Kip

Wat is kip en wat is de oorzaak?

Kip is de vervorming van een onbeperkte ligger als gevolg van de aangebrachte belastingen weg van zijn lengteas – zowel laterale verplaatsing als torsie.

Onbeperkte stalen liggers zijn liggers waarvan de drukflens vrij is om zich in de laterale richting te verplaatsen (of te verschuiven) en ook te roteren. Als we deze theorie toepassen op een eenvoudig ondersteunde ligger, dan is de drukflens de bovenflens. Naarmate deze flens lateraal doorbuigt, probeert de trekflens de ligger recht te houden en creëert 'herstellende' krachten door de laterale buiging van de ligger. Deze krachten alleen kunnen de ligger echter niet recht houden. De weerstand van de ligger tegen kip wordt bepaald door de herstellende krachten en de laterale component van trekkrachten in de trekflens.

De interactie tussen de druk- en trekflens dwingt een onbeperkte ligger om te torderen. De weerstand tegen deze torsie is afhankelijk van de torsieweerstand van de doorsnede van de ligger. Liggers met grote flensdikten hebben bijvoorbeeld een grotere torsieweerstand dan liggers met kleinere flensdikten bij een gegeven hoogte. Er zijn ook andere doorsneden die een grotere weerstand bieden (RHS/SHS) en deze worden vaak gebruikt in situaties waarbij (relatief) grote overspanningen nodig zijn om de verticale belasting te dragen (bijv. openingen met vouwdeuren) die gevoelig zijn voor krachten uit het vlak.

Om te zien hoe het bezwijken door kip zich voortplant, bekijk deze video.

Welke factoren beïnvloeden kip?

Er zijn drie hoofdfactoren:

1. Locatie van de aangebrachte belasting
2. De verdeling van het buigend moment
3. Randvoorwaarden van de opleggingen

Locatie van de aangebrachte belastingen

Het effect van kip wordt bepaald door de afstand tussen de locatie van de aangebrachte belasting en het schuifmiddelpunt van de doorsnede van de ligger.  De doorsnede is gevoeliger voor kip als de belasting boven het schuifmiddelpunt wordt aangebracht.  Het effect is kleiner als de belasting langs het schuifmiddelpunt wordt aangebracht en als deze eronder wordt aangebracht, heeft de ligger weinig kans om te kippen.

[Terzijde] Het schuifmiddelpunt is een punt op de doorsnede van de ligger waarbij de aangebrachte belastingen geen torsie veroorzaken.  Het is afhankelijk van de doorsnede. Het schuifmiddelpunt en het zwaartepunt op een symmetrische doorsnede zijn hetzelfde.  Ze vallen mogelijk niet samen bij een asymmetrische doorsnede. Er komt wat wiskunde bij kijken om het schuifmiddelpunt voor een gegeven doorsnede te berekenen, maar gelukkig gebruiken ingenieurs software en hebben ze tabellen waar ze naar kunnen verwijzen!

De verdeling van het buigend moment

Een doorsnede met een uniform buigend moment over de lengte heeft minder knikweerstand vergeleken met een andere momentverdeling.

Randvoorwaarden van de opleggingen

De weerstand van een ligger tegen kip neemt toe naarmate de opleggingen meer worden ingeklemd. Beschouw een ligger die rust op een oplegblok vergeleken met een ligger die is ingestort in een betonnen wand. De laatste heeft meer inklemming aan de uiteinden dan de eerste. De één kan vrij roteren en de ander niet.

Aandachtspunten bij het ontwerp

Het bieden van effectieve laterale ondersteuning kan de afmeting van de ligger aanzienlijk ten goede komen. Volledige ondersteuning kan worden bereikt door de samengestelde werking van een betonvloer. Gedeeltelijke ondersteuning kan worden bereikt met tussenliggers.  Verstijvingen - van voldoende omvang en op de juiste plaats aangebracht - kunnen ook worden gebruikt.

Dit is allemaal prima voor het ontwerp van de staaf, maar wat gebeurt er bij het ontwerp van de verbinding?

De werkelijke reacties blijven hetzelfde, ongeacht de ondersteuning tegen kip, maar de staaf heeft door deze ondersteuning extra inklemming.  Als we dit negeren, dan zou het ontwerp van de verbinding een overschatting zijn.

In de nieuwe versie van IDEA StatiCa (versie 22.0) hebben we een nieuwe bewerking geïntroduceerd – Lateral Torsional Restraint – zodat onze gebruikers hier rekening mee kunnen houden als ze dat wensen.

Vind meer informatie over de functie Lateral Torsional Restraint. Deze bewerking voorkomt torsie van de staaf in de verbinding en maakt een economischer ontwerp mogelijk met behoud van de vereiste veiligheid.