Flambaj lateral-torsional

Ce este flambajul lateral-torsional și care este cauza acestuia?

Flambajul lateral-torsional (LTB) reprezintă deformarea unei grinzi nerestrânse din cauza încărcărilor aplicate departe de axa sa longitudinală – atât deplasare laterală, cât și torsiune.

Grinzile de oțel nerestrânse sunt grinzi la care talpa comprimată este liberă să se deplaseze (sau să se deplaseze lateral) și, de asemenea, să se rotească. Dacă aplicăm această teorie unei grinzi simplu rezemate, atunci talpa comprimată este talpa superioară. Pe măsură ce această talpă se deplasează lateral, talpa întinsă încearcă să mențină grinda dreaptă și creează forțe de „restabilire” din cauza încovoierii laterale a grinzii. Totuși, aceste forțe singure nu pot menține grinda dreaptă. Rezistența grinzii la flambajul lateral-torsional este determinată de forțele de restabilire și de componenta laterală a forțelor de întindere din talpa întinsă.

Interacțiunea dintre tălpile comprimată și întinsă forțează o grindă nerestrânsă să se torsioneze. Rezistența la această torsiune depinde de rezistența la torsiune a secțiunii grinzii. Grinzile cu tălpi de grosime mare, de exemplu, au o rezistență la torsiune mai mare decât cele cu tălpi de grosime mai mică, pentru o înălțime dată. Există și alte secțiuni care oferă, de asemenea, o rezistență mai mare (RHS/SHS), acestea fiind adesea utilizate în situații în care este necesară acoperirea unor deschideri relativ mari pentru a susține încărcarea verticală (de exemplu, deschideri cu uși pliante), care sunt predispuse la efecte de forță în afara planului.

Pentru a vedea cum se propagă cedarea prin flambaj lateral-torsional, urmăriți acest videoclip.

Ce factori influențează flambajul lateral-torsional?

Există trei factori principali:

1. Poziția încărcării aplicate
2. Distribuția momentului încovoietor
3. Condițiile de rezemare la capete

Poziția încărcărilor aplicate

Efectul flambajului lateral-torsional este determinat de distanța dintre poziția încărcării aplicate și centrul de tăiere al secțiunii grinzii. Secțiunea este mai predispusă la flambaj lateral-torsional dacă încărcarea este aplicată deasupra centrului de tăiere. Efectul este mai redus dacă încărcarea este aplicată la nivelul centrului de tăiere, iar dacă este aplicată sub acesta, grinda are șanse reduse de a suferi flambaj lateral-torsional.

[Notă] Centrul de tăiere este un punct pe secțiunea grinzii în care încărcările aplicate nu produc torsiunea acesteia. Acesta depinde de secțiunea transversală. Centrul de tăiere și centrul de greutate al unei secțiuni simetrice coincid. Este posibil ca acestea să nu coincidă pe o secțiune nesimetrică. Există un anumit calcul matematic implicat în determinarea centrului de tăiere pentru o secțiune dată, dar, din fericire, inginerii utilizează software și au la dispoziție tabele la care se pot raporta!

Distribuția momentului încovoietor

O secțiune cu un moment încovoietor uniform pe toată lungimea sa are o rezistență la flambaj mai mică în comparație cu o distribuție diferită a momentului încovoietor.

Condițiile de rezemare la capete

Rezistența la flambaj lateral-torsional a unei secțiuni de grindă crește pe măsură ce rezemările de la capete devin mai rigide. Considerați o grindă rezemată pe o placă de reazem în comparație cu o grindă înglobată într-un perete de beton. Aceasta din urmă are o rigiditate mai mare la capete decât prima. Una se poate roti liber, iar cealaltă nu.

Considerații de proiectare

Asigurarea unei rezemări laterale eficiente poate reduce considerabil dimensiunea grinzii. Rezemarea completă poate fi obținută prin acțiunea compusă a unui planșeu din beton. Rezemarea parțială poate fi obținută utilizând grinzi intermediare. Se pot utiliza, de asemenea, contravântuiri – de dimensiune corespunzătoare și amplasate adecvat.

Toate acestea sunt valabile pentru proiectarea elementelor, dar ce se întâmplă atunci când vine vorba de proiectarea îmbinărilor?

Reacțiunile efective rămân aceleași indiferent de rezemarea laterală împotriva flambajului, dar elementul are o rigiditate suplimentară din cauza acestei rezemări. Dacă am ignora acest aspect, proiectarea îmbinării ar fi supraestimată.

În noua versiune a IDEA StatiCa (versiunea 22.0) am introdus o nouă operație – Rezemare laterală împotriva flambajului lateral-torsional – pentru a permite utilizatorilor noștri să țină cont de acest aspect, dacă doresc.

Găsiți mai multe informații despre funcția Rezemare laterală împotriva flambajului lateral-torsional. Această operație evită torsiunea elementului în îmbinare și permite un proiect mai economic, păstrând în același timp siguranța necesară.