Klasyfikacja przekrojów w przypadku zginania jednoosiowego z siłą osiową

Klasy przekrojów

Eurokod 3 [1] definiuje cztery klasy przekrojów:

Querschnittsklassen

Klasyfikacja przekrojów uwzględnia następujące parametry i warunki brzegowe:

• Podparcie części przekroju (z jednej lub obu stron)
• Długość c części przekroju
• Grubość t części przekroju
• Granica plastyczności użytej stali w postaci współczynnika ε
• Rozkład naprężeń na obliczanej części przekroju
  

Klasa części przekroju o najmniej korzystnej wartości obowiązuje dla całego przekroju. W przypadku dwuteowników i dwuteowników jest to zwykle stosunkowo smukły środnik.

rozłożenie naprężenia

Rozkład naprężeń jest wykrywany za pomocą parametru alfa (plastyczne, klasa 1 i 2) lub psi (sprężyste, klasa 3). W tym przypadku alfa oznacza procent długości naprężenia ściskającego w części przekroju, a psi oznacza stosunek naprężeń granicznych.

Wyjaśnienie Alpha i Psi

Ważne:

• Istniejące naprężenia są zawsze obliczane w górę lub w dół do granicy plastyczności.
• Naprężenia ściskające należy zawsze ustawiać jako dodatnie, naprężenia rozciągające jako ujemne.

W przypadku zginania wyłącznie jednoosiowego w przekroju podwójnie symetrycznym wyznaczenie wartości alfa i psi jest trywialne. Dodatkowa siła osiowa wymaga dalszych rozważań. Interesujące jest to, w jakim stopniu działa siła normalna. Istnieją dwa podejścia i oba są zaimplementowane w module RF-/STEEL EC3.

Metoda określania Alfa i Psi

Po pierwsze, istnieje druga opcja "Równomiernie zwiększ N_Ed i M_Ed ", która jest wstępnie ustawiona w RF-/STEEL EC3. W przypadku rozkładu naprężeń sprężystych istniejące naprężenia są zwiększane o wartość granicy plastyczności/naprężenie ściskające w części przekroju. Parametr psi wynika z relacji naprężenia ściskającego i rozciągającego. Jeżeli rozkład naprężeń jest plastyczny, moment i siła osiowa są zwiększane aż do osiągnięcia jednego z warunków interakcji określonych w [1], a tym samym do osiągnięcia stanu granicznego plastycznego. Zobacz wyjaśnienie w [2] , Strona 13.

RF-/STEEL EC3 wykorzystuje warunek interakcji zgodnie ze wzorem 6.2, ponieważ jest on łatwy do prześledzenia i poprawny dla wszystkich typów przekrojów. Poniższa grafika przedstawia przykład IPE 360, S 235, z następującymi siłami wewnętrznymi i nośnościami plastycznymi:
M_y,Ed = 125,0 kNm N_Ed = 300,0 kN
M_y,Rd = 239,5 kNm N_Rd = 1 709,0 kN

Wykres interakcji

Ekstrapolacja istniejących naprężeń powoduje powstanie następujących granicznych sił wewnętrznych:
M_N,y,Rd = 179,2 kNm N_My,Rd = 430,1 kN

Na podstawie granicznej siły osiowej można teraz określić rozmiar bloku naprężeń i zastosować go w obszarze przecinającej osie przekroju. Uwzględniając pozostałe bloki naprężeń momentu zginającego, można teraz określić długość naprężenia ściskającego w części przekroju, a tym samym parametr alpha.

Obliczanie alfa

Pierwsza opcja, "Stałe N_Ed , zwiększ M_Ed do wartości f_yd ", można łatwo wytłumaczyć rozkładem naprężeń plastycznych. Siła osiowa nie jest ekstrapolowana, lecz przykładana do działającej wielkości. W rezultacie podczas korzystania z tej opcji obszar kompresji i alfa są zwykle mniejsze.

W tym artykule nie wyjaśniono dokładniej określania wartości granicznych c/t dla poszczególnych klas przekrojów. Informacje te można znaleźć w [1], Tabela 5.2.

Literatura

[1]
Eurokod 3: Wymiarowanie konstrukcji stalowych - Część 1-1: Ogólne reguły i reguły dla budynków; EN 1993-1-1: 2005 + AC: 2009
[2]
SEMI-COMP+: Berechnungsrichtlinie für die Querschnitts- und Stabbemessung nach Eurocode 3 mit Schwerpunkt auf semi-kompakten Querschnitten. Graz: TU Graz - Institut für Stahlbau, lipiec 2011