Bæreevnen til bæreren begrenses i nesten alle tilfeller av knekking av den trykkede flensen. Dette oppstår først når flytegrensen er nådd etter at spenningen er utjevnet over hele den trykkede flensen. Bare ved sterke sideopplager kan den tålelige randspenningen økes opp til området for herding av konstruksjonsstål. Ved vurdering av bæreevnen må den faktiske spenningsfordelingen tas i betraktning. Med forutsetning om en rettlinjet spenningsfordeling ville bæreevnen bli undervurdert. Labilitetsfenomener bør undersøkes særlig.
Fradrag for hull i bjelker belastet i bøyning
På strekk-siden av bjelken virker en svekkelse av tverrsnittet som ved strekkstenger (rivning av strekkflensen langs det svekkede tverrsnittet). For fradrag av hull gjelder i denne sammenheng de samme reglene som for en strekkstang.
Ettersom hull fylt med nagler på den trykkpåkjente siden av bjelken har svært liten innvirkning på spenning- og deformasjonsfordelingen, og bæreevnen i hovedsak begrenses av sideveis knekking av den trykkpåkjente flensen, har størrelsen på tverrsnittssvekkelsen ved bjelker med symmetrisk tverrsnitt liten betydning for bæreevnen. Derfor reiste allerede F. Hartmann spørsmålet om det i det hele tatt er nødvendig å ta hensyn til svekkelsen fra hull ved symmetriske bærere. Ved usymmetriske tverrsnitt (trykkpåkjent side sterkere) kan fradraget for hull på bjelkens strekkpåkjente side bli avgjørende for bæreevnen. Ved ofte gjentatt belastning har hullene betydelig innvirkning, selv når de ligger i større avstand fra randfibrene.
I dag brukes brutto- og nettoprofil i beregningen av tverrsnittets bæreevne ved bøying (i tillegg til andre relevante bruddformer). Brudd etter brutto tverrsnitt skjer i den delen av tverrsnittet som ikke er svekket av hull. Brudd etter netto tverrsnitt skjer i tverrsnittet som er svekket av hull, og arealet som tas i betraktning, er bruttoarealet redusert med arealet av alle åpninger.
Nagler i halsen og i hodet
Ved bøying opptrer, i tillegg til normalspenningene, også skjærspenninger, som for bærere med parallelle flenser er proporsjonale med tverrkraften Q. For sammensatte tverrsnitt tas skjærspenningene i kontaktflatene mellom de enkelte valsete profilene opp av naglene som forbinder dem. Fordelingen av skjærkraften T i livet er parabolsk, i flensene nesten rettlinjet. For bærere med tunge flenser skiller T i livet seg lite fra middelverdien Tm, som ofte er tilstrekkelig for en første vurdering.
Fig. 1
Naglene i hodet (fig. 1b) skal til sammen ta opp skjærkraften TK < TH. Skjærkraften mellom de enkelte båndlamellene er enda mindre og fordeles i tilfellet på fig. 1c på et større antall nagler.
Fortsettelse av bjelken
Lengdeutvidelse av den vertikale platen er nødvendig når platehøyden er større enn den tilgjengelige platbredden. Den kan også være nødvendig av hensyn til fabrikasjon og transport. Forbindelsesplater og nagler i lengdeutvidelsen av en bærer skal ta opp den samme kraften TL som den uavbrutte platen ville hatt i den langsgående skjøten. Siden svekkelsene ved hullene i forbindelsesplaten er de samme som i den vertikale platen, må tykkelsen på forbindelsesplaten være større enn eller lik tykkelsen på ribben.
Fig. 2 - Langsgående fortsettelse av den vertikale platen
Tverrskjøt under bøyningsbelastning kan på ulike måter dekkes av lasker. Fig. 3 viser flere muligheter for verkstedskjøt, der bare den vertikale platen er skjøtet. Hvis laskene bare er mellom båndvinklene (fig. 3a), blir det stående udekkede striper av den vertikale platen under båndvinklene. Da blir vinklene og naglene i området ved skjøten i den vertikale platen betydelig mer belastet, og derfor bør denne typen skjøter begrenses til mindre viktige forbindelser med små krefter. En helt dekket skjøt bør alltid foretrekkes. Særlige lasker på de vertikale armene av vinklene tar opp lengdekreftene i denne stripen, men deltar bare i liten grad i opptaket av tverrkraften. En viss forbedring gir fig. 3c. Ved store krefter bør man strebe etter lasker over hele høyden av den vertikale platen (fig. 3d), noe som forutsetter at båndvinklene må avbrytes. Laskene får tykkelse tilsvarende vinkelenes arm, og ved store vinkeltykkelser brukes utjevningsklosser for å spare unødvendig lasketykkelse.
Fig. 3 - Tverrskjøt (verksted) av vertikal plate
Vertikal plateskjøt under belastning av tverrkraft: Bjelken er på skjøtestedet belastet bare med Q (M = 0). For en skjøt med like avstander mellom naglene (fig. 4) må man anta at kreftene i naglene NiQ omtrent svarer til det tilhørende arealelementet e*t i skjøtforbindelsen, dvs. at kreftene i naglene fordeles på samme måte som skjærspenningene over bjelkens høyde, NiQ = e*t*τi = e*Ti. Likevel regnes det ved dimensjoneringen med jevn fordeling på alle n nagler NiQ = Q/n.
Fig. 4 - Fortsettelse av den vertikale platen med fordeling av skjærkraft
Fig. 5 viser en verkstedmessig_ skjøt av vertikal plate (kantvinkler og lameller er skjøtet et annet sted).
Fig. 5
Bøyning med normalkraft: Bærere som samtidig er belastet med bøyemomenter og normalkrefter dimensjoneres etter de samme prinsippene og under forutsetning av en rettlinjet spenningsfordeling. Ved full fradrag av nagler i begge flenser avhenger tverrsnittets effektive del og nullinjens plassering ikke av lasttilfellet, slik at spenningene fra M og N enkelt kan summeres. Belastningen på naglene i det følgende fås ved superposisjon av kreftene fra de delvise lasttilfellene M, henholdsvis N.
Opplag og tilkobling av bærer
Her vil bare den vanligste av de mange løsningene bli behandlet. Ved vurderingen må man alltid tenke på tilleggskrefter som oppstår som følge av avvik fra mer eller mindre idealiserte beregninger av bæreevne.
Enkel opplagring av en bærer på overflensen til et annet bygningsdels kan komme på tale når det er stor tilgjengelig byggehøyde. Det normale tilfellet er en fast forbindelse med nagler eller bolter. På fig. 6 er vist den normale opplagringen av kontinuerlige I-bjelker i bygningskonstruksjon, som på samme måte unngår boring i de smale I-livene. Bærerne må i det aktuelle tilfellet sikres mot velting samt mot tverrkrefter (fig. 7 og 8). I brobygging sammenkobles bærere ofte (fig. 9); fast opplagring av en lengdebærer på en tverrbærer (fig. 10). Ved større opplagerkrefter bør bærerne avstives med innpassede vinkler eller påsveisede profiler (fig. 8 til 10). Ved sammensatte bærere må lasten ledes inn i ribben.
Fig. 6 - Feste av sperrer
Fig. 7 og 8
Fig. 9 og 10
Tverrforbindelse i ribben: På fig. 11 og 12 er vist forbindelser for I-bjelker, som brukes i bygningskonstruksjon som vanlige tilkoblinger. Utskjæringen får en stor avrunding for å unngå sprekkdannelse i bjelkens ribbe. Den elastiske innspenningen fra ribbetilkoblingen medfører en viss økning i bæreevnen. De beskrevne deformasjonene er riktignok ufarlige ved overveiende rolig last, som for eksempel ved eldre broer.
Fig. 11. - Normale tilkoblinger for I-bjelke med vinkelrett endesnitt
Fig. 12 - Normale tilkoblinger med avkuttede ender på I-bjelke
Stive bøyningsforbindelser utføres når det er nødvendig med en forbindelse uten vinkelendring (kontinuerlige bærere, stive hjørner i rammer), eller når det foreligger fare for brudd på grunn av utmattelse ved vekslende belastning, særlig ved jernbanebroer. Det kan brukes kontinuitetslameller, bøyningsstive forbindelser, bøyningsstive hjørner, rammehjørner.
- Kontinuitetslameller – Hvis bærene som ligger i samme plan skal forbindes, sammenføyes begge de øvre båndene med lamell eller kontinuitetsbøyle. Slik fritas naglene i forbindelsen for strekkrefter, og store deformasjoner unngås.
Fig. 13 - Tilkobling med lamell for kontinuitet
Fig. 14 - Tilkobling av langsgående bærere til a) motorveibru; b) jernbanebru
- Faste bøyeforbindelser – Denne typen forbindelse finner vi ved massive konsoller for gangveier på veibroer. Ved mindre momenter er den vertikale platen bare tosidig tilkoblet mellom hjørnene som stiver av hovedbjelken. Det påførte momentet fordeles gjennom avstivningen over hele høyden på hovedbjelken, dvs. det innføres i dens flenser som et kraftpar.
Fig. 15 og 16
- Vinkelledd stive mot bøyning – Vinkelledd stive mot bøyning mellom søyler og bærere i byggfaget bør konstrueres slik at vinkelen er uforanderlig og at det ikke oppstår noen lokale spenningsoverskridelser. Pålitelige forbindelser i hjørnene oppstår for eksempel i henhold til fig. 16 når vingebeslag brukes, eller i henhold til fig. 100 når innspenningsmomentet i søylens flenser opptas som et kraftpar.
- Hjørner i rammer – På polygonale rammer kan skjøten utføres i knekkpunktet dersom vinkelavviket er lite; de sammenføydе stengene dekkes med bånd som strekk- og trykkstenger. Dreiemomentkreftene samles i knekkpunktet og må opptas av avstivninger. På fig. 101 bør man merke seg forskjellen i overdekning av skjøten og avstivningen, avhengig av retningen på bøyemomentet og sidekreftene. Ved store krefter og betydelig vinkelavvik unngår man at skjøten kommer inn i en sterkt krummet del av rammen. Skjøter ved siden av rammens hjørner gir en bedre konstruktiv form og gjør utførelsen enklere. Eksempler med naglede universalskjøter på begge sider av knekkpunktet vises i fig. 102a og fig. 102b, der hjørnet består av en sveiset del. På fig. 103 vises forbindelsen som er bøyningsstiv i rammestolpen med den kontinuerlige tverrbjelken.
Fig. 17a
Fig. 17b
Skrå forbindelser: I forbindelsene som er behandlet så langt, stod ribbene vinkelrett på hverandre. Dersom vinkelen imidlertid ikke er rett, vries vinkeljernene (fig. 18), og ved svært spisse vinkler brukes kileformede mellomlegg. Bruk kontinuitetsbeslag og støttebiter i det aktuelle tilfellet som ved rette forbindelser. Bøyde forbindelsesplater (fig. 19) er forbundet med stor eksentrisitet og betydelige tilleggskrefter. Utførelsen av skrå forbindelser forenkles når sveisede forbindelsesplater brukes (fig. 20).
Fig. 18
Fig. 19
Fig. 20