Lemezhorpadás és a keresztmetszetek osztályozása SSEDTA Lemezhorpadás és a keresztmetszetek osztályozása

Az osztályozás alapjai A hengerelt és hegesztett szelvények önálló lemezelemek együttesének tekinthetők Belső elemek: - gerinclemezek - zárt szelvények övei Szabad peremű elemek: - I szelvények övei - L és T szelvények szárai Szabad peremű Gerinc Belső Öv Hengerelt I szelvény és zárt szelvény Hegesztett zárt szelvény

Az osztályozás alapjai Mivel a lemezelemek viszonylag vékonyak, nyomás hatására horpadhatnak A keresztmetszet bármely lemezelemének horpadása lehatárolhatja a normálerővel vagy a hajlítással szembeni ellenállást, mert megakadályozza a folyás kialakulását. A keresztmetszeti elemek szélesség–vastagság arányának korlátozásával elkerülhető a horpadás miatti tönkremenetel. Ez az alapja a keresztmetszetek osztályozásának Szabadperemű Gerinc Belső Öv Hengerelt I szelvény és zárt szelvény Hegesztett zárt szelvény

Osztályozás Az EC3 négy osztályt definiál. Az, hogy a keresztmetszet melyik osztályba tartozik, függ: a lemezelemek karcsúságától (melyet a szélesség/vastagság arány ad meg) a nyomófeszültségek eloszlásától. Az osztályokat a hajlítónyomatékkal szembeni viselkedés határozza meg.

1. osztályú keresztmetszetek A keresztmetszet képlékeny nyomatéka

2. osztályú keresztmetszetek A keresztmetszet képlékeny nyomatéka

3. osztályú keresztmetszetek A keresztmetszet rugalmas nyomatéka

4. osztályú keresztmetszetek A hatékony keresztmetszet rugalmas nyomatéka

A nyomott lemez viselkedése A vékony, téglalap alakú, rövidebb éle mentén nyomott lemez cr rugalmas kritikus feszültsége: 1 2 3 4 5 horpadási tényező, K b L szabad pontos k = 0.425 + (b/L) 0.425 A lemez oldalaránya, L/b k a lemez horpadási tényezője, amely függ a megtámasztási viszonyoktól, a feszültségeloszlástól és a lemez oldalarányától.

A kritikus feszültség számítása A lemez megfolyik, ha scr > fy Ez akkor következik be, ha b / t < 0,92 (ksE / fy )0,5 Ez az összefüggés általános érvényű, mert a k horpadási tényezőn keresztül figyelembe veszi a feszültségeloszlás, a peremfeltételek, az oldalarány hatását.

s = maximális nyomófeszültség A ks horpadási tényező s = maximális nyomófeszültség  = s2 / s1 +1 1 >  > 0 0 >  > -1 -1 1. eset Belső 4,0 8,02/(1,05 + ) 7,81 7,81+6,29+9,782  23,9 2. eset Szabad peremű 0,43 0,57-0,21+0,072 0,57 0,85 3. eset Szabad peremű 0,578/(+0,34) 1,70 1,7-5+17,12 23,8

Teher-karcsúság diagram N = u p f 3. osztály y 2. osztály 1. osztály 1 Rugalmas horpadás 0,5 0,6 0,9 1,0 l p

Maximális karcsúságok Lemezelem 1. osztály 2. osztály 3. osztály Öv c / tf  10 e c / tf  11 e c / tf  15 e Hajlított gerinc d / tw  72 e d / tw  83 e d / tw  124 e Nyomott gerinc d / tw  33 e d / tw  38 e d / tw  42 e Ezek az értékek az alábbi kritériumokból adódnak: 1. osztály lp < 0,5 2. osztály lp < 0,6 3. osztály lp < 0,9 változó feszültség esetén lp< 0,74 állandó nyomófeszültség esetén

Hatékony szélességek módszere 4. osztályú keresztmetszetekre A 4. osztályú lemezelemekből álló keresztmetszetek hatékony keresztmetszettel helyettesíthetők. Ez: a teljes keresztmetszet mínusz a horpadás miatti lyukak. Tervezés a 3. osztályú keresztmetszetekhez hasonlóan, a rugalmas ellenállás alkalmazásával, amelyet a szélső szálak megfolyása határoz meg. A nyomott elemek hatékony szélességét a  csökkentő tényezővel lehet számolni, mely a lemezkarcsúságtól függ (amelyet a feszültségeloszlás és a megtámasztási viszonyok határoznak meg, amit a k horpadási tényező vesz figyelembe) : A  csökkentő tényezőt használjuk a belső és a szabad peremű elemekre is.

Hatékony szélességek szabad peremű elemekre

Hatékony szélességek szabad peremű elemekre

Hatékony szélességek belső elemekre

Hatékony keresztmetszetek A teljes keresztmetszet A hatékony keresztmetszet súlyponti tengelye súlyponti tengelye A teljes keresztmetszet súlyponti tengelye e N A hatékony keresztmetszet súlypontja eltolódhat a teljes keresztmetszet súlypontjához képest. Nyomott szerkezeti elem esetén ez az eltolódás többlet-nyomatékot okoz, amelyet a méretezésben figyelembe kell venni. Nem dolgozó zónák Teljes keresztmetszet

Hatékony keresztmetszetek Nem dolgozó zónák Súlyponti tengely A hatékony keresztmetszet súlyponti tengelye Hajlított szerkezeti elemek esetén a hatékony és a teljes keresztmetszet súlypontja közötti eltérést a kereszt-metszeti jellemzők számítása során vesszük figyelembe. Nem dolgozó zónák e M Súlyponti tengely A hatékony keresztmetszet súlyponti tengelye Teljes keresztmetszet

Összefoglalás A keresztmetszeteket önálló lemezelemek együttesének lehet tekinteni. A lemezelemek lehetnek belső vagy szabad peremű elemek. Ezek az elemek nyomás hatására horpadhatnak. A horpadás korlátozhatja a keresztmetszet teherbírását, mert megakadályozza a folyáshatár elérését. A horpadás miatti tönkremenetel elkerülhető, ha korlátozzuk a keresztmetszet lemezelemeinek karcsúságát, azaz a szélesség/vastagság arányt. Ezen alapszik a keresztmetszetek osztályozása. Az EC3 négy keresztmetszeti osztályt definiál. Az, hogy egy adott keresztmetszet melyik osztályba tartozik, az elemek karcsúságától és a nyomófeszültségek eloszlásától függ.