74x

002001

Sonja von Bloh, M.Sc.

2026-06-22

Расчёт местного введения нагрузки согласно EN 1993-1-3

Статья описывает анализ местного введения нагрузки для ненастреженных стенок в соответствии с EN 1993-1-3. Пример выполнения проверки на изгибной балке показывает практическое применение описанной методики.

Проектирование холоднокатаных стальных изделий регулируется стандартом EN 1993-1-3 [1]. К типичным формам холоднокатаных сечений относятся профили U, C, Z, шляпочные и сигма. Эти профили изготавливаются из тонколистовой стали путем профилирования или гибки.

При проверке предельных состояний несущей способности необходимо удостовериться, что местная нагрузка не вызывает нежелательные эффекты, такие как локальное сжатие, искривление стенки или местная потеря устойчивости в стенке профилей. Такие эффекты могут возникать как из-за введения нагрузки через фланец в стенку, так и от усилий опоры на опорных точках. В разделе 6.1.7 EN 1993-1-3 описано, как определяется несущая способность стенки R_w,Rd при местной нагрузке.

Дополнение к стальной оценке позволяет анализировать местную нагрузку для неусиленных стенок в соответствии с разделом 6.1.7 [1]. При комбинированной нагрузке от изгиба и местной нагрузки также проверяется соблюдение условий, указанных в [1] 6.1.11.

Пример соответствующих доказательств представлен ниже на основе балки из холоднокатаного профиля C. Балка подвергается воздействию одиночной нагрузки.

Система и нагрузка

Рассматриваемая балка имеет длину 2 метра и выполнена из холоднокатаного профиля C (C 2020) из стали S235JR согласно EN 10025-2. Ширина опоры составляет по 110 мм, и балка не выступает за опору. Балка нагружена одиночной силой в 10 кН на расстоянии 50 см от опоры. Одиночная нагрузка вводится через фланец на длине 100 мм и действует в центре сдвига. Собственный вес балки в этом расчете не учитывается.

Система и нагрузка

Ввод данных

В конфигурации несущей способности необходимо активировать флажок «Определение несущей способности стенки при местной нагрузке согласно 6.1.7», чтобы провести проверку местной нагрузки.

Конфигурация предельного состояния по несущей способности

Необходимые граничные условия должны быть определены на вкладке «Опорные условия и прогибы». В каждом месте, где должна проводиться проверка местной нагрузки, необходимо определить опорное условие типа «сталь». Длина жесткой нагрузки s_s вводится в поле ввода «Ширина опоры w». Глубина опоры d, напротив, не влияет на проверку.

Местная нагрузка анализируется, если опора определена на краю, противоположном действующей силе. Направления «+z/z'-ось» и «-z/z'-ось» относятся к направлению локальной оси z/z' стержня. Если одиночная сила действует в направлении +z, необходимо выбрать край «-z/z'-ось» для опоры.

Для опор задается опорное условие с длиной жесткой нагрузки 110 мм на краю «+z/z'-оси» как конечная опора с длиной выступа 0 мм.

Тип расчётной опоры для расчёта в точке опоры

Тип расчетной опоры для расчёта в точке опоры

Для одиночной нагрузки задается опорное условие с длиной жесткой нагрузки 100 мм на краю «-z/z'-оси».

Тип расчётной опоры для расчёта в точке одиночной нагрузки

Тип расчётной опоры для расчета в точке одиночной нагрузки

Тип опоры для опор назначается началу и концу стержня, в то время как тип опоры для одиночной нагрузки задается в промежуточном узле в месте приложения одиночной нагрузки.

Придание типов расчетных опор

Опорные условия также могут быть отображены графически. В Навигаторе - Отображение можно активировать или деактивировать отображение опорных условий под Типы для стержней → Опорные условия.

Навигатор – Изображение опор расчёта

Результаты

Проверка местной нагрузки проводится в определённых местах опорных условий - как на опорах, так и на месте введения нагрузки. На точке x = 0,00 м достигнута наибольшая загруженность. Проверка проводится в этом месте для иллюстрации.

Расчёт местного приложения нагрузок в аддоне Расчёт стальных конструкций

Расчет местного применения нагрузки в аддоне Стальной расчёт

Это реакция опоры в сечении с одной стенкой. Профиль C с толщиной листа t = 2,0 мм имеет усиленные пояски из-за своих губ. Расстояние от опоры до свободного конца составляет 0,00 м и меньше 1,5-кратной высоты стенки h_w = 198 мм. Таким образом, уравнение (6.15a) [1] является определяющим для определения несущей способности стенки R_w,Rd.

R_{w, Rd} = \frac{k_{1} \cdot k_{2} \cdot k_{3} \cdot (9.04 - \frac{h_{w} / t}{60}) \cdot (1 + 0.01 \cdot \frac{s_{s}}{t}) \cdot t^{2} \cdot f_{yb}}{γ_{M 1}}

Использование стенки под локальной нагрузкой по EN 1993-1-3, ур. 6.15a

Коэффициенты, согласно [1], 6.1.7.2 (3) принимаются следующими:

k = \frac{f_{yb}}{228} = \frac{235}{228} = 1.031

k_{1} = 1.33 - 0.33 \cdot k = 1.33 - 0.33 \cdot 1.031 = 0.990

k_{2} = 1.15 - 0.15 \cdot \frac{r}{t} = 1.15 - 0.15 \cdot \frac{2.0}{2.0} = 1.000

k_{3} = 0.7 + 0.3 \cdot {(\frac{ϕ}{90})}^{2} = 0.7 + 0.3 \cdot {(\frac{90 °}{90})}^{2} = 1.000

Коэффициенты согласно EN 1993-1-3, 6.1.7.2 (3)

Таким образом, несущая способность стенки при местной нагрузке определяется следующим образом:

R_{w, Rd} = \frac{0.990 \cdot 1.000 \cdot 1.000 \cdot (9.04 - \frac{198.0 / 2.0}{60}) \cdot (1 + 0.01 \cdot \frac{110.0}{2.0}) \cdot 2 . 0^{2} \cdot 235}{1.1} = 9.69 kN

Расчёт напряжения стенки при локальном приложении нагрузки

Условие проверки согласно [1] уравнение (6.13) выполнено:

\frac{F_{Ed}}{R_{w, Rd}} = \frac{7.50}{9.69} = 0.774 \leq 1.0

Условие расчётной проверки по EN 1993-1-3, уравнение 6.13

Для остальных двух мест проверки осуществляется аналогично. Также проверяется соблюдение условий, установленных в [1], 6.1.11.

Резюме

С помощью дополнения к стальной оценке можно проводить проверки местной нагрузки согласно [1] разделу 6.1.7. В значимых для проектирования местах необходимо определить опорные условия. Проверка местной нагрузки проводится согласно [1] 6.1.7.2 для сечений с одной неусиленной стенкой или согласно [1] 6.1.7.3 для сечений с двумя или более неусиленными стенками. Также проверяется соблюдение условий, установленных в [1], 6.1.11.

Автор

Соня работает в Product Engineering и дополнительно поддерживает Customer Support. Ее основное внимание сосредоточено на RSECTION, а также на стальных и алюминиевых конструкциях, где она целенаправленно применяет свои знания.

Ссылки

Еврокод 3: Расчет стальных конструкций - Часть 1‑3: Allgemeine Regeln - Ergänzende Regeln für kaltgeformte Bauteile und Bleche. Beuth Verlag GmbH, Berlin, 2010

;