NO162574B - Hulprofil. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører et stangformet konstruksjonselement i form av en hulprofil.

Oppfinnelsen vedrører nærmere bestemt konstruksjonselementer av nevnte art som ved sin utforming og ytre belastning blir utsatt for enten ren knekningspåkjenning eller kombinert kneknings/bøyningspåkjenning. Oppfinnelsen vedrører også konstruksjonselementer av nevnte art som ikke bare blir utsatt for knekningspåkjenning, men som også blir utsatt for betydelige sentriske trykk- og strekkrefter, statisk eller periodisk.

Som et eksempel på et stangformet konstruksjonselement i form av en hulprofil som kan bli utsatt for slike belast-ninger, kan nevnes ben for sjøbaserte faste plattformer.

En alvorlig ulempe ved tidligere kjente konstruksjonselementer av denne art er at de bare har ett tverrsnitt hvormed de kan stå imot de opptredende belastningssituasjoner, hvor særlig kombinasjonen sentrisk trykk/bøyningspåkjenning er meget ugunstig.

En annen ulempe ved kjente konstruksjonselementer av denne art er at de har svært liten mulighet til å ta opp lengdevariasjoner. I den grad de har hatt en slik egenskap, har det påvirket tverrsnittsparametrene i negativ retning. På grunn av slike konstruksjonselementers ubetydelige fleksi-bilitet i lengderetningen, har det i sammensatte konstruk-sjoner vært vanlig at. det enkelte steder oppstår store spenningskonsentrasjoner. Dette er meget uheldig, eksempel-vis med hensyn til utmatting.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse er det tatt sikte på å avhjelpe disse ulemper.

Dette formål er ifølge oppfinnelsen oppnådd ved å utforme konstruksjonselementet i overensstemmelse med de trekk som fremgår av etterfølgende patentkrav.

Hulprofilen som kan ha for eksempel sirkulært eller mange-kantet tverrsnitt, er innvendig - nær omkretsen - i bestemte innbyrdes avstander påmontert ringformede styrelementer med i omkretsretningen fordelte hull for styring av gjennomgå-ende stenger som er parallelle med hulprofilens lengdeakse. Etter at hulprofilen i opprettstående stilling er forsynt med en nedre endeplate, føres stengene ned gjennom styrehul-lene inntil deres nedre ender hviler ovenpå nevnte endeplate, og de har da i ubelastet tilstand en lengde som noe overstiger hulprofilens høyde, slik at de øvre endepartier av stengene rager ovenfor hulprofilens øvre ende. Deretter fastgjøres en stoppkrans til utsiden av hulprofilen ved dennes øvre ende og over denne en topphette, som primært har til oppgave å fordele aksialt rettede krefter til stengene.

Ved et slikt konstruksjonselement vil bøyningspåkjenning og knekningspåkjenning tas opp av hver sine tverrsnitt, idet selve hulprofilen tar opp bøyningspåkjenningen mens stengene ved dennes indre omkrets tar opp knekningspåkjenningen. Man behøver således bare å dimensjonere hulprofilen med hensyn til bøyningspåkjenning, og kan se bort fra om den har aksep-tabel knekningslengde, idet den ytre knekningsbelastning kan tas opp av de inne i konstruksjonselementet anordnede langsgående stenger.

Et slikt konstruksjonselement kan ta opp relativt store lengdevariasjoner uten å forringe konstruksjonselementets øvrige parametre. I en sammensatt konstruksjon av/med slike konstruksjonselementer kan man på grunn av deres lengde-varias jonsmulighet få utlignet spenningskonsentrasjoner.

Oppfinnelsen forklares nærmere i det etterfølgende i for-bindelse med et utførelseseksempel og under henvisning til medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser et lengdesnitt gjennom et stangformet konstruksjonselement i form av en hulprofil og utformet i overensstemmelse med oppfinnelsen, hvor konstruksjonselementet be-finner seg i ubelastet tilstand; Fig. 2 viser et tilsvarende lengdesnitt som fig. 1, men hvor konstruksjonselementet er sentrisk belastet;

Fig. 3 viser et tverrsnitt etter linjen III-III i fig. 1.

På tegningene betegner henvisningstallet 1 en hulprofil som inngår i det stangformede konstruksjonselement ifølge oppfinnelsen. Hulprofilen 1 har sirkulært tverrsnitt.

Hulprofilen 1 er innvendig i bestemte innbyrdes avstander påmontert tverrgående ringformede styreelementer 2 med i omkretsretningen fordelte - ifølge utførelseseksemplet fire - styrehull 3 for stenger 4 som forløper parallelt med hulprofilens 1 lengdeakse.

Antall styrehull 3 og deres størrelse er gjenstand for nærmere beregninger, likeså deres avstand fra hulprofilens indre omkrets. Hulprofilen? 1 er påfestet en nedre endeplate 5 som stengenes 4 nedre ender hviler mot. Ved sin øvre ende er hulprofilen 1 utvendig påfestet en stoppkrans 6, og på toppen er anbrakt en hette 7.

Stengene 4 har i ubelastet tilstand (fig. 1) større lengde enn hulprofilens 1 høyde, og deres øvre endepartier rager derfor noe ovenfor hulprofilens øvre ende, idet stengenes endeflater i denne tilstand ligger i høyde med hettens 7 underside. Ved sentrisk belastning av hulprofilen er det hettens 7 oppgave å fordele og overføre belastningen til stengene 4.

Når et slikt konstruksjonselement blir utsatt for krefter som virker sentrisk med hensyn til hulprofilens tverrsnitt, vil det på konstruksjonselementet virke aksiale motsattret-tede trykkrefter av ens størrelse. Dette representerer en typisk knekningspåkjenning for et slikt konstruksjonselement .

Ettersom stengene 4 rager noe høyere enn hulprofilen 1, vil belastningen via hetten 7 komme på stengene 4, og hver enkelt stang vil deretter være utsatt for en knekningspåkjenning.

Stengenes 4 frie spenn mellom styreelementene 2, betegnet med D-H, beregnes slik at disse spenn i forhold til stengenes diameter bringer stengene ut i en knekningspåkjenning: D>E>F>G>H. Etter hvert som den ytre belastning øker, vil stengene 4 i sitt lengste frie spenn D knekke ut mot hulprofilens indre omkretsflate, hvorved konstruksjonselementets totale lengde (B) avtar litt. Utknekningen er betegnet med C og vil i praksis være svært liten. På grunn av at utknekningen C er så liten, vil hver enkelt stang 4 i utknekket tilstand yte en motkraft rettet mot den ytre belastning. Når den ytre belastning øker ytterligere, skjer det samme for stengenes frie spenn E, og deretter i rekkefølge for spennene F, G og H. Stengene 4 vil på grunn av sini tverrsnittsform knekke ut mot hulprofilens 1 indre omkretsflate.

Når stengenes 4 samtlige frie spenn D-H er utknekket, yter stengene 4 sine størst mulige motkrefter mot den ytre belastning, og konstruksjonselementet har nå sin minst mulige totale lengde Bl.

Når konstruksjonselementet deretter avlastes mer og mer, vil på et tidspunkt den ytre kraft bli mindre enn stengenes 4 motkraft. Det korteste, øvre spenn H vil da først rette seg ut. Deretter retter spennene G, F, E og D seg ut i nevnte rekkefølge.

Ved sammentrykking, utknekning av stengene, må man nå en terskelverdi, knekningslasten, for å få utknekning. Den sentriske motkraft i utknekket tilstand som den enkelte stang 4 yter, er alltid mindre enn knekningslasten. Ved avlastning skjer ikke dette, idet det ved avlastning er tilstrekkelig at den ytre last er mindre enn stengenes sentriske motkrefter for å få en utretting. Så lenge stengenes 4 sentriske motkrefter er i balanse med de ytre krefter, vil ikke selve hulprofilen 1 være utsatt for noen knekningsbelastning.

Karakteristikken for lengdevariasjon/sentrisk belastning er ved dette konstruksjonselement altså ulik ved belastning og avlastning. Denne egenskap kan utnyttes til å stabilisere svingninger i en enkel eller sammensatt konstruksjon.

Claims (2)

1. Stangformet konstruksjonselement omfattende en hulprofil (1) som er lukket (5) ved sin nedre ende, karakterisert ved at hulprofilen (1) innvendig er påfestet et antall i innbyrdes aksiale avstander anbrakte støtteelementer, fortrinnsvis i form av tverrstilte ringer (2) med i omkretsretningen fordelte styrehull (3) for langsgående stenger (4) som i ubelastet tilstand har større lengde enn hulprofilens (1) høyde, idet fortrinnsvis en øvre hette (7) sørger for fordeling og overføring av sentrisk belastning til stengene (4), slik at stengene tar opp knekningspåkjenninger.

2. Stangformet konstruksjonselement som angitt i krav 1, karakterisert ved at avstanden mellom støtteelementer (2) avviker innbyrdes, slik at stengenes (4) frie spenn (D - H) mellom nærliggende støtteelementer avtar i retning nedenfra og oppover.