轴向力单轴弯曲的截面分类

技术文章

RF- / STEEL EC3附加模块在设计执行之前对每个设计执行详细的横截面分类。因此,评估了对所有横截面部件的局部屈曲的敏感性。定义的横截面类别对阻力和旋转容量确定有影响。

横截面类

欧洲规范3 [1]规定了四类横截面:

图01 - 横截面类

横截面分类提供以下参数和边界条件:

  • 支撑横截面部分(在一侧或两侧)
  • 横截面部分的长度c
  • 横截面部分的厚度t
  • 以系数ε的形式使用的钢的屈服强度
  • 在设计的横截面部分上的应力分布

具有最小有利值的横截面部分的类别控制整个横截面。对于I形截面和H形截面,这通常是相对细长的腹板。

通过参数α(塑料,1级和2级)或ψ(弹性,3级)检测应力分布。在这种情况下,α表示横截面部分中的压缩应力的百分比长度,而ψ表示边界应力的比率。

图02-α和ψ的解释

重要的提示:

  • 现有应力总是向上或向下计算屈服强度。
  • 压缩应力始终设为正,拉应力为负。

在双对称横截面中的单轴弯曲中,α和ψ的确定是微不足道的。额外的轴向力需要进一步考虑。有趣的问题是,正常的力量在多大程度上适用?有两种方法,都在RF- / STEEL EC3附加模块中实现。

图03-α和ψ的测定类型

首先,有第二个选项'均匀增加N Ed和M Ed ',这是在RF- / STEEL EC3中预设的。在弹性应力分布的情况下,现有应力通过横截面部分中的屈服应力/最大压缩应力比而增加。 ψ参数由压缩应力和拉伸应力的关系产生。如果应力分布是塑性的,则力矩和轴向力增加,直到达到[1]中规定的一个相互作用条件,从而达到塑性极限状态。请参阅第13页的[2]中的说明。

RF- / STEEL EC3使用根据公式6.2的相互作用条件,因为它易于追溯并且适用于所有类型的横截面。下图显示了IPE 360,S 235的示例,具有以下内力和塑性阻力:

M y,Ed = 125.0 kNm N Ed = 300.0 kN
M y,Rd = 239.5kNm N Rd = 1,709.0 kN

图04 - 交互图

现有应力的外推导致以下限制内力:

M N,y,Rd = 179.2kNm N My,Rd = 430.1 kN

在极限轴向力的基础上,现在可以确定应力块的尺寸并将其应用于横截面的二等轴区域。通过考虑弯矩的剩余应力块,您现在可以确定横截面部分中的压缩应力长度,从而确定参数α。

图05 - α的计算

第一个选项'固定N Ed ,增加M Ed达到f yd '可以很容易地解释塑性应力分布。轴向力不是外推的,而是应用于作用尺寸。因此,使用此选项时,压缩区域和α通常较小。

本文不再详细说明各个横截面类的c / t极限值的确定。该信息可在表1的[1]中找到。

参考

[1] 欧洲法规3:钢结构设计 - 第1-1部分:建筑物的一般规则和规则; EN 1993-1-1:2005 + AC:2009
[1] SEMI-COMP +: BerechnungsrichtliniefürdieQuerschnitts- und Stabbemessung nach Eurocode 3 mit Schwerpunkt auf semi-kompakten Querschnitten。 (2011年)。格拉茨:TU Graz - InstitutfürStahlbau。

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