ամբողջությամբ օգտագործել նաև միակողմանի միացված L և C ձողերը։ Մի միացման կրողունակությունը կարող է նվազել մինչև կեսը, եթե լրացուցիչ ծռման մոմենտների հավասարեցման միջոցներ չեն ձեռնարկվել։
Սլ.11
Միացումների ծածկման համար չպետք է օգտագործել հանգուցային թիթեղներ, դրա համար պետք է նախատեսել հատուկ կցաշերտեր։ Հանգուցային թիթեղին միացումը հեշտանում է, երբ ձողի հատույթի մեծ մասը ընկնում է հանգուցային թիթեղի հարթության մեջ։
Նկ. 12 - Միացումներ՝ միացման անկյունակով և առանց դրա
Սեղմված ձող
Սեղմված ձողերի երկարացման և միացման համար գործում են նույն սկզբունքները, ինչ լարված ձողերի դեպքում, և դրանցում նույնպես ամբողջ ուժը փոխանցվում է գամերով և կապերով, այսինքն՝ ձողի ամբողջ մակերեսին F համապատասխանաբար չափագրվում են Fկապի և Fs, իսկ՝ Fl։ Սովորաբար միացումների մակերեսները չեն համընկեցվում։ Շենքաշինական պողպատե կառույցներում, մի քանի հարկերով անցնող և միայն սեղմման վրա բեռնված սյուների դեպքում, օգտագործվում է միացումների պակաս ծածկույթով անցկացման հնարավորությունը։ Սեղմված ձողերի կրողունակությունը սպառված է, եթե մինչև այդ չառաջանան անկայունության դեպքեր, առնվազն հոսունության սահմանին հասնելիս, քանի որ այդ ժամանակ առաջանում են մեծ դեֆորմացիաներ, և ձողը կողային ծռվում է։ Գամերով լցված անցքերը, այս դեպքում, ձողի վարքի վրա որևէ նկատելի ազդեցություն չունեն։
Գամված միացումների հոգնածության դիմադրությունը
Գամված միացությունների հոգնածային ամրության համար առաջին հերթին որոշիչ են անցքերում առաջացող լարման գագաթները։ Հոգնածային ամրությունը զգալիորեն նվազում է արդեն հենց անցքերով։ Բաց անցքեր ունեցող ձողերը ձգման տակ հոգնածային փորձարկումների ժամանակ կոտրվում են թուլացած հատույթներում, և այդ հոգնածային կոտրումը սկսվում է անցքի եզրին առաջացած ճեղքերից, որոնք շարունակաբար ավելի հեռու են տարածվում հատույթի միջով։ Հետևաբար հարթ անցքերը առանձնահատուկ նշանակություն ունեն։ Նկ. 13-ում տրված է հարթ ձողերի հոգնածային ամրությունը տարբեր դասերի դեպքում (աջ կողմում պողպատի ավելի բարձր դաս է)։ Ավելի մեծ նախնական բեռնվածքների դեպքում σu երկու նյութերն էլ դիմանում են հոգնածային ամրությամբ σDz՝ հոսունության սահմանից բարձր։ Լարման ամպլիտուդը երկու դասերի համար մոտավորապես նույնն է։
Նկ. 13 - Հոգնածության դիմադրություն σDz
Ձգման և սեղմման նկատմամբ զույգեռ բեռնվածքի դեպքում գամված միացությունների համար հիմնականում գործում են նույնպիսի կախվածություններ, ինչպես և միակողմանի բեռնվածքների դեպքում։ Նշենք, որ զույգեռ բեռնվածքի դեպքում լարվածության ամպլիտուդը մոտավորապես 1,5 անգամ մեծ է (նկ. 14), սակայն այդ բեռնվածքի դեպքում գամերը ակնհայտորեն ավելի վտանգված են, քան միակողմանի բեռնվածքի դեպքում։
Նկ. 14 - Գամված միացումների ձգման նկատմամբ հոգնածային ամրությունը