Żebra usztywniające konstrukcji stalowych można klasyfikować w zależności od sposobu wbudowania (żebra poprzeczne oraz podłużne), jak i również od miejsca ich występowania (żebra podporowe nad podporą oraz żebra pośrednie pomiędzy podporami). Jak sama nazwa wskazuje głównym zadaniem żeber jest usztywnienie elementów konstrukcji. Wzmocnienia w postaci żeber stosuje się w przypadku, gdy nośność środnika jest zbyt mała. Taka sytuacja może mieć miejsce w przypadku belek nad podporami czy też w miejscach występowania znacznych obciążeń zewnętrznych. Ponadto żebra poprzeczne lub podłużne znajdują swoje zastosowanie w przypadku smukłych ścianek elementów (głównie środników) klasyfikowanych jako przekroje klasy 4.
Żebra usztywniające – podporowe i pośrednie
- Podporowe (skrajne)
Żebra podporowe najczęściej uznaje się za sztywne w przypadku, gdy składają się z dwóch żeber poprzecznych umieszczonych obustronnie o długości równej hw (długości środnika). Podobny rezultat można osiągnąć poprzez przyspawanie do środnika dwuteownika walcowanego.
Pole przekroju Ast każdego żebra obustronnego powinno spełniać następujący warunek:
\[A_{st}> \frac {4 \cdot h_w \cdot t_w^2}{e}
\]
gdzie:
- tw – szerokość (grubość) środnika,
- hw – wysokość środnika w świetle pasów,
- e – osiowy rozstaw żeber e>0,1⋅hw.
W przypadku żeber skrajnych projektowanych z dwuteownika walcowanego należy sprawdzić następujący warunek:
\[W_{st}>4h_w t_w^2
\]
gdzie:
- Wst – wskaźnik wytrzymałości przekroju walcowanego.
Alternatywą dla profili walcowanych może być dwustronne żebro pojedyncze oraz sąsiednie żebra pionowe zdolne do przeniesienia maksymalnego ścinania przy żebrze podatnym (czyli żebra wykonanego najczęściej z pojedynczych płaskowników dwustronnych w osi podpory).
- Żebra pośrednie
Żebra pośrednie sztywne wykonuje się najczęściej z pojedynczych obustronnie umieszczonych płaskowników, które powinny spełniać warunki momentu bezwładności żebra efektywnego Ist. Oznacza to, że dla przekroju należy przyjmować pole przekroju brutto żebra powiększone o efektywne odcinki środnika (z każdej strony żebra) wynoszące po 15εt. Żebro uważa się za sztywne, jeśli moment bezwładności Ist spełnia poniższe warunki:
\[\text {gdy} \quad \sqrt{2} > \frac{a}{h_w} \quad \text {to} \quad I_{st} ≥ 1,5 \frac{(h_w \cdot t_w)^3}{a^2}
\] \[
\text {gdy} \quad \sqrt{2} ≤ \frac{a}{h_w} \quad \text {to} \quad I_{st}\ge 0,75 h_w\cdot t_w^3
\]
gdzie:
- a – rozstaw żeber.
Literatura:
[1] PN-EN 1993-1-1 Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych – Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków.
[2] Kozłowski A. Konstrukcje stalowe. Przykłady obliczeń wg PN-EN 1993-1, Część pierwsza wybrane elementy i połączenia. Politechnika Rzeszowska, Rzeszów 2009.
Zobacz też:
Nośność przekrojów równomiernie rozciąganych
Charakterystyki geometryczne figur płaskich
