Flambaj lateral-torsional

Ce este flambajul lateral-torsional și care este cauza acestuia?

Flambajul lateral-torsional (LTB) este deformarea unei grinzi nerestricționate din cauza încărcărilor aplicate în afara axei sale longitudinale – atât deplasare laterală, cât și torsiune.

Grinzile din oțel nerestricționate sunt grinzi a căror talpă comprimată este liberă să se deplaseze (sau să se deplaseze) în direcție laterală și, de asemenea, să se rotească. Dacă aplicăm această teorie unei grinzi simplu rezemate, atunci talpa comprimată este talpa superioară. Pe măsură ce această talpă se deplasează lateral, talpa întinsă încearcă să mențină grinda dreaptă și creează forțe „de restabilire” datorate încovoierii laterale a grinzii. Totuși, aceste forțe singure nu pot menține grinda dreaptă. Rezistența grinzii la flambajul lateral-torsional este determinată de forțele de restabilire și de componenta laterală a forțelor de întindere din talpa întinsă.

Interacțiunea dintre tălpile comprimată și întinsă forțează o grindă nerestricționată să se torsioneze. Rezistența la această torsiune depinde de rezistența torsională a secțiunii grinzii. Grinzile cu grosimi mari ale tălpilor, de exemplu, au o rezistență torsională mai mare decât cele cu grosimi mai mici ale tălpilor, pentru o anumită înălțime. Există și alte secțiuni care oferă o rezistență mai mare (RHS/SHS), acestea fiind adesea utilizate în situații în care este nevoie de deschideri relativ mari pentru a prelua încărcarea verticală (de exemplu, deschideri cu uși pliante), care sunt predispuse la efecte ale forțelor din planul perpendicular.

Pentru a vedea cum se propagă cedarea prin flambaj lateral-torsional, urmăriți acest videoclip.

Ce factori influențează flambajul lateral-torsional?

Există trei factori principali:

1. Poziția încărcării aplicate
2. Distribuția momentului încovoietor
3. Condițiile de rezemare la capete

Poziția încărcărilor aplicate

Efectul flambajului lateral-torsional este determinat de distanța dintre poziția încărcării aplicate și centrul de forfecare al secțiunii grinzii. Secțiunea este mai predispusă la flambaj lateral-torsional dacă încărcarea este aplicată peste centrul de forfecare. Efectul este mai mic dacă încărcarea este aplicată la nivelul centrului de forfecare, iar dacă este aplicată sub acesta, grinda are șanse reduse să sufere flambaj lateral-torsional.

[Observație] Centrul de forfecare este un punct pe secțiunea grinzii în care încărcările aplicate nu produc torsiunea acesteia. Acesta depinde de secțiunea transversală. Centrul de forfecare și centrul de greutate pe o secțiune simetrică coincid. Este posibil să nu coincidă pe o secțiune nesimetrică. Determinarea centrului de forfecare pentru o secțiune dată implică un anumit calcul matematic, dar, din fericire, inginerii utilizează programe software și au la dispoziție tabele la care pot face referire!

Distribuția momentului încovoietor

O secțiune cu un moment încovoietor uniform pe lungimea sa are o rezistență la flambaj mai mică în comparație cu o distribuție diferită a momentului încovoietor.

Condițiile de rezemare la capete

Rezistența la flambaj lateral-torsional a unei secțiuni de grindă crește pe măsură ce rezemările la capete devin mai rigide. Considerați o grindă rezemată pe o placă de reazem comparativ cu o grindă înglobată într-un perete de beton. Aceasta din urmă are o rigiditate mai mare la capete decât prima. Una este liberă să se rotească, iar cealaltă nu.

Considerații de proiectare

Asigurarea unei rezemări laterale eficiente poate reduce considerabil dimensiunea grinzii. Rezemarea poate fi realizată integral prin acțiunea compozită a unui planșeu de beton. Rezemarea parțială poate fi realizată utilizând grinzi intermediare. Se pot utiliza, de asemenea, contravântuiri – de dimensiuni suficiente și amplasate corespunzător.

Toate acestea sunt utile pentru proiectarea elementelor, dar ce se întâmplă în cazul proiectării îmbinărilor?

Reacțiunile reale rămân aceleași, indiferent de rezemarea la flambaj lateral-torsional, dar elementul are o fixitate suplimentară datorită acestei rezemări. Dacă am ignora acest aspect, proiectarea îmbinării ar fi supraestimată.

În noua versiune a IDEA StatiCa (versiunea 22.0) am introdus o nouă operație – Rezemare Laterală la Torsiune – pentru a permite utilizatorilor noștri să țină cont de acest aspect, dacă doresc.

Aflați mai multe informații despre funcția Rezemare Laterală la Torsiune. Această operație evită torsiunea elementului în îmbinare și permite o proiectare mai economică, păstrând în același timp siguranța necesară.