EN 1993-1-3 规定的局部荷载作用设计验算

冷成型钢产品的设计是根据标准EN 1993-1-3 [1] 进行的。典型的冷成型截面形式包括U型、C型、Z型、帽型和西格玛型截面。这些截面是通过滚轧成型或折弯工艺从薄壁板材制成的。

在承载能力极限状态的验证中，必须确保局部载荷引入不导致诸如压缩、腹板屈曲或局部屈曲在截面腹板上产生不良影响。这些影响可能来源于通过翼缘向腹板引入的载荷或支点处的支座力。在EN 1993-1-3的6.1.7节中，描述了如何确定在局部载荷引入下腹板的承载能力R_w,Rd。

钢结构设计附加模块允许根据6.1.7节[1] 对未加劲腹板的局部载荷引入进行分析。在弯曲与局部载荷引入的组合应力作用下，还会检查是否满足[1] 6.1.11中提到的条件。

接下来将通过一个冷成型C型截面梁的示例来展示相应的验证。该梁受到集中载荷的作用。

系统与载荷

所述梁长2米，由符合EN 10025-2的S235JR钢制成的冷成型C型截面（C 2020）组成。支座宽度为110毫米，且梁不超出支座。梁在距支座50厘米处承受10千牛的集中载荷。集中载荷通过100毫米的长度引入到翼缘，并作用于剪力中心。此计算中不考虑梁自重。

结构和荷载

输入数据

在承载能力配置中，必须激活“根据6.1.7确定腹板在局部载荷下的承载能力”复选框，以进行局部载荷引入的验证。

承载能力极限状态配置

所需的边界条件必须在“设计支座和挠度”标签中定义。对于每个需要进行局部载荷引入验证的位置，必须定义一个类型为“钢”的设计支座。刚性载荷引入的长度s_s在“支座宽度w”输入字段中输入。然而，“支座深度d”对验证没有影响。

当支座定义在与作用力相反的边缘时，将检查局部载荷引入。方向“+z/z'轴”和“−z/z'轴”指的是杆的局部z/z'轴的方向。如果集中载荷作用在+z方向，支座边缘必须选择为“−z/z'轴”。

对于支座，在“+z/z'轴”边缘定义一个110毫米的刚性载荷引入设计支座，作为末端支座，悬挑长度为0毫米。

支座类型设计上的支座

对于集中载荷，在“−z/z'轴”边缘定义一个长度为100毫米的刚性载荷引入设计支座。

集中荷载位置的设计支持类型

支座的类型将分配给杆的起始和终点，而集中载荷的支座类型将在集中载荷位置的节点处定义。

分配设计支座类型

也可以以图形方式输出设计支座。在导航器 - 显示中，可以在杆类型 → 设计支座下激活或取消激活设计支座的显示。

导航器 - 显示设计支座

结果

在定义的设计支座位置进行局部载荷引入验证，包括在支座和载荷引入位置。在x = 0.00 m处的利用率最大。以下在此位置进行验证以作说明。

钢结构设计模块中的局部荷载导入验算

在只有一个腹板的截面上有支座反力。C型截面具有厚度为t = 2.0 mm以及因其唇缘而加劲的翼缘。支座与自由端的距离为0.00 m，小于1.5倍的腹板高度h_w = 198 mm。因此，[1] 方程(6.15a)成为确定腹板承载能力R_w,Rd的主导因素。

根据[1], 6.1.7.2 (3)提出以下系数：

因此，得到如下局部载荷引入下的腹板承载能力：

根据[1] 方程(6.13)的验证条件得到满足：

其余两个设计位置的验证是类似的。此外，还检查是否满足[1], 6.1.11中的条件。

总结

通过钢结构设计附加模块，可以根据[1] 6.1.7节进行局部载荷引入的验证。在与设计相关的位置必须定义设计支座。根据[1] 6.1.7.2，对于未加劲腹板的截面进行局部载荷引入的验证，或者对于具有两个或多个未加劲腹板的截面根据[1] 6.1.7.3进行验证。此外，还检查是否满足[1], 6.1.11中的条件。