Jak przebiega weryfikacja ugięć SGU elementów stalowych według Eurokod 3

Zapraszamy do lektury naszego artykułu gdzie przedstawimy jak sprawdzić ugięcia i przemieszczenia SGU elementów stalowych według norm Eurokod 3 – EC3.    

Zachęcamy też do lektury naszych poprzednich artykułów.

CZYTAJ RÓWNIEŻ:

1. Klasy przekrojów i nośność przekrojowa prętów stalowych według Eurokod 3 – część 1
2. Klasy przekrojów i nośność przekrojowa prętów stalowych według Eurokod 3 – część 2
3. Klasy przekrojów i nośność przekrojowa prętów stalowych według Eurokod 3 – część 3
4. Zobacz jak wyznaczyć obciążenie śniegiem według Eurokodu 1
5. Jak stworzyć kombinacje według Eurokodu 0 – poznaj bliżej EC0 | Część 1
   
6. Jak stworzyć kombinacje według Eurokodu 0 – poznaj bliżej EC0 | Część 2
   
7. Koniec Polskich Norm. Od 1 stycznia obowiązują wyłącznie Eurokody. Czy jesteś gotów na zmianę?

Wprowadzenie

Po serii wpisów na temat podstaw weryfikacji stanu granicznego nośności w EC3-1-1 (SGN), chciałbym przejść omówienia podstaw dla stanu użytkowalności (SGU). Oprócz samych wymagań EC zwrócę uwagę na pewne możliwości dostępne w Advance Design związane z tym temat, a niekonieczne wymagające wymiarowania wg EC3. W artykule pomijam omówiona już w poprzednich wpisach o EC0 i EC1 kwestię stosowania odpowiednich kombinacji dla drugiego stanu granicznego.

Wymagania SGU dla budynków zgodnie z EC 1993-1-1

Szczegółowe wymagania dotyczące budynków dla ugięć, przemieszczeń poziomych i efektów dynamicznych nie są zasadniczo przedstawione w podstawowej treści EC3-1-1. W punkcie 7.2 znajduje się odesłanie do EC0 jak na poniższym fragmencie dla ugięć pionowych:

Zauważmy, że norma wymaga aby wartości graniczne były wyspecyfikowane w projekcie i uzgodnione z inwestorem. Te ostanie mogą spowodować np. zmianę ugięć dopuszczalnych jakie powinna spełniać konstrukcja z uwagi na dodatkowe uwarunkowania. W typowych zagadnieniach może nam przyjść z pomocą załącznik krajowy. Podobnie jak w starej polskiej normie [3] dostępna jest w nim tabela dla typowych elementów konstrukcji budynku:

rys.1 | Weryfikacja ugięć SGU elementów stalowych według Eurokod 3

Uzupełnieniem do niej jest wspomniany Eurokod 0 [2] gdzie znajduje się prezentacja graficzna poszczególnych rodzajów ugięć (Zał. A.1.4):

rys.2 | Weryfikacja ugięć SGU elementów stalowych według Eurokod 3

Zlecenie dotyczące przemieszczeń podane w Załączniku krajowym EC3 są mniej obszerne niż dla ugięć i rozróżniają wymagania w zależności od ilości kondygnacji i występowania suwnic:

rys.3 | Weryfikacja ugięć SGU elementów stalowych według Eurokod 3

Wartości te należy interpretować z godnie ze szkice (EC 0 Zał. A.1.4):

rys.4 | Weryfikacja ugięć SGU elementów stalowych według Eurokod 3 

Kontrola SGU według Eurokod 3 w Advance Design

Tyle norma… teraz przyjrzyjmy się przykładowej implementacji w programie Advance Design. Konfiguracja dla prostej geometrii sprowadza się do wprowadzenia wartości dopuszczalnych ugięć i miejsca w którym mają być one weryfikowane (przęsło lub koniec). Poniższy zrzut pokazuje te ustawienia dla podciągu (belki głównej):

rys.5 | Weryfikacja ugięć SGU elementów stalowych według Eurokod 3

Kontrolowana wartość to ugięcie dla kombinacji charakterystycznej SGU (w programie ma ona kod SCQ) liczone od cięciwy. Wyniki wymiarowania w formie obwiedni dostępne są w „wynikach dla profilu:

rys.6 | Weryfikacja ugięć SGU elementów stalowych według Eurokod 3

W programie ADVANCE DESIGN istnieje dedykowane narzędzie do prezentacji właśnie tej wartości, niezależnie od wyników dla „stali” – jest nim wykres dla ugięć. Pozwala ono dla dwóch typowych sytuacji (tj kontroli ugięć lub przemieszczeń końców elementu) wyświetlić wykresy przemieszczenia „sprowadzone” do formy, dla której na końcach elementu są wartości zerowe. Może to dotyczyć obu końców (zrzut poniżej – przykład belki) lub tylko początku (np. ma to zastosowanie w słupach).

Takie wykresy można generować niezależnie dla płaszczyzn lokalnych xy oraz xz.

rys.7 | Weryfikacja ugięć SGU elementów stalowych według Eurokod 3

Jak widać na powyższym przykładzie – ugięcie to nie to samo co przemieszczenie modelu MES. Dodatkowym narzędziem jakie może być wykorzystane przy kontroli SGU to opcja SUPERELEMENTU. Pozwala ona na bardziej złożone sprawdzenie warunków dla elementów o wielu przęsłach. Jeżeli jeszcze nie znasz tego narzędzia podstawy opisane są tutaj (kliknij żeby zobaczyć).

Podsumowanie

Na koniec wypada dodać, że w zakresie sprawdzenia SGU oprócz przemieszczeń należy też zwrócić uwagę na kwestię drgań, jakie mogą wzbudzać się w analizowanej konstrukcji zwłaszcza o większych rozpiętościach (EC3-1-1 7.2.3 oraz NA24). W tym przypadku oprócz analizy liniowej/nieliniowej dla kombinacji charakterystycznych należy wyznaczyć częstotliwość drgań własnych obciążonej konstrukcji. Do tego służy między innymi dostępna w Advance Design analiza modalna (kliknij i dowiedz się więcej).

———————————

Zapraszamy do wzięcia udziału w naszej Kampanii WDRAŻAJ EUROKODY
-> Kliknij tutaj i zobacz jak łatwo możesz wdrożyć eurokody w swoich projektach!

Źródła:
[1] PN – EN 1993 – 1-1 Eurokod 3 Projektowanie konstrukcji stalowych Część 1-1 Reguły ogólne i reguły dla budynków
[2] PN – EN 1990 Eurokod 0 Podstawy projektowania budynków
[3] PN -90/B-03200 Konstrukcje stalowe. Obliczenia statyczne i projektowanie