Asimetrik Kesitler

Asimetrik bölümler, dikey y ekseninde veya yatay z ekseninde simetrik değildir veya, bazı durumlarda, herhangi bir eksen. Asimetrik bölümlerin örnekleri, açılar ve Z bölümleridir..

Eşit açı ve dudaklı Z kesiti (ana eksen etrafında simetrik ayna)

Asimetrik kesitli kirişler, eğilmede iki simetrili kirişlerden farklı davranır. Kiriş dikey eksende eşdeğer sertliğe sahip olsa bile, bir RHS gibi davranmaz ve I Shape yapar.

Bu örnekte davranışlarını basit bir yük durumu ile göstereceğim: dikey düzgün yayılı yük.

Analiz

Çerçeve modeli bir 1.5 dikey UDL altında m eşit açı

Bunun tüm uzunluğu boyunca 1kN/m düzgün yayılı bir yük uyguladım. 1.5 m eşit açı.

Bu ışının ortasındaki sapmayı kontrol etmek isteseydim, bunu kolayca yapabilirdim.. İhtiyacım olan tek şey alanın ikinci anı olurdu, ve basitçe desteklenen kiriş için standart maksimum sapma formülü. SkyCiv Section Builder'ı kullanarak hızlı bir hesaplama ve bölüm özelliklerini kolayca alıyorum.

SkyCiv Section Builder'dan tablolaştırılmış kesit özellikleri

Iz 9821.9 4. kuvvete mm. Bölüm, E = ile yapısal çeliktir 200 GPa.

Bunu SkyCiv Structural 3D'de FEA ile hesapladığımda ne olduğuna bakın.

Yük altında eşit açının yer değiştirmesi

Eşit açı bölümü iki sapma bileşenine sahiptir! Önceki hesaplamayı kullanarak iki simetrik bir bölüm kullanarak basit bir şekilde desteklenen bir kirişin sapmasını analiz etmek, bu, hızlı bir kontrol için tamamen kabul edilebilir bir yaklaşım olacaktır.. Ancak asimetrik kesitler için başka bir bilgiye ihtiyacımız var..

açı α

Yukarıdaki bölümde özelliklerin bulunduğuna dikkat edin., α için değer sıfır değildir.

Bu, ana eksenin geometrik eksenlerden birine paralel olmadığı anlamına gelir..

Eksenin döndürülmesinin hesaplanan rijitlik değerleri üzerindeki etkisini göstermek için, Koordinat sistemi döndürülürken yatay ve dikey eksende rijitliğin altını çizdim.

Koordinat sistemini döndürdükten sonra 25x25x3 EA'nın katılığı

Koordinat sistemi dönerken oluşan doğrusal olmayan eğriye dikkat edin. 15, 30 ve 45 derece. Bu eğri bölüme özel olacak.

Yani niye bu gerçekleşti?

Bir öğretim görevlisi bana bir keresinde yüklerin yapının en sert kısımlarını takip ettiğini söyledi.. Bu durumda, yük en sert eksen tarafından taşınıyor (ana ana eksen).

doğru yaklaşım

Sehim sonuçlarını hesaplamanın doğru yolu, önce tüm yüklerin asal eksenlere dönüştürülmesini içerir., daha sonra ana eksenler boyunca alanın ikinci momentine dayalı olarak sapmaları hesaplamak. Bunun gerçekten doğru yaklaşım olduğunu kanıtlamak için, bir el hesaplaması kullanarak cevabı doğruladım., ve bunu biraz daha ilginç hale getirmek için, bir çerçeve elemanı kullanan kiriş modeli ile ve, kabuklardan yapılmış bir model. Bu şekilde, daha önce gördüğümüz yer değiştirmelerin gerçekten doğru olduğundan şüphe edilemez..

İşte oluşturduğum model.

Çerçeve modeli ve kabuk modeli 1.5 m açısı

Dikey yönde yer değiştirme

İki model arasındaki sonuç farkı son derece yakın: içinde 1% birbirinden.

Yatay yönde yer değiştirme.

Ve aşağıdaki el hesaplamaları ile teyit edilirler..

Neden bu bölümleri kullanmak istiyorsunuz??

Mühendis, hafif ve verimli yapılar tasarlamayı sever, ancak bazen yapısal bileşenlerin biçiminde sınırlamalar vardır., genellikle başkalarının tasarım kararları nedeniyle. Form üzerindeki bu kısıtlama birçok nedenden dolayı olabilir., bir mimarın estetik nedenlerle yapısal elemanları gizlemek istemesi olabilir., veya yerel planlama yasalarına uymak için. Yerel üretim kapasitesi veya sadece hammaddelerin mevcudiyeti ve maliyeti nedeniyle sınırlamalar olabilir.. İmalat maliyetleri ve kaplama da önemli bir rol oynayabilir. Ara sıra, elimizdekilerle sıkışıp kaldık.

Bir seçim olduğunda, bölüm, belirli avantajları olduğu için seçilebilir. Örneğin Z bölümlerini alın, Eğimli profilli çelik sacları destekleyen yaygın olarak görülen. Tipik olarak küçük eğimli çatı açıları için, kanallar daha verimlidir çünkü yerçekimi yükleri zayıf eksen etrafında sadece küçük momentlere neden olur. Çatı eğimi arttıkça ve belirli bir eğimde bu momentler artar., Z bölümleri daha verimli hale gelir.

Göstermek için dudaklı-Z bölümünü 1.5m çelik kiriş olarak modelledim. Umarım yer değiştirmiş şekli gördükten sonra, kanallarda neden bir avantajı olacağını anlayabilirsiniz..

1kN/m yayılı yük ile kesme merkezi üzerinden uygulanan dudaklı-Z kesit modeli.

Z eksenindeki yer değiştirme, yerçekimi yükleri altında çatı kaplamasının düzlem içi kesme hareketine karşı çıkar..

dudaklı-Z kesitli çerçeve modeli ve kabuk modeli (plakalarda gösterilen yatay yer değiştirme)

inanılmaz, y eksenindeki yer değiştirme (dikey) aslında yataydan daha az. Bu tür bir davranışı beklemediğimi itiraf etmeliyim, ancak modern soğuk şekillendirme teknolojisiyle, bölümleri daha hafif hale getirmek için optimize etmenin pek çok ilginç yolu var., daha verimli, imal etmek daha ucuz, montajı daha kolay ve inşaat sırasında kullanımı kolay!

dudaklı-Z bölümü (gösterilen dikey yer değiştirme)

Asimetrik bölümler, bazı uygulamalarda avantajlara sahip olacak şekilde tasarlanabilir. Belki bir sonraki tasarımınızda onları düşünürsünüz?

Umarım bu yazıyı ilginç bulmuşsunuzdur, asimetrik bölümler hakkında herhangi bir sorunuz veya geri bildiriminiz varsa, veya bunun gibi daha fazla içerik görmek istiyorsanız lütfen aşağıya bir yorum bırakın.