8745x
001396
2017-01-25

Obliczanie właściwości efektywnych przekrojów

Przed analizą przekrojów stalowych przekroje są klasyfikowane zgodnie z EN 1993-1-1, rozdz. 5.5, w odniesieniu do ich nośności i zdolności do obrotu. Poszczególne części przekroju są analizowane i przydzielane do klas od 1 do 4. Klasy przekrojów są określane kolejno i zazwyczaj przydzielane do najwyższej klasy części przekroju. Jeżeli do dalszych obliczeń przekrojów klasy 1 i klasy 2 ma zostać zastosowana nośność plastyczna, nośność sprężystą można analizować od klasy 3 przekrojów. W przypadku przekrojów klasy 4 wyboczenie lokalne występuje jeszcze przed osiągnięciem momentu sprężystego. Aby uwzględnić ten efekt, można użyć szerokości efektywnych. W tym artykule bardziej szczegółowo opisano obliczanie właściwości przekroju efektywnego.

Przebieg obliczeń

W pierwszym kroku obliczeń określany jest rozkład naprężeń na przekroju brutto. Zgodnie z EN 1993-1-5, rozdz. 4.4 [2], wartość wyboczenia kσ ściskanych części przekroju można wyznaczyć przy użyciu istniejących naprężeń. Szerokość efektywna beff części przekroju jest obliczana na podstawie smukłości w chwili wyboczenia λp i wynikającego z tego współczynnika redukcyjnego ρ. Powstała w ten sposób redukcja jest odejmowana od całego przekroju. W ten sposób uzyskasz nowe wymiary i właściwości przekroju.

W tym momencie obliczenia nie są jeszcze zakończone. W kolejnym kroku iteracji obliczany jest nowy rozkład naprężeń z uwzględnieniem istniejących sił wewnętrznych na podstawie zredukowanego przekroju. Należy wziąć pod uwagę następujące kwestie:

  1. Poprzez zmniejszenie przekroju środek ciężkości zostaje przesunięty. Ewentualne działające siły normalne generują dodatkowy moment w odległości nowego środka ciężkości od starego.
  2. Redukcja przekroju może mieć również wpływ na obrót głównych osi. W takich przypadkach należy uwzględnić moment odchyleniaIyz.

Po określeniu naprężeń ponownie sprawdzana jest smukłość części przekroju poddanych ściskaniu. Jeżeli konieczne są dalsze redukcje, proces iteracyjny jest kontynuowany, dopóki nie nastąpią istotne modyfikacje przekroju. Tylko wtedy można przeprowadzić odpowiednie obliczenia przekrojów efektywnych.

Uwagi końcowe

Szybkie określenie przekrojów efektywnych, przeprowadzone na początku, może okazać się czasochłonne ze względu na konieczność przeprowadzenia kilku iteracji. Takich trudności można łatwo uniknąć, korzystając z wydajnego programu SHAPE‑THIN oraz modułów dodatkowych do analizy i wymiarowania konstrukcji stalowych.

Odniesienia

[1] Eurokod 3: Design of Steel Structures - Part 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków; EN 1993-1-1:2005 + AC:2009
[2] Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych - Część 1-5: galwanizowane elementy konstrukcyjne; EN 1993-1-5:2006 + AC:2009
[3] Kuhlmann, U. (Red.): Stahlbau-Kalender 2013: Eurokod 3 - Normy wytrzymałościowe, Stahl im Industrie- und Anlagenbau. Berlin: Ernst & Sohn.


Autor

Pan Sühnel jest odpowiedzialny za zapewnienie jakości programu RSTAB; uczestniczy również w rozwoju produktu i zapewnia wsparcie techniczne dla naszych klientów.

Odnośniki