Nosilnost nosilca je v skoraj vseh primerih omejena z izbočenjem tlačenega pasu. To nastopi šele takrat, ko je po izenačitvi napetosti po vsej tlačeni pasnici dosežena meja tečenja. Le ob močnih bočnih podpornitvah je mogoče podneseno robno napetost povečati do območja utrditve gradbenega jekla. Pri ocenjevanju nosilnosti je treba upoštevati dejansko porazdelitev napetosti. Ob predpostavki linearne porazdelitve napetosti bi bila nosilnost podcenjena. Pojave labilnosti je treba še posebej raziskati.
Odpočet otvorov v nosníkoch namáhaných na ohyb
Na ťahovej strane nosníka sa uplatňuje oslabenie prierezu ako pri ťahaných prútoch (trhnutie ťahového pásu v oslabenom priereze). Na posudzovanie otvorov v tomto zmysle platia rovnaké pravidlá ako pre ťahaný prút.
Ker luknje, zapolnjene z zakovicami, na tlačni strani nosilca zelo malo vplivajo na porazdelitev napetosti in deformacij, nosilnost pa je večinoma omejena s stranskim uklonom tlačnega pasu, velikost oslabitve prereza pri nosilcih simetričnih prerezov bistveno ne vpliva na nosilno obremenitev. Zato je že F. Hartmann postavil vprašanje, ali je treba pri simetričnih nosilcih sploh upoštevati oslabitev zaradi lukenj. Pri nesimetričnih prerezih (tlačna stran močnejša) lahko odštevek lukenj na natezni strani nosilca postane odločilen za nosilnost. Pri pogosto ponavljajočih se obremenitvah imajo luknje pomemben vpliv, celo kadar ležijo na večji razdalji od robnih vlaken.
Danes se pri izračunu nosilnosti prereza na upogib uporabljata bruto in neto prerez (poleg drugih merodajnih oblik porušitve). Porušitev po bruto prerezu nastopi na delu prereza, ki ni oslabljen z luknjami. Porušitev po neto prerezu nastopi po prerezu, ki je oslabljen z luknjami, pri čemer je upoštevana površina bruto površina, zmanjšana za površino vseh odprtin.
Zakovice v vratu in v glavi
Pri upogibanju se poleg normalnih napetosti pojavijo tudi strižne napetosti, ki so pri nosilcih z vzporednima pasnicama sorazmerne prečni sili Q. Pri sestavljenih prerezih strižne napetosti na stičnih površinah med posameznimi valjanimi profili prevzemajo zakovice, ki jih povezujejo. Porazdelitev strižne sile T v rebru je parabolična, v pasnicah pa skoraj ravninska. Pri nosilcih s težkimi pasnicami se T v rebru malo razlikuje od povprečne vrednosti Tm, ki pogosto zadošča za prvo oceno.
Obr. 1
Nitovanie v hlave (obr. 1b) majú spoločne preniesť silu čapu TK < TH. Sila čapu medzi jednotlivými pásovými lamelami je ešte menšia a v prípade na obr. 1c sa rozdeľuje na väčší počet nitov.
Nadgradnja nosilca
Vzdolžni spoj navpične pločevine je potreben, kadar je višina pločevine večja od širine pločevin, ki so na voljo. Lahko je potreben tudi zaradi izdelave in transporta. Sponke in zakovice v vzdolžnem spoju nosilca morajo prevzeti isto silo TL, kot bi jo imela nespojena pločevina v vzdolžnem stiku. Ker so oslabitve zaradi lukenj v sponki enake kot v navpični pločevini, mora biti debelina sponke večja ali enaka debelini rebra.
Sl. 2 - Vzdolžni podaljšek navpične pločevine
Priečny spoj pri namáhaní na ohyb môže byť rôznym spôsobom krytý pásikmi. Obr. 3 zobrazuje viac možností dielenského spoja, v ktorom je nadpojený iba zvislý plech. Ak sú pásiky len medzi pásnicovými uhlovníkmi (obr. 3a), zostávajú nekryté pásy zvislého plechu pod pásnicovými uhlovníkmi. Vtedy sú uhlovníky a nitovanie v oblasti spoja zvislého plechu podstatne viac zaťažené, preto treba tento druh spojov obmedziť na menej dôležité spoje s malými silami. Vždy treba uprednostniť úplne krytý spoj. Osobitné pásiky na zvislých ramenách uhlovníkov prijímajú pozdĺžne napätia tohto pásu, ale na prenose priečnej sily sa zúčastňujú len nepatrne. Určité zlepšenie prináša obr. 3c. Pri veľkých silách treba usilovať o pásiky po celej výške zvislého plechu (obr. 3d), čo predpokladá prerušenie pásnicových uhlovníkov. Pásiky majú hrúbku ramena uhlovníka, pri veľkých hrúbkach uhlovníkov sa používajú vyrovnávacie podložky, aby sa ušetrilo na nadbytočnej hrúbke pásika.
Sl. 3 - Priečny nadstavec (dielenský) zvislého plechu
Nadstavec zvislého plechu pri zaťažení priečnou silou: Nosník je v mieste nadstavca zaťažený iba silou Q (M = 0). Pri nadstavci s rovnakými rozstupmi nitov (obr. 4) treba predpokladať, že sily v nitoch NiQ približne zodpovedajú príslušnému prvku plochy e*t spoja nadstavca, t. j. že sily v nitoch sú rozdelené rovnako ako šmykové napätia po výške nosníka, NiQ = e*t*τi = e*Ti. Pri dimenzovaní sa však počíta s rovnomerným rozdelením na všetkých n nitov NiQ = Q/n.
Sl. 4 - Nastavek navpične pločevine z porazdelitvijo prečne sile
Obr. 5 zobrazuje dielenské_ napojenie zvislého plechu (pozdĺžne uholníky a lamely sú spojené na inom mieste).
Obr. 5
Upogibanje z normalno silo: Nosilce, ki so hkrati obremenjeni z upogibnimi momenti in normalnimi silami, dimenzioniramo po istih načelih in ob predpostavki linearne porazdelitve napetosti. Pri polnem odbitku kovic v obeh pasovih uporabni presek in položaj nevtralne osi nista odvisna od primera obremenitve, tako da lahko napetosti od M in N preprosto seštejemo. Obremenitev kovic v nadaljevanju dobimo s superpozicijo sil iz delnih primerov obremenitve M oziroma N.
Oporenie a pripojenie nosníka
Tu bo obravnavana le najobičajnejša izmed številnih rešitev. Pri presoji je vedno treba razmišljati tudi o dodatnih silah, ki nastanejo zaradi odstopanj od bolj ali manj idealiziranih izračunov odpornosti.
Jednoduché uloženie jedného nosníka na horný pás iného stavebného prvku prichádza do úvahy vtedy, keď je k dispozícii veľká stavebná výška. Bežným prípadom je pevné spojenie nitmi alebo skrutkami. Na obr. 6 je zobrazené bežné uloženie kontinuálnych I-strešníc v pozemnom staviteľstve, ktoré zároveň zabraňuje vŕtaniu do úzkych I-pásnic. Nosníky treba v danom prípade zabezpečiť proti prevráteniu, ako aj proti priečnym silám (obr. 7 a 8). V mostnom staviteľstve sa nosníky často združujú (obr. 9); nepohyblivé uloženie pozdĺžneho nosníka na priečny nosník (obr. 10). Pri väčších podperných silách treba nosníky stužiť osadenými uholníkmi alebo privarenými profilmi (obr. 8 až 10). Pri zložených nosníkoch treba zaťaženie priviesť do rebra.
Obr. 6 - Upevnenie krokiev
Sl. 7 in 8
Sl. 9 in 10
Priključek rebra: Na sl. 11 in 12 so prikazani spoji I-nosilcev, ki se v stavbarstvu uporabljajo kot običajni priključki. Iztoritev dobi velik zaobljen prehod, da se prepreči pokanje rebra nosilca. Elastično vpetje pri priključku rebra prinaša določeno povečanje nosilnosti. Opisane deformacije so sicer nenevarne pri pretežno mirni obremenitvi, npr. pri starejših mostovih.
Obr. 11. - Normálne napojenia I-nosníka s kolmým čelným rezom
Sl. 12 - Navadni priključki s prirezanimi konci I-nosilca
Spoji, togi na upogib se izvajajo, kadar je potreben spoj brez spremembe kota (nadaljevalni nosilci, togi vogali okvirjev) ali kadar obstaja nevarnost porušitve zaradi utrujanja pri spremenljivi obremenitvi, zlasti pri železniških mostovih. Uporabijo se lahko lamele za kontinuiteto, priključki togi na upogib, vogali togi na upogib, vogali okvirjev.
- Lamele za kontinuiteto – Če je treba priključiti nosilce, ki ležijo v isti ravnini, se oba zgornja pasova povežeta z lamelo ali vezjo za kontinuiteto. Tako so zakovni priključki razbremenjeni nateznih sil in velike deformacije so preprečene.
Obr. 13 - Napojenie s lamelou pre kontinuitu
Sl. 14 - Priključek vzdolžnih nosilcev a) mostu na avtocesti; b) železniškega mostu
- Togi na upogib - Takšno vrsto priključka najdemo pri polnih konzolah pešpoti cestnih mostov. Pri manjših momentih je njihova navpična pločevina priključena le dvostransko med kotnike za ojačenje glavnega nosilca. Vneseni moment se preko ojačitve porazdeli po celotni višini glavnega nosilca oziroma se v njegovi pasnici uvede kot par sil.
Sl. 15 in 16
- Okoli, togi na upogib – Kote, toge na upogib med stebri in prekladami v stavbarstvu je treba tako konstruirati, da je kot nespremenljiv in da ne nastopijo nobeni lokalni prekoračitvi napetosti. Zanesljive zveze v kotih nastanejo npr. po sl. 16, kadar se uporabljajo krilne pločevine, ali po sl. 100, kadar se moment vpetja v pasovih stebra prevzame kot par sil.
- Koti okvirja – Pri poligonalnih okvirjih je mogoče stik izdelati v prelomu, če je razlika v kotu majhna; spojene palice se prekrivajo s povezavami kot natezne in tlačne palice. Sile obračanja so koncentrirane na mestu preloma in jih morajo prevzeti ojačitve. Na sl. 101 je treba upoštevati razliko v prekrivanju stika in ojačitvi, odvisno od smisla upogibnega momenta in prečnih sil. Pri velikih silah in precejšnji razliki v kotu se izogiba temu, da bi stik prišel v močno ukrivljen del okvirja. Stiki ob kotih okvirja omogočajo boljšo konstrukcijsko obliko in olajšajo izdelavo. Primere z zakovičenimi univerzalnimi stiki na obeh straneh preloma prikazujeta sl. 102a in sl. 102b, kjer je kot sestavljen iz varjenega dela. Na sl. 103 je prikazana vezi, togo na upogib, okvirnega stebra s kontinuiranim prečnikom.
Obr. 17a
Obr. 17b
Poševni priključki: Na doslej obravnavanih priključkih so rebra stala med seboj pravokotno. Če pa kot ni pravi, se kotniki (sl. 18) zasukajo, pri zelo ostrih kotih pa se uporabljajo klinasti podložki. Uporabiti je treba vezice za kontinuiteto in podporne kose v danem primeru enako kot pri pravih priključkih. Zvita priključna pločevina (sl. 19) je povezana z velikim ekscentričnostnim odmikom in znatnimi dodatnimi silami. Izdelava poševnih priključkov se olajša, kadar se uporabljajo navarjene priključne ploščice (sl. 20).
Obr. 18
Obr. 19
Obr. 20