Comment vérifier si un poteau flambe
Dans ce court tutoriel, nous passerons en revue tout ce que vous devez savoir sur la colonne simple le flambage une analyse. Comme nous le savons tous, les colonnes sont des éléments verticaux dans une structure qui subissent des charges axiales de compression élevées. Les éléments soumis à des charges de compression peuvent subir une méthode de rupture appelée “Flambage” qui est décrit comme une déviation latérale soudaine. C'est différent de céder, mais nous l'expliquerons tout au long du didacticiel.
Théorie du flambement d'Euler
Le mathématicien Leonhard Euler a étudié le comportement des colonnes et a dérivé une formule simple pour la charge nécessaire pour boucler une colonne. C'est ce qu'on appelle le charge de flambement critique:
C'est une formule assez simple, toutefois, il y a des choses importantes à noter. Tout d'abord, la section transversale d'un élément a deux moments d'inertie en main (Iz et moiY), alors lequel choisir? Eh bien, puisque la formule consiste à trouver le critique flambage, il est clair que nous devons prendre le plus bas moment d'inertie de la section car cela produira la charge critique de flambement la plus faible (e.g. il se bouclera plus tôt). Deuxièmement, plutôt que d'utiliser la longueur réelle du membre, L, nous utilisons plutôt le longueur effective de la colonne, KL. Alors, quel est ce facteur K et pourquoi est-il nécessaire? Nous en discuterons dans la section suivante.
Facteurs de longueur effective (K)
Euler était un homme intelligent et il a rapidement compris que la longueur de la colonne doit être ajustée en fonction de la façon dont elle est contrainte ou prise en charge à chaque extrémité.. Pour cette raison, nous pouvons utiliser un facteur, K qui ajuste la longueur pour donner KL. Les valeurs théoriques et recommandées pour le facteur de longueur effective (K) sont fournis dans le schéma ci-dessous:
Source: AISC 360-22: Spécification pour les bâtiments en acier de construction
Flambement vs élasticité
Le flambage et la flexion sont deux formes différentes de rupture. L'élasticité se produit lorsque la contrainte d'un élément dépasse la limite d'élasticité du matériau. Par contre, un flambage peut se produire avant que la flexion ne se produise selon la situation du poteau. Par exemple, si les colonnes’ la charge de flambement critique était 20 kN et sa superficie était seulement 1000 mm2 alors sa contrainte critique de flambement serait:
La contrainte critique de flambement étant inférieure à la limite d'élasticité du matériau (dire 300 MPa), puis il fléchirait avant de céder.
Exemple de flambement de poteau
Utilisons ces connaissances pour faire un exemple:
Disons que j'ai une colonne RHS de 100x20x3 mm en acier de construction (E = 200 GPa). S'il a une longueur de 3.0 mètres et est fixé à la base et épinglé en haut, à quelle charge théorique commencera-t-il à se déformer?
En utilisant notre Calculateur de moment d'inertie gratuit on peut voir que le moment d'inertie le plus bas de la section RHS est I = 45,172 mm4. Pour l'acier de construction E = 200 GPa = 200 kN / mm2. En utilisant le tableau ci-dessus, nous pouvons voir que le facteur de longueur effective pour une colonne fixe est K = 0.7 et bien sûr L = 3.0 m = 3000 mm. Par conséquent, nous pouvons utiliser la formule de flambement d'Euler:
Ainsi, une fois que la force axiale de compression sur l'élément atteint 20.22 kN et plus, le membre se déformera théoriquement!
J'espère que ce didacticiel vous a aidé à mieux comprendre comment calculer simplement le flambement des colonnes. Consultez nos Calculateur gratuit de flambement des colonnes, Calculateur de colonnes ou inscrivez-vous aujourd'hui pour commencer avec le logiciel SkyCiv!
