Пластичний шарнір

Пластичний шарнір — деформація перерізу балки, де відбувається пластичний згин.^[1] У сейсмостійкому будівництві пластичний шарнір також є типом пристрою демпфування енергії, що допускає пластичне обертання [деформацію] жорсткого з'єднання колони.

Схема структури, що містить пластичні шарніри

Пластична поведінка

Під час аналізу межі пластичності елементів конструкції, що зазнають згину, передбачається, що різкий перехід від пружної до ідеально пластичної поведінки відбувається за певного значення моменту, відомого як пластичний момент (M_p). Поведінка стрижня між M_yp і M_p вважається еластичною. При досягненні M_p в елементі утворюється пластичний шарнір. На відміну від шарніра без тертя, що забезпечує вільне обертання, постулюється, що пластичний шарнір допускає великі повороти за постійного пластичного моменту M_p.

Пластикові шарніри проходять вздовж коротких відрізків балок. Фактичні значення цих довжин залежать від поперечних перерізів та розподілу навантаження.^[2] Але детальний аналіз показав, що досить точно вважати балки жорсткопластичними, з пластичністю, обмеженою пластичними шарнірами в точках. Хоча цього припущення достатньо для аналізу граничного стану, формулювання кінцевих елементів доступні для врахування поширення пластичності вздовж пластичного шарніра.^[3]

Введенням пластичного шарніра при граничному пластичному навантаженні в статично визначену балку можна сформувати кінематичний механізм, що допускає необмежене переміщення системи. Він відомий як механізм колапсу. Для кожного ступеня статичної невизначеності балки необхідно додати додатковий пластичний шарнір, що утворює механізм обвалення.

Достатня кількість пластичних шарнірів (N), необхідних для виготовлення механізму складання (нестійкої конструкції):

N = ступінь статичної невизначеності + 1