Nosilnost nosilca je v skoraj vseh primerih omejena z uklonom tlačenega pasu. To nastopi šele tedaj, ko je dosežena meja tečenja po izenačitvi napetosti povsod v tlačeni nogi. Le ob močnih bočnih oporah je mogoče povečati sprejeto robno napetost do območja utrditve konstrukcijskega jekla. Pri ocenjevanju nosilnosti je treba upoštevati dejansko porazdelitev napetosti. Ob predpostavki linearne porazdelitve napetosti bi bila nosilnost podcenjena. Pojave labilnosti je treba posebej preizkusiti.
Odbitek lukenj v nosilcih, obremenjenih na upogib
Na natezni strani nosilca deluje oslabitev prereza kot pri nateznih palicah (trganje nateznega pasu po oslabljenem prerezu). Za izvrtine v tem smislu veljajo enaka pravila kot za natezno palico.
Ker luknje, zapolnjene z zakovicami, na stisnjeni strani nosilca zelo malo vplivajo na porazdelitev napetosti in deformacij, nosilnost pa je večinoma omejena s stranskim uklonom stisnjenega pasu, velikost oslabitve prereza pri nosilcih simetričnih prerezov bistveno ne vpliva na nosilno obtežbo. Zato je že F. Hartmann postavil vprašanje, ali je pri simetričnih nosilcih sploh treba upoštevati oslabitev zaradi lukenj. Pri nesimetričnih prerezih (stisnjena stran močnejša) lahko odštevanje lukenj na natezni strani nosilca postane odločilno za nosilnost. Pri pogosto ponavljajočih se obremenitvah imajo luknje precejšen vpliv, tudi kadar ležijo na večji razdalji od robnih vlaken.
Danes se pri izračunu nosilnosti preseka na upogib uporabljata bruto in neto presek (poleg drugih merodajnih načinov porušitve). Porušitev po bruto preseku nastopi na delu preseka, ki ni oslabljen z luknjami. Porušitev po neto preseku nastopi po preseku, oslabljenem z luknjami, upoštevana površina pa je bruto površina, zmanjšana za površino vseh odprtin.
Zakovci v vratu in v glavi
Pri upogibu se poleg normalnih napetosti pojavljajo tudi strižne napetosti, ki so pri nosilcih s paralelnima pasnicama sorazmerne s prečno silo Q. Pri sestavljenih prerezih prevzemajo strižne napetosti na stičnih ploskvah med posameznimi valjanimi profili zakovice, ki jih povezujejo. Porazdelitev strižnih sil T v stojini je parabolična, v pasnicah pa skoraj pravolinijska. Pri nosilcih s težkimi pasnicami se T v stojini malo razlikuje od povprečne vrednosti Tm, ki pogosto zadošča za prvo oceno.
Slika 1
V glavi zakovice (sl. 1b) morajo skupaj prevzeti silo moznika TK < TH. Sila moznika med posameznimi pasovnimi lamelami je še manjša in se za primer na sl. 1c porazdeli na večje število zakovic.
Nadaljevanje nosilca
Vzdolžni spoj navpične pločevine je potreben, kadar je višina pločevine večja od širin pločevin, ki so na voljo. Lahko je potreben tudi zaradi izdelave in transporta. Povezovalne ploščice in zakovice v vzdolžnem spoju enega nosilca morajo prevzeti isto silo TL, kot bi jo imela neprekinjena pločevina v vzdolžnem spoju. Ker so oslabitve zaradi lukenj v povezovalni ploščici enake kot v navpični pločevini, mora biti debelina povezovalne ploščice večja ali enaka debelini rebra.
Sl. 2 - Vzdolžni nastavak navpične pločevine
Prečni spoj pri obremenitvi na upogib je lahko na različne načine pokrit s spojkami. Sl. 3 prikazuje več možnosti delavniškega spoja, v katerem je spojen le navpični pločevinasti del. Če so spojke le med pasnimi kotniki (sl. 3a), ostanejo nepokrite pasove navpične pločevine pod pasnimi kotniki. Tedaj so kotniki in zakovice na območju spoja navpične pločevine bistveno bolj obremenjeni, zato je treba to vrsto spojev omejiti na manj pomembne zveze z majhnimi silami. Vedno je treba dajati prednost popolnoma pokritemu spoju. Posebne spojke na navpičnih krakih kotnikov prevzemajo vzdolžne napetosti tega pasu, vendar le neznatno sodelujejo pri prevzemu prečne sile. Nekaj izboljšanja pri tem prinaša sl. 3c. Pri velikih silah si je treba prizadevati za spojke po vsej višini navpične pločevine (sl. 3d), kar predpostavlja, da je treba pasne kotnike prekiniti. Spojke dobijo debelino kraka kotnika, pri velikih debelinah kotnikov pa se uporabljajo izravnalne podložke, da bi prihranili pri nepotrebni debelini spojke.
Sl. 3 - Prečni spoj (delavniški) navpične pločevine
Nadaljevanje navpične pločevine pri obremenitvi s prečno silo: Nosilec je na mestu nadaljevanja obremenjen samo z Q (M = 0). Za nadaljevanje z enakimi razmiki kovičkov (sl. 4) je treba predpostaviti, da sile v kovicah NiQ približno ustrezajo ustreznemu elementu površine e*t spoja nadaljevanja, tj. da so sile v kovicah porazdeljene tako kot strižne napetosti po višini nosilca, NiQ = e*t*τi = e*Ti. Kljub temu se pri dimenzioniranju računa z enakomerno porazdelitvijo na vse n kovice NiQ = Q/n.
Sl. 4 - Nadaljevanje navpične pločevine z razporeditvijo prečne sile
Sl. 5 prikazuje delavniški_ spoj navpične pločevine (ravni kotniki in lamele so spojeni na drugem mestu).
Slika 5
Upogib z normalno silo: Nosilci, ki so hkrati obremenjeni z upogibnimi momenti in normalnimi silami, se dimenzionirajo po istih načelih in ob predpostavki linearne porazdelitve napetosti. Pri polnem upoštevanju zakovic v obeh pasovih je uporabni prerez in lega nevtralne osi neodvisna od primera obremenitve, tako da je mogoče napetosti od M in N preprosto sešteti. Obremenitev zakovic v nadaljevanju se dobi s superpozicijo sil iz delnih primerov obremenitve M, oz. N.
Podpiranje in priključek nosilca
Tu bo obravnavana le najpogostejša od številnih rešitev. Pri ocenjevanju je treba vedno razmišljati o dodatnih silah, ki nastanejo zaradi odstopanj od bolj ali manj idealiziranih izračunov odpornosti.
Preprosto naslanjanje enega nosilca na zgornji pas nekega drugega gradbenega elementa pride v poštev, kadar je na voljo velika gradbena višina. Običajen je primer toge zveze z zakovicami ali vijaki. Na sl. 6 je prikazano običajno naslanjanje kontinuirnih I-rožnjač v gradbeništvu, ki prav tako preprečuje vrtanje v ozka I-kraka. Nosilce je treba v danem primeru zavarovati proti prevrnitvi in tudi proti prečnim silam (sl. 7 in 8). V mostogradnji se nosilci pogosto parijo (sl. 9); nepremično naslanjanje vzdolžnega nosilca na prečni nosilec (sl. 10). Nosilce je treba pri večjih opornih silah utrditi z vgrajenimi kotniki ali privarjenimi profili (sl. 8 do 10). Pri sestavljenih nosilcih je treba obtežbo speljati v rebro.
Sl. 6 - Pritrjevanje rožnjač
Sl. 7 in 8
Sl. 9 in 10
Priključek rebra: Na sl. 11 in 12 so prikazani spoji I-nosilcev, ki se v gradbeništvu uporabljajo kot normalni priključki. Izrez dobi velik zaobljen prehod, da bi se izognili razpokanju rebra nosilca. Elastična vkleščenost zaradi priključka rebra prinaša določeno povečanje nosilnosti. Opisane deformacije so sicer nenevarne pri pretežno mirni obremenitvi, kot npr. pri starejših mostovih.
Sl. 11. - Normalni priključki I-nosilca s pravokotnim končnim prerezom
Sl. 12 - Normalni spoji z odrezanimi konci I-nosilca
Veze krute na savijanje se uporabljajo, kadar je potrebna zveza brez spremembe kota (zvezni nosilci, togi koti okvirja) ali kadar obstaja nevarnost porušitve zaradi utrujanja pri spremenljivih obremenitvah, zlasti pri železniških mostovih. Uporabijo se lahko kontinuitetne lamele, priključki togi na upogib, koti togi na upogib, koti okvirja.
- 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 zakovice priključka razbremenjene nateznih sil in se izogne velikim deformacijam.
Sl. 13 - Priključek z lamelo za kontinuiteto
Sl. 14 - Priključek vzdolžnih nosilcev a) avtocestnega mostu; b) železniškega mostu
- Togi priključki 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 ojačitev glavnega nosilca. Vneseni moment se prek ojačitev porazdeli na celotno višino glavnega nosilca oziroma se vpelje v njegove pasove kot vez sil.
Sl. 15 in 16
- Uglovi togo na upogib – Uglove toge na upogib med stebri in prekladami v gradbeništvu je treba zasnovati tako, da je kot nespremenljiv in da ne nastopijo nikakršne lokalne prekoračitve napetosti. Zanesljive zveze v vogalih nastanejo npr. po sl. 16, kadar se uporabljajo krilne pločevine, ali po sl. 100, kadar se moment vkleščenja v pasnicah stebra sprejme kot par sil.
- Koti okvirja – Pri poligonalnih okvirih je mogoče podaljšek izvesti v prelomni točki, če je razlika kota majhna; spojene palice se prekrivajo s povezavami kot natezne in tlačne palice. Rotacijske sile so skoncentrirane na mestu preloma in jih morajo prevzeti ojačitve. Na sl. 101 je treba paziti na razliko v prekrivanju podaljška in na ojačitev, odvisno od smeri momenta upogiba in odklonskih sil. Pri velikih silah in znatni razliki v kotu se izogiba temu, da bi podaljšek prišel v močno ukrivljen del okvirja. Podaljški ob kotih okvirja omogočajo boljšo konstruktivno obliko in olajšajo izdelavo. Primere z zakovicami izvedenih univerzalnih podaljškov na obeh straneh prelomne točke prikazujeta sl. 102a in sl. 102b, pri kateri je kot sestavljen iz zvarjenega dela. Na sl. 103 je prikazana na upogib toga povezava stebra okvirja s kontinuirano prečko.
Slika 17a
Slika 17b
Poševni priključki: Pri doslej obravnavanih priključkih so rebra medsebojno stala pravokotno. Če pa kot ni pravi, se kotniki (sl. 18) razpirajo, pri zelo ostrih kotih pa se uporabljajo klinasti podstavki. Uporabiti veznike za kontinuiteto in kose za oporo v danem primeru enako kot pri pravokotnih priključkih. Zgibane priključne pločevine (sl. 19) so povezane z velikim ekscentričnim odmikom in znatnimi dodatnimi silami. Izdelava poševnih priključkov se olajša, kadar se uporabljajo privarjene priključne ploščice (sl. 20).
Slika 18
Slika 19
Slika 20