Yanal Burulma Burkulması

Yanal burulma burkulması nedir ve nedeni nedir?

Yanal burulma burkulması (LTB), mesnetlenmemiş bir kirişin uygulanan yükler nedeniyle boyuna ekseninden uzaklaşarak hem yanal ötelenme hem de burulma şeklinde deformasyona uğramasıdır.

Mesnetlenmemiş çelik kirişler, basınç başlığı yanal yönde serbestçe hareket edebilen (ötelenebilen) ve aynı zamanda dönebilen kirişlerdir. Bu teoriyi basit mesnetli bir kirişe uyguladığımızda basınç başlığı üst başlık olmaktadır. Bu başlık yanal olarak ötelenirken çekme başlığı kirişi düz tutmaya çalışır ve kirişin yanal eğilmesi nedeniyle 'geri yükleyici' kuvvetler oluşturur. Ancak bu kuvvetler tek başına kirişi düz tutmaya yetmez. Kirişin LTB'ye karşı direnci, geri yükleyici kuvvetler ve çekme başlığındaki çekme kuvvetlerinin yanal bileşeni tarafından belirlenir.

Basınç ve çekme başlıklarının etkileşimi, mesnetlenmemiş bir kirişi burulmaya zorlar. Bu burulmaya karşı direnç, kiriş kesitinin burulma direncine bağlıdır. Örneğin geniş başlık kalınlığına sahip kirişler, herhangi bir derinlik için daha ince başlıklı kirişlere kıyasla daha yüksek burulma direncine sahiptir. Daha yüksek direnç sunan başka kesitler de mevcuttur (RHS/SHS) ve bunlar genellikle düzlem dışı kuvvet etkilerine maruz kalan, düşey yükü taşımak için görece büyük açıklıklar gerektiren durumlarda (örneğin katlanır kapı içeren açıklıklar) kullanılır.

LTB göçmesinin nasıl ilerlediğini görmek için bu videoya bakınız.

LTB'yi etkileyen faktörler nelerdir?

Üç temel faktör vardır:

1. Uygulanan yükün konumu
2. Eğilme momenti dağılımı
3. Uç mesnet koşulları

Uygulanan yüklerin konumu

LTB etkisi, uygulanan yükün konumu ile kiriş kesitinin kayma merkezi arasındaki mesafeye bağlıdır. Yük kayma merkezinin üzerinde uygulandığında kesit LTB'ye daha yatkındır. Yük kayma merkezi boyunca uygulandığında etki azalır; kayma merkezinin altında uygulandığında ise kirişin LTB'ye uğrama olasılığı oldukça düşüktür.

[Not] Kayma merkezi, kiriş kesiti üzerinde uygulanan yüklerin burulmaya yol açmadığı noktadır. Kesit geometrisine bağlıdır. Simetrik kesitlerde kayma merkezi ile ağırlık merkezi çakışır. Asimetrik kesitlerde ise çakışmayabilir. Herhangi bir kesit için kayma merkezinin hesaplanması belirli matematiksel işlemler gerektirmekle birlikte, mühendisler neyse ki yazılım ve başvurabilecekleri tablolar kullanmaktadır!

Eğilme momenti dağılımı

Boyunca düzgün eğilme momentine sahip bir kesit, farklı bir eğilme momenti dağılımına kıyasla daha düşük burkulma direncine sahiptir.

Uç mesnet koşulları

Bir kiriş kesitinin LTB direnci, uç mesnetler daha fazla kısıtlandıkça artar. Yastık taşı üzerine oturan bir kirişi, beton bir duvara gömülü kirişle karşılaştırın. İkincisi, birincisine kıyasla uçlarda daha fazla kısıtlamaya sahiptir. Biri serbestçe dönebilirken diğeri dönemez.

Tasarım değerlendirmeleri

Etkin yanal mesnet sağlanması, kiriş boyutunu önemli ölçüde azaltabilir. Tam mesnet, betonarme döşemenin kompozit etkisiyle sağlanabilir. Kısmi mesnet ise ara kirişler kullanılarak elde edilebilir. Yeterli boyutta ve uygun konumda yerleştirilen çaprazlama da kullanılabilir.

Bunların tamamı eleman tasarımı için geçerlidir; peki birleşim tasarımı söz konusu olduğunda ne olur?

Gerçek reaksiyonlar LTB mesnetlemesinden bağımsız olarak aynı kalır; ancak eleman bu mesnetleme nedeniyle ek bir ankastre etkisine sahip olur. Bunu göz ardı edersek birleşim tasarımı fazla güvenli (aşırı boyutlandırılmış) olacaktır.

IDEA StatiCa'nın yeni sürümünde (sürüm 22.0) kullanıcılarımızın istedikleri takdirde bunu dikkate alabilmesi için yeni bir işlem – Yanal Burulma Kısıtlaması – tanıtılmıştır.

Yanal Burulma Kısıtlaması özelliği hakkında daha fazla bilgi edinin. Bu işlem, birleşimdeki elemanın burulmasını önler ve gerekli güvenliği korurken daha ekonomik tasarıma olanak tanır.