Taşıyıcının taşıma kapasitesi hemen hemen tüm durumlarda basınç altındaki başlığın burkulmasıyla sınırlanır. Bu durum ancak basınç altındaki başlıkta gerilmeler her yerde eşitlendiğinde akma sınırına ulaşıldıktan sonra ortaya çıkar. Yalnızca güçlü yanal mesnetlerle, karşılanabilen kenar gerilmesi yapı çeliğinin sertleşme bölgesine kadar yükseltilebilir. Taşıma kapasitesinin değerlendirilmesinde gerçek gerilme dağılımı dikkate alınmalıdır. Gerilmenin doğrusal dağıldığı varsayımıyla taşıma kapasitesi olduğundan düşük bulunur. Kararsızlık olayları özellikle incelenmelidir.
Eğilme etkisindeki taşıyıcılarda delik indirimi
Kirişin çekme tarafında, çekme çubuklarındaki gibi kesit zayıflaması etkili olur (çekme başlığının zayıflatılmış kesitte yırtılması). Bu anlamda deliklerin reddi için, çekme çubuğu için geçerli olan kurallar aynıdır.
Perçinlerle doldurulmuş delikler, kirişin basınç altındaki tarafında gerilme ve deformasyon dağılımını çok az etkilediğinden ve taşıma kapasitesi çoğunlukla basınçlı başlığın yan burkulmasıyla sınırlı olduğundan, simetrik kesitli kirişlerde kesit zayıflamasının büyüklüğü taşıma yükünü önemli ölçüde etkilemez. Bu nedenle F. Hartmann daha o zaman, simetrik kirişlerde deliklerden kaynaklanan zayıflığın hiç hesaba katılıp katılmaması gerektiği sorusunu ortaya koymuştur. Asimetrik kesitlerde (basınç tarafı daha güçlü) çekme tarafındaki delik indirimi, taşıma kapasitesi açısından belirleyici hale gelebilir. Sık tekrarlanan yükler altında, kenar liflerinden daha uzakta bulunsalar bile delikler önemli etkiye sahiptir.
Günümüzde eğilme altındaki kesit taşıma gücü hesabında brüt ve net kesit kullanılır (diğer ilgili kırılma türlerinin yanında). Brüt kesitte kırılma, deliklerle zayıflatılmamış kesit kısmında meydana gelir. Net kesitte kırılma, deliklerle zayıflatılmış kesitte meydana gelir ve dikkate alınan alan, tüm açıklıkların alanı çıkarılmış brüt alandır.
Boyunda ve başta çiviler
Eğilmede, normal gerilmelerin yanı sıra, paralel başlıklı taşıyıcılarda enine kuvvet Q ile orantılı olan kayma gerilmeleri de ortaya çıkar. Karmaşık kesitlerde, bireysel haddelenmiş profilleri birbirine bağlayan perçinler, bunların temas yüzeylerinde kayma gerilmelerini taşır. Kesitteki kayma kuvvetlerinin T dağılımı gövdede paraboliktir, başlıklarda ise neredeyse doğrusaldır. Ağır başlıklı taşıyıcılarda, gövdedeki T ile çoğu zaman ilk değerlendirme için yeterli olan ortalama değer Tm arasında az bir fark vardır.
Şek. 1
Başlıkta bulunan perçinler (şek. 1b) birlikte, TK < TH olan mafsal kuvvetini karşılamak zorundadır. Tek tek kuşak lamelleri arasındaki mafsal kuvveti daha da küçüktür ve şek. 1c’deki durumda daha çok sayıda perçine dağıtılır.
Kiriş devamı
Dikey levhanın boyuna ek parçası, levha yüksekliği eldeki levha genişliklerinden daha büyük olduğunda gereklidir. Yapım ve taşıma bakımından da gerekli olabilir. Bir taşıyıcının boyuna ekinde bulunan bağ lama ve perçinler, boyuna birleşimde eklenmemiş levhanın sahip olacağı aynı TL kuvvetini karşılamalıdır. Bağ lama içindeki deliklerin neden olduğu zayıflama dikey levhadakiyle aynı olduğundan, bağ lama kalınlığı kiriş kalınlığından büyük ya da en az onun kadar olmalıdır.
Şek. 2 - Dikey sacın boyuna uzatması
Eğilme etkisi altındaki enine ek çeşitli şekillerde bağlantı plakalarıyla kaplanabilir. Şek. 3, yalnızca düşey levhanın uzatıldığı atölye ekinin birkaç olanağını göstermektedir. Bağlantı plakaları yalnızca başlık köşebentleri arasında ise (şek. 3a), başlık köşebentlerinin altında düşey levhanın kaplanmamış şeritleri kalır. Bu durumda köşebentler ve perçinler, düşey levha ekinin bulunduğu bölgede belirgin biçimde daha fazla yüklenir; bu nedenle bu tür ekler, daha az önemli ve küçük kuvvetli bağlantılarla sınırlandırılmalıdır. Her zaman tamamen kaplanmış ek tercih edilmelidir. Köşebentlerin düşey kolları üzerindeki özel bağlantı plakaları bu şeridin boyuna gerilmelerini taşır, ancak enine kuvvetin alınmasına yalnızca çok az katkıda bulunur. Bu konuda belirli bir iyileştirmeyi şek. 3c getirir. Büyük kuvvetlerde, düşey levhanın tüm yüksekliği boyunca bağlantı plakaları yapılmasına yönelinmelidir (şek. 3d); bu da başlık köşebentlerinin kesilmesini gerektirir. Bağlantı plakaları köşebent kolu kalınlığını alır; büyük köşebent kalınlıklarında, bağlantı plakasının gereksiz kalınlığından tasarruf etmek için dengeleme takozları kullanılır.
Şek. 3 - Düşey sacın enine devamı (atölye)
Düşey sac ek yerinin kesme kuvveti etkisi altındaki devamı: Kiriş, ek yerinde yalnızca Q ile yüklenmiştir (M = 0). Eşit perçin aralıklı bir devam için (şek. 4) perçinlerdeki NiQ kuvvetlerinin, ek yerinin ilgili e*t yüzey elemanına yaklaşık olarak karşılık geldiği, yani perçin kuvvetlerinin kiriş yüksekliği boyunca kesme gerilmeleri gibi dağıldığı, NiQ = e*t*τi = e*Ti varsayılmalıdır. Bununla birlikte boyutlandırmada tüm n perçine eşit dağılım esas alınır; NiQ = Q/n.
Şek. 4 - Enine kesme kuvvetinin dağılımıyla birlikte dikey levhanın devamı
Şek. 5 atölye yapımı dikey sac ekini göstermektedir (şerit köşebentler ve lameller başka yerde birleştirilmiştir).
Şek. 5
Normal kuvvetle eğilme: Aynı anda eğilme momentleri ve normal kuvvetlerle yüklenen taşıyıcılar, aynı ilkeler uyarınca ve doğrusal gerilme dağılımı varsayımı altında boyutlandırılır. Her iki başlıkta perçinlerin tam olarak kesit dışı bırakılması halinde, faydalı kesit ve sıfır ekseninin konumu yükleme durumuna bağlı değildir; böylece M ve N’den kaynaklanan gerilmeler kolayca toplanabilir. Devamlı ekteki perçin yüklemesi, kısmi yükleme durumları M, ve N’den kaynaklanan kuvvetlerin süperpozisyonu ile elde edilir.
Taşıyıcının mesnetlenmesi ve bağlantısı
Burada çok sayıdaki çözümden yalnızca en yaygın olanı ele alınacaktır. Değerlendirme yaparken her zaman, daha çok ya da daha az idealize edilmiş dayanım hesaplarından doğan ek kuvvetler de göz önünde bulundurulmalıdır.
Basit mesnetleme, bir taşıyıcının başka bir yapı elemanının üst başlığına oturtulması, büyük bir yapı yüksekliğinin mevcut olduğu durumlarda söz konusu olur. Normal durum, perçinli ya da cıvatalı rijit bağlantıdır. Şek. 6’de, dar I-gövde kısımlarında delik açmaktan da kaçınan, yapı işlerinde sürekli I-kirişlerin normal mesnetlenmesi gösterilmiştir. Taşıyıcılar, gerekli durumda devrilmeye karşı olduğu kadar enine kuvvetlere karşı da emniyete alınmalıdır (şek. 7 ve 8). Köprü yapımında taşıyıcılar sık sık çiftlenir (şek. 9); boyuna taşıyıcının enine taşıyıcıya sabit mesnetlenmesi (şek. 10). Daha büyük mesnet kuvvetlerinde taşıyıcılar, yerleştirilmiş köşebentlerle veya kaynaklı profillerle rijitleştirilmelidir (şek. 8 ile 10 arasında). Karmaşık taşıyıcılarda yük, gövdeye aktarılmalıdır.
Şek. 6 - Merteklerin sabitlenmesi
Şek. 7 ve 8
Şek. 9 ve 10
Kaburga bağlantısı: Şek. 11 ve 12’de, yapı mühendisliğinde normal bağlantılar olarak kullanılan I-kiriş bağlantıları gösterilmiştir. Kesim büyük bir yuvarlatma alır; böylece taşıyıcı kaburganın çatlaması önlenir. Kaburga bağlantısının elastik sıkıştırılması, taşıma kapasitesinde belirli bir artış sağlar. Açıklanan deformasyonlar, örneğin eski köprülerde olduğu gibi, çoğunlukla sakin yükleme altında elbette zararsızdır.
Şek. 11. - Uç kesiti dik olan I-kirişlerinin normal bağlantıları
Şek. 12 - I-kirişlerinin kesilmiş uçlarıyla normal birleşimler
Eğilmeye karşı rijit bağlantılar, açının değişmemesi gereken durumlarda (sürekli kirişler, rijit çerçeve köşeleri) veya değişken yük altında, özellikle demiryolu köprülerinde, yorulma nedeniyle kırılma tehlikesi bulunduğunda yapılır. Süreklilik lamelleri, eğilmeye karşı rijit bağlantılar, eğilmeye karşı rijit köşeler, çerçeve köşeleri kullanılabilir.
- Süreklilik lamelleri – Aynı düzlemde bulunan taşıyıcıları birleştirmek gerekiyorsa, her iki üst başlık lamel ya da süreklilik bağı ile birleştirilir. Böylece bağlantı perçinleri çekme kuvvetlerinden kurtulur ve büyük deformasyonlar önlenir.
Şek. 13 - Süreklilik için lamelli bağlantı
Şek. 14 - Otoyol köprüsünde a) ve demiryolu köprüsünde b) boyuna taşıyıcıların bağlantısı
- Bükülmeye karşı rijit bağlantılar – Bu tür bağlantılar, karayolu köprülerindeki yaya yollarının dolu konsollarında görülür. Daha küçük momentlerde bunların düşey levhası, yalnızca ana taşıyıcının rijitleştirme köşebentleri arasında çift taraflı olarak bağlanır. Uygulanan moment, rijitleştirme elemanları üzerinden ana taşıyıcının tüm yüksekliğine dağıtılır, yani kuvvet çifti olarak onun başlıklarına aktarılır.
Şek. 15 ve 16
- Eğilmeye karşı rijit köşeler – Yapı işlerinde kolonlar ile kiriş altlıkları arasındaki eğilmeye karşı rijit köşeler, açı değişmez kalacak ve hiçbir yerel gerilme aşımı oluşmayacak şekilde tasarlanmalıdır. Güvenilir köşe bağlantıları örneğin şek. 16’e göre kanat levhalar kullanıldığında veya şek. 100’ye göre kolon kuşaklarındaki ankastre momenti kuvvet çifti olarak alındığında oluşur.
- Çerçeve köşeleri – Çokgen çerçevelerde, açı farkı küçükse ek parça kırılma noktasında yapılabilir; birleştirilen çubuklar, çekme ve basınç çubuklarında olduğu gibi bağlarla sarılır. Burulma kuvvetleri kırılma noktasında yoğunlaşır ve rijitleştiriciler tarafından karşılanmalıdır. Şek. 101’de, eğilme momentinin ve yön değiştirme kuvvetlerinin yönüne bağlı olarak ekin kaplanması ve rijitleştirilmesi arasındaki farka dikkat edilmelidir. Büyük kuvvetler ve belirgin açı farkı durumunda, ekin çerçevenin çok eğri bölümüne gelmesinden kaçınılır. Çerçeve köşelerinin yanındaki ekler daha iyi bir yapısal biçim sağlar ve imalatı kolaylaştırır. Kırılma noktasının her iki tarafında perçinli üniversal ekli örnekleri şek. 102a ve şek. 102b verir; burada köşe, kaynaklı bir parçadan oluşur. Şek. 103’te, çerçeve kolonunun sürekli bir kirişle eğilmeye karşı rijit bağlantısı gösterilmektedir.
Şek. 17a
Şek. 17b
Eğik bağlantılar: Şimdiye kadar ele alınan bağlantılarda nervürler birbirine dik konumdaydı. Ancak açı dik değilse, köşebentler (şek. 18) döndürülür; çok dar açılarda kamalı takozlar kullanılır. Süreklilik için bağlama çubukları ve gerekli durumda mesnet parçaları, dik bağlantılardaki gibi kullanılmalıdır. Bükülmüş bağlantı levhaları (şek. 19) büyük dışmerkezlik ve önemli ek kuvvetlerle ilişkilidir. Eğik bağlantıların imalatı, kaynaklı bağlantı plakaları (şek. 20) kullanıldığında kolaylaşır.
Şek. 18
Şek. 19
Şek. 20