Nosivost nosača ograničena je u gotovo svim slučajevima izvijanjem pritisnutog pojasa. To se javlja tek kada je dosegnuta granica tečenja nakon izjednačavanja napona svuda u pritisnutoj nožici. Samo uz jaka bočna oslanjanja može se povećati podneseni rubni napon do područja ojačanja građevinskog čelika. Pri ocjenjivanju nosivosti treba uzimati u obzir stvarnu raspodjelu napona. Uz pretpostavku pravocrtne raspodjele napona nosivost bi bila podcijenjena. Pojave labilnosti treba osobito ispitati.
Odbitak rupa u nosačima opterećenima na savijanje
Na zategnutoj strani nosača djeluje slabljenje presjeka kao kod zategnutih štapova (cijepanje zategnutog pojasa po oslabljenom presjeku). Za otvaranje rupa u tom smislu vrijede ista pravila kao za zategnuti štap.
Budući da rupe ispunjene zakovicama na pritisnutoj strani nosača vrlo malo utječu na raspodjelu naprezanja i deformacija, a nosivost je uglavnom ograničena bočnim izvijanjem pritisnutog pojasa, veličina slabljenja presjeka kod nosača simetričnih presjeka ne utječe znatno na nosiv teret. Stoga je već F. Hartmann postavio pitanje je li kod simetričnih nosača uopće potrebno uzimati u obzir slabljenje rupama. Kod nesimetričnih presjeka (pritisnuta strana jača) može odbitak rupa na zategnutoj strani nosača postati mjerodavan za nosivost. Pod često ponavljanim opterećenjem rupe imaju znatan utjecaj, čak i kad se nalaze na većoj udaljenosti od rubnih vlakana.
Danas se u proračunu nosivosti presjeka na savijanje koriste bruto i neto presjek (uz ostale mjerodavne oblike loma). Lom po bruto presjeku događa se na dijelu presjeka koji nije oslabljen rupama. Lom po neto presjeku događa se po presjeku koji je oslabljen rupama, a površina koja se uzima u obzir jest bruto površina umanjena za površinu svih otvora.
Zakovice u vratu i u glavi
Pri savijanju se, uz normalne napone, javljaju i naponi smicanja koji su kod nosača s paralelnim pojasevima razmjerni poprečnoj sili Q. Kod složenih presjeka napone smicanja u dodirnim plohama između pojedinih valjanih profila preuzimaju zakovice koje ih spajaju. Raspodjela sila smicanja T u rebru je parabolična, u pojasevima gotovo pravocrtna. Kod nosača s teškim pojasevima T u rebru malo se razlikuje od srednje vrijednosti Tm, koja je često dovoljna za prvu ocjenu.
Slika 1
Zakivci u glavi (sl. 1b) imaju zajedno da prime silu moždanika TK < TH. Sila moždanika između pojedinih pojasnih lamela je još manja i raspoređuje se za slučaj na sl. 1c i na veći broj zakivaka.
Produljak nosača
Uzdužni nastavak vertikalnog lima potreban je kad je visina lima veća od širina limova koji stoje na raspolaganju. Može biti potreban i s obzirom na izradu i prijevoz. Podvezice i zakovice u uzdužnom nastavku jednog nosača trebaju preuzeti onu istu silu TL, koju bi imao nenastavljeni lim u uzdužnom spoju. Budući da su oslabljenja otvorima u podvezici jednaka kao i u vertikalnom limu, debljina podveznice mora biti veća ili jednaka debljini rebra.
Sl. 2 - Uzdužni nastavak vertikalnog lima
Poprečni nastavak pod opterećenjem na savijanje može se na razne načine pokriti podvezicama. Sl. 3 prikazuje više mogućnosti radioničkog nastavka, u kojem je nastavljen samo vertikalni lim. Ako su podvezice samo između pojasnih ugaonika (sl. 3a), ostaju nepokrivene trake vertikalnog lima ispod pojasnih ugaonika. Tada su ugaonici i zakovice u području nastavka vertikalnog lima znatno više opterećeni, pa ovu vrstu nastavaka treba ograničiti na manje važne veze s malim silama. Uvijek treba dati prednost potpuno pokrivenom nastavku. Posebne podvezice na vertikalnim krakovima ugaonika preuzimaju uzdužne napone ove trake, ali samo neznatno sudjeluju u prijemu poprečne sile. Određeno poboljšanje u tome donosi sl. 3c. Kod velikih sila treba težiti podvezicama po cijeloj visini vertikalnog lima (sl. 3d), što pretpostavlja da pojasne ugaonike treba prekinuti. Podvezice dobivaju debljinu kraka ugaonika, a kod velikih debljina ugaonika upotrebljavaju se podmetači za izravnavanje kako bi se uštedjelo na suvišnoj debljini podvezice.
Sl. 3 - Poprečni spoj (radionički) vertikalnog lima
Nastavak vertikalnog lima pod opterećenjem poprečnom silom: Nosač je na mjestu nastavka opterećen samo sa Q (M = 0). Za nastavak s jednolikim razmacima zakovica (sl. 4) treba pretpostaviti da sile u zakovicama NiQ približno odgovaraju odgovarajućem elementu površine e*t spoja nastavka, tj. da su sile u zakovicama raspodijeljene kao i naprezanja smicanja po visini nosača, NiQ = e*t*τi = e*Ti. Ipak se pri dimenzioniranju računa s ravnomjernom raspodjelom na sve n zakovice NiQ = Q/n.
Sl. 4 - Nastavak vertikalnog lima s raspodjelom poprečne sile
Sl. 5 p_rikazuje radionički_ nastavak vertikalnog lima (pojasni ugaonici i lamele su nastavljeni na drugom mjestu).
Slika 5
Savijanje s normalnom silom: Nosači koji su istodobno opterećeni momentima savijanja i normalnim silama dimenzioniraju se prema istim načelima i pod pretpostavkom pravocrtne raspodjele napona. Pri punom odbitku zakovica u oba pojasa, korisni presjek i položaj nulte linije ne ovise o slučaju opterećenja, tako da se naponi od M i N mogu jednostavno zbrojiti. Opterećenje zakovica u nastavku dobiva se superpozicijom sila iz parcijalnih slučajeva opterećenja M, odn. N.
Oslonac i priključak nosača
Ovdje će biti razmatrano samo najobičnije od mnogobrojnih rješenja. Pri ocjenjivanju uvijek treba razmišljati o dopunskim silama koje se dobivaju iz odstupanja od više ili manje idealiziranih proračuna otpornosti.
Jednostavno oslanjanje jednog nosača na gornji pojas nekog drugog građevinskog elementa dolazi u obzir kad je na raspolaganju velika građevinska visina. Normalan je slučaj čvrste veze sa zakovicama ili vijcima. Na sl. 6 prikazano je normalno oslanjanje kontinuiranih I-rožnjača u građevinarstvu, koje također izbjegava bušenje u uskim I-nogama. Nosače treba u danom slučaju osigurati od prevrtanja kao i od poprečnih sila (sl. 7 i 8). U mostogradnji se nosači često sparuju (sl. 9); nepomično oslanjanje uzdužnog nosača na poprečni nosač (sl. 10). Nosače treba kod većih oslonih sila ukrutiti uklopljenim kutnicima ili navarenim profilima (sl. 8 do 10). Kod složenih nosača opterećenje treba provesti u rebro.
Sl. 6 - Pričvršćivanje rožnjača
Slika 7 i 8
Slike 9 i 10
Priključak rebra: Na sl. 11 i 12 prikazane su veze I-nosača, koje se koriste u zgradarstvu kao normalni priključci. Isecanje dobiva veliko zaobljenje, da bi se izbjeglo prskanje rebra nosača. Elastično uklještenje od prikljuučka rebra donosi izvjesno povećanje nosivosti. Opisane deformacije su doduše bezopasne pri pretežno mirnom opterećenju, kao npr. kod starijih mostova.
Sl. 11. - Normalni priključci I-nosača s okomitim krajnjim presjekom
Sl. 12 - Normalni priključci s odsječenim krajevima I-nosača
Krute veze na savijanje izvode se kad je potrebna veza bez promjene kuta (kontinualni nosači, kruti uglovi okvira) ili kad postoji opasnost od loma uslijed zamora pri promjenljivom opterećenju, osobito kod željezničkih mostova. Mogu se koristiti lamele za kontinuitet, priključci kruti na savijanje. uglovi kruti na savijanje, uglovi okvira.
- Lamele za kontinuitet – Ako treba priključiti nosače koji leže u istoj ravnini, onda se spajaju oba gornja pojasa lamelom ili podvezicom za kontinuitet. Tako su zakivci priključka oslobođeni sila zatezanja i izbjegnute su velike deformacije.
Sl. 13 - Priključak s lamelom za kontinuitet
Sl. 14 - Priključak uzdužnih nosača a) mosta na autocesti; b) željezničkog mosta
- Kruti priključci na savijanje – Ovu vrstu priključka nalazimo kod punih konzola pješačkih staza cestovnih mostova. Kod manjih momenata njihov je vertikalni lim priključen samo dvosečno između kutnika za ukrućenje glavnog nosača. Uvedeni moment preko ukrućenja raspoređuje se na cijelu visinu glavnog nosača, odnosno uvodi se u njegove pojaseve kao spoj sila.
Slika 15 i 16
- Kutovi kruti na savijanje – Uglove krute na savijanje između stupova i podvlaka u graditeljstvu treba tako konstruirati da kut bude nepromjenljiv i da ne nastupe nikakva lokalna prekoračenja naprezanja. Pouzdane veze u kutovima nastaju npr. prema sl. 16 kad se koriste krilni limovi ili prema sl. 100 kad se moment uklještenja u pojasevima stupa primi kao spreg sila.
- Kutovi okvira – Na poligonalnim okvirima nastavak se može izraditi u točki prijeloma ako je razlika kuta mala; spojeni štapovi pokrivaju se podvezicama kao zategnuti i pritisnuti štapovi. Sile uvijanja koncentrirane su na mjesto prijeloma i moraju biti primljene ukrućenjima. Na sl. 101 obratiti pozornost na razliku u pokrivanju nastavka i ukrućenje, ovisno o smislu momenta savijanja i sila skretanja. U slučaju velikih sila i znatne razlike u kutu, izbjegava se da nastavak dođe u jako zakrivljeni dio okvira. Nastavci uz kutove okvira omogućuju bolji konstrukcijski oblik i olakšavaju izradu. Primjere sa zakovanim univerzalnim nastavcima s obje strane točke prijeloma daju sl. 102a i sl. 102b, na kojoj se kut sastoji od zavarenog dijela. Na sl 103 pokazuje vezu krutu na savijanje stupa okvira s kontinuiranom prečkom.
Slika 17a
Slika 17b
Kosi priključci: Na dosad razmatranim priključcima rebra su međusobno stajala okomito. Ako kut međutim nije prav, onda se kutnici (sl. 18) razvrću, a pri vrlo oštrim kutovima upotrebljavaju se klinasti podlošci. Upotrijebiti podvezice za kontinuitet i komade za oslanjanje u danom slučaju kao kod pravih priključaka. Savijeni priključni limovi (sl. 19) vezani su s velikim ekscentricitetom i znatnim dopunskim silama. Izrada kosih priključaka olakšava se kad se koriste navarene priključne pločice (sl. 20).
Slika 18
Slika 19
Slika 20