Жалғау деп ұзарту немесе ұлғайту үшін қызмет ететін қосылыстар аталады. Жалғаулар, мысалы, қолда бар прокат табақтардың ұзындығы немесе ені жеткіліксіз болғандықтан қажет; құрастыру кезінде тасымалданатын жекелеген элементтердің өлшемдері мен салмағын шектеу үшін қажет болады. Қосымша қаптамалар деп жалғаудағы үзілісті жабатын табақтар аталады. Қалған барлық қосылыстар, әсіресе әртүрлі бағыттағы тор өзектері мен әртүрлі жазықтықтағы тіректер арасындағы қосылыстар қосылыстар деп белгіленеді.
Кәдімгі жалғауларда қосымша бекітпелер мен тойтармалар толық күшке есептеледі. Сондықтан қалыпты жалғауда қосылу беттерінің бір-біріне жанасуы талап етілмейді.
Тартылған және қысылған таяқшаларды қолданудың негізгі саласын торлар құрайды (бұлар негізінен нормаль күштер әсер ететін нағыз таяқшалар). Осы бөлімдегі қарастырулар қысылған таяқшалардың иілу қаупін назардан тыс қалдырады. Алдымен статикалық беріктік қарастырылады.
Созылған өзектердегі тесіктерді шегеру
Жүк көтергіштік: Созылған таяқшадағы кернеулік күй тесіктер/ойықтар салдарынан едәуір жергілікті өзгереді. Пропорционалдық аймағында кернеудің әлсіреген қима бойынша таралуы сәйкес келеді (сур. 1). Тікбұрышты таяқшадағы ең үлкен бойлық кернеу А. Хеннинг бойынша:
maxσ = σm*[3-(d/b) + 0,8(d/b)2]
Сур. 1 - Бұрғыланған өзектегі бойлық және көлденең кернеулер a) A. Henning бойынша; b) M. Rudeloff бойынша
Шекті жағдайда d/b = 0 өте кең ламелдер үшін бұдан maxσ = 3σm шығады, ал 1-суретте көрсетілген жағдай үшін d/b = 1/3 болғанда maxσ = 2,42 σm. Бойлық кернеуден басқа көлденең және ығысу кернеулері де бар. Ең үлкен кернеу тесіктің қабырғасында болады. Дәл сол жерде алғашқы тұрақты деформациялар пайда болады, яғни кернеу шыңдары ыдырап, қима бойынша кернеулердің теңелуі жүреді. Тесіктер аймағындағы елеулі тұрақты деформациялар әлсіреген қимадағы орташа кернеу σm аққыштық шегінен σFO асқанда ғана пайда болады. Өзектің жалпы деформациясы SF = Fm * σF кезінде тесігі жоқ өзекпен салыстырғанда сәл ғана үлкен болады. (Fm — ең әлсіз қиманың ауданы)
Заковкаланған шыбықтармен жасалған созылу сынағында үзілу әрдайым әлсіретілген қималарда болады. Әдеттегі жағдайда үзілу кезіндегі жүктеме жеткілікті дәл SB = Fn * σB. Ашық тесіктері бар керілген шыбықтарды үзіп сынау, 2 суреттегідей үзілу көріністерін көрсетті.
Сур. 2 - Созылған таяқшалардың сыну көріністері
Тойтармалы қосылыстардағы тәжірибелерде бір қатар тойтармасы бар қатпарлы жалғамалардың бірінің артынан бірі орналасқан бірнеше қатар тойтармасы бар жалғамаларға қарағанда төзімділігі төмен екені көрсетілді. Осыған сәйкес пайдалы қимадағы үзілу кезіндегі орташа кернеу σB мынадай болды:
Созылған таяқшаларды өлшемдеу тәсілі: Қалыпты есептеу әдісіне сәйкес, созылудың орташа кернеуі үшін σm = S/Fm ≤ рұқсат етілгенσ орындалуы тиіс және бұл барлық шешуші қималарда Fm бойынша. Тесіктерді шегеру ең көп тесігі бар тік қима үшін анықталады, ал көп тесігі бар сынған қима Fm-нің кіші мәнін беруі мүмкін (сур. 2). Осы тұрғыдан алғанда, прокатталған профильдерде Fm жазып шығу арқылы есептеледі. Құрама қималарда да дәл осылай әрекет етіледі.
Fm/F қатынасы әдетте 0,8 пен 0,9 аралығында жатады, яғни тесіктерге байланысты азаю ΔF = F – Fm шыбықтың бүкіл қимасының F 10%-нан 20%-ына дейін құрайды. Ірі құрылыстарда ΔF салмаққа қатты әсер ететіндіктен, тесіктерге аз шығын келтіретін қималарды табу тиімді.
Деформациялар: Тесіктері бар керілген өзектердің серпімді ұзаруы салыстырмалы тесілмеген өзектердікінен әрең ғана артық. Түйіспелердің жалпы ұзаруы жалғастырылған табақшалардікіндей дерлік. Сондықтан болат конструкциялардың деформациясын есептеу үшін зақымданбаған өзектердің E және F мәндері бойынша серпімді ұзаруларды анықтау жеткілікті. Босаңсуға қарсы сенімділік әлсіретілген өзектерде, мысалы, сығылған өзектерге қарағанда жоғары.
Құйрықбас шегелердегі күштердің таралуы
Сур. 3
S күшінің таяқшадағы жеке заклепкалы қосылыстарға таралуы оның серпімді қасиеттеріне байланысты, ол “статикалық анықталмаған”. 3 суреттегі жағдайда N1, N2, … таралуы заклепкалар мен қосылған қаңылтырлардың деформациясына байланысты, ол Fтартқыш/Fтаяқша қатынасына қарай өзгереді. Fтартқыш ≠ Fтаяқша болғанда заклепкалардағы шеткі күштер енді бірдей болмайды (сур. 50а). Fтартқыш/Fтаяқша қатынасы азайған сайын Nn кішірейеді, N1 S-ке жақындайды. Қалыңдықтары өте әртүрлі ламельдерді біріктіру (сур. 4b) бірінші заклепканың шамадан тыс жүктелуіне байланысты тиімсіз.
Сур. 4 - Fштap > Fpodvezice үшін заклепкалардың жүктелуі
Ламельдер мен байланыстырғыштар қатаң, тек тойтармалар серпімді (сур. 5a). Сонда барлық тойтармалар бірдей иілу алады, тойтармалардағы барлық күштер бірдей болуы тиіс.
Қатайған заклепкалар, тек ламельдер мен тартпалар серпімді (сур. 5b). Бірінші және соңғы заклепка арасындағы өзек пен тартпалардағы ұзарулар бірдей болуы тиіс болғандықтан, N2 = N3 = … = Nn-1 = 0, тек N1 = S * x1 ерекшелік болады.
Сур. 5
Күштердің нақты таралуы осы шектік жағдайлардың арасында жатады. Жүктеме артқан сайын алдымен шеткі заклепкаларда тұрақты деформация пайда болады, ең көп жүктелген заклепкалар босайды да, күштердің таралуы барған сайын біркелкі бола түседі. Үлкенірек деформациялар пайда болғаннан кейін күштердің таралуы ламельдер мен тартқыштар қатаң болатын жағдайға жақындайды, яғни заклепкалардағы күштер бір-біріне дерлік тең болады, егер анықтаушысы заклепкалардың ығысуы болса.
Үзілу кезіндегі жүктеме: тойтармаларды тойтару тәсілі τBV-ға іс жүзінде әсер етпейді. Қосылыстың τBV ығысу беріктігі тойтармалардың санына, олардың орналасуына, тойтарылған қосылыстың пішініне іс жүзінде тәуелсіз; үзілу кезіндегі жүктеме жақсы жуықтауда барлық тойтармалардың біркелкі жүктелуіне сәйкес келеді. Дәл осы тұжырымдар қарапайым болтты қосылыстарға да қатысты, осыдан сырғанауға қарсы кедергінің көтергіштік қабілетке елеулі әсері жоқ деген қорытынды жасауға болады.
Өлшемдеу: Болат конструкциялар мен центрлік жүктелген өзектер үшін есеп біркелкі бөлініс бойынша, яғни әрбір тойтармаға N = S/n деп алынады. Ұзын қосылыстарда алғашқы тойтармалар ерте-ақ артық жүктелетін болғандықтан, қатарынан 6-ден көп тойтарманы мүмкіндігінше қолданбаған жөн.
Сырғуға қарсы кедергі: Түйіспелердегі сырғу салыстырмалы түрде аз жүктемеде-ақ пайда болады. Сырғуға қарсы кедергі ең алдымен тарту күшіне байланысты, ал ол көптеген факторлардың әсерінен өзгереді. Ол тойтармалармен және осы уақытқа дейін қолданылып келген бұрандалармен жасалған қосылыстарды есептегенде ескерілмей қалады. Жоғары беріктікті бұрандалы қосылыстарға назар аударылады.
Қапсырмалардағы күштердің ен бойынша таралуы: Қапсырмалар арақашықтығы күш бағытына перпендикуляр бірдей болғанда (сур. 6a), жеке қапсырмаларға көлденең қиманың ені бірдей болатын a жолақтар сәйкес келеді, демек бірінші жуықтауда қапсырмалардағы N = a t σ күштері бірдей болады. Қапсырмалар аралығы біркелкі емес болғанда таралуы статикалық анықталмаған; сур. 6b-дегі жағдай үшін ол иінтірек заңына сәйкес жүзеге асады.
Cурет. 6
Созылған өзек
Ұзарту: Симметриялы тартпалармен ұзарту (сур. 3 және 4). Ұзарту орнындағы сырықтағы S күшін тек тартпа ғана көтеруі тиіс. Ұзартудағы тойтармалар да S бойынша дәл солай өлшемделуі керек, өйткені олар ұзартылған сырықтан бүкіл күшті тартпаларға өткізуі тиіс.
Біржақты жапсырмасы бар жалғаулар қосылған қаңылтырларда, жапсырмаларда және құйрықбастарда едәуір қосымша иілу кернеулерімен байланысты болады. Біржақты қаптау жалғаулары үлкен деформацияларға байланысты тек сол кезде ғана қолданылады (сур. 7) егер сырық иілуге қатаң болса немесе бүйірінен ұсталып, иіле алмайтындай болса.
Сур. 7
Жанама жалғау – Қапсырмалар жалғанған қаңылтырларға тікелей жанаса алмайтын кезде, тойтармалар мен қаңылтырларда иілу кернеулері едәуір үлкен болады. Сондықтан m аралық қабаттар санына қарай, тікелей жабу кезіндегі n санына қарағанда n’ тойтарма саны көбірек таңдалады.
Сур. 8
Күрделі қималарда жергілікті кернеу шоғырлануын болдырмау үшін кергіштер осылайша орналастырылады, сондықтан кергіштердің жеке аудандары олар жабатын қима бөлігінің ауданы бойынша, мүмкіндігінше ауырлық центрінің орнын сақтай отырып анықталады. Осыдан ауытқитын кергіш аудандарының бөліністері кернеулердің бөлінуіндегі өзгерістермен байланысты. 9-суретте бірқабырғалы, 10-суретте екі бөліктен тұратын таяқшаның 4 тік қаңылтырлармен және бұрыштық элементтердің арасындағы бір қырымен жалғасы көрсетілген.
Сур. 9
Cурет. 10
Түйісу: Керілген өзектердің түйісулері үшін негізінен жалғастырудағыдай бірдей тәуелділіктер қолданылады. Тәжірибелер күшті симметриялы енгізудің елеулі артықшылығын көрсетті. Біржақты түйісте бойлық және көлденең бағытта қатты майысу пайда болады (сур. 11). Елеулі қосымша майысу кернеулеріне қарамастан, біржақты түйістірілген L және C өзектерді дерлік толық пайдалануға болады. Қосымша майысу моменттерін теңестіру шаралары қолданылмаса, бір түйістің көтергіштігі екі есеге дейін төмендеуі мүмкін.
Сур. 11
Ұзартпаларды қаптау үшін түйіндік қаңылтырларды қолдану қажет, ол үшін арнайы ілгіштерді қарастыру керек. Түйіндік қаңылтырға қосылу өзектің қимасының едәуір бөлігі түйіндік қаңылтыр жазықтығына түскен кезде жеңілдейді.
Сур. 12 - Қосылған бұрыштық элементі бар және онсыз қосылыстар
Сығылған өзек
Қысылған өзектерді ұзарту және жалғау үшін керілген өзектердегідей қағидалар қолданылады, және оларда да жалпы күш тойтармалар мен тартпалар арқылы беріледі, яғни өзектің толық беті F бойынша Fpodvezica және Fs, тиісінше Fl өлшенеді. Әдетте, жалғау беттері дәл келтірілмейді. Құрылысқа арналған болат конструкцияларда, бірнеше қабаттан өтетін және тек қысымға жұмыс істейтін бағандарда, жалғауларды аздап жабумен өткізу мүмкіндігі пайдаланылады. Егер бұған дейін орнықсыздық жағдайлары туындамаса, қысылған өзектердің көтергіш қабілеті ең кеш дегенде ағу шегіне жеткенде таусылады, өйткені сол кезде үлкен деформациялар пайда болып, өзек бүйіріне иіледі. Тойтармалармен толтырылған тесіктердің бұл ретте өзек мінез-құлқына байқауға болатын айтарлықтай әсері жоқ.
Болтталған қосылыстардың шаршауға беріктігі
Шегенделген қосылыстардың шаршауға беріктігі үшін ең алдымен тесіктерде пайда болатын кернеу шоғырлануы маңызды. Шаршауға беріктік тесіктердің өзінен-ақ едәуір төмендейді. Ашық тесігі бар шыбықтар созу кезіндегі шаршау сынағында әлсіреген қималарында сынады, әрі шаршаудан болатын сыну тесіктің жиегіндегі сызаттардан басталып, олар қима арқылы біртіндеп әрі қарай таралады. Сондықтан тегіс тесіктердің маңызы ерекше. Сур. 13-де әртүрлі кластары бар жалпақ шыбықтардың шаршауға беріктігі берілген (оң жақта болаттың жоғары класы көрсетілген). Үлкенірек алдын ала жүктемелерде σu екі материал да аққыштық шегінен жоғары σDz шаршау беріктігін көтереді. Кернеу амплитудасы екі класс үшін де шамамен бірдей.
Сур. 13 - Шаршауға беріктік σDz
Кернеуге және сығуға ауыспалы жүктеме түсетін тойтармалы қосылыстар үшін негізінен біржақты жүктемелердегідей ұқсас тәуелділіктер қолданылады. Кернеу амплитудасы ауыспалы жүктеме кезінде шамамен 1,5 есе үлкен екенін (сур. 14) атап өткен жөн, алайда бұл жүктеме кезінде тойтармалар біржақты жүктемедегіден әлдеқайда көбірек қауіпті күйде болады.
Сур. 14 - Тойтармалы қосылыстардың созылуға шаршау беріктігі