Samskeyti eru kölluð tengi sem þjóna til lengingar eða stækkunar. Samskeyti eru t.d. nauðsynleg vegna þess að tiltækar valsaðar lengdir eða breiddir platna nægja ekki; við uppsetningu eru þau nauðsynleg til að takmarka mál og þyngd einstakra eininga sem eru fluttar. Yfirplötur eru kallaðar plötur sem hylja rof í samskeytinu. Öll önnur tengi, einkum þau milli stanga í grind í ýmsum áttum og burðarhluta í mismunandi flötum, eru nefnd tengingar.
Hjá hefðbundnum samskeytum eru festibönd og hnoð samskeytanna stærðarbundin samkvæmt fullu afli. Því er ekki krafist að fletir samskeytanna snertist í venjulegu samskeyti.
Helsta notkunarsvið tog- og þrýstistafa (þetta eru beinir stafir sem eru aðallega hlaðnir með normalöflum) eru grindur. Í umfjöllun þessa kafla er hættan á útsveigju þrýstistafa látin liggja milli hluta. Fyrst verður fjallað um kyrrstöðuþol.
Frádráttur gata í spenntum stöngum
Burðargeta: Spennustaðan í togstöng er verulega breytt staðbundið vegna hola/opna. Á hlutfallssvæðinu samsvarar spennudreifingin veikluðu þversniði (mynd 1). Stærsta lengdarspennan í rétthyrndri stöng er samkvæmt A. Henning:
maxσ = σm*[3-(d/b) + 0,8(d/b)2]
Mynd. 1 - Lengdar- og þverspennur í boruðum stöng a) samkvæmt A. Henning; b) samkvæmt M. Rudeloff
Í jaðartilvikinu d/b = 0 fyrir mjög breiðar rimlar fæst því maxσ = 3σm og fyrir tilvikið sem sýnt er á mynd 1a er d/b = 1/3 og maxσ = 2,42 σm. Auk lengdarspennu eru einnig til þver- og skerspennur. Mesta álagið er á vegg holunnar. Þar koma fram fyrstu varanlegu aflögunirnar, þ.e. spennutopparnir brotna niður og jafnvægisstækkun álags yfir þversniðið verður til. Áberandi varanlegar aflögunir á svæðinu við götin koma fyrst fram þegar meðalspennan σm í veiklaða þversniðinu fer yfir flæðimörkin σFO. Heildarþensla stangarinnar er við SF = Fm * σF aðeins örlítið meiri en hjá stöng án gata. (Fm er flatarmál veikasta þversniðsins)
Í togprófun með hnoðuðum stöngum kemur brot alltaf fram í veiku sniðum. Brothleðslan er við venjulegar aðstæður nægilega nákvæm SB = Fn * σB. Rofprófanir á tognum stöngum með opnum götum sýndu brotmyndir eins og á mynd 2.
Mynd 2 - Brotmynstur spenntra stanga
Í tilraunum með hnoðtengingar hefur verið sýnt fram á að samskeyti með einni röð hnoða hafa minni viðnám en samskeyti með fleiri röðum hnoða hver á eftir annarri. Samkvæmt því var meðalspennan við brot σB í nýtanlegum þverskurði:
Málsetningarferli fyrir togstöngur: Samkvæmt venjulegri reikniaðferð verður að gilda fyrir meðal togspennu σm = S/Fm ≤ dozσ og það í öllum viðkomandi þversniðum Fm. Frádráttur hola er ákvarðaður fyrir lóðrétta þversniðið með flestum holum, og það getur gerst að brotið þversnið með fleiri holum gefi minna gildi Fm (mynd 2). Í þessu sambandi er hjá valsuðum sniðum Fm reiknað með útþróun. Hjá samsettum þversniðum er farið að á sama hátt.
Hlutfallið Fm/F liggur að jafnaði á milli 0,8 og 0,9, þ.e. gatadrátturinn ΔF = F – Fm nemur 10% til 20% af heildarsniðinu F á stönginni. Í stórum mannvirkjum hefur ΔF mikil áhrif á þyngdina, þannig að það borgar sig að finna snið með minni gatadrætti.
Aflögun: Teygjanleg lenging togstanga með götum er varla meiri en hjá sambærilegum óboruðum stöngum. Heildarlenging samskeyta er næstum jafn mikil og hjá samansettum lamellum. Því nægir, við útreikning á aflögun stálvirkja, að ákvarða teygjanlega lengingu með gildunum E og F fyrir óveiklaðar stangir. Öryggi gegn flæði er hjá stöngum með veikingum meira en t.d. hjá þrýstum stöngum.
Dreifing krafta í nöglum
Mynd 3
Dreifing kraftsins S í stönginni á einstaka hnoð í tengingunni fer eftir teygjueiginleikum hennar; hún er „stöðureiknislega óákveðin“. Í tilviki myndar 3 fer dreifing N1, N2, … eftir aflögun hnoðanna og tengdu platnanna, og hún breytist með hlutfallinu Fpodvezice/Fštapa. Þegar Fpodvezice ≠ Fštapa eru endakraftarnir í hnoðunum ekki lengur jafn stórir (mynd 50a). Þegar hlutfallið Fpodvezice/Fštapa minnkar verður Nn minna, N1 nálgast S. Samsetning laga með mjög mismunandi þykkt (mynd 4b) er ekki heppileg vegna ofhleðslu fyrsta hnoðsins.
Mynd 4 - Álag á nagla fyrir Fstöng > Fbindi
Lamellur og bindir eru stífar, aðeins naglarnir eru sveigjanlegir (mynd 5a). Þá fá allir naglarnir jafn mikla sveigju, og allir kraftar í nöglunum verða að vera jafnir.
Naglar stífir, aðeins lamellur og bindi sveigjanleg (mynd 5b). Þar sem lengingar í stönginni og bindunum milli fyrstu og síðustu naglanna verða að vera jafnar, leiðir af því N2 = N3 = … = Nn-1 = 0, nema N1 = S * x1.
Mynd 5
Hin raunverulega kraftdreifing liggur á milli þessara jaðartilvika. Ef álagið eykst, kemur fyrst fram varanleg aflögun í endahnútnum, mest hlaðnu hnoðarnir léttast og kraftdreifingin verður sífellt jafnari. Eftir að meiri aflögun hefur komið fram nálgast kraftdreifingin tilfellið þar sem rimlar og bindistykki eru stíf, þ.e. kraftarnir í hnoðunum eru nær allir jafnir, ef skorið er úr um að hnoðskurðurinn sé ráðandi.
Brotálag: Hætti við hnoðun hnoðana hefur næstum engin áhrif á τBV. Skurðstyrkur τBV tengingarinnar er í reynd óháður fjölda hnoða, skipan þeirra og lögun hnoðaðrar tengingar; brotálagið samsvarar, með góðri nálgun, jafnri álagsdreifingu á öll hnoðin. Sama gildir að öðru leyti um venjulegar boltatengingar, og af því má ráða að viðnám gegn rennsli hafi ekki veruleg áhrif á burðargetu.
Dimenzionisanje: Hjá stálvirkjum og miðjuálöguðum stöngum er reiknað með jafnri dreifingu, þ.e. fyrir hvern hnoðfat N = S/n. Þar sem fyrstu hnoðin í löngum samskeytum verða þegar fljótt ofhlöðin er meira en 6 hnoða í röð eftir bestu getu forðast.
Skriðmótstaða: Skrið í tengingum kemur fram þegar við tiltölulega lítið álag. Skriðmótstaða veltur fyrst og fremst á spennukraftinum, sem breytist vegna margra áhrifa. Hún er vanrækt við stærðarútreikning á nitahengdum tengingum og hingað til algengum skrúfum. Vísað er til tenginga með hástyrkskrúfum.
Dreifing krafta í hnoðnöglum eftir breidd: Við jafna fjarlægð hnoðnagla hornrétt á kraftstefnuna (mynd 6a) tilheyra einstökum hnoðnöglum jafn breiðar ræmur þverskurðarins a, því eru kraftarnir í hnoðnöglunum í fyrstu nálgun N = a t σ jafnstórir. Dreifing við ójafna millibil hnoðnagla er stöðulega óákvörðuð; fyrir tilvikið á mynd 6b fer hún fram samkvæmt vogarstöngarlögmálinu.
Mynd. 6
Spennustöng
Framlenging: Framlenging með samhverfum tengiböndum (mynd 3 og 4). Kraftinn S í stönginni á framlengingarpunktinum verður eingöngu að bera af tengibandinu. Hnoðin í framlengingunni skulu einnig stærðast eftir S, því þau verða að flytja allan kraftinn frá framlengdu stönginni yfir í tengiböndin.
Samskeyti með einhliða klampa eru tengd töluverðum viðbótar beygjspennum í tengdu plötunum, klömpunum og nöglunum. Einhliða þekja samskeyta er vegna mikilla aflögunar aðeins notuð þegar (mynd 7) stöngin er stíf í beygju eða þegar hún er haldið til hliðar þannig að hún geti ekki beygt.
Mynd 7
Óbeint samskeyti – Þegar undirstrimlarnir geta ekki legið beint á samskeyttum plötum, verða hnoðnaglarnir og plöturnar fyrir verulega meiri beygjuspennu. Því er, miðað við fjölda m millilaga, valinn meiri fjöldi n’ hnoðnagla en n við beint yfirdekki samskeyta.
Mynd 8
Í samsettum þversniðum eru bindur staðsettar þannig að forðast megi staðbundna spennuhækkun; þess vegna eru einstök flatarmál binda ákvörðuð samkvæmt flatarmáli þess hluta þversniðsins sem þær ná yfir, eftir því sem unnt er með því að halda þyngdarpunktinum á sama stað. Dreifingar flatarmáls binda sem víkja frá þessu tengjast breytingum á spennudreifingu. Á mynd 9 er sýnd framlenging einsveggja stangar, á mynd 10 tvískiptrar stangar með 4 lóðréttar plötur og einum flöt milli hornstálsanna.
Mynd. 9
Mynd. 10
Tengingin: Fyrir tengingar spenntra stanga gilda í meginatriðum sömu sambönd og fyrir samskeyti. Tilraunir hafa sýnt mikla yfirburði þess að leiða kraftinn inn með samhverfum hætti. Við einhliða tengingu fæst mikil beygja í lengdar- og þverstefnu (sl. 11). Þrátt fyrir töluverð viðbótarbeygjuálög má nær alveg nýta einhliða tengda L- og C-stanga. Burðargeta tengingar getur minnkað niður í helming ef ekki eru gerðar ráðstafanir til að jafna viðbótarbeygjumómentin.
Mynd. 11
Til að þekja samskeyti skal ekki nota hnútaplötur, heldur þarf að gera ráð fyrir sérstökum klömpum. Tengingin fyrir hnútaplötuna er auðveldari þegar meiri hluti þversniðs stangarinnar fellur í plan hnútaplötunnar.
Mynd 12 - Tengingar með og án tengihornjárns
Þrýstistang
Fyrir framlengingu og tengingu þrýstistanga gilda sömu reglur og fyrir togstanga, og einnig hjá þeim er heildarkrafturinn fluttur með hnoðboltum og tengiplötum, þ.e. miðað við fullt þversnið F stöngarinnar eru F_tengiplata og Fs, þ.e. Fl. Að jafnaði eru framlengingaryfirborð ekki samstillt. Í stálvirkjum húsa, hjá súlum sem ganga í gegnum fleiri hæðir og eru aðeins hlaðnar í þrýstingi, er notaður möguleikinn á að láta samskeytin ganga fram með minni yfirlapningu. Burðargeta þrýstistanga er tæmd, ef fyrir það kemur ekki fram óstöðugleiki, í síðasta lagi við náð flæðimarka, því þá koma fram miklar aflögun og stöngin sveigist til hliðar. Göt fyllt með hnoðboltum hafa þar ekki neinn mælanlegan áhrif á hegðun stangarinnar.
Þreytustyrkur hnoðaðra tenginga
Fyrir þreytustyrk hnoðaðra tenginga eru fyrst og fremst spennutopparnir sem koma fram við götin ráðandi. Þreytustyrkur minnkar verulega þegar við götin sjálf. Stangir með opnum götum brotna í þreytuprófi undir togálagi í veiktum þversniðum og þreytubrotið byrjar með sprungum á brún holunnar, sem teygjast stöðugt lengra og lengra um þversniðið. Þess vegna eru sléttar holur sérstaklega mikilvægar. Á sl. 13 er sýndur þreytustyrkur flatra stanga við mismunandi flokka (til hægri er hærri stálsflokkurinn). Við meiri fyrri álag σu þola bæði efni þreytustyrk σDz yfir flæðimörkum. Spannbreiddin er fyrir báða flokkana sem næst sú sama.
Sl. 13 - Þol gegn þreytu σDz
Fyrir víxlálag í tog- og þrýstingsátt á hnoðuðum samböndum gilda í meginatriðum svipaðar fylgnir og fyrir eináttað álag. Vert er að taka eftir því að sveifluvídd spennunnar við víxlálag er um það bil 1,5 sinnum meiri (mynd 14), en að hnoðarnir eru við þetta álag greinilega meira í hættu en við eináttað álag.
Mynd 14 - Þreytuþol hnoðaðra tenginga við tog