Orientação “u” vs “n” dos perfis de canal: por que diferença de força?

Por exemplo, as medidas de fita de metal podem ser estendidas e permanecer retas quando na orientação "u", mas diminuem ao contrário.

Presumo que o mesmo fenômeno seja o motivo pelo qual as prateleiras de metal têm chapas de metal por cima e flanges por baixo, em vez de por cima.

Por que é isso?

Eu estou supondo : é por causa da direção da compressão / tensão e flambagem. Como um pedaço longo de material sendo comprimido é mais provável que se dobre do que um pedaço curto. Em uma orientação, a flambagem só pode acontecer quando as paredes se dobram em sua altura, mas na outra orientação, a compressão atua em todo o comprimento do canal?

Tanto uma abordagem de bom senso quanto uma abordagem matemática são bem-vindas; Suponho que as fórmulas estejam bem estabelecidas, usando valores de "momento de inércia" para perfis de vigas ou similares.

Você está certo.

Uma seção de canal em uma orientação "u" ou "n" é obviamente assimétrica em torno de seu eixo x transversal. Isso significa que seu centróide não está localizado no ponto médio da sua altura. Em vez disso, o centróide estará mais perto de sua teia do que da abertura.

Como a tensão em uma determinada fibra, a uma distância do centróide, é igual a na flexão, isso significa que as tensões na rede serão menores que as tensões nas extremidades do flanges.$y$

Usando seu exemplo de fita métrica de metal, uma fita métrica aberta sem outros suportes se comportará como um cantilever, com sua rotação fixada na "boca" da fita métrica. Portanto, ele estará em momento de flexão negativo (compressão na parte inferior).

Como a fita métrica é muito fina, é mais sensível à flambagem devido à compressão do que ao simples colapso devido à tensão. Portanto, para evitar a flambagem, você deseja medir a fita métrica na orientação "u", o que reduzirá as tensões de compressão e, ao mesmo tempo, aumentará as tensões de tração. Na orientação "n", as tensões são invertidas, com baixa tensão e alta compressão (e, portanto, menor resistência à flambagem).