Współczynnik obciążenia wyboczeniowego

Wytrzymałość elementów ściskanych wykonanych z cienkich i smukłych komponentów zależy w dużej mierze od ich odporności na wyboczenie, a nie wyłącznie od wytrzymałości materiału na ściskanie. Nawet jeśli materiał posiada wystarczającą nośność, konstrukcja może utracić stateczność na skutek poprzecznych odkształceń wyboczeniowych.

Z tego względu w projektowaniu konstrukcji ściskanych kluczowe znaczenie ma zapobieganie wyboczeniu poprzez odpowiedni dobór geometrii, długości elementów oraz warunków podparcia.

Definicja współczynnika obciążenia wyboczeniowego

Współczynnik obciążenia wyboczeniowego stosowany jest jako wskaźnik oceny bezpieczeństwa konstrukcji narażonych na działanie sił ściskających. Definiuje się go jako stosunek siły krytycznej powodującej wyboczenie do rzeczywistej siły ściskającej przyłożonej do obiektu.

Współczynnik ten zależy m.in. od:

• efektywnej długości elementu,
• momentu bezwładności przekroju,
• warunków podparcia,
• geometrii konstrukcji.

W praktyce wyrażany jest jako wielkość względna, związana z kwadratem efektywnej długości elementu oraz jego momentem bezwładności.

Znaczenie współczynnika w projektowaniu

Im większy współczynnik obciążenia wyboczeniowego, tym większe bezpieczeństwo konstrukcji względem utraty stateczności. Na jego wartość korzystnie wpływają:

• mniejsza długość elementu,
• większy przekrój poprzeczny,
• większa sztywność geometryczna konstrukcji.

Znając współczynnik obciążenia wyboczeniowego, możliwe jest również wyznaczenie siły krytycznej wyboczeniowej, przy której następuje wyboczenie. W tym celu współczynnik mnoży się przez wartość przyłożonej siły ściskającej.