Extra document H4: KNIK, KIP & PROFIELKEUZE
4.1 Profielen & inwendige krachten
In dit hoofdstuk gaat het over de keuzes van een profiel voor het opnemen van de
verschillende inwendige belastingen, in het bijzonder over knik en kip.
4.1.1 Tension (trek - <>)
Trekkrachten zijn de krachten die het materiaal uitrekken.
Als we kijken naar de doorsnede van het element dat we onderzoeken dat bij zo'n
normaalkracht dit leidt tot normaalspanningen. Normaalspanning zijn uniform verdeeld
over de oppervlakte: bv. een element hebt dat belast is ze onder trekspanning, een
normale kracht die je element uittrekt dan kun je daar zeggen dat er normaal spanningen
die daaruit voortvloeien deze kracht zijn gedeeld door de oppervlakte van de doorsnede
σ = F (N)/S(m²)
Als we dan een profiel moeten kiezen voor een trekkracht op te nemen en dan moeten we
vooral zorgen dat: De normaalspanning die ontstaat (σ) < dan een toelaatbare spanning
van het materiaal en eigenlijk wilt het zeggen dat we voldoende materiaal moeten hebben,
maar de vorm maakt eigenlijk niet uit. We moeten vooral zien dat we genoeg materiaal
hebben in onze doorsnede.
4.1.2 Compression (druk - ><)
Drukkrachten zijn krachten die het materiaal in elkaar drukken.
Wanneer we bij drukkrachten een profiel moeten kiezen dus wanneer dat een kolom
moeten kiezen dan treedt er een extra probleem op:
σ = F (N)/S(m²)
De normaalspanning moet opnieuw < zijn dan de toelaatbare spanning (onder druk).
Anders ontstaat er knik een probleem dat heeft te maken met de slankheid van de kolom
van het element dat onder druk komt te staan.
Knik is een fenomeen waarbij een recht, slank element onder drukbelasting plotseling
zijwaarts buigt en van vorm verandert, nog voordat de materiaalkracht (vloeigrens) is
bereikt.
, Bv. Knik bij treinsporen: een horizontale vervorming van de rails, meestal veroorzaakt door
extreme hitte in de zomer waardoor de spoorstaven uitzetten en onder druk knikken, dit
heeft ook te maken met de trein zelf die erop zit die extra spanningen levert in die sporen
waardoor er knik optreedt. Knik kan heel plots optreden omdat de spanning te groot is,
daardoor gaat de trein ontsporen.
Op de grafiek zie je dat de kracht op het profiel op de koker langzaam toe neemt (Wet van
Hooke) en op een bepaald moment knikt, op dat ogenblik moet de kracht afnemen om te
zorgen dat hij dus niet helemaal instort.
Building structures – 6.4 Axial Instability
Fig. 6.57 – 6.95
Het fenomeen dat hierachter zit, is dat zo’n kolom niet helemaal recht is. Die as is niet
100% recht en zeker niet als hij extra lang is, dan is er meer kans dat er een excentriciteit
zit ten opzichte van de ideale as en de werkelijke as. Als die ligger belast wordt, als die
wordt samengedrukt dan gaat door die excentriciteit een extra moment ontstaan in die
staaf. Door die excentriciteit moet er eigenlijk een compenserend moment in die staaf
zitten om te zorgen dat zijn geheel in evenwicht is. Er is niet alleen een normaalkracht
maar ook een moment nodig om te zorgen dat dit deel in evenwicht kan blijven en dat
moment zorgt voor een extra excentriciteit die we hebben wordt versterkt door het
moment dat optreedt en daardoor zal die kolom nog verder gaan uitwijken.
grotere uitwijking grotere excentriciteit groter moment bijkomende
vervorming…. = Het begin van het einde Instorten van de kolom
Knik gebeurt door dat zo'n kolom een element In de realiteit nooit volledig recht is en door
het samen te drukken krijgen we bijkomende buigmomenten die zorgen voor een
vergroting van die excentriciteit en dan gaat ook de kolom instorten.
4.1 Profielen & inwendige krachten
In dit hoofdstuk gaat het over de keuzes van een profiel voor het opnemen van de
verschillende inwendige belastingen, in het bijzonder over knik en kip.
4.1.1 Tension (trek - <>)
Trekkrachten zijn de krachten die het materiaal uitrekken.
Als we kijken naar de doorsnede van het element dat we onderzoeken dat bij zo'n
normaalkracht dit leidt tot normaalspanningen. Normaalspanning zijn uniform verdeeld
over de oppervlakte: bv. een element hebt dat belast is ze onder trekspanning, een
normale kracht die je element uittrekt dan kun je daar zeggen dat er normaal spanningen
die daaruit voortvloeien deze kracht zijn gedeeld door de oppervlakte van de doorsnede
σ = F (N)/S(m²)
Als we dan een profiel moeten kiezen voor een trekkracht op te nemen en dan moeten we
vooral zorgen dat: De normaalspanning die ontstaat (σ) < dan een toelaatbare spanning
van het materiaal en eigenlijk wilt het zeggen dat we voldoende materiaal moeten hebben,
maar de vorm maakt eigenlijk niet uit. We moeten vooral zien dat we genoeg materiaal
hebben in onze doorsnede.
4.1.2 Compression (druk - ><)
Drukkrachten zijn krachten die het materiaal in elkaar drukken.
Wanneer we bij drukkrachten een profiel moeten kiezen dus wanneer dat een kolom
moeten kiezen dan treedt er een extra probleem op:
σ = F (N)/S(m²)
De normaalspanning moet opnieuw < zijn dan de toelaatbare spanning (onder druk).
Anders ontstaat er knik een probleem dat heeft te maken met de slankheid van de kolom
van het element dat onder druk komt te staan.
Knik is een fenomeen waarbij een recht, slank element onder drukbelasting plotseling
zijwaarts buigt en van vorm verandert, nog voordat de materiaalkracht (vloeigrens) is
bereikt.
, Bv. Knik bij treinsporen: een horizontale vervorming van de rails, meestal veroorzaakt door
extreme hitte in de zomer waardoor de spoorstaven uitzetten en onder druk knikken, dit
heeft ook te maken met de trein zelf die erop zit die extra spanningen levert in die sporen
waardoor er knik optreedt. Knik kan heel plots optreden omdat de spanning te groot is,
daardoor gaat de trein ontsporen.
Op de grafiek zie je dat de kracht op het profiel op de koker langzaam toe neemt (Wet van
Hooke) en op een bepaald moment knikt, op dat ogenblik moet de kracht afnemen om te
zorgen dat hij dus niet helemaal instort.
Building structures – 6.4 Axial Instability
Fig. 6.57 – 6.95
Het fenomeen dat hierachter zit, is dat zo’n kolom niet helemaal recht is. Die as is niet
100% recht en zeker niet als hij extra lang is, dan is er meer kans dat er een excentriciteit
zit ten opzichte van de ideale as en de werkelijke as. Als die ligger belast wordt, als die
wordt samengedrukt dan gaat door die excentriciteit een extra moment ontstaan in die
staaf. Door die excentriciteit moet er eigenlijk een compenserend moment in die staaf
zitten om te zorgen dat zijn geheel in evenwicht is. Er is niet alleen een normaalkracht
maar ook een moment nodig om te zorgen dat dit deel in evenwicht kan blijven en dat
moment zorgt voor een extra excentriciteit die we hebben wordt versterkt door het
moment dat optreedt en daardoor zal die kolom nog verder gaan uitwijken.
grotere uitwijking grotere excentriciteit groter moment bijkomende
vervorming…. = Het begin van het einde Instorten van de kolom
Knik gebeurt door dat zo'n kolom een element In de realiteit nooit volledig recht is en door
het samen te drukken krijgen we bijkomende buigmomenten die zorgen voor een
vergroting van die excentriciteit en dan gaat ook de kolom instorten.
