A tartó teherbírását csaknem minden esetben a nyomott öv kihajlása korlátozza. Ez csak akkor lép fel, amikor a folyáshatárt elérték, miután a nyomott övben mindenütt kiegyenlítődtek a feszültségek. Csak erős oldalsó megtámasztás mellett növelhető a felvehető szélső feszültség az építési acél erősítési tartományáig. A teherbírás megítélésekor a valós feszültségeloszlást kell figyelembe venni. Feltételezve a lineáris feszültségeloszlást a teherbírás alábecsült lenne. A labilitási jelenségeket különösen meg kell vizsgálni.
A hajlításra igénybe vett tartók furatainak levonása
A húzott oldalon a keresztmetszet gyengülése úgy hat, mint a húzott rudaknál (a húzott öv szakadása a gyengített keresztmetszetnél). A lyukak ebből a szempontból történő figyelembevételére ugyanazok a szabályok érvényesek, mint a húzott rúdnál.
Mivel a tartó nyomott oldalán lévő szegecsekkel kitöltött lyukak csak igen csekély mértékben befolyásolják a feszültségek és alakváltozások eloszlását, és a teherbírást többnyire a nyomott öv oldalirányú kihajlása korlátozza, a szimmetrikus keresztmetszetű tartóknál a keresztmetszet gyengítésének mértéke nem befolyásolja számottevően a teherbírást. Ezért már F. Hartmann felvetette azt a kérdést, hogy szimmetrikus tartóknál egyáltalán figyelembe kell-e venni a lyukak okozta gyengítést. Aszimmetrikus keresztmetszeteknél (a nyomott oldal erősebb) a tartó húzott oldalán levő lyukak levonása válhat mértékadóvá a teherbírás szempontjából. Gyakran ismétlődő terhelés esetén a lyukak jelentős hatást fejtenek ki még akkor is, ha nagyobb távolságra helyezkednek el a szélső szálaktól.
Ma a keresztmetszet hajlító teherbírásának számításánál a bruttó és a nettó keresztmetszetet használják (a többi mérvadó töréstípus mellett). A bruttó keresztmetszet szerinti törés a keresztmetszetnek azon részén következik be, amelyet nem gyengítenek furatok. A nettó keresztmetszet szerinti törés a furatokkal gyengített keresztmetszetben következik be, és a figyelembe vett felület a bruttó felület, csökkentve az összes nyílás felületével.
Szegecsek a nyakban és a fejben
Hajlításkor a normálfeszültségek mellett nyírófeszültségek is fellépnek, amelyek a párhuzamos övekkel rendelkező tartóknál arányosak a Q keresztirányú erővel. Összetett keresztmetszeteknél a nyírófeszültségeket az egyes hengerelt szelvények közötti érintkezési felületeken azokat összekötő szegecsek veszik fel. A T nyíróerők eloszlása a gerincben parabolikus, az övekben csaknem egyenes vonalú. Nehéz övű tartóknál a gerincben ébredő T alig tér el az átlagos Tm értéktől, amely első becsléshez gyakran elegendő.
Ábra 1
A fejben lévő szegek (l. 1b) együttesen az TK < TH dübelszilárdságot veszik fel. Az egyes övlamellák közötti dübelszilárdság még kisebb, és a 1c ábrán látható esetre, valamint nagyobb számú szegecsre oszlik meg.
A tartó toldása
A függőleges lemez hosszanti toldása akkor szükséges, ha a lemez magassága nagyobb, mint a rendelkezésre álló lemezszélességek. Erre a gyártás és a szállítás miatt is szükség lehet. Az egyik tartó hosszanti toldásában levő kapcsolólemezeknek és szegecseknek ugyanazt a TL erőt kell felvenniük, mint amilyet a nem toldott lemez a hosszanti illesztésben felvenne. Mivel a kapcsolólemezen a furatok miatti gyengülés ugyanakkora, mint a függőleges lemezen, a kapcsolólemez vastagságának nagyobbnak vagy legalábbis egyenlőnek kell lennie a gerinc vastagságával.
Ábra 2 - A függőleges lemez hosszirányú toldása
A hajlítási igénybevétel alatt álló keresztcsatlakozás különféle módon lehet takarólemezekkel lefedve. Az ellentétes oldalon látható 3 többféle műhelyi toldást mutat, amelyben csak a függőleges lemez folytatódik. Ha a takarólemezek csak az övszögacélok között helyezkednek el (3a ábr.), az övszögacélok alatt a függőleges lemez csíkjai fedetlenek maradnak. Ilyenkor a szögacélok és a szegecsek a függőleges lemez toldásának környezetében jóval nagyobb igénybevételnek vannak kitéve, ezért ezt a toldástípust csak kisebb jelentőségű, kis erőkkel terhelt kapcsolatokra célszerű korlátozni. Mindig a teljesen fedett toldást kell előnyben részesíteni. A szögacélok függőleges szárain elhelyezett külön takarólemezek átveszik e sáv hosszirányú feszültségeit, de a keresztirányú erő felvételében csak csekély mértékben vesznek részt. Ebben némi javulást hoz a 3c ábra. Nagy erők esetén a függőleges lemez teljes magasságában futó takarólemezekre kell törekedni (3d ábra), ami azt feltételezi, hogy az övszögacélokat meg kell szakítani. A takarólemezek vastagsága a szögacél szárának vastagságát kapja; nagy szögacél-vastagságoknál kiegyenlítő alátéteket alkalmaznak, hogy a fölösleges takarólemez-vastagságot megtakarítsák.
Ábr. 3 - Függőleges lemez keresztirányú (műhelyi) toldása
A függőleges lemez toldása keresztirányú erő terhelése alatt: A tartó a toldás helyén csak Q erővel van terhelve (M = 0). Az azonos szegecstávolságú toldásnál (ábr. 4) azt kell feltételezni, hogy a NiQ szegecserők megközelítőleg megfelelnek a toldás kapcsolóelemének e*t felületelemének, vagyis hogy a szegecsekben ébredő erők ugyanúgy oszlanak meg, mint a nyírófeszültségek a tartó magasságában, NiQ = e*t*τi = e*Ti. A méretezésnél azonban egyenletes eloszlással számolunk az összes n szegecsre: NiQ = Q/n.
Ábra 4 - Függőleges lemez toldása a keresztirányú erő megoszlásával
5 ábra. műhelyi függőleges lemezillesztés (a bordás szögvasak és a lamellák más helyen folytatódnak).
Ábra 5
Hajlítás normálerővel: Azokat a tartókat, amelyeket egyszerre hajlítónyomatékok és normálerők terhelnek, ugyanazon elvek szerint és lineáris feszültségeloszlás feltételezésével méretezzük. Mindkét övben a szegecsek teljes levonása esetén a hasznos keresztmetszet és a semleges tengely helyzete nem függ a terhelési esettől, így az M és N okozta feszültségek egyszerűen összeadhatók. Az alábbi szegecsterhelés a részterhelési esetek, M, ill. N erőinek szuperpozíciójából adódik.
A tartó alátámasztása és kapcsolata
Itt csupán a sokféle megoldás közül a leggyakoribb kerül tárgyalásra. Az értékelés során mindig figyelembe kell venni a kiegészítő erőket, amelyek a többé-kevésbé idealizált szilárdsági számításoktól való eltérésekből adódnak.
Egy tartó egyszerű megtámasztása egy másik épületelem felső övén akkor jön szóba, ha nagy építési magasság áll rendelkezésre. A szilárd kapcsolat szegecsekkel vagy csavarokkal a szokásos eset. A 6 ábrán a folyamatos I-szelemenek épületszerkezetben szokásos megtámasztása látható, amely szintén elkerüli a lyukasztást a keskeny I-lábakban. A tartókat adott esetben biztosítani kell a felborulás, valamint a keresztirányú erők ellen is (sl. 7 és 8). A hídépítésben a tartókat gyakran párosítják (sl. 9); a hossztartó merev megtámasztása a kereszttartón (sl. 10). Nagyobb támaszerők esetén a tartókat beillesztett szögvasakkal vagy felhegesztett profilokkal kell merevíteni (sl. 8 to 10). Összetett tartóknál a terhelést a gerincbe kell vezetni.
Ábra 6 - A szarufák rögzítése
Ábr. 7 és 8
Ábr. 9 és 10
A borda csatlakozása: A 11 és 12 ábrákon I-szelvények kapcsolatai láthatók, amelyeket az építőiparban normál csatlakozásként alkalmaznak. A kivágás nagy lekerekítést kap, hogy elkerüljék a szelvénybordán a repedést. A borda csatlakozásának rugalmas befogása bizonyos mértékű teherbírás-növekedést eredményez. A leírt deformációk ugyanakkor túlnyomórészt nyugodt terhelés esetén ártalmatlanok, például régebbi hidaknál.
Sl. 11. - I-szelvények normál csatlakozásai merőleges végmetszettel
Ábra 12 - Normál csatlakozások levágott I-tartó végekkel
Hajlításra merev kötések akkor készülnek, amikor szögváltozás nélküli kapcsolat szükséges (folytonos tartók, merev keretsarkok), vagy amikor változó terhelés esetén, különösen vasúti hidaknál, fáradási törés veszélye áll fenn. Használhatók folytonossági lemezek, hajlításra merev csatlakozások. hajlításra merev sarkok, keretsarkok.
- Lemezek a folytonossághoz – Ha azonos síkban fekvő tartókat kell összekapcsolni, akkor a két felső övet lemezzel vagy folytonossági kötőszárral kapcsolják össze. Így a csatlakozás szegecsei mentesülnek a húzóerőktől, és elkerülhetők a nagy alakváltozások.
Ábra 13 - Csatlakozás folytonossági lamellával
Ábr. 14 - A hossztartók csatlakozása a) közúti hídon; b) vasúti hídon
- Merev, hajlításra merev kapcsolatok – Ilyen típusú kapcsolatot találunk a közúti hidak gyalogosjárdáinak tömör konzoljainál. Kisebb nyomatékok esetén a függőleges lemezük csak kétoldalt kapcsolódik a főtartó merevítő szögprofiljai között. A bevezetett nyomaték a merevítésen keresztül a főtartó teljes magasságára oszlik el, illetve erőpárként kerül be annak öveibe.
15 és 16 ábra
- Hajlításra merev sarkok – Az építészetben az oszlopok és gerendák közötti, hajlításra merev sarkokat úgy kell kialakítani, hogy a szög változatlan maradjon, és ne lépjen fel semmilyen helyi feszültségtúllépés. Megbízható sarokkötések például a 16 ábra szerint jönnek létre, amikor szárnylemezeket használnak, vagy a 100 ábra szerint, amikor az oszlop öveiben ébredő befogási nyomatékot erőpárként vesszük fel.
- Keretsarkok – Sokszögű kereteknél a toldás a töréspontban készíthető el, ha a szögkülönbség kicsi; az összekapcsolt rudakat kötésekkel fedik le, mint húzott és nyomott rudakat. A forgatóerők a töréspontban koncentrálódnak, és merevítéseknek kell felvenniük őket. A 101 ábrán figyelni kell a toldás fedésének és a merevítésnek a különbségére, a hajlítónyomaték és az eltérítő erők irányától függően. Nagy erők és jelentős szögkülönbség esetén kerülni kell, hogy a toldás a keret erősen ívelt részére essen. A keretsarkok melletti toldások jobb szerkezeti kialakítást tesznek lehetővé és megkönnyítik a gyártást. A töréspont mindkét oldalán szegecselt univerzális toldásokra példát a 102a és a 102b ábra mutat, ahol a sarok hegesztett részből áll. A 103 ábra a keretoszlop folyamatos keresztgerendához csatlakozó, hajlításra merev kapcsolatát mutatja.
Ábra 17a
Ábr. 17b
Ferde csatlakozások: Az eddig tárgyalt csatlakozásoknál a bordák egymáshoz képest merőlegesen álltak. Ha azonban a szög nem derékszög, akkor a szögvasakat (l. 18) el kell forgatni; nagyon hegyes szögeknél ék alakú alátéteket használnak. A folytonosság biztosítására szolgáló szorítólemezeket és a megtámasztó darabokat adott esetben ugyanúgy kell alkalmazni, mint a derékszögű csatlakozásoknál. A hajlított csatlakozólemezeket (l. 19) nagy excentricitás és jelentős kiegészítő erők terhelik. A ferde csatlakozások kivitelezése könnyebb, ha ráhegesztett csatlakozó lapokat használnak (l. 20).
ábra. 18
Ábr. 19
Ábra. 20