GRINZI AJURATE GRINZI CU GOLURI GOLURI ÎN ÎN INIM INIMĂ Ă
GENERALITĂȚI •
•
•
Pentru reducerea consumului de oțel se poate recurge la utilizarea grinzilor cu goluri în inimă (ajurate). De obicei, acest tip de grinzi se obț ob ține din profile dublu T tă tăiate ş iate şii resudate în mai multe moduri. În aceste aceste eleme element ntee se obț obține o mă mărire a momentului de inerț inerție şi a modulului rezistență rezistență,, iar la elementele solicit solicitat atee la efortu eforturi ri axiale axiale se măreş reşte axa de giraț girație.
TIPURI DE PROFILE
TIPURI DE PROFILE
TIPURI DE PROFILE
UTILIZARE •
•
•
•
Din elementele cu goluri se pot realiza grinzi simplu rezemate, grinzi continue şi în unele cazuri cadre uşoare (la solicitări mici). În cazul grinzilor continue în dreptul reazemelor 2....3 goluri se vor cupla cu plăci din tablă de aceiaşi grosime cu inima profilului. Tăierea profilelor se face în condiții de productivitate ridicată, cu instalații automate de tăiere programată. Există unele instalații în care şi sudarea se poate efectua automat.
REZEMĂRI ŞI NODURI
REGULI DE ALCĂTUIRE •
Înălțimea a din axul golului: •
•
•
La grinzile la care momentul şi forța tăietoare sunt maxime în secțiuni diferite a=h/4…h/3 La grinzile în care momentul şi forța tăietoare sunt maxime în aceiaşi secțiune a=h/3…2h/5.
Pasul p dintre axul a două goluri consecutive: •
•
La grinzile la care momentul şi forța tăietoare sunt maxime în secțiuni diferite p=1,4h…1,8h La grinzile în care momentul şi forța tăietoare sunt maxime în aceiaşi secțiune p=1,4h…1,7h.
REGULI DE ALCĂTUIRE •
Lungimea de contact bc pe care se sudează: •
•
•
Înălțimea hp intermediare: •
•
La grinzile la care momentul şi forța tăietoare sunt maxime în secțiuni diferite bc=h/2…h/3 La grinzile în care momentul şi forța tăietoare sunt maxime în aceiaşi secțiune bc=h/2,5…h/3,5.
a
plăcuțelor
hp=h/2…h/3
La profilele ajurate cu goluri circulare sunt prevăzute prescripții de alcătuire asemănătoare cu cele prezentate anterior. Aceste reguli pot fi găsite în normativul P74‐81.
CALCULUL GRINZILOR •
•
•
Existența golurilor în inimă conduce la apariția unor solicitări suplimentare datorită acțiunii forței tăietoare. Grinda ajurată poate fi asemuită cu o grindă cadru (Vierendeel) cu montanți foarte puternici şi tălpi flexibile. Admițând pentru tălpi puncte de inflexiune la mijlocul golurilor, forța tăietoare se distribuie egal la cele două tălpi şi se poate stabili o metodă simplificată pentru determinarea eforturilor.
CALCULUL GRINZILOR
•
•
Calculul grinzilor se face în dreptul golului considerând o secțiune la mijlocul golului şi una la marginea lui. Starea de eforturi într‐o secțiune a grinzii cu momentul exterior M şi forța tăietoare T arată ca în imaginile următoare.
CALCULUL GRINZILOR
•
•
În secțiunea 1‐1 în tălpi se dezvoltă un efort N provenit din încovoierea generală (M). Forța tăietoare se redistribuie egal la cele două tălpi şi la marginea golului apare un moment (M 0).
CALCULUL GRINZILOR
N i M 0
= − N s =
=
T l1 ⋅
2 2
M
σ
=
N i
=−
A1
h2 τ
=
T
2 ⋅ Ai
N s A1
Ai
A1
=
= aria
aria talpii in dreptul golului
inimii unei ramuri.
CALCULUL GRINZILOR
Pentru τ se poate considera simplificat ca forta T este preluata numai de inima : τ =
T S x ⋅
2 I x t i
.
CALCULUL GRINZILOR
S x
=
momentul static al sectiunii de sub axa profilului T.
I x
=
momentul de inertie al profilului T din axul golurilor.
CALCULUL GRINZILOR
Verificarea se face cu relatia : ech =
σ
σ
2
+ 3τ
2
≤ 1,1 R
CALCULUL GRINZILOR
•
În secțiunea 2‐2 peste starea de eforturi din secțiunea 1‐1 se suprapune efortul unitar din momentul M0.
CALCULUL GRINZILOR
M 0 σ
T
=
=
T l1 ⋅
2 2 M 0 W
Verificarea pentru sectiunea 2 - 2 : ech =
σ
(σ + σ T ) 2 + 3τ 2
≤ 1,1 R.
CORDOANELE DE SUDURĂ •
Cordoanele de sudură din axa grinzii, care leagă cele două părți, se şi calculează realizează astfel încât să preia forța de lunecare între axele a două goluri succesive.
s f
a1 ⋅ l1 ⋅ R
≥ p ⋅τ ⋅ t i = p ⋅
respectiv, p ⋅
T ⋅ S I
≤
T ⋅ S I
a1 ⋅ l1 ⋅ R f s
CORDOANELE DE SUDURĂ •
Cordoanele de sudură din axa grinzii, care leagă cele două părți, se şi calculează realizează astfel încât să preia forța de lunecare între axele a două goluri succesive.
considerind a 1 respectiv, a1
≥
= ti
rezulta l1 ≥
T ⋅ S p ⋅
s
I ⋅ l1 R f
T ⋅ S p ⋅
s
I ⋅ t i R f
DIMENSIONAREA GOLURILOR •
•
•
Datorită formei nesimetrice a secțiunii în formă de T, în colțurile golurilor apar eforturi unitare mari, în special acolo unde eforturile din Ns sau Ni se suprapun (cu acelaşi semn) cu eforturile din M0. Aceste tensiuni devin şi mai mari atunci când M şi T sunt mari în aceleaşi secțiuni (grinzi continui pe reazeme). În aceste cazuri se poate produce chiar o plasticizare locală. Cercetările experimentale au demonstrat că aceaste situații nu sunt periculoase deoarece limita de curgere se atinge local în inimă (plasticizarea locală), rezerva secțiunii constituind‐o talpa secțiunii (care reprezintă până la 80% din aceasta) şi care lucrează în domeniul elastic.
DIMENSIONAREA GOLURILOR •
•
•
Dimensionarea golurilor trebuie să fie f ăcută astfel încât lunecarea să poată fi preluată de capacitatea portantă a sudurii. Bibliografie referitoare la aceste dimensiuni se poate găsi în lucrarea “Construcții metalice”‐ D. Mateescu, I. Caraba, Editura Tehnică, Bucureşti 1980 la pagina 465. Deoarece eforturile unitare cresc în secțiunea cu goluri odată cu creşterea dimensiunii l1, aceasta se reduce până la respectarea condiției de preluare a efortului de lunecare de către cordonul de sudură.
DIMENSIONAREA GOLURILOR •
În schița alăturată sunt redate câteva rapoarte şi dimensiuni pentru goluri şi înălțimi folosite în mod frecvent.
considerind a 1 → l1 ≥
= ti
T ⋅ S p ⋅
I ⋅ t i
s f
R
si se merge pe o valoare cat mai apropiata de egalitate.
CONCLUZII •
•
Este recomandată utilizarea acestor tipuri de grinzi atunci când există posibilitatea deoarece se obține o importantă reducere a consumului de oțel. De obicei, acest tip de grinzi se obține din profile dublu T tăiate şi resudate, obținându‐se un profil nou în care s‐a mărit momentul de inerție, modulul de rezistență şi s e măreşte axa de girație care este importantă la elementele solicitate la eforturi axiale .
