Классификация сечений в программе RFEM 6 по Еврокоду 3

EN 1993-1‑1 [1] определяет следующие четыре класса сечения (также показано на рисунке 1):

• Класс 1: сечения, которые могут образовывать пластический шарнир с возможностью вращения, необходимой для пластического расчета, без снижения сопротивления
• Класс 2: сечения, которые могут создавать сопротивление пластическому моменту, но имеют ограниченную способность к вращению из-за местной потери устойчивости
• Класс 3: сечения, в которых расчетное напряжение в волокне при экстремальном сжатии элемента может достигать предела прочности, но местная потеря устойчивости может препятствовать развитию полного сопротивления пластическому моменту
• Сечения класса 4 - это сечения, в которых местная потеря устойчивости будет возникать до достижения предела текучести в одной или нескольких частях сечения.

Классы сечений

Классификация выполняется отдельно для всех частей сечения путем сравнения представленных соотношений ширины к толщине с предельными значениями для каждого класса, указанными в стандарте. Таким образом, определяется класс каждой части сечения, и класс с наименее благоприятным значением определяется для всего сечения. Предельные значения зависят от следующего:

• Состояние опор частей сечения (с одной или с обеих сторон)
• Предел текучести использованной стали в виде коэффициента ε
• Кривая напряжений в частях сечения
• Величина прочности на сжатие

Еврокод 3 содержит таблицы, на основе которых можно рассчитать максимальные отношения ширины к толщине для частей сечения и сравнить их с предельными значениями. Например, максимальные отношения ширины к толщине для отнесения детали с внутренним сжатием к классу 3 определяются коэффициентами, показанными на рисунке 2.

Отношение ширины к толщине для класса 3 по EN 1993-1-1: 2005 (1)

Предельное значение для внутренних частей, подверженных только сжатию или изгибу, определяется коэффициентом ε, который связан с пределом текучести стали. С другой стороны, для деталей, подверженных как изгибу, так и сжатию, распределение напряжений определяется по параметру α (пластический, классы 1 и 2) или ψ (упругий, класс 3).

Первый представляет собой процентную длину сжимающего напряжения в части сечения, а второй - отношение граничных напряжений (Рисунок 3). Таким образом, в предельное значение отношения ширины и толщины деталей, подверженных изгибу и сжатию, помимо коэффициента ε, используется параметр α для классов 1 и 2 и параметр ψ для класса 3.

Объяснение букв альфы и пси

Классификация сечений в RFEM 6

Дополнительный модуль Steel Design, предлагаемый в RFEM 6 для расчета стальных конструкций, выполняет подробную классификацию сечений в каждом месте расчета перед выполнением расчета. Классификация сечений для каждого типа проверки конструкции доступна в связанных с ней подробностях проверки конструкции.

Это продемонстрировано для балки, показанной на рисунке 4 (IPE 300, сталь S355), для которой был рассчитан дополнительный модуль Steel Design и результаты для каждого типа расчета уже доступны. Если, например, вы отобразите подробности проверки конструкции, вы можете заметить, что классификация сечений также представлена подробно (Рисунок 5).

Результаты расчета стального стержня (IPE 300, сталь S355)

Подробности расчётной проверки

Как уже объяснялось, классификация выполняется отдельно для всех частей сечения (называемых в RFEM 6 субпанелями; в данном случае пять). Следовательно, для каждой субпанели могут быть назначены разные классы сечения, но для всего сечения будет определяться тот, который имеет наименее подходящее значение. Таким образом, представляющее интерес сечение классифицируется как класс 4 по прочности сечения в соответствии с 6.2.4, который является классом сечения субпанели номер 3.

Поскольку субпанель № 3 поддерживается с обеих сторон и подвергается сжатию, его классификация производится по таблице 5.2 Еврокода 3 [1]. Предел текучести стали составляет 355 Н/мм², и, следовательно, значение коэффициента ε составляет 0,814 (Рисунок 5). На основе этого коэффициента рассчитываются предельные значения отношений ширины к толщине для классов 1, 2 и 3 (λ₁, λ₂ и λ₃ соответственно) в соответствии с вышеупомянутой таблицей. Затем соотношение c/t рассчитывается на основе длины (c) и толщины (t) части сечения и сравнивается с предельными значениями для классов сечения. Для этой субпанели предоставленное соотношение c/t больше, чем рассчитанное для класса сечения 3, и поэтому субпанели назначен класс 4.

Учитывая, что другие субпанели классифицируются как класс 1, это субпанель (например, субпанель № 3) с наименее подходящим значением, определяющим для всего сечения. В связи с этим интересующее сечение классифицируется как класс 4 для проверки сечения в соответствии с 6.2.4.

Чтобы лучше понять классификацию сечений, вы можете отобразить отдельные субпанели сечения на вкладке «Субпанели» в окне «Информация о сечении» (Рисунок 6).

Информация о сечении

Заключительные замечания

Классификация сечений в программе RFEM 6 для расчета стальных стержней выполняется в соответствии с положениями Еврокода 3 [1]. Классификация выполняется отдельно для всех частей сечения путем сравнения представленных соотношений ширины к толщине с предельными значениями для каждого класса, указанными в стандарте.

Предельные значения зависят от состояния опоры частей сечения, предела текучести стали, кривой напряжений в частях сечения и величины прочности на сжатие. После расчета отношение ширины к толщине сравнивается с ними и определяется класс каждой части сечения. Наконец, всему сечению присваивается наименее благоприятный класс, полученный для отдельных субпанелей.