Ezeket a csatornákat és csöveket általában a gerenda aljára helyezik, és esztétikai okokból egy függesztett mennyezettel takarják el, így egy holt teret hozva létre. Minden emeleten ennek a holt térnek a magassága hozzáadódik az épület teljes magasságához, a csatornák számától és mélységétől függően.
Ezért a gerinc nyílások lehetővé teszik a tervező számára, hogy csökkentse a szerkezet magasságát, különösen a magas épületek építése esetén. Más szóval, ez hatékony és gazdaságos tervezéshez vezet.
Feszültségkoncentráció
A feszültségkoncentráció a geometriai szabálytalanságok közelében figyelhető meg, mint például a keresztmetszet hirtelen változása vagy a nyílások esetén. Ezt általában bevágásnak nevezik. A bevágások a névleges feszültség helyi növekedését okozzák. Az eredmény a feszültség egyenetlen eloszlása a keresztmetszet mentén. A maximális és a névleges feszültség aránya a feszültségkoncentrációs tényező. A tényező a terhelés helyzetétől és a bevágás geometriájától függ. Az értékeket korábban kísérletekből határozták meg. Manapság a feszültségkoncentrációs tényező meghatározásához végeselem-módszert alkalmazunk.
Kis vs. nagy nyílások gerendákban
Kis nyílások
A nyílásokat kis vagy nagy méretűként osztályozzák, és a nyílás legjobb helyzetét a mérete alapján határozzák meg. A gerinc nyílások különböző alakokat ölthetnek, például kör, téglalap, rombusz, háromszög, trapéz, sőt szabálytalan alakokat is. A kör és téglalap alakú nyílások azonban a leggyakoribbak.
A nyílások akkor tekinthetők nagynak, ha átmérőjük meghaladja a gerinc mélységének 0,25-szorosát. Ha a nyílás elég kicsi ahhoz, hogy fenntartsa a gerenda típusú viselkedést (más szóval, ha az általános gerendaelmélet alkalmazható), akkor a nyílás kicsinek nevezhető.
Ha a gerenda tiszta hajlításának teherhordó mechanizmusa nem változik a nyílás miatt, akkor a hajlítás a végső határállapotnál nem befolyásolt.
Főfeszültség a betonbanés feszültség a vasalásban egy nyílás esetén a fesztáv közepén
A rugalmasság elmélete alapján a maximális nyírófeszültség a keresztmetszet középpontja körül érhető el. A nemlineáris megoldás miatt a CSFM (Compatible Stress Field Method) alkalmazásával megfigyelhető a feszültség átrendeződése arra a zónára, ahol elegendő energia áll rendelkezésre a terhelés átviteléhez. Ez azt jelenti, hogy a támasz közelében lévő nyílások jobban befolyásolják a teherbírást, mint a fesztáv közepén lévő nyílások, ahol a maximális hajlítónyomaték hat.
Főfeszültség a betonban és feszültség a vasalásban három nyílás esetén a hajlítás és nyírás szempontjából kritikus keresztmetszetekben
Nagy nyílások
A vasbeton gerendákban lévő nagy nyílások különös figyelmet igényelnek az elemzési és tervezési fázisban, mivel a magas feszültségkoncentráció miatt csökken a gerenda szilárdsága és merevsége, valamint túlzott repedések keletkeznek a nyílásnál. A gyakorlatban a nyílásokat a támaszok közelében helyezik el, ahol a nyírás a meghatározó.
A kísérletek kimutatták, hogy az elégtelen vasalással és nem megfelelő részletképzéssel rendelkező gerenda a nyílás körüli zónában idő előtt, rideg módon tönkremegy. A tönkremeneteli mechanizmus egyértelműen négy csuklóból áll, egyet-egyet a felső és alsó övek mindkét végén.
A tönkremenetel végső módjának kísérleti megfigyelései alapján kidolgoztak egy elemzési módszert a nagy téglalap alakú nyílással rendelkező gerenda végső teherbírásának előrejelzésére. Ez az összeomlási terhelés elemzésén alapul, amelyben az egyensúly, a folyás és a mechanizmus alapkövetelményei egyidejűleg teljesülnek.
Képlékeny csuklók és repedések a képlékeny csuklók közelében
A kis nyílásokkal rendelkező gerendához hasonlóan, egy nagy nyílás beépítése a gerenda tiszta hajlítási zónájába nem befolyásolja a nyomatéki teherbírást, feltéve, hogy a végső nyomási feszültségtömb mélysége kisebb vagy egyenlő a nyomott öv mélységével, és hogy a nyomott öv stabilitási tönkremenetele megakadályozható a nyílás hosszának korlátozásával, amelyet alaposan elemezni kell.
Kihajlásvizsgálat, az első sajátalak és a kritikus tényező
Összefoglalás
A gerendákban, falakban és lemezekben lévő nyílások a statikus mérnökök mindennapi kenyerét jelentik. A modern világ átlátható, magas és karcsú szerkezeteket igényel, amelyek gazdasági és környezeti szempontból egyaránt előnyösek. A tönkremeneteli mechanizmus egyértelmű megértése és megelőzése elengedhetetlen a magas, átlátható és esztétikus szerkezetek esetén. Emellett a csatornák, csövek és egyéb berendezések számára is megtakarítja a szerkezeti magasságot.
Az ilyen típusú szerkezetek elemzéséhez használt CSFM számítási módszert alaposan tesztelték és ellenőrizték. Tudjon meg többet a szerkezeti elemek ellenőrzéséről vagy merüljön el az Eurocode szerinti ellenőrzés elméleti hátterébe
A CSFM egy átlátható módszer, amely lehetővé teszi a statikus mérnök számára a szerkezet viselkedésének ellenőrzését. Ha többet szeretne megtudni a módszerről és alkalmazásáról, tekintse meg webináriumunkat a vasbeton tervezéséről CSFM segítségével.
Próbálja ki INGYENESEN
Nyugodtan ellenőrizze a CSFM-et és a betonszerkezetek repedésszámításában való alkalmazását saját maga. Próbálja ki az IDEA StatiCa Concrete legújabb verzióját 14 napig teljesen INGYENESEN. És természetesen ossza meg velünk visszajelzését! Mindig szívesen halljuk tapasztalatait.
Reméljük, élvezte a cikk olvasását.
