Salut! En tant que fournisseur de poutres en acier H, on me demande souvent comment calculer la charge de flambement de ces poutres. C'est un aspect crucial, en particulier pour ceux des domaines de la construction et de l'ingénierie. Comprendre la charge de flambement aide à assurer la sécurité et la stabilité des structures où les poutres en acier sont utilisées. Alors, faisons-y directement.
Qu'est-ce que le flambement?
Avant d'entrer dans les calculs, parlons rapidement de ce qu'est le flambement. Le flambement est une forme de défaillance structurelle où un faisceau ou une colonne se plie ou déville soudainement latéralement sous une charge de compression. Ce n'est pas la même chose que la simple défaillance de compression, où le matériau écrase. Le flambement se produit lorsque la charge fait perdre sa forme droite et commencer à se déformer latéralement. Cela peut être extrêmement dangereux dans les applications réelles, car cela peut entraîner l'effondrement d'une structure entière.
Facteurs affectant la charge de flambement de la poutre en acier
Plusieurs facteurs entrent en jeu lors du calcul de la charge de flambement d'une poutre en acier H.
- Propriétés des matériaux: Le type d'acier utilisé dans la poutre en acier H est crucial. Différents aciers ont des limites d'élasticité et des modules élastiques différents. Par exemple, les aciers à résistance élevée peuvent généralement résister aux charges plus élevées avant le flambement par rapport aux aciers à faible résistance. Le module élastique, qui mesure la rigidité d'un matériau, affecte également la quantité de poutre qui peut dévier sous charge.
- Dimensions transversales: La forme et la taille de la section de la poutre en acier H comptent beaucoup. La hauteur, la largeur et l'épaisseur des brides et de la toile influencent toutes la résistance du faisceau au flambement. Un faisceau avec une zone de section transversale plus grande ou une forme plus efficace (comme une forme H puits - proportionnée) aura une charge de flambement plus élevée.
- Longueur du faisceau: Plus le faisceau est long, plus il est susceptible de se boucler. À mesure que la longueur augmente, le faisceau devient plus flexible et est plus sujet à la déviation latérale sous une charge de compression. C'est pourquoi les poutres plus longues nécessitent généralement un support supplémentaire ou ont des charges plus faibles autorisées.
- Conditions finales: La façon dont le faisceau est soutenu à ses extrémités affecte également la charge de flambement. Il existe différents types de conditions d'extrémité, telles que les épingles fixes - fixes, fixes - épinglées et épinglées. Une poutre avec des extrémités fixes est plus résistante au flambement qu'une poutre avec des extrémités épinglées car les extrémités fixes restreignent la rotation et le mouvement latéral.
Méthodes de calcul
Il existe différentes façons de calculer la charge de flambement d'une poutre en acier H. L'une des méthodes les plus courantes consiste à utiliser la formule d'Euler.
Formule d'Euler
La formule d'Euler est utilisée pour calculer la charge de flambement critique ($ p_ {cr} $) pour une colonne idéale et mince. La formule est donnée par:
$ P_ {cr} = \ frac {\ pi {2} pas} {(kl) ^ {2}} $
Où:
- $ E $ est le module d'élasticité de l'acier. Vous pouvez trouver cette valeur dans les tables de propriété matérielle. Pour la plupart des aciers structurels, $ e $ est d'environ 200 $ \ Times10 ^ {9} \ Pa $.
- $ I $ est le moment de l'inertie de la section croisée du faisceau. Le moment d'inertie dépend de la forme et des dimensions de la section transversale. Pour une poutre en acier H, le calcul de $ i $ peut être un peu complexe car il implique la géométrie des brides et du web. Vous pouvez utiliser des manuels d'ingénierie ou des logiciels pour trouver le moment d'inertie pour un faisceau H spécifiquePoutre h.
- $ K $ est le facteur de longueur effectif, qui dépend des conditions d'extrémité du faisceau. Pour un faisceau épinglé, $ k = 1 $; pour un faisceau fixe, $ k = 0,5 $; et pour un faisceau fixé, $ K = 0,7 $.
- $ L $ est la longueur réelle du faisceau.
Disons que nous avons une poutre en acier HPouce en acierAvec un module d'élasticité $ e = 200 \ Times10 ^ {9} \ pa $, un moment d'inertie $ i = 1,2 \ Times10 ^ {- 5} \ m ^ {4} $, un facteur de longueur effectif $ k = 1 $ (épinglés - épinglés), et une longueur $ l = 5 \ m $.
$ P_ {cr} = \ frac {\ pi ^ {2} \ Times200 \ Times10 ^ {9} \ Times1.2 \ Times10 ^ {- 5}} {(1 \ Times5) ^ {2}} $
$ P_ {cr} = \ frac {\ pi ^ {2} \ Times200 \ Times10 ^ {9} \ Times1.2 \ Times10 ^ {- 5}} {25} $
$ P_ {cr} = \ frac {9.87 \ Times200 \ Times10 ^ {9} \ Times1.2 \ Times10 ^ {- 5}} {25} $
$ P_ {cr} = \ frac {9.87 \ Times2.4 \ Times10 ^ {5}} {25} $
$ P_ {cr} = 94752 \ n $
Limites de la formule d'Euler
La formule d'Euler a certaines limites. Il suppose que le faisceau est parfaitement droit, la charge est appliquée exactement axialement et que le matériau se comporte élastiquement. Dans les situations réelles - ces conditions sont rarement remplies. Par exemple, il peut y avoir des imperfections initiales dans la forme du faisceau, ou la charge peut ne pas être appliquée exactement au centre de la section transversale.
Formules empiriques
En plus de la formule d'Euler, il existe également des formules empiriques qui prennent en compte certains des facteurs mondiaux réels. Ces formules sont souvent basées sur des données expérimentales et peuvent fournir des résultats plus précis pour les applications pratiques. Par exemple, l'AISC (American Institute of Steel Construction) fournit des directives et des formules de conception pour calculer la charge de flambement des poutres et colonnes en acier. Ces formules tiennent compte des facteurs tels que le rapport élancier du faisceau et la limite d'élasticité de l'acier.
Considérations pratiques
Lors du calcul de la charge de flambement d'une poutre en acier H, il est important de garder à l'esprit quelques choses pratiques.
- Facteurs de sécurité: Dans la conception du monde réel, nous utilisons toujours des facteurs de sécurité. Un facteur de sécurité est un multiplicateur appliqué à la charge de flambement calculée pour tenir compte des incertitudes dans les propriétés du matériau, les conditions de chargement et la qualité de la construction. Par exemple, un facteur de sécurité de 1,5 signifie que la charge réelle autorisée sur le faisceau est de 1/1,5 de la charge de flambement calculée.
- Charges combinées: Dans la plupart des structures, les poutres en acier H sont soumises à des charges combinées, telles que la flexion, le cisaillement et la compression axiale. Lors du calcul de la charge de flambement, vous devez considérer ces effets combinés. Il existe des méthodes et des codes de conception disponibles pour gérer les situations de chargement combinées.
- Inspection et entretien: Même après avoir calculé la charge de flambement et concevoir la structure, il est important d'inspecter et de maintenir régulièrement les poutres en acier H. La corrosion, la fatigue et d'autres facteurs peuvent réduire la force du faisceau au fil du temps, augmentant le risque de flambement.
Pourquoi choisir nos poutres en acier H
En tant que fournisseur de poutres en acier H, nous proposons des produits de haute qualité conçus pour répondre aux normes les plus élevées. Nos poutres en acier H sont fabriquées en acier de qualité supérieure, garantissant d'excellentes propriétés de matériaux. Nous avons une large gamme de dimensions transversales disponibles, vous pouvez donc choisir le bon faisceau pour votre application spécifique.
Lorsque vous achetez nos poutres en acier H, vous pouvez être convaincu qu'ils fonctionneront bien sous la charge. Nous avons une équipe d'experts qui peuvent vous aider dans le processus de sélection et fournir des conseils sur le calcul de la charge de flambement. Que vous travailliez sur un petit projet de construction ou une grande structure industrielle, nous avons la bonne solution pour vous.
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Références
- "Mechanics of Materials" de Ferdinand P. Beer, E. Russell Johnston Jr., John T. Dewolf et David F. Mazurek.
- Manuel de la construction de l'American Institute of Steel (AISC) de construction en acier.