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:
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 |
0° | 5.6 | 0.0 | 18 | 72 |
| 5° | 5.6 | 6.6 | 22 | 71 | |
| 10° | 5.5 | 13.2 | 43 | 70 | |
|
IPN220 |
0° | 5.2 | 0.0 | 17 | 67 |
| 5° | 5.1 | 8.1 | 26 | 75 | |
| 10° | 5.1 | 16.9 | 56 | 66 | |
|
HEB120 |
0° | 18.1 | 0.0 | 60 | 70 |
| 5° | 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 | Wielkość pliku | Pobrania |
|---|---|---|---|
Płatew-pochylenie-ugięcie1
|
1 MB | 939 |