Классификация сечений при одноосном изгибе под действием осевой силы

Классы сечений

Еврокод 3 [1] определяет четыре класса поперечного сечения:

Классы сечений

Классификация сечений предусматривает следующие параметры и граничные условия:

• Опора поперечной части (с одной или двух сторон)
• Длина c части сечения
• Толщина t поперечного сечения
• Предел текучести используемой стали в виде коэффициента ε
• Распределение напряжений на расчетной части сечения
  

Класс сечения с наименее благоприятным значением является определяющим для всего сечения. Для двутавров и двутавров это обычно сравнительно тонкое полотно.

распределение напряжений

Распределение напряжений определяется параметром альфа (пластичность, класс 1 и 2) или фунт/кв. Дюйм (упругость, класс 3). В этом случае альфа представляет собой процентную длину напряжения сжатия в части поперечного сечения, а фунт/кв. Дюйм представляет собой отношение граничных напряжений.

Объяснение букв альфы и пси

Важное замечание:

• Существующие напряжения всегда рассчитываются с точностью до предела текучести.
• Напряжения сжатия всегда должны быть положительными, а растягивающие - отрицательными.

Только при одноосном изгибе в двойном симметричном сечении определение альфа и psi тривиально. Дополнительная осевая сила требует дальнейшего рассмотрения. Интересно, в какой степени действует нормальная сила. Существует два подхода, и оба они реализованы в RF-/STEEL EC3.

Метод определения альфы и пси

Во-первых, есть вторая опция «Равномерно увеличивать N_Ed и M_Ed », которая предустановлена в RF‑/STEEL EC3. В случае распределения упругих напряжений существующие напряжения увеличиваются на отношение напряжения текучести к наибольшему напряжению сжатия в части поперечного сечения. Параметр psi определяется соотношением напряжения сжатия и напряжения растяжения. Если распределение напряжений является пластичным, момент и осевая сила увеличиваются до тех пор, пока не будет достигнуто одно из условий взаимодействия, указанных в [1], и, таким образом, не будет достигнуто предельное состояние пластичности. См. Объяснение в [2] , стр. 13.

RF-/STEEL EC3 использует условие взаимодействия по формуле 6.2, потому что оно легко отслеживается и справедливо для всех типов сечений. На следующем рисунке показан пример IPE 360, S 235 со следующими внутренними силами и пластическими сопротивлениями:
M_{y, Ed} = 125,0 кНм N_Ed = 300,0 кН
M_{y, Rd} = 239,5 кНм N_Rd = 1,709,0 кН

Диаграмма взаимодействия

Экстраполяция существующих напряжений приводит к следующим предельным внутренним силам:
M_{N, y, Rd} = 179,2 кНм N_{My, Rd} = 430,1 кН

На основе предельной осевой силы теперь можно определить размер блока напряжений и применить к нему в области, пересекающей оси поперечного сечения. Рассматривая оставшиеся блоки напряжений изгибающего момента, вы можете теперь определить длину напряжения сжатия в части поперечного сечения и, следовательно, параметр альфа.

Расчет альфы

Первый вариант, «Фиксированное N_Ed , увеличьте M_Ed для достижения f_yd », может быть легко объяснен распределением пластических напряжений. Осевая сила не экстраполируется, а скорее применяется к действующему размеру. В результате при использовании этого параметра площадь сжатия и альфа-канал обычно меньше.

Определение предельных значений c/t для отдельных классов сечений в данной статье не рассматривается. Эту информацию можно найти в [1], таблица 5.2.

Литература

[1]
Еврокод 3: Расчет стальных конструкций - Часть 1-1: Общие правила и нормы для зданий; EN 1993-1-1:2005 + AC:2009
[2]
ПОЛУКОМПОНЕНТ +: Berechnungsrichtlinie für die Querschnitts- und Stabbemessung nach Eurocode 3 mit Schwerpunkt auf semi-kompakten Querschnitten. Грац: TU Graz - Institut für Stahlbau, июль 2011 г.