A capacidade portante da peza está limitada en case todos os casos polo pandeo da ala comprimida. Isto prodúcese só cando se acadou o límite de fluencia despois da igualación das tensións en toda a zona comprimida. Só con fortes apoios laterais pode elevarse a tensión de bordo soportada ata a zona de endurecemento do aceiro estrutural. Ao avaliar a capacidade portante débese ter en conta a distribución real das tensións. Coa suposta distribución rectilínea das tensións, a capacidade portante quedaría subestimada. Os fenómenos de inestabilidade deben examinarse especialmente.
Desconto dos buratos nos soportes sometidos a flexión
No lado traccionado da peza actúa o debilitamento da sección como nos tirantes (fenda da banda traccionada pola sección debilitada). Para a desviación dos ocos neste sentido valen as mesmas regras que para un tirante traccionado.
Como os buratos recheos con remaches no lado comprimido da viga apenas inflúen na distribución das tensións e deformacións, e a capacidade portante está na súa maior parte limitada polo pandeo lateral da aleta comprimida, a magnitude do debilitamento da sección en vigas de sección simétrica non inflúe de maneira apreciable na carga portante. Por iso xa F. Hartmann formulou a cuestión de se nos soportes simétricos é necesario en absoluto ter en conta o debilitamento polos buratos. En seccións asimétricas (lado comprimido máis resistente) a dedución dos buratos no lado traccionado da viga pode chegar a ser determinante para a capacidade portante. Con cargas repetidas con frecuencia, os buratos teñen unha influencia considerable, mesmo cando se atopan a maior distancia das fibras extremas.
Hoxe, no cálculo da capacidade portante dunha sección á flexión utilízanse a sección bruta e a sección neta (ademais doutras formas relevantes de rotura). A rotura pola sección bruta prodúcese na parte da sección non debilitada polos buratos. A rotura pola sección neta prodúcese na sección debilitada polos buratos, e a área que se toma en consideración é a área bruta diminuída pola área de todas as aberturas.
Remaches no pescozo e na cabeza
Na flexión, ademais das tensións normais, aparecen tamén tensións de cortante que, nos soportes con alas paralelas, son proporcionais á forza transversal Q. En seccións compostas, as tensións de cortante nas superficies de contacto entre os distintos perfís laminados son absorbidas polos remaches que os unen. A distribución das forzas de cortante T na alma é parabólica, e nas alas case rectilínea. Nos soportes con alas pesadas, T na alma difire pouco do valor medio Tm, que a miúdo é suficiente para unha primeira estimación.
Fig. 1
Os remaches na cabeza (fig. 1b) deben asumir conxuntamente a forza do bulón TK < TH. A forza do bulón entre as distintas láminas da correa é aínda menor e, no caso da fig. 1c, repártese entre un número maior de remaches.
Extensión do soporte
A prolongación longitudinal da chapa vertical é necesaria cando a altura da chapa é maior ca anchura das chapas dispoñibles. Tamén pode ser necesaria polo que respecta á fabricación e ao transporte. As abrazadeiras e os remaches na prolongación longitudinal dun soporte deben recibir a mesma forza TL que tería a chapa non prolongada na unión lonxitudinal. Como as debilitacións polos buratos na abrazadeira son iguais ás da chapa vertical, o espesor da abrazadeira debe ser maior ou igual ao espesor da alma.
Sl. 2 - Prolongación lonxitudinal da chapa vertical
O empalme transversal baixo carga de flexión pode cubrirse de diversas maneiras mediante ataduras. A fig. 3 mostra varias posibilidades de empalme de taller, no que só se empalma a chapa vertical. Se as ataduras están só entre os angulares da alma (fig. 3a), quedan sen cubrir bandas da chapa vertical debaixo dos angulares da alma. Nese caso os angulares e os remaches na zona do empalme da chapa vertical están moito máis cargados, polo que este tipo de empalmes debe limitarse a unións menos importantes con forzas pequenas. Debe darse sempre prioridade ao empalme completamente cuberto. As ataduras especiais nos brazos verticais dos angulares reciben as tensións lonxitudinais desta banda, pero só participan de maneira insignificante na recepción da forza transversal. Unha certa mellora nisto achega a fig. 3c. Para forzas grandes debe tenderse a ataduras por toda a altura da chapa vertical (fig. 3d), o que supón que os angulares da alma deben interromperse. As ataduras reciben o espesor do brazo do angular; cando os angulares son de gran espesor empréganse calzos de nivelación para aforrar espesor innecesario da atadura.
Fig. 3 - Unión transversal (de taller) da chapa vertical
Unión da chapa vertical sometida a carga por forza cortante: O soporte no punto da unión está cargado só con Q (M = 0). Para a unión con espazamentos iguais dos remaches (fig. 4) hai que supoñer que as forzas nos remaches NiQ corresponden aproximadamente ao elemento correspondente de superficie e*t da xunta da unión, é dicir, que as forzas nos remaches se distribúen do mesmo xeito ca as tensións cortantes ao longo da altura do soporte, NiQ = e*t*τi = e*Ti. Non obstante, no dimensionamento calcúlase cunha repartición uniforme entre os n remaches, NiQ = Q/n.
Fig. 4 - Continuación da chapa vertical coa distribución da forza cortante
Fig. 5 amosa a prolongación de taller da chapa vertical (os angulares de unión e as lamelas continúan noutro lugar).
Fig. 5
Flexión con forza normal: Os soportes que están ao mesmo tempo solicitados por momentos de flexión e forzas normais dimensionanse segundo os mesmos principios e baixo a hipótese dunha distribución rectilínea das tensións. Cando se descontan completamente os remaches en ambas as dúas almas, a sección útil e a posición da liña neutra non dependen do caso de carga, de xeito que as tensións debidas a M e N poden sumarse simplemente. A solicitación dos remaches no desenvolvemento obténse por superposición das forzas dos casos parciais de carga M, respectivamente N.
Apoio e conexión do soporte
Aquí considerarase só a máis habitual entre as numerosas solucións. Ao avaliar, cómpre pensar sempre nas forzas complementarias que se obteñen das desviacións dos cálculos de resistencia máis ou menos idealizados.
O apoio simple dun soporte sobre o cordón superior doutro elemento construtivo entra en consideración cando se dispón dunha grande altura construtiva. O caso normal é a unión ríxida con remaches ou parafusos. Na fig. 6 móstrase o apoio normal de correas I continuas na edificación, que así mesmo evita a perforación nas esveltas almas das I. Os soportes deben asegurarse no caso dado contra o envorcamento, así como contra as forzas transversais (fig. 7 e 8). Na construción de pontes adoita emparellarse os soportes (fig. 9); apoio fixo dunha viga lonxitudinal sobre unha viga transversal (fig. 10). Nos soportes sometidos a maiores forzas de apoio débese rigidizar con angulares axustados ou perfís soldados (fig. 8 a 10). Nos soportes compoñentes, a carga debe conducirse á alma.
Fig. 6 - Fixación das correas
Fig. 7 e 8
Fig. 9 e 10
Conexión da alma: Na fig. 11 e 12 móstranse unións de vigas I, que se utilizan na construción como conexións normais. O recorte recibe un gran redondeo para evitar a fenda da alma da viga. O encastramento elástico da conexión da alma achega un certo aumento da capacidade portante. As deformacións descritas son, con todo, inofensivas baixo unha carga maioritariamente tranquila, como por exemplo nos pontes antigas.
Fig. 11. - Unións normais de vigas I con sección extrema perpendicular
Fig. 12 - Uniones normais con extremos recortados dunha viga I
As unións ríxidas a flexión execútanse cando se precisa unha unión sen cambio de ángulo (soportes continuos, esquinas ríxidas de marcos) ou cando existe perigo de rotura por fatiga baixo carga variable, especialmente en pontes ferroviarias. Pódense utilizar lamelas de continuidade, unións ríxidas a flexión. esquinas ríxidas a flexión, esquinas de marco.
- Laminas de continuidade – Se hai que unir soportes que descansan no mesmo plano, entón xúntanse ambas as cordas superiores cunha lamina ou cun tirante de continuidade. Deste modo, os remaches da unión quedan liberados das forzas de tracción e evítanse grandes deformacións.
Fig. 13 - Unión con lamela para continuidade
Fig. 14 - Unión dos soportes lonxitudinais a) dunha ponte de autoestrada; b) dunha ponte ferroviaria
- Conexións ríxidas ao flexionamento – Este tipo de conexión atópase nas consolas macizas das pasarelas das pontes viarias. Nos momentos menores, a súa chapa vertical só está unida por dous lados entre os ángulos de reforzo do elemento principal. O momento introducido distribúese a través do reforzo sobre toda a altura do elemento principal, ou ben introdúcese nos seus cordóns como un par de forzas.
Fig. 15 e 16
- Ángulos ríxidos á flexión – Os ángulos ríxidos á flexión entre piares e vigas de encadre na edificación deben deseñarse de maneira que o ángulo sexa invariable e que non se produza ningunha superación local das tensións. Unhas unións fiables nos ángulos obteñense, por exemplo, segundo a fig. 16 cando se usan chapas de aleta ou segundo a fig. 100 cando o momento de empotramento nas bandas do piaar se toma como un par de forzas.
- Ángulos do marco – Nos marcos poligonais, o empalme pode executarse no punto de quebra se a diferenza de ángulo é pequena; as barras unidas cúbrense con ataduras como barras traccionadas e comprimidas. As forzas de xiro concéntranse no punto de quebra e deben ser absorbidas por rigidizadores. Na fig. 101 cómpre prestar atención á diferenza na cobertura do empalme e no rigidizado, segundo o sentido do momento flector e das forzas de desviación. No caso de grandes forzas e dunha diferenza apreciable no ángulo, evítase que o empalme entre na parte fortemente curvada do marco. Os empalmes xunto aos ángulos do marco permiten unha mellor forma construtiva e facilitan a fabricación. Os exemplos con empalmes universais remachados a ambos lados do punto de quebra móstranse na fig. 102a e na fig. 102b, na cal o ángulo consta dunha parte soldada. Na fig. 103 móstrase a unión ríxida á flexión do piares do marco cun traveseiro continuo.
Fig. 17a
Fig. 17b
Unións inclinadas: Nas unións analizadas ata agora, as nervaduras estaban mutuamente perpendiculares. Se, con todo, o ángulo non é recto, entón os angulares (fig. 18) xíranse; en ángulos moi agudos utilízanse calzos en cuña. Emprégase as pezas de continuidade e as pezas de apoio no caso dado igual ca nas unións rectas. As chapas de conexión dobradas (fig. 19) están unidas con gran excentricidade e con importantes forzas adicionais. A execución das unións inclinadas facilítase cando se usan pequenas placas de conexión soldadas (fig. 20).
Fig. 18
Fig. 19
Fig. 20