Bæreres bæreevne er i næsten alle tilfælde begrænset af udknækning af den trykte flænge. Dette opstår først, når flydegrænsen er nået efter udligning af spændingerne overalt i den trykte flange. Kun med stærk sideafstivning kan den tilladelige randspænding hæves til området for konstruktionsstålens forstærkning. Ved vurdering af bæreevnen skal den faktiske spændingsfordeling tages i betragtning. Med antagelse om en retlinjet spændingsfordeling ville bæreevnen blive undervurderet. Fænomener med ustabilitet skal især undersøges.
Fradrag for huller i bærere belastet i bøjning
På bærens trækbelastede side virker svækkelsen af tværsnittet som ved trækstænger (rivning af den trækbelastede flange ved det svækkede tværsnit). For huludstansning gælder i denne henseende de samme regler som for en trækstang.
Da huller fyldt med nitter på bjælkens trykside kun i meget ringe grad påvirker spændings- og deformationsfordelingen, og bæreevnen hovedsageligt begrænses af sideværts bukning af det trykkede bælte, har størrelsen af tværsnitsforringelsen ved bjælker med symmetriske tværsnit ikke væsentlig indflydelse på bæreevnen. Derfor rejste F. Hartmann allerede spørgsmålet om, hvorvidt det overhovedet er nødvendigt ved symmetriske bjælker at tage hensyn til svækkelsen ved huller. Ved asymmetriske tværsnit (tryksiden stærkere) kan fradraget for huller på bjælkens træk side blive afgørende for bæreevnen. Ved ofte gentagen belastning har huller en betydelig indflydelse, selv når de ligger i større afstand fra randfibrene.
I dag anvendes brutto- og nettotværsnit i beregningen af tværsnittets bæreevne ved bøjning (udover andre relevante brudformer). Brud ved brutto tværsnit sker i den del af tværsnittet, der ikke er svækket af huller. Brud ved nettotværsnit sker i det tværsnit, der er svækket af huller, og det areal, der tages i betragtning, er bruttoarealet reduceret med arealet af alle åbninger.
Nitter i halsen og i hovedet
Ved bøjning optræder der foruden normalspændinger også skærspændinger, som hos bærere med parallelle flanger er proportionale med tværkraften Q. Ved sammensatte tværsnit optages skærspændingerne i kontaktfladerne mellem de enkelte valsede profiler af de nitter, der forbinder dem. Fordelingen af skærkraften T i livet er parabolsk, i flangerne næsten retlinjet. Hos bærere med tunge flanger adskiller T i livet sig kun lidt fra middelværdien Tm, som ofte er tilstrækkelig til en første vurdering.
Fig. 1
Nitterne i hovedet (fig. 1b) skal tilsammen optage kraften TK < TH. Kraften fra bolten mellem de enkelte båndlameller er endnu mindre og fordeles i tilfældet på fig. 1c på et større antal nitter.
Forlængelse af bæreren
Længdesamling af den lodrette plade er nødvendig, når pladens højde er større end den bredde af plader, der står til rådighed. Den kan også være nødvendig af hensyn til fremstilling og transport. Bånd og nitter i længdesamlingen af en bærende del skal optage den samme kraft TL, som en usamlet plade ville have i længdesamlingen. Da svækkelserne ved huller i båndet er de samme som i den lodrette plade, må båndets tykkelse være større end eller lig tykkelsen af ribben.
Sl. 2 - Langsgående forlængelse af den lodrette plade
Tværgående samling under bøjningsbelastning kan på forskellige måder dækkes af lasker. Fig. 3 viser flere muligheder for værkstedsmæssig samling, hvor kun den lodrette plade er fortsat. Hvis laskerne kun er mellem flangevinklerne (fig. 3a), forbliver striber af den lodrette plade under flangevinklerne udækkede. Derved bliver vinklerne og nitterne i området ved den lodrette plades samling betydeligt mere belastede, og derfor bør denne type samlinger begrænses til mindre vigtige forbindelser med små kræfter. Man bør altid foretrække en fuldt dækket samling. Særlige lasker på vinklernes lodrette arme optager disse stribers langsgående spændinger, men deltager kun i ringe grad i optagelsen af tværkraften. En vis forbedring heraf vises i fig. 3c. Ved store kræfter bør man stræbe efter lasker over hele den lodrette plates højde (fig. 3d), hvilket forudsætter, at flangevinklerne afbrydes. Laskerne får vinklernes armtykkelse; ved store vinkeldimensioner anvendes udjævningsplader for at spare unødig lasketykkelse.
Fig. 3 - Tværgående samling (værkstedsfremstillet) af vertikal plade
Samling af vertikal plade under belastning af en tværkraft: Bjælken er på samlingsstedet kun belastet af Q (M = 0). For en samling med ens afstand mellem nitterne (fig. 4) skal det antages, at kræfterne i nitterne NiQ omtrent svarer til det tilsvarende element af arealet e*t for samlingsfugen, dvs. at kræfterne i nitterne er fordelt som forskydningsspændingerne langs bjælkens højde, NiQ = e*t*τi = e*Ti. Ved dimensioneringen regnes der dog med en jævn fordeling på alle n nitter NiQ = Q/n.
Fig. 4 - Fortsættelse af den vertikale plade med fordeling af tværkraften
Sl. 5 viser værkstedsmæssig_ samling af den lodrette plade (de brede vinkler og lameller er sammensat et andet sted).
Fig. 5
Bøjning med normalkraft: Bærere, der samtidig er belastet med bøjningsmomenter og normalkræfter, dimensioneres efter de samme principper og under antagelse af en retlinjet spændingsfordeling. Ved fuld fradrag af nitter i begge flangeprofiler afhænger det nyttige tværsnit og nullinjens placering ikke af belastningstilfældet, så spændingerne fra M og N enkelt kan lægges sammen. Belastningen af nitterne i det følgende opnås ved superposition af kræfterne fra de delvise belastningstilfælde M, hhv. N.
Oplag og tilslutning af bærere
Her vil kun den mest almindelige af de mange løsninger blive behandlet. Ved vurderingen skal man altid tænke på de ekstra kræfter, som fremkommer som følge af afvigelser fra mere eller mindre idealiserede beregninger af bæreevnen.
Enkel understøtning af en bærer på den øverste flange af et andet bygningselement kommer på tale, når der er stor konstruktionshøjde til rådighed. Den normale løsning er en fast forbindelse med nitter eller bolte. På fig. 6 er vist den normale understøtning af kontinuerlige I-bjælker i byggeri, som ligeledes undgår boring i de smalle I-liv. Bærerne skal i det givne tilfælde sikres mod væltning samt mod tværkræfter (fig. 7 og 8). I brobygning sammenspændes bærerne ofte (fig. 9); fast understøtning af en længdebærer på en tværbærer (fig. 10). Ved større understøtningskræfter bør bærerne afstives med indpassede vinkler eller påsvejsede profiler (fig. 8 til 10). Ved sammensatte bærere skal lasten føres ind i livpladen.
Fig. 6 - Fastgørelse af spær
Fig. 7 og 8
Fig. 9 og 10
Tilslutning af ribben: På fig. 11 og 12 er vist forbindelser af I-bjælker, som anvendes i byggeri som almindelige samlinger. Udskæringen får en stor afrunding for at undgå revnedannelse i bjælkens liv. Den elastiske indspænding ved ribbetilslutningen medfører en vis forøgelse af bæreevnen. De beskrevne deformationer er ganske vist ufarlige ved overvejende rolig belastning, som f.eks. ved ældre broer.
Sl. 11. - Normale samlinger for I-bjælker med vinkelret endesnit
Fig. 12 - Normale tilslutninger med afskårne ender af I-bjælken
Stive forbindelser i bøjning udføres, når der kræves en forbindelse uden vinkelændring (kontinuerlige bjælker, stive hjørner i rammer), eller når der er fare for brud som følge af udmattelse ved skiftende belastning, navnlig ved jernbanebroer. Man kan anvende kontinuitetslameller, forbindelser stive i bøjning. stive bøjede hjørner, rammehjørner.
- Kontinuitetsplader – Hvis det er nødvendigt at forbinde bærere, der ligger i samme plan, samles begge de øverste bælter med en plade eller en kontinuitetsbøjle. Derved friholdes forbindelsens nitter for trækkræfter, og store deformationer undgås.
Sl. 13 - Samling med lamel for kontinuitet
Fig. 14 - Tilslutning af længdebærere til a) en motorvejsbro; b) en jernbanebro
- Stive forbindelser i bøjning – Denne type forbindelse findes ved massive konsoller til fodgængerarealer på vejbroer. Ved mindre momenter er deres lodrette plade kun tilsluttet tosidigt mellem vinkelprofilerne til afstivning af hovedbjælken. Det indførte moment fordeles via afstivningen over hele hovedbjælkens højde, dvs. det indføres i dens flange som et kraftpar.
Fig. 15 og 16
- Hjørner stive mod bøjning – Hjørner stive mod bøjning mellem søjler og dragere i byggeri skal udformes sådan, at vinklen forbliver uforanderlig, og at der ikke opstår nogen lokale spændingsoverskridelser. Pålidelige forbindelser i hjørner opstår f.eks. i henhold til fig. 16, når der anvendes vinkelplader, eller i henhold til fig. 100, når indspændingsmomentet i søjlens flanger optages som et kraftpar.
- Hjørner på rammer – På polygonale rammer kan en forlænger fremstilles i knækket, hvis vinkelafvigelsen er lille; sammenføjede stænger afstives med bånd som træk- og trykstænger. Drejekræfterne koncentreres ved knækket og må optages af afstivninger. På fig. 101 skal man være opmærksom på forskellen i dækning af forlængeren og afstivningen, afhængigt af retningen af bøjningsmomentet og afbøjningskræfterne. Ved store kræfter og en betydelig vinkelafvigelse undgår man, at forlængeren kommer ind i den stærkt krumme del af rammen. Forlængelser ved siden af rammehørnerne giver en bedre konstruktiv form og letter udførelsen. Eksempler med nittede universelle forlængelser på begge sider af knækpunktet er vist på fig. 102a og fig. 102b, hvor hjørnet består af en svejset del. På fig. 103 vises en bøjningstør forbindelse for en rammesøjle med en kontinuerlig tværbjælke.
Fig. 17a
Fig. 17b
Skæve forbindelser: Ved de hidtil behandlede forbindelser stod ribberne vinkelret på hinanden. Hvis vinklen imidlertid ikke er ret, drejes vinkelprofilerne (fig. 18), og ved meget skarpe vinkler anvendes kileskiver. Brug kontinuitetslasker og støtteklodser i det givne tilfælde som ved rette forbindelser. Bøjede forbindelsesplader (fig. 19) er forbundet med stor excentricitet og betydelige tillægs kræfter. Fremstillingen af skæve forbindelser lettes, når man anvender påsvejste forbindelsesplader (fig. 20).
Fig. 18
Fig. 19
Fig. 20