W normie EN 1993-1-1 [1] zdefiniowano następujące cztery klasy przekrojów (pokazane również na rysunku 1):
- Klasa 1: przekroje, które mogą tworzyć przegub plastyczny o zdolności obrotu wymaganej do analizy plastycznej bez redukcji nośności
- Klasa 2: przekroje, które mogą rozwinąć nośność przy zginaniu plastycznym, ale mają ograniczoną zdolność do obrotu ze względu na wyboczenie lokalne
- Klasa 3: przekroje, w których obliczone naprężenie w włóknie pręta o skrajnym ściskaniu może osiągnąć swoją wytrzymałość plastyczną, ale wyboczenie lokalne może zapobiec osiągnięciu pełnej nośności na zginanie plastyczne
- Przekroje klasy 4 to przekroje, w których przed osiągnięciem granicy plastyczności w jednej lub kilku częściach przekroju wystąpi wyboczenie
Klasyfikacja jest przeprowadzana osobno dla wszystkich części przekroju poprzez porównanie podanych stosunków szerokości do grubości z wartościami granicznymi dla każdej klasy określonymi w normie. W ten sposób definiowana jest klasa każdej części przekroju, a dla całego przekroju obowiązuje klasa o najmniej korzystnej wartości. Wartości graniczne zależą od:
- Warunek podparcia części przekroju (z jednej lub obu stron)
- Granica plastyczności zastosowanej stali w postaci współczynnika ε
- Krzywa naprężeń w częściach przekroju
- Wielkość wytrzymałości na ściskanie
Eurokod 3 zawiera tabele, na podstawie których można obliczyć maksymalne stosunki szerokości do grubości dla części przekroju i porównać je z wartościami granicznymi. Na przykład, maksymalny stosunek szerokości do grubości, aby zakwalifikować wewnętrzną część ściskaną do klasy 3, jest określony przez współczynniki pokazane na rys. 2.
Wartość graniczną dla części wewnętrznych poddanych wyłącznie ściskaniu lub zginaniu określa współczynnik ε, który jest powiązany z granicą plastyczności stali. Z drugiej strony, w przypadku części poddanych zginaniu i ściskaniu rozkład naprężeń jest określany za pomocą parametru α (plastyczne, klasy 1 i 2) lub ψ (sprężyste, klasa 3).
Pierwsza z nich przedstawia procentową długość naprężenia ściskającego w części przekroju, a druga stosunek naprężeń granicznych (rys. 3). Tak więc, oprócz współczynnika ε, wartością graniczną stosunku szerokości do grubości dla części poddanych zginaniu i ściskaniu jest parametr α dla klas 1 i 2 oraz parametr ψ dla klasy 3.
Klasyfikacja przekrojów w RFEM 6
Rozszerzenie Steel Design dostępne w programie RFEM 6 do wymiarowania konstrukcji stalowych przeprowadza szczegółową klasyfikację przekrojów w każdym miejscu obliczeń przed przeprowadzeniem obliczeń. Klasyfikacja przekrojów dla każdego typu kontroli projektu jest dostępna w skojarzonych z nim szczegółach kontroli projektu.
Pokazano to w przypadku belki pokazanej na rysunku 4 (IPE 300, stal S355), dla której obliczono rozszerzenie Steel Design, a wyniki dla każdego typu obliczeń są już dostępne. Na przykład, wyświetlając szczegóły kontroli obliczeń, można zauważyć, że klasyfikacja przekrojów jest również szczegółowo opisana (rys. 5).
Jak już wyjaśniono, klasyfikacja jest przeprowadzana osobno dla wszystkich części przekroju (w programie RFEM 6 nazywanych podpanelami; w tym przypadku pięć). W związku z tym każdemu subpanelowi można przypisać różne klasy przekrojów, przy czym dla całego przekroju obowiązuje klasa o najmniej korzystnej wartości. W ten sposób, dla odporności na przekrój zgodnie z 6.2.4, interesujący nas przekrój zostaje zaklasyfikowany do klasy 4, która jest klasą przekroju subpaneli nr 3.
Od subpanelu nr 3 jest podparta z obu stron i jest ściskana, jej klasyfikację przeprowadza się zgodnie z Tabelą 5.2 z Eurokodu 3 [1]. Granica plastyczności stali wynosi 355 N/mm2, a zatem wartość współczynnika ε wynosi 0,814 (rys. 5). Na podstawie tego współczynnika obliczane są wartości graniczne stosunku szerokości do grubości dla klas 1, 2 i 3 (odpowiednio λ1, λ2 i λ3 ) zgodnie z powyższą tabelą. Następnie na podstawie długości (c) i grubości (t) przekroju obliczany jest stosunek c/t i porównywany z wartościami granicznymi dla klas przekrojów. Dla tej podpaneli współczynnik c/t jest większy niż obliczony dla klasy 3 przekroju, w związku z czym klasa 4 jest przypisana do podpaneli.
Zważywszy, że pozostałe subpanele należą do klasy 1, dla całego przekroju jest to subpanel (np. subpanel nr 3) o najmniej korzystnej wartości. Z tego względu interesujący nas przekrój jest klasyfikowany jako klasa 4 dla odporności przekroju zgodnie z 6.2.4.
Aby lepiej zrozumieć klasyfikację przekroju, można wyświetlić poszczególne panele składowe przekroju w zakładce Subpanele w oknie Informacje o przekroju (rys. 6).
Uwagi końcowe
Klasyfikacja przekrojów w programie RFEM 6 do wymiarowania prętów stalowych jest przeprowadzana zgodnie z postanowieniami Eurokodu 3 [1]. Klasyfikacja jest przeprowadzana osobno dla wszystkich części przekroju poprzez porównanie podanych stosunków szerokości do grubości z wartościami granicznymi dla każdej klasy określonymi w normie.
Wartości graniczne zależą od stanu podparcia części przekroju, granicy plastyczności stali, krzywej naprężeń w częściach przekroju oraz wartości wytrzymałości na ściskanie. Po obliczeniu porównuje się z nimi stosunek szerokości do grubości i określa się klasę każdej części przekroju. Na koniec, do całego przekroju przypisywana jest najmniej korzystna klasa uzyskana dla poszczególnych podpaneli.
.png?mw=600&hash=49b6a289915d28aa461360f7308b092631b1446e)
