Το κρίσιμο φορτίο ενός μέλους στήλης καθορίζεται από παράγοντες που περιλαμβάνουν το μήκος της στήλης, διατομή, υλικό, και οριακές συνθήκες. Δύο τύποι χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό του λυγισμού της στήλης ανάλογα με τους λόγους λεπτότητας της στήλης:

• Ο τύπος Euler για τον λυγισμό στηλών χρησιμοποιείται όταν ο λόγος λεπτότητας του μέλους της στήλης είναι μεγαλύτερος από τον λόγο κρίσιμης λεπτότητας.
• Ο παραβολικός τύπος Johnson για λυγισμό στηλών χρησιμοποιείται όταν ο λόγος λεπτότητας του μέλους της στήλης είναι μικρότερος από τον λόγο κρίσιμης λεπτότητας.

Ο Leonhard Euler ήταν ένας Ελβετός μαθηματικός που εξήγαγε έναν τύπο που καθορίζει το φορτίο στο οποίο θα λυγίσει μια στήλη. Ο τύπος είναι σχετικά απλός:

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι ο τύπος του Euler χρησιμοποιείται όταν η αναλογία λεπτότητας της στήλης είναι μεγαλύτερη από την κρίσιμη αναλογία λεπτότητας της στήλης.

Ι. σι. Ο Johnson ανέπτυξε την παραβολική φόρμουλα για λυγισμό στηλών για στήλες με χαμηλό λόγο λεπτότητας. Η Παραβολική Φόρμουλα του Τζόνσον είναι η εξής:

Η πραγματική τιμή μήκους (κ) που χρησιμοποιείται στο SkyCiv Column Buckling Calculator βασίζεται στα προτεινόμενα τιμή σχεδίασης που βρέθηκε στον πίνακα C-A-7.1 Κατά προσέγγιση τιμές συντελεστή ενεργού μήκους, Κ του ANSI/AISC 360-22 Προδιαγραφές για δομικά κτίρια από χάλυβα.

Αν στο στάδιο της ανάλυσης ενός μηχανικού έργου, μια στήλη διαπιστώνεται ότι λυγίζει, τότε ένας μηχανικός μπορεί να δοκιμάσει μερικές μεθόδους για να εξασφαλίσει τη δομική ακεραιότητα. Αυτή η πρώτη μέθοδος περιλαμβάνει την αύξηση των διαστάσεων διατομής της στήλης για να επιτρέψει τη βελτιωμένη χωρητικότητα φορτίου στήλης. Αλλαγές υλικών είναι επίσης δυνατές, όπως η χρήση χάλυβα υψηλότερης αντοχής/ακαμψίας θα βελτιώσει και πάλι την ικανότητα φορτίου των στηλών. Τέλος, εάν απαιτείται, η στήλη μπορεί να στηριχτεί, υποστηρίζεται πλευρικά, ή ενισχυμένο για να το βοηθήσει να αντισταθεί στον λυγισμό.

Εάν θέλετε να κατανοήσετε βαθύτερα τον λυγισμό στηλών και να κατανοήσετε τους υπολογισμούς που παρέχονται σε αυτήν την αριθμομηχανή φορτίου λυγισμού, τότε το SkyCiv διαθέτει λεπτομερές σεμινάριο για τον λυγισμό στηλών για να ξεκινήσετε.

• Υπολογιστής μήτρας ακαμψίας
• Υπολογιστής ανοίγματος δοκών δαπέδου

Εκτός από την αριθμομηχανή λυγισμού στήλης SkyCiv προσφέρει μια ευρεία γκάμα Λογισμικού δομικής ανάλυσης και σχεδίασης Cloud για μηχανικούς. Ως μια συνεχώς εξελισσόμενη εταιρεία τεχνολογίας, δεσμευόμαστε να καινοτομούμε και να προκαλούμε υπάρχουσες ροές εργασίας για να εξοικονομήσουμε χρόνο στους μηχανικούς στις διαδικασίες εργασίας και τα σχέδιά τους.

Η χρήση του SkyCiv Column Buckling Calculator είναι απλή. Πρώτα, εισαγάγετε το μήκος και τις συνθήκες υποστήριξης για τη στήλη σας. Μόλις γίνει αυτό, το επόμενο βήμα είναι να εισαγάγετε τα στοιχεία της διατομής της στήλης, συμπεριλαμβανομένης της περιοχής διατομής και της δεύτερης στιγμής της επιφάνειας. Τελικά, πρέπει να εισαγάγετε το Modulus and Yield Strength του Young του υλικού που αποτελεί τη διατομή της στήλης. Μόλις είστε ικανοποιημένοι με αυτό το κλικ, τρέξτε για να λάβετε τα αποτελέσματά σας.

Ο λυγισμός της στήλης συμβαίνει όταν ένα κατακόρυφο μέλος αστοχεί λόγω πλευρικής εκτροπής (κάμψη) λόγω αξονικών θλιπτικών φορτίων. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε ξαφνική και καταστροφική δομική αστοχία. Υπόκλιση στήλης, ωστόσο, είναι η πλευρική παραμόρφωση ενός δομικού στοιχείου λόγω πολλαπλών παραγόντων (ανομοιόμορφα φορτία, αλλαγές θερμοκρασίας). Γενικά, Αυτή είναι μια σταδιακή αλλαγή και δεν οδηγεί απαραίτητα σε αποτυχία. Εάν έχετε ανησυχίες σχετικά με το λυγισμό ή την υπόκλιση της στήλης, τότε θα πρέπει να συμβουλευτείτε έναν εγγεγραμμένο δομικό μηχανικό για να ελέγξει τις κολώνες για λυγισμό ή κάμψη.

Ο λόγος λεπτότητας μιας στήλης είναι η ιδιότητα ενός κατακόρυφου μέλους που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της σταθερότητας μιας στήλης όταν υποβάλλεται σε αξονικά φορτία. Καθορίζεται από την αναλογία του ενεργού μήκους της στήλης προς την ακτίνα περιστροφής της. Ο λόγος λεπτότητας δίνει μια ένδειξη της ευαισθησίας της στήλης σε τρόπους αστοχίας λυγισμού ή πλευρικής παραμόρφωσης.

Ο λυγισμός μιας στήλης είναι μια κατάσταση αστοχίας που απαντάται γενικά στα μέλη της στήλης λόγω υψηλών αξονικών θλιπτικών φορτίων. Όταν μια κολώνα λυγίζει, παρουσιάζει υψηλή πλευρική απόκλιση και μπορεί ξαφνικά καθημερινά με κατάρρευση, απρόβλεπτα παραμορφωτική, ή τσαλακώματος. Η ικανότητα μιας στήλης να αντιστέκεται στον λυγισμό μπορεί να εξαρτάται από τους παράγοντες της στήλης συμπεριλαμβανομένης της διατομής, υλικό, υποστηρίζει, μήκος, και αναλογία λεπτότητας.

Το κρίσιμο φορτίο μιας στήλης μπορεί να υπολογιστεί είτε με τον τύπο Parabolic Johnson είτε με τον τύπο του Euler για τον λυγισμό στηλών. Διάφοροι παράγοντες μπορούν να επηρεάσουν το κρίσιμο φορτίο ενός μέλους στήλης, συμπεριλαμβανομένων των συνθηκών στήριξης, μήκος (και το επακόλουθο αποτελεσματικό μήκος), διατομή, υλικό, και σχήμα. Χρησιμοποιήστε την παραπάνω αριθμομηχανή για να προσδιορίσετε το κρίσιμο φορτίο χρησιμοποιώντας τον πιο σχετικό τύπο με βάση αυτούς τους παράγοντες.

Ο αποτελεσματικός παράγοντας μήκους, συχνά ονομάζεται παράγοντας k, χρησιμοποιείται από μηχανικούς για να προσδιορίσουν τη μείωση του κρίσιμου φορτίου λυγισμού της στήλης λόγω των συνοριακών της συνθηκών. Με βάση τον πίνακα C-A-7.1 ANSI/AISC 360-22 μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι ακόλουθοι κοινοί αποτελεσματικοί συντελεστές μήκους:

• Στήλες σταθερές και στα δύο άκρα: 0.65
• Στήλες που στερεώνονται στο ένα άκρο και καρφιτσώνονται στο άλλο: 0.8
• Στήλες καρφιτσωμένες και στα δύο άκρα: 1

Ο πλήρης πίνακας όλων των συνθηκών στήριξης που χρησιμοποιούνται στην αριθμομηχανή φορτίου λυγισμού και οι σχετικοί παράγοντες πραγματικού μήκους βρίσκονται παρακάτω: