Wpływ kąta pochylenia płatwi na ugięcia w słabszej płaszczyźnie

Cel

Analiza wpływu kąta pochylenia płatwi [33] na jej ugięcie w słabszej płaszczyźnie.

Opis problemu

Płatew jest elementem zginanym ukośnie – płaszczyzna obciążenia nie pokrywa się z głównymi osiami bezwładności przekroju, powodując ugięcie elementu w dwóch kierunkach. Dlatego wymiarując płatew [663] zadano ograniczenie przemieszczenia L/200 zarówno po kierunku Y, jak i Z. Celem dokumentu jest sprawdzenie wpływu pochylenia płatwi na wartość jej ugięcia w słabszej płaszczyźnie.

Metody

Analizie poddano płatwie o profilach IPE, IPN i HEB o różnych kątach pochylenia: 0°, 5°, 10°.

Analizę wykonano w programie Soldis PROJEKTANT. Za pomocą narzędzi wymiarowania elementów stalowych, sprawdzono ugięcia płatwi i ich wytężenie. W cel łatwiejszego porównania, przekroje dobrano tak, aby uzyskać wytężenie nieprzechylonej płatwi na poziomie ok. 70% we wszystkich przypadkach. Niewielka różnica ciężaru własnego elementów nie wpływa na wyniki.

Sposób definiowania geometrii, przekrojów, obciążenia, oraz wymiarowania można znaleźć w Procedurach.

Wyniki

Wyniki zestawiono w formie tabelarycznej (Tab.1), prezentując dla każdego przypadku wartości ugięć, oraz wytężeń elementów (od przemieszczeń i zginania). Dominujący warunek pogrubiono.

Komentarz: Celem dokumentu nie jest porównanie różnicy obciążenia płatwi w zależności od pochylenia dachu, dlatego przyjęto takie same obciążenie dla wszystkich przypadków.

Tab.1: Ugięcia płatwi, oraz wytężenie od ugięcia i zginania.

Przekrój Pochylenie Vz [mm] Vy [mm] Ugięcie [%] Zginanie [%]

IPE240

5.6 0.0 18 72
5.6 6.6 22 71
10° 5.5 13.2 43 70

IPN220

5.2 0.0 17 67
 5.1 8.1 26 75
10°  5.1 16.9 56 66

HEB120

18.1 0.0 60 70
18.0 4.3 59 69
10° 17.8 8.5 59 68

 

Dyskusja

Zmiana pochylenia płatwi z 0°-10° powoduje pomijalną (< 0.5%) różnicę w przemieszczeniu po kierunku Z. Wywołuje jednak ugięcie w słabszej płaszczyźnie, które w przypadku przekrojów IPE i IPN pochylonych o 5° jest większe od ugięcia po kierunku Z. Dla wszystkich profili natomiast, wzrost pochylenia z 5° do 10° oznacza dwukrotny przyrost ugięcia w po kierunku Y. W przypadku szerokostopowego profilu HEB dominujące pozostaje jednak ugięcie w mocniejszej płaszczyźnie. Przyczyną dużego przemieszczenia po kierunku Y płatwi z IPE i IPN jest znaczna różnica sztywności giętnej w dwóch kierunkach tych profili (odpowiednio 13-krotna i 18-krotna). Choć ze wzrostem pochylenia zwiększa się wytężenie przekrojów IPE i IPN od ugięcia, decydującym warunkiem nośności dla wszystkich przypadków okazuje się zginane.

W celu redukcji ugięcia płatwi w słabszej płaszczyźnie, popularną praktyką jest stosowanie podwieszeń. Również pokrycie dachowe, odpowiednio połączone z płatwiami, może ograniczać ich ugięcia.

Podsumowanie

Pochylenie przekroju płatwi powoduje przyrost jej ugięcia w płaszczyźnie połaci dachu, które dla profili IPE i IPN jest większe od ugięcia prostopadle do płaszczyzny dachu już przy kącie 5º. Elementy z profili szerokostopowych HEB są mniej wrażliwe, w kontekście ugięcia, na przechylenie profilu.

Załączniki do pobrania

Plik Opis Rozmiar pliku Pobrania
sdi Płatew-pochylenie-ugięcie1 1 MB 255

Leave a Comment

CLOSE
CLOSE