Idea Statica
  • Acél
  • Beton
  • BIM
  • Árazás
  • Cég
  • Csomópont tervezés
  • Connection Library
  • Member alkalmazás
  • BIM munkafolyamatok acél projektekhez
  • Fal és részletek tervezése
  • Elemek tervezése
  • BIM munkafolyamatok beton projektekhez
  • Támogatott BIM kapcsolatok
  • Checkbot
  • Viewer
  • Checkbot
  • Tervek
  • Ingyenes közösségi eszköz
  • Nemzetközi vállalatok
  • Diákok és oktatók
  • Kapcsolat
  • Blog
  • Kutatások és fejlesztések
  • Engedélyezett viszonteladók
  • Acél
    Csomópont tervezésConnection LibraryMember alkalmazásBIM munkafolyamatok acél projektekhez
  • Beton
    Fal és részletek tervezéseElemek tervezéseBIM munkafolyamatok beton projektekhez
  • BIM
    Támogatott BIM kapcsolatokCheckbotViewerCheckbot
  • Árazás
    TervekIngyenes közösségi eszközNemzetközi vállalatokDiákok és oktatók
  • Cég
    KapcsolatBlogKutatások és fejlesztésekEngedélyezett viszonteladók
14 napos próbaidőszak
14 napos próbaidőszak
  • Acél
  • Beton
  • BIM
  • Árazás
  • Cég

Iratkozzon fel hírlevelünkre

Vállalat

  • Rólunk
  • Partnerségek
  • Karrier
  • Szabadalmaztatott technológia statikus mérnökök számára

Erőforrások

  • Ügyfélprojektek
  • Esettanulmányok
  • IDEA StatiCa Connection Library
  • Ellenőrző könyvek

Jogi

  • IDEA StatiCa VÉGFELHASZNÁLÓI LICENCSZERZŐDÉS
  • Globális adatvédelmi szabályzat
  • Szolgáltatási feltételek – IDEA StatiCa Viewer
  • Licencelés

Súgó

  • Kapcsolat
  • Árajánlat kérése
  • Viszonteladók
  • Letöltések
FacebookInstagramLinkedInYouTube

© IDEA StatiCa 2009-2026

Mérnökök, gyártók és tanácsadók által világszerte megbízott és használt megoldás.

Támogatási KözpontTudásbázis cikkekCsavaró nyomatékok és öblösödés
Fejlett elemzési típusok acélszerkezeteihez
Nem megfelelőség a kapcsolat elemzési eredményeiben
Kapcsolat elemzés 0% vagy nem éri el a 100%-ot
Mi az a szingularitás figyelmeztetés?
Határalakváltozásnál megállítás
Csavaró nyomatékok és öblösödés
Nyírási középponton átmenő terhelés esetén a szerkezeti elemek csavarodása
Vékonyfalú (hidegen alakított) szerkezeti elemek
A nézetben megjelenített teherhatások
Csavaró nyomatékok és öblösödés
SteelConnection designKnowledge baseConnection

Csavaró nyomatékok és öblösödés

Ez a cikk a következő nyelveken is elérhető
ENCZDEESFRITPTNLHUROKRPLTHTRVIZH
AI által angolból fordítva

A legtöbb szerkezeti elem csavarás hatására öblösödik. Az IDEA StatiCa Connection modelljében a szerkezeti elemek bizonyos hosszúsággal rendelkeznek, és jelentős normálfeszültségek alakulhatnak ki. Melyek az öblösödési feszültségeket befolyásoló paraméterek?

Azok a szerkezeti elemek, amelyek nem nulla öblösödési állandóval (IwI_wIw​) rendelkeznek, és nem két azonos csavaró nyomatékkal terheltek a végükön, csavarás hatására öblösödnek.

Az IDEA StatiCa Connection szerkezeti elemei tartalmazzák a gyártási műveleteket, majd ezek mögött alapértelmezés szerint 1,25*h héjelemből + 4*h kondenzált elemből állnak; lásd: Automatikus szerkezeti elem hossz cikk. Tehát a hosszuk valójában nem elhanyagolható, hanem egy tipikus acél szerkezeti elem fesztávolságának körülbelül egyharmadáig ér.

Csavarás alkalmazásakor – amely akár közvetlenül az Mx megadásával, akár egy aszimmetrikus szerkezeti elemre, pl. U-szelvényre vagy szögvasra ható nyíróerővel is előidézhető – öblösödési feszültségek keletkeznek.

A csavarás okozza:

  • St. Venant-féle csavarást, TtT_tTt​ 
  • Öblösödési csavarást, TwT_wTw​
  • Bikinyomatékot, BBB

Ezek pedig feszültségeket okoznak:

  • St. Venant-féle csavarásból eredő nyírófeszültség, τt\tau_{t}τt​
  • Öblösödési csavarásból eredő nyírófeszültség, τw\tau_wτw​
  • Bikinyomatékból eredő normálfeszültség, σw\sigma_wσw​

Az erők a következő differenciálegyenlet megoldásával határozhatók meg:

EIwφIV−GItφII=mEI_w\varphi^{IV}-GI_t\varphi^{II}=mEIw​φIV−GIt​φII=m

ahol:

  • EEE – húzási és nyomási rugalmassági modulus
  • GGG – nyírási rugalmassági modulus
  • IwI_wIw​ – öblösödési állandó
  • ItI_tIt​ – csavarási állandó
  • φ\varphiφ – elfordulás
  • mmm – csavaró nyomaték

A megoldások ideális peremfeltételekre ismertek, pl. befogott vég vagy szabad vég esetén.

Az IDEA StatiCa Connection szerkezeti elemeire vonatkozó, bikinyomatékból eredő normálfeszültség felső korlátja a befogott vég és a szabad vég feltétele, ahol a terhelés (csavarás) hat.

Erre a feltételre:

Tt=M(1−cosh⁡Kt(1−x/L)cosh⁡Kt)T_t=M \left ( 1-\frac{{\cosh} K_t (1-x/L)}{{\cosh}K_t} \right )Tt​=M(1−coshKt​coshKt​(1−x/L)​)

Tw=Mcosh⁡Kt(1−x/L)cosh⁡KtT_w = M \frac{{\cosh} K_t (1-x/L)}{{\cosh} K_t}Tw​=McoshKt​coshKt​(1−x/L)​

B=−MLKtsinh⁡Kt(1−x/L)cosh⁡KtB=-\frac{ML}{K_t}\frac{{\sinh} K_t (1-x/L)}{{\cosh} K_t}B=−Kt​ML​coshKt​sinhKt​(1−x/L)​

ahol:

  • MMM – a szerkezeti elem végén ható csavaró nyomaték (Mx az IDEA StatiCa Connection-ben megadva, vagy a V nyíróerő szorozva a nyírási középpont és a súlypont közötti távolsággal)
  • Kt=LGItEIwK_t = L \sqrt{\frac{GI_t}{EI_w}}Kt​=LEIw​GIt​​​
  • LLL – a szerkezeti elem (konzol) hossza

Íme egy példa egy valóban merev kapcsolatra:

Megnyitás a MegjelenítőbenLetöltés

Az oszlopot Mx=30 kNmM_x = 30\,\textrm{kNm}Mx​=30kNm csavaró nyomaték terheli. Bár a talplemez valóban vastag, az oszlop öblösödése miatt mégis kissé deformálódik. Ez húzóerőket okoz a horgonyokban és nyomófeszültséget a betonban. Ez azt jelenti, hogy az öblösödési kényszerfeltétel még mindig nem tökéletes. Azonban a valóságban ilyesmire nem számíthatunk.

A fáradásvizsgálat segítségével ábrázolhatjuk a normál- és nyírófeszültségeket a tompahegesztés közelében (a varrat torokvastagságának 0,5-szörösének megfelelő távolságban):

Hasonlítsuk össze a feszültségeket az analitikus megoldással. A fent bemutatott képletek alapján az erők:

Az oszlop övlemezén a megfelelő feszültségek kiszámíthatók:

τt=TttfIt\tau_t=T_t \frac{t_f}{I_t}τt​=Tt​It​tf​​

τw=TwSω,maxIwtf\tau_w= T_w \frac{S_{\omega,max}}{I_w t_f}τw​=Tw​Iw​tf​Sω,max​​

σw=BωIw\sigma_w=B \frac{\omega}{I_w}σw​=BIw​ω​

Az öblösödés által a talplemez helyén okozott csúcsnormálfeszültség (a grafikonokban a szerkezeti elem hossztengelye = 0) eléri a 314 MPa-t, ami kissé magasabb, mint az IDEA StatiCa-ban kapott eredmények. Ez a különbség a nem tökéletes öblösödési kényszerfeltételből adódik. A nyírófeszültségek a szerkezeti elem kapcsolatánál (ebben az esetben az oszloptalpnál) elhanyagolhatók. 

A keresztmetszet mentén a csavarás és öblösödés miatt kialakuló feszültségeloszlás az Általános keresztmetszet-szerkesztőben tekinthető meg:

Egy valós példa bonyolultabb lehet a magyarázat szempontjából. Változtassuk meg a talplemez vastagságát 30 mm-re, és használjunk csupán négy M36 8.8 horgonyt:

Most a talplemez jelentősen deformálódik, a betonban lévő feszültség nem elhanyagolható, és a horgonyban lévő erő valójában hatalmas, közel 140 kN (összehasonlításképpen: az EN 1992-4 szerint NRd,s=370,4 kNN_{Rd,s} = 370,4\, \textrm{kN}NRd,s​=370,4kN). Az öblösödésből eredő normálfeszültségek a talplemez deformációja miatt már nem lineárisak, mint az analitikus megoldás szerint. Némileg meglepő módon a 314 MPa-os csúcsfeszültség valójában egyenlő az analitikus megoldással.

Következtetés

A mérnökök hajlamosak figyelmen kívül hagyni a csavarási hatásokat, különösen az öblösödést, vagy elkerülni azt, pl. zárt szelvények alkalmazásával. Megjegyzendő, hogy az 1D elemeket használó szoftverek általában hat szabadsági fokkal rendelkeznek (3 elmozdulás, 3 elfordulás), és az öblösödés figyelembevételéhez egy hetedikre lenne szükségük. Hét szabadsági fokú 1D elemek elérhetők pl. a LTBeam-ben vagy a Consteel-ben. Még ekkor is nehéz meghatározni, hogy az öblösödés hogyan adódik át a kapcsolatokon keresztül az egyik szerkezeti elemről a másikra. Mindazonáltal az öblösödés valós jelenség, és a nyitott szelvények nagyon érzékenyek annak hatásaira. 

Legyen óvatos, amikor csavarást alkalmaz nyitott keresztmetszetű szerkezeti elemekre. Ha ez a szerkezeti elem az IDEA StatiCa Connection-ben tönkremegy, az figyelmeztető jelnek kell lennie a mérnök számára. A csavarást, beleértve az öblösödést is, a szerkezeti elem méretezése során kell értékelni, pl. az IDEA StatiCa Member segítségével, valós szerkezeti elem hosszal és a megfelelő helyeken alkalmazott erőkkel.