Elemanların çarpılması – Kesme merkezinde yük
Analiz modelinin açıklaması
Yoğunlaştırılmış elemanların analiz modeline dahil edilmesiyle birlikte, elemanlar çok daha uzun hale geldi. IDEA StatiCa Connection sürüm 20.1 ve altında, elemanlar varsayılan olarak açık kesitler için 1.5×h, kapalı kesitler için 2×h uzunluğuna sahipti. Kabuk elemanlardan oluşan elemanların uçları, yükün uygulandığı bağlantılar aracılığıyla rijitleştirildi. Bu bağlantılar, elemanın ucunu çarpılmaya karşı rijit hale getirir.
IDEA StatiCa Connection sürüm 21.0 ve üzerinde, yoğunlaştırılmış elemanlar kabuk elemanlardan oluşan eleman bölümlerinin arkasına eklenmektedir. Yoğunlaştırılmış eleman, elastik malzeme özelliklerine sahip kabuk elemanlardan oluşuyormuş gibi aynı özelliklere sahiptir. Yoğunlaştırılmış elemanın uzunluğu, gerilme-gerinim analiz türü için 4×h'dir. Yükler yoğunlaştırılmış elemanların ucuna uygulandığından, birleşimler rijitleştirmeden çok daha az etkilenir. Model daha etkin olup, hem açık hem de kapalı kesitler için kabuk elemanlardan oluşan varsayılan eleman uzunluğunun 1.25×h'ye düşürülmesine olanak tanır.
Bu konu hakkında daha fazla bilgi için Yoğunlaştırılmış süperelamanlar - görünmez ama vazgeçilmez makalesini okuyun.
Bu, varsayılan ayarlarla eleman uzunluklarının açık kesitler için 1.5×h'den 5.25×h'ye, kapalı kesitler için ise 2×h'den 5.25×h'ye yükseldiği anlamına gelir. Çarpılma, Vlasov teorisine göre eleman uzunluğu boyunca gelişir ve çarpılma momenti doğrusal değil, üstel olarak artar.
Dolayısıyla önceki sürümlerde (20.1 ve altı), çarpılma momentinin etkisi küçüktü; ancak şimdi çok daha belirgin olabilir. Çarpılmanın birleşimde kısıtlanması durumunda yaklaşık 6.5 kat daha yüksektir. Elbette plakalar, cıvatalar ve kaynakların kullanım oranı da artar.
Çarpılma momentinin, yükün uygulandığı eleman uzunluğuna, her iki uçtaki sınır koşullarına veya bazı ara mesnetlere ya da takviye levhalarına bağlı olduğunu unutmayın. Bu nedenle kullanıcı, çarpılma momentinin hâlâ tam olarak doğru olmadığının farkında olmalıdır. Ancak eleman artık daha uzun olduğundan, burulmanın gerekçelendirilebildiği durumlarda gerçek büyüklüğe daha yakındır.
Eleman gerçekten çarpılıyor mu?
Temel soru, bir elemanın burulmasının ve çarpılmasının gerçekten mümkün olup olmadığıdır. Çoğu zaman, elemanın üst başlığı, elemanın herhangi bir burulmasını etkin biçimde kısıtlayan bir döşeme plağı tarafından tutulur. Bu durumda burulma ve çarpılma ihmal edilebilir; elemanın ve birleşiminin bu kuvvetlere karşı tasarlanması gerekmez.
Bu makasların üst başlıkları yanal harekete karşı gerçekten kısıtlanmışsa, bu göçme modu geçerli değildir ve iç kuvvetler buna göre değiştirilmelidir.
İstenmeyen burulma momentinden nasıl kurtulunur?
Connection uygulamasında burulma momentini ihmal etmenin iki yolu vardır.
Her seçeneğe ayrı ayrı bakalım.
Eşdeğer burulma momenti hesabı
Tüm elemanlar ağırlık merkezleri üzerinden yüklenir. Çift simetri eksenli kesitlerde (örn. I, H, RHS, CHS kesitler), ağırlık merkezi kesme merkezi ile aynı konumdadır. Yük kesme merkezinden geçerse, kesme kuvveti herhangi bir ek burulmaya neden olmaz.
Ancak yalnızca bir veya hiç simetri ekseni bulunmayan diğer elemanlarda, kesme merkezinin konumu ağırlık merkezinden kaymıştır. Kesme yükü ağırlık merkezi üzerinden uygulanır ve burulma momenti oluşur. Bu burulma momenti, kesme kuvvetinin ağırlık merkezi ile kesme merkezi arasındaki mesafeyle çarpımına eşittir.
Bir mühendis elemanın dönemeyeceğini varsayarsa, bu burulma momenti uygulanan yük etkilerinde zıt yönlü bir burulma momentiyle dengelenmelidir. Bu dengeleyici burulma momentinin, Denge Yükleri seçeneği kullanıldığında dengesiz kuvvetlerde görüneceğini unutmayın.
Şimdi bunu pratik bir örnekle gösterelim.
U şeklinde bir kirişe sahip bir birleşimimiz var. Kesiti, özellikleri ve yükleri aşağıdaki görselde görebilirsiniz.
Örneğin, bu kiriş burulur ve gerçekçi olmayan gerilme ve deformasyon eğilimi gösterir; yönetmelik kontrolleri de etkilenir. Gerçekte kiriş, tüm uzunluğu boyunca burulmaya karşı kısıtlanmıştır, dolayısıyla böyle bir etki olmamalıdır.
Modeli düzeltmek için, eşdeğer karşı burulma momenti M'x hesaplanmalı ve bu eleman için yük etkilerine eklenmelidir. Bu örnekte, YE1 için M'x = Vz * y0 = 1502 * 0,113 = 170 kNm momentinin ekstra olarak eklenmesi gerekmektedir.
Burulmanın dengelenip dengelenmeyeceğine ilişkin kararın mühendise ait olduğunu unutmayın. Yardımcı olabilecek yönetmeliklerdeki maddeler veya yayınlar mevcuttur.
Yanal burulma kısıtı işlemi
Bir elemanı stabilize etmenin diğer yolu, yanal burulma kısıtı işlemini kullanmaktır.
İşlevsellik hakkında daha fazla bilgi edinmek için aşağıdaki makaleleri okuyun: