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001628

Dipl.-Ing. （FH）Robert Fogl

2020-03-13

按照 EN 1993-1-3 验算局部受压承载力

EN 1993-1-3 对冷弯薄壁型钢构件的设计验算进行了规定。冷弯截面的典型形状有 U 形、C 形、Z 形、帽形或 sigma 形。它们是由薄钢带或钢板通过辊轧或冲压弯折而成。在进行承载能力极限状态设计时，还必须确保在局部荷载作用下不会出现截面腹板承压折曲或局部屈曲。承压折曲或局部屈曲可能是由翼缘传至腹板的局部荷载或支座处的支座反力引起的。欧洲规范 EN 1993-1-3 中第 6.1.7 节中详细说明了如何计算局部荷载作用下腹板的承载力 R_w,Rd。

在附加模块 RF-/STEEL EC 3 中通过 Cold-Formed Sections 的扩展 RF-/STEEL EC 可以对非加劲腹板按照 {%#Refer [1]]] 6.1.7（模块扩展需要单独的许可证）。本文中的设计示例为集中力作用下的冷弯薄壁 C 型钢梁。

结构体系与荷载

梁的长度为 2 米，材质为 S 235 钢，型号为冷弯薄壁型钢 C 2020。距支座 50 cm 处有一集中荷载 10 kN，该荷载作用在剪切中心。不考虑自重。

结构体系与荷载

从截面库中选择截面时需要注意，C 型槽钢的截面形状应选择“冷弯 C 型”。该条件可以通过筛选功能进行设置。模块扩展 RF-/STEEL Cold-Formed Sections 用于设计冷弯薄壁型钢： Ein gewalztes C- oder U-Profil würde nicht nach [1] bemessen werden.

在 RF-/STEEL Cold-Formed Sections 中输入数据

Im Zusatzmodul RF-/STAHL EC 3 sind die Vorgaben für eine Bemessung nach EN 1993-1-3 [1] im Dialog "Details", Register "Kaltgeformte Profile" zu treffen.

Nachweis für örtliche Lasteinleitungen aktivieren

复选框“符合条件时，局部承压强度计算按照 6.1.7”控制程序是否检查腹板的局部破坏。如果激活该选项，则可以在窗口“ 1.14 局部承压强度”中定义边界条件，例如加劲肋荷载分布长度。

窗口 1.14 “局部承压强度”

考虑横向荷载为默认设置。杆件中剪力分布被用于验算腹板的局部受压承载力。该程序检查剪力分布的所有不连续位置。 “加劲肋荷载分布公称长度” 预设为 0.10 m。

RF-/STEEL EC3 中的结果

计算有效截面最多需要两步迭代，然后在结果中显示验算局部受压承载力的利用率。每个设计细节可以看作是“中间值”。

验算局部受压承载力

在两端支座和集中力作用处应验算局部受压承载力。最大利用率在 x = 0.00 m 处。其验算过程如下：

支座反力作用在只有一块腹板 C 型钢梁上， Das C-Profil mit einer Blechdicke von <nobr>t = 2,0 mm</nobr> besitzt wegen seiner Lippen ausgesteifte Gurte. Der Abstand des Lagers vom freien Ende beträgt 0,00 m und ist somit kleiner als das 1,5-fache der Steghöhe h_w = 198 mm. Damit ist [1] Gleichung (6.15a) maßgebend für die Ermittlung der Stegbeanspruchbarkeit 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 \cdot 0.001 \cdot \frac{s_{s}}{t}) \cdot t^{2} \cdot f_{yb}}{γ_{M 1}}

腹板的承载力

公式中的参数计算如下：

f_{yb} = 0.9 \cdot 235 = 211.50 N / {mm}^{2} ([1] Tab . 3.1 a, Note 1)

k = \frac{f_{yb}}{228} = \frac{211.50}{228} = 0.928

k_{1} = 1.33 - 0.33 \cdot k = 1.33 - 0.33 \cdot 0.928 = 1.024

k_{2} = 1.15 - 0.15 \cdot \frac{r}{t} = 1.15 - 0.15 \cdot \frac{2.0}{2.0} = 1.00

k_{3} = 0.7 \cdot 0.3 \cdot {(\frac{ϕ}{90})}^{2} = 0.7 \cdot 0.3 \cdot {(\frac{90}{90})}^{2} = 1.00

参数

腹板承载力如下：

R_{w, Rd} = \frac{1.024 \cdot 1.00 \cdot 1.00 \cdot (9.04 - \frac{198.0 / 2.0}{60}) \cdot (1 \cdot 0.001 \cdot \frac{100.0}{2.0}) \cdot 2 . 0^{2} \cdot 211.50}{1.1} = 8730.0 N = 8.73 kN

计算腹板承载力

Die Nachweisbedingung gemäß [1] Gleichung (6.13) ist erfüllt:

\frac{F_{Ed}}{R_{w, Rd}} = \frac{7.50}{8.73} = 0.86 \leq 1.0

验算条件

对于其余两个验算位置，计算相同。

其他可选方法: 手动定义力

如果剪力分布图不能真实地表示作用的荷载，则可以手动定义荷载的位置和荷载大小，包括考虑线荷载传递到腹板加劲肋的分布长度。这里可以参看附加的 RFEM 示例模型中的 CA2（设计工况 2）。

对于手动定义的力，不会自动调整支座的剪力效应，必须分别通过相应的支座反力定义这些位置。为此要选择“自由端”复选框，如图 05 所示。 Nur dann wird der Abstand c ≤ 1,5 h_w berücksichtigt und [1] Gleichung (6.15a) für den Nachweis verwendet. Anderenfalls käme [1] Gleichung (6.15d) zur Geltung.

Örtliche Lasteinleitungen manuell definieren

手动定义局部荷载

概述总结

Mit der Modulerweiterung RF-/STAHL Kaltgeformte Profile für RF-/STAHL EC 3 können unter anderem Nachweise für örtliche Lasteinleitung nach [1] Abschnitt 6.1.7 geführt werden. 计算位置是根据剪力分布图自动确定的，也可以手动定义力。 Der Nachweis für örtliche Lasteinleitung mit RF-/STAHL Kaltgeformte Profile erfolgt gemäß [1] 6.1.7.2 für Querschnitte mit einem nicht ausgesteiften Steg oder gemäß [1] 6.1.7.3 für Querschnitte mit zwei oder mehreren nicht ausgesteiften Stegen. Stegquerschnitte mit Längsaussteifungen können nicht nach [1] 6.1.7.4 bemessen werden.

知识库

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作者

VOGL 先生负责创建和维护技术文档。

链接

参考

欧洲标准化委员会。 (2010)。欧洲规范 3： Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 1-3: Allgemeine Regeln - Ergänzende Regeln für kaltgeformte Bauteile und Bleche. Beuth Verlag GmbH, Berlin, 2010
Dlubal 软件。 (2020)。手册 RF-/STEEL EC3 。 Tiefenbach: Dlubal Software, Juni 2020.

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技术文章的模型 | RFEM 5 文件

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