Balken ska förstärkas i de områden där det förekommer betydande dragspänningar vinkelrätt mot fiberriktningen, huvudsakligen där dessa beräknade spänningar överskrider motsvarande hållfasthetsvärden. Förstärkningen placeras i regel som visas i figur 7.19.
Bumerangbalkar och krökta balkar tillverkas vanligtvis så att de har raka partier vid upplagen och krökning i den centrala delen. För sådana balkar uppträder betydelsefulla tvärdragspänningar bara i den krökta delen, se figur 7.16, och förstärkningen placeras därför normalt bara i den krökta delen.
Ibland tillverkas krökta balkar utan några raka delar. I sådana fall behöver man i allmänhet inte förstärka balken över hela dess längd. I vanliga krökta balkar, om krökningsradien inte är alldeles för liten, räcker det med att förstärka balken endast kring nockpartiet, över en längd l / 8 på ömse sidor om nocklinjen, där l är balkens totala spännvidd. Förstärkningen behövs naturligtvis enbart i de fall där den beräknade tvärdragspänningen överskrider motsvarande dimensionerande spänning.
Om sadelbalkar behöver förstärkas ska förstärkningen placeras i nockområdet symmetriskt i förhållande till spännvidden, på ett område som är ungefär lika långt som balkens höjd vid nocken.
Det följande förslaget beaktar den resulterande dragkraften på följande förenklade sätt. Den maximala tvärdragspänningen antas uppträda i den centrala delen av nockområdet, medan i de yttre fjärdedelarna antas att en tvärdragspänning uppträder som är 2 / 3 av den maximala tvärdragspänningen.
Den dimensionerande tvärdragkraften i förstärkningen, det vill säga kraften i varje enskild skruv, i mitten av nockområdet är sålunda:
7.26 \({F_{\rm t,90,d}} = \frac{{{\sigma _{\rm t,90,d}} \cdot b \cdot {a_1}}}{n}\)
där:
| σt,90,d | är den dimensionerande dragspänningen vinkelrätt mot fiberriktningen enligt ekvation 7.13. |
| b | är balkens bredd. |
| a1 | är avståndet mellan förstärkningsskruvarna längs med balken (rekommenderat avstånd: 250 mm ≤ a1 ≤ 0,75 · hap, där hap är balkhöjden vid nocken). |
| n | är antalet förstärkningsskruvar i balkens bredd (n = 1 eller 2, se figur 7.21). |
För nockområdets yttre fjärdedelar gäller således:
7.27 \({F_{\rm t,90,d}} = \frac{2}{3} \cdot \frac{{{\sigma _{\rm t,90,d}} \cdot b \cdot {a_1}}}{n}\)
Dimensioneringsvillkoret som ska uppfyllas är:
7.28 \({F_{\rm t,90,d}} \le {R_{\rm ax,d}}\)
där Rax,d är det dimensionerande värdet på den inlimmade eller gängade skruvens axiella bärförmåga.
När ekvation 7.28 används, ska man komma ihåg att dragkraften, Ft,90,d, överförs med hjälp av skjuvspänningar mellan skruv och trämaterial, vilka inte är jämnt fördelade längs med hela skruven. Dessa spänningar betraktas ändå vanligtvis som om de skulle vara jämnt fördelade, se figur 7.22. Därtill belastas skruvens övre del av en dragkraft uppåt medan dess nedre del belastas av en dragkraft neråt. På grund av denna orsak ska skruvens bärförmåga i ekvation 7.28 vid utdragning bestämmas för en längd som är lad, se figur 7.22. För fullt gängade skruvar eller inlimmade skruvar över hela balkhöjden kan halva skruvlängden användas som värde på lad.
Blomstertorget, Linköping.
Figur 7.19 Placering av förstärkning i sadelbalkar, krökta balkar och bumerangbalkar.
Figur 7.20 Definition av “centrala halvan (1)” och “yttre fjärdedelarna (2)” i nockområdet av en bumerangbalk.
Figur 7.21 Definition av ”n” och a1 i ekvation 7.26 och ekvation 7.27 (”n” är antalet förstärkningsskruvar i balkens bredd). dr är förstärkningsskruvens yttre gängdiameter.
Figur 7.22 Skjuvspänningar i förstärkningen av en krökt balk.
