轴向力单轴弯曲时的截面分类

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在进行设计之前,附加模块RF-/STEEL EC3会对每个设计进行详细的截面分类。 因此,计算了所有截面零件的局部屈曲敏感性。 定义的截面类别会影响阻力和旋转能力的确定。

截面分类

欧洲规范3 [1]定义了四个截面类别:

图片 01 - 截面分类

截面分类提供以下参数和边界条件:

  • 支撑截面部件(在一侧或两侧)
  • 截面部分的长度c
  • 截面部分的厚度t
  • 钢筋的屈服强度以ε因子表示
  • 在设计的截面截面上的应力分布

在整个截面中支配最差值的截面部分的类别。 对于I形截面和H形截面,这通常是相对细长的腹板。

应力分布

应力分布通过参数α(塑性,类别1和2)或ψ(弹性,类别3)进行检测。 在这种情况下,α表示截面部分中压应力的长度百分比,而ψ表示边界应力的比值。

图片 02 - 解释Alpha和Psi

重要说明:

  • 现有应力始终按照屈服强度计算。
  • 压应力始终设置为正,拉应力设置为负。

在双对称截面的单轴弯曲中,α和ψ的确定很简单。 附加的轴向力需要进一步考虑。 一个有趣的问题是,法向力作用在什么程度上? 附加模块RF‑/STEEL EC3中有两种方法。

图片 03 - 确定Alpha和Psi的类型

首先,在RF‑/STEEL EC3中预设了第二个选项“均匀增加NEd和MEd ”。 在弹性应力分布的情况下,在截面部分存在的应力通过屈服应力/最大压应力之比增加。 参数ψ由压应力和拉应力的关系得出。 如果应力分布是塑性的,那么弯矩和轴向力会增加,直到达到[1]中指定的相互作用条件之一,从而达到塑性极限状态。 参见第[2]页第13页的说明。

RF-/STEEL EC3使用公式6.2中的相互作用条件,因为它很容易追踪并且对所有类型的截面都有效。 下图显示了一个IPE 360 S 235的示例,它具有以下内力和塑性承载力:
My,Ed = 125.0 kNm NEd = 300.0 kN
My,Rd = 239.5 kNm NRd = 1,709.0 kN

图片 04 - 相互作用图

现有应力的外推得出以下极限内力:
MN,y,Rd = 179.2 kN·mMy,Rd = 430.1 kN

现在可以在极限轴向力的基础上确定应力块的大小,并将其应用于截面的等分轴上。 通过考虑弯矩的剩余应力块,现在可以确定截面部分的压应力长度以及参数α。

图片 05 - 计算Alpha

第一个选项“固定NEd ,增加MEd达到fyd ”可以在塑性应力分布上轻松解释。 轴向力不是外推,而是作用在作用尺寸上。 因此,使用该选项时压缩区域和α通常较小。

在此不再详细说明各个截面类别的c/t极限值。 该信息可以在[1]的表5.2中找到。

使用的文献材料

[1]  欧洲规范3: 钢结构设计-第1-1部分: 一般规则和建筑物规则EN 1993-1-1:2005 + AC:2009
[2]  SEMI-COMP +: Berechnungsrichtliniefürdie Querschnitts- and Stabbemessung nach Eurocode 3 mit Schwerpunkt auf semi-kompakten Querschnitten。 格拉茨: 格拉茨大学-德国斯塔尔堡分校,2011年7月

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