Kifordulás
Mi a kifordulás és mi az oka?
A kifordulás (LTB) egy megtámasztás nélküli gerenda deformációja az alkalmazott terhelések hatására, eltérve a hossztengelyétől – mind oldalirányú elmozdulás, mind csavarodás formájában.
A megtámasztás nélküli acél gerendák olyan gerendák, amelyek nyomott övlemeze szabadon mozoghat (vagy elmozdulhat) oldalirányban, és el is fordulhat. Ha ezt az elméletet egy egyszerűen megtámasztott gerendára alkalmazzuk, akkor a nyomott öv a felső öv. Ahogy ez az öv oldalirányban kihajlik, a húzott öv megpróbálja egyenesen tartani a gerendát, és „visszaállító" erőket hoz létre a gerenda oldalirányú hajlítása miatt. Ezek az erők azonban önmagukban nem tudják egyenesen tartani a gerendát. A gerenda LTB-vel szembeni ellenállását a visszaállító erők és a húzott övben lévő húzóerők oldalirányú komponense határozza meg.
A nyomott és húzott övek kölcsönhatása arra kényszeríti a megtámasztás nélküli gerendát, hogy megcsavarodjon. Ennek a csavarodásnak az ellenállása a gerenda keresztmetszetének csavaró ellenállásától függ. A nagy övvastagságú gerendák például nagyobb csavaró ellenállással rendelkeznek, mint a kisebb övvastagságúak, bármely adott mélység esetén. Vannak más keresztmetszetek is, amelyek nagyobb ellenállást kínálnak (RHS/SHS), és ezeket gyakran olyan helyzetekben alkalmazzák, ahol nagy(obb) fesztávolságra van szükség a függőleges teher átviteléhez (pl. kétszárnyú ajtókat tartalmazó nyílások), amelyek hajlamosak a síkon kívüli erőhatásokra.
Az LTB tönkremenetel terjedésének megtekintéséhez nézze meg ezt a videót.
Milyen tényezők befolyásolják az LTB-t?
Három fő tényező van:
- Az alkalmazott terhelés helye
- A hajlítónyomaték-eloszlás
- A végső megtámasztási feltételek
Az alkalmazott terhelések helye
Az LTB hatását az alkalmazott terhelés helye és a gerenda keresztmetszetének nyírási középpontja közötti távolság szabályozza. A keresztmetszet hajlamosabb az LTB-re, ha a terhelés a nyírási középpont felett kerül alkalmazásra. A hatás kisebb, ha a terhelés a nyírási középpont mentén kerül alkalmazásra, és ha alatta kerül alkalmazásra, akkor a gerendának kevés esélye van az LTB bekövetkezésére.
[Megjegyzés] A nyírási középpont a gerenda keresztmetszetének egy olyan pontja, ahol az alkalmazott terhelések nem okoznak csavarodást. A keresztmetszettől függ. A nyírási középpont és a súlypont szimmetrikus keresztmetszet esetén megegyezik. Aszimmetrikus keresztmetszet esetén nem feltétlenül esnek egybe. Bármely adott keresztmetszet nyírási középpontjának kiszámítása némi matematikát igényel, de szerencsére a mérnökök szoftvereket használnak és táblázatokra hivatkozhatnak!
A hajlítónyomaték-eloszlás
Az egyenletes hajlítónyomatékkal rendelkező keresztmetszet kisebb kihajlási ellenállással rendelkezik, mint egy eltérő hajlítónyomaték-eloszlású keresztmetszet.
A végső megtámasztási feltételek
A gerenda keresztmetszetének LTB-ellenállása növekszik, ahogy a végső megtámasztások egyre inkább beépítettekké válnak. Vegyünk egy alátétkövön nyugvó gerendát, összehasonlítva a betonfalba öntött gerendával. Az utóbbinak nagyobb a végső beépítettsége, mint az előbbinek. Az egyik szabadon foroghat, a másik nem.
Tervezési szempontok
A hatékony oldalirányú megtámasztás biztosítása jelentősen csökkentheti a gerenda méretét. A megtámasztás teljes mértékben elérhető egy betonlemez kompozit hatásával. Részleges megtámasztás közbülső gerendák alkalmazásával érhető el. Megfelelő méretű és megfelelően elhelyezett merevítés is alkalmazható.
Ez mind jól hangzik a szerkezeti elem tervezése szempontjából, de mi történik a kapcsolat tervezésekor?
A tényleges reakciók az LTB-megtámasztástól függetlenül változatlanok maradnak, de a szerkezeti elemnek ezen megtámasztás miatt további beépítettsége van. Ha ezt figyelmen kívül hagynánk, akkor a kapcsolat tervezése túlbecslés lenne.
Az IDEA StatiCa új verziójában (22.0-s verzió) bevezettünk egy új műveletet – a Lateral Torsional Restraint-et –, hogy felhasználóink ezt figyelembe vehessék, ha kívánják.
További információkat talál a Lateral Torsional Restraint funkcióról. Ez a művelet elkerüli a szerkezeti elem csavarodását a kapcsolatban, és gazdaságosabb tervezést tesz lehetővé a szükséges biztonság fenntartása mellett.