Ang mga ugnayang nagsisilbi para sa pagpapahaba o pagpapalaki ay tinatawag na dugtungan. Ang mga dugtungan, halimbawa, ay kinakailangan dahil hindi sapat ang magagamit na pinahintulutang haba o lapad ng mga platong metal; sa pag-assemble, kinakailangan ang mga ito dahil sa limitasyon sa sukat at bigat ng mga indibidwal na elementong inililipat. Ang mga platong tumatakip sa putol sa dugtungan ay tinatawag na mga tie plate. Ang lahat ng iba pang ugnayan, lalo na yaong sa pagitan ng mga baras ng rehas na may iba’t ibang direksiyon at ng mga tagasuporta sa iba’t ibang eroplano, ay itinuturing na mga koneksiyon.
Sa karaniwang mga dugtungan, ang mga tie plate at mga rivet ng dugtungan ay dinisenyo ayon sa buong puwersa. Kaya sa normal na dugtungan hindi kinakailangang magkadikit ang mga ibabaw ng dugtungan.
Ang pangunahing larangan ng paggamit ng mga hinihila at pinipisil na baras (ito ay mga totoong baras na pangunahing pinapasan ng mga normal na puwersa) ay ang mga trusses. Ang mga pagtalakay sa bahaging ito ay hindi isinasaalang-alang ang panganib ng pagkapikot ng mga pinipisil na baras. Una, tatalakayin ang istatikong lakas.
Bawas ng mga butas sa mga baras na nasa tensyon
Kapasidad sa pagdadala: Ang kalagayang pang-stress sa nakabigting na pamalo ay malaki ang lokal na pagbabago dahil sa mga butas/bukas. Sa rehiyon ng proporsyonalidad, ang pamamahagi ng stress ay tumutugma sa humihinang seksiyon (fig. 1). Ang pinakamataas na pahabang stress sa parihabang pamalo ay ayon kay A. Henning:
maxσ = σm*[3-(d/b) + 0,8(d/b)2]
Lar. 1 - Mga pahaba at pahalang na tensyon sa butas na pamalo a) ayon kay A. Henning; b) ayon kay M. Rudeloff
Sa hanggahang kaso ng d/b = 0 ng napakalapad na mga lamela, lumalabas na maxσ = 3σm, at para sa kasong ipinakita sa lar. 1a, ang d/b = 1/3 ay maxσ = 2,42 σm. Bukod sa pahabang tensyon ay mayroon ding mga nakahalang at mga pwersang panggupit. Ang pinakamalaking pagkapuwersa ay nasa balabal ng butas. Doon lumilitaw ang unang mga permanenteng deformasyon, ibig sabihin, ang mga tuktok ng tensyon ay nagkakalansag at nagkakaroon ng pagkakapantay-pantay ng tensyon sa kabuuan ng seksiyon. Ang kapansin-pansing permanenteng deformasyon sa paligid ng mga butas ay saka lamang lumilitaw kapag ang panggitnang tensyon σm sa pinahinang seksiyon ay lumampas sa hangganan ng pagkalastiko σFO. Ang kabuuang paglawak ng baras ay sa SF = Fm * σF ay bahagyang mas malaki lamang kaysa sa baras na walang butas. (Ang Fm ay ang lugar ng pinakamahinang seksiyon)
Sa mga pagsubok sa paghatak na may mga bakal na baras na may pako, laging nangyayari ang pagkaputol sa mga pinahinang seksiyon. Sa karaniwang kalagayan, ang karga sa pagkaputol ay sapat na tumpak na SB = Fn * σB. Ang mga pagsubok sa pagkapunit sa mga baras na nakaunat na may mga bukas na butas ay nagpakita ng mga anyo ng pagkaputol tulad sa fig. 2.
Lar. 2 - Mga larawan ng pagkabali ng mga hinahatak na baras
Sa mga pagsubok sa mga riveted na koneksyon ay ipinakita na ang mga dugtong na may mga strap na may isang hanay ng mga rivet ay may mas mababang resistensiya kaysa sa mga dugtong na may higit pang mga hanay ng mga rivet na sunud-sunod ang pagkakaayos. Batay dito, ang karaniwang stress sa pagkaputol na σB sa kapaki-pakinabang na seksiyon ay naging:
Pamamaraan ng pagdidisenyo para sa mga nakabigting na pamalo: Ayon sa karaniwang paraan ng pagkalkula, para sa average na tensiyong panghatak dapat matugunan ang σm = S/Fm ≤ dozσ sa lahat ng mahahalagang seksiyon Fm. Ang pagbawas dahil sa mga butas ay tinutukoy para sa patayong seksiyon na may pinakamalaking bilang ng butas, at maaaring mangyari na ang bali-baling seksiyon na may mas maraming butas ay magbigay ng mas maliit na halagang Fm (fig. 2). Sa gayong diwa, sa mga rolled profile kinukuwenta ang Fm gamit ang pag-unlad. Sa mga pinagsamang seksiyon, ganoon din ang paraan.
Ang ugnayang Fm/F ay karaniwang nasa pagitan ng 0,8 at 0,9, ibig sabihin, ang bawas dahil sa mga butas ΔF = F – Fm ay umaabot sa 10% hanggang 20% ng buong seksiyon F ng baras. Sa malalaking estruktura, malaki ang epekto ng ΔF sa timbang, kaya mahalagang makahanap ng mga seksiyon na may mas maliit na bawas dahil sa mga butas.
Mga deformasyon: Ang elastikong pag-uunat ng mga batang hinihila na may mga butas ay halos hindi mas malaki kaysa sa katulad na hindi binutas na mga batang. Ang kabuuang pag-uunat ng mga dugtong ay halos kasintulad ng sa mga pinagdugtong na lamina. Dahil dito, sapat na para sa pagkukuwenta ng mga deformasyon ng mga istrukturang bakal na tukuyin ang elastikong pag-uunat gamit ang mga halagang E at F ng hindi napahina na mga batang. Ang kaligtasan laban sa pag-agos ay mas mataas sa mga batang na pinahina kaysa, halimbawa, sa mga pinipisil na batang.
Pamamahagi ng mga puwersa sa mga rivet
Lar. 3
Ang pamamahagi ng puwersang S sa tungkod sa magkakahiwalay na rivet ng koneksyon ay nakadepende sa mga elastic na katangian nito; ito ay “statikong hindi tiyak.” Sa kaso ng lar. 3 ang pamamahagi ng N1, N2, … ay nakadepende sa deformasyon ng mga rivet at ng pinagsamang mga plato, at nagbabago ito ayon sa ugnayang Fpodvezice/Fštapa. Para sa Fpodvezice ≠ Fštapa, ang mga dulo ng puwersa sa mga rivet ay hindi na magkakapantay ang laki (lar. 50a). Sa pagliit ng ugnayang Fpodvezice/Fštapa, nagiging mas maliit ang Nn, N1 ay lumalapit sa S. Ang pagsasama ng mga lamela na lubhang magkaiba ang kapal (lar. 4b) ay hindi kapaki-pakinabang dahil sa labis na pagkakarga ng unang rivet.
Fig. 4 - Pagkarga ng mga rivet para sa Fštap > Fpodvezice
Matrigas ang mga lamela at tie rod, tanging ang mga rivet ang nababanat (fig. 5a). Pagkatapos, ang lahat ng rivet ay nagkakaroon ng pantay na pagyuko, at ang lahat ng puwersa sa mga rivet ay kailangang magkapantay.
Matigas ang mga rivet, elastiko lamang ang mga lamella at mga pamatag (fig. 5b). Dahil ang mga pag-unat sa baras at sa mga pamatag sa pagitan ng una at huling rivet ay dapat na magkakapareho, sumusunod na N2 = N3 = … = Nn-1 = 0, maliban sa N1 = S * x1.
Lar. 5
Ang aktuwal na pamamahagi ng mga puwersa ay nasa pagitan ng mga hangganang kasong ito. Kapag nadaragdagan ang karga, unang lumilitaw sa mga dulo ng rivet ang permanenteng deformasyon, ang mga rivet na may pinakamatinding karga ay nababawas-an ng pasan, at ang pamamahagi ng puwersa ay nagiging mas pantay. Pagkaraan ng paglitaw ng mas malalaking deformasyon, ang pamamahagi ng puwersa ay mas lumalapit sa kaso kung saan ang mga lamela at mga strap ay matigas, ibig sabihin, ang mga puwersa sa mga rivet ay halos magkakapantay na, sa kaso na ang pamantayang puwersa ay ang pagputol ng mga rivet.
Kargang sa pagkaputol: Ang paraan ng pag-rivet sa mga rivet ay halos walang epekto sa τBV. Ang lakas sa paghiwa τBV ng sambit ay halos hindi nakadepende sa bilang ng mga rivet, sa kanilang pagkakaayos, at sa anyo ng riveted joint; ang kargang sa pagkaputol ay sa mabuting pagtataya tumutugma sa pantay na pagkakargang ng lahat ng rivet. Ganyan din, sa katunayan, ang mga pahayag para sa karaniwang mga sambit na may turnilyo, kaya maaaring mahinuha na ang pagtutol sa pagdulas ay walang mahalagang epekto sa kapasidad ng pagbubuhat.
Dimensyoning: Sa mga istrukturang bakal at mga baras na sentrikong nabibigatan, ang pagkalkula ay ginagawa sa pamamagitan ng pantay na pamamahagi, ibig sabihin sa bawat pako N = S/n. Dahil sa mahahabang dugtungan ang mga unang pako ay maagang nalalampasan na ang kargang kaya nila, ang higit sa 6 na mga pako na sunud-sunod ay dapat iwasan hangga’t maaari.
Laban sa pagdulas: Ang pagdulas sa mga dugtungan ay lumilitaw na kahit sa medyo maliit na karga. Ang paglaban sa pagdulas ay pangunahing nakadepende sa puwersa ng paghigpit, na nagbabago dahil sa maraming salik. Ito ay hindi isinasaalang-alang sa pagdidisenyo ng mga dugtungan gamit ang mga pako at ng hanggang ngayon ay karaniwang mga turnilyo. Ipinapakita rito ang mga dugtungan na may mataas na uri ng mga turnilyo.
Pamamahagi ng mga puwersa sa mga rivet ayon sa lapad: Sa magkapantay na pagitan ng mga rivet na patayo sa direksiyon ng puwersa (fig. 6a), ang mga indibidwal na rivet ay nagkakaroon ng magkakapantay na lapad na mga piraso a ng cross section, kaya sa unang pagtataya ang mga puwersa sa mga rivet N = a t σ ay magkakapantay. Ang pamamahagi sa hindi pantay na pagitan ng mga rivet ay statikong hindi tiyak; para sa kaso sa fig. 6b ito ay isinasagawa ayon sa batas ng pingga.
Fig. 6
Nakahigpit na baras
Pagpapatuloy: Pagpapatuloy na may simetrikong mga pang-angkla (lar. 3 at 4). Ang puwersang S sa baras sa lugar ng dugtong ay dapat pasanin lamang ng pang-angkla. Ang mga pako sa dugtong ay dapat ding sukatin ayon sa S, sapagkat kailangan nilang ilipat ang buong puwersa mula sa dugtong na baras patungo sa mga pang-angkla.
Ang mga dugtong na may isang panig na pangsangkap ay may kaugnayan sa makabuluhang karagdagang mga stress sa pagyuko sa mga pinagdugtong na yero, pangsangkap, at rivet. Dahil sa malalaking deformasyon, ang isang panig na pagtatakip ng mga dugtong ay inilalapat lamang kapag (fig. 7) ang baras ay matigas laban sa pagyuko o kapag ito ay nakasupporta sa gilid upang hindi ito makabaluktot.
Lar. 7
Hindi tuwirang dugtong – Kapag ang mga strip na pang-ugnay ay hindi maaaring nakalapat nang direkta sa pinagdugtong na mga plato, ang mga rivet at mga plato ay tumatanggap ng mas malalaking tensyon sa pagbaluktot. Kaya ayon sa bilang ng m na mga patong sa pagitan ay pinipili ang mas malaking bilang n’ ng mga rivet kaysa sa bilang n sa tuwirang pagtakip ng mga dugtungan.
Fig. 8
Sa mga komplikadong seksiyon, ang mga tie rod ay inaayos upang maiwasan ang lokal na pagtaas ng stress, kaya ang mga indibiduwal na lugar ng mga tie rod ay tinutukoy ayon sa lugar ng bahagi ng seksiyon na kanilang tinatakpan, hangga’t maaari ay pinananatili ang posisyon ng sentro ng grabidad. Ang mga distribusyon ng lugar ng mga tie rod na lumilihis dito ay kaugnay ng mga pagbabago sa distribusyon ng stress. Sa fig. 9 ipinakita ang pagpapatuloy ng isang one-wall, at sa fig. 10 ng dalawang-bahaging pamalo na may 4 patayong plato at isang mukha sa pagitan ng mga anggulo.
Lar. 9
Fig. 10
Koneksyon: Para sa mga koneksyon ng mga nakaunat na bar, sa pangkalahatan ay umiiral ang kaparehong mga ugnayan gaya ng sa dugtong. Ipinakita ng mga pagsubok ang malaking bentahe ng simetrikong pagpapakilala ng puwersa. Sa isang panig na koneksyon, nagkakaroon ng matinding pagbaluktot sa pahaba at pahalang na direksiyon (sl. 11). Sa kabila ng malalaking karagdagang mga tensyon sa pagbaluktot, ang L at C na mga bar na nakakabit sa isang panig ay maaaring halos ganap na mapakinabangan. Ang kapasidad ng isang koneksyon ay maaaring bumaba sa kalahati kung walang mga hakbang na ginawa upang mapantay ang mga karagdagang sandali ng pagbaluktot.
Lar. 11
Para sa pagtakip ng mga dugtungan, dapat gumamit ng mga node plate; para rito, kailangang maglaan ng mga espesyal na pamatay. Ang pagkakabit sa node plate ay mas pinadadali kapag ang mas malaking bahagi ng seksiyon ng baras ay nasa eroplano ng node plate.
Fig. 12 - Mga koneksiyon na may at walang pang-ugnay na angle bracket
Piniging batang
Sa pagpapatuloy at pagkakabit ng mga pinipisil na baras, umiiral ang kaparehong mga prinsipyo gaya sa mga hinila na baras, at sa kanila rin ang kabuuang puwersa ay inililipat sa pamamagitan ng mga rivet at strap, ibig sabihin, ayon sa buong lawak F ng baras ay dini-dimensiyon ang Fstrap at Fs, o ang Fl. Bilang panuntunan, ang mga ibabaw ng dugtungan ay hindi eksaktong magkatugma. Sa mga konstruksyong bakal sa gusali, sa mga haliging tumatakbo sa maraming palapag na nakalalapat lamang sa kompresyon, ginagamit ang posibilidad ng pagpapatuloy na may mas mahina ang pagkakapatong ng mga dugtungan. Ang kapasidad ng pagdadala ng mga pinipisil na baras ay nauubos, kung hindi pa man naunang lumitaw ang mga kaso ng kawalang-katatagan, sa pinakahuli sa pag-abot ng hangganan ng pagdaloy sapagkat noon ay lumilitaw ang malalaking deformasyon at ang baras ay bumabaluktot sa gilid. Ang mga butas na pinupuno ng rivet ay walang mapatutunayang epekto sa pag-uugali ng baras.
Lakas sa pagkapagod ng mga riveted na koneksyon
Para sa lakas sa pagkapagod ng mga riveted na koneksiyon, ang pangunahing mahalaga ay ang mga tuktok ng tensyon na lumilitaw sa mga butas. Ang lakas sa pagkapagod ay lubhang nababawasan na ng mismong mga butas. Ang mga baras na may bukas na mga butas ay nabibiyak sa mga pagsubok sa pagkapagod sa paghatak sa mga humihinang cross section, at ang pagkabali dahil sa pagkapagod ay nagsisimula sa mga bitak sa gilid ng butas, na patuloy na lumalawak sa buong cross section. Kaya naman ang makinis na mga butas ay may natatanging kahalagahan. Sa fig. 13 ay ipinakita ang lakas sa pagkapagod ng mga patag na baras sa iba’t ibang klase (sa kanan ay ang mas mataas na klase ng bakal). Sa mas malalaking naunang kargang σu, parehong materyales ay nakapagtitiis ng lakas sa pagkapagod na σDz na nasa itaas ng hangganan ng pagbaluktot. Ang amplitud ng tensyon ay halos pareho para sa parehong klase.
Sl. 13 - Lakas sa pagkapagod σDz
Para sa salit-salit na paglo-load ng hatak at diin ng mga riveted na koneksiyon, sa batayan ay umiiral ang mga kahalintulad na ugnayan tulad sa one-sided na mga kargamento. Kapansin-pansing ang amplitude ng stress sa ilalim ng salit-salit na karga ay mas malaki nang humigit-kumulang 1,5 beses (fig. 14), ngunit ang mga rivet sa ilalim ng kargang ito ay malinaw na mas nanganganib kaysa sa ilalim ng one-sided na karga.
Lar. 14 - Lakas sa pagkapagod sa hatak ng mga riveted na koneksiyon