Klasy przekrojów i nośność przekrojowa prętów stalowych według Eurokod 3 – część 3

Na zakończenie serii „Nośność przekrojowa wg EC3” przedstawię w skrócie koncepcje określania nośności przekrojów klasy 4 na tle PN. 

W ramach kampanii WDRAŻAJ EUROKODY oraz zmian w prawie budowlanym przygotowaliśmy dla Państwa cykl artykułów, szkoleń oraz pakiet niezbędnych narzędzi pozwalających szybko i sprawnie wdrożyć wymagania Eurokodów w swojej codziennej pracy bez zbędnych przestojów.  

W poniższym artykule omówione zostaną kwestie istotne z punktu widzenia projektanta wraz z odniesieniem do dotychczas stosowanych polskich norm budowlanych.

---

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. Zobacz jak wyznaczyć obciążenie śniegiem według Eurokodu 1
4. Jak stworzyć kombinacje według Eurokodu 0 – poznaj bliżej EC0 | Część 1
   
5. Jak stworzyć kombinacje według Eurokodu 0 – poznaj bliżej EC0 | Część 2
   
6. Koniec Polskich Norm. Od 1 stycznia obowiązują wyłącznie Eurokody. Czy jesteś gotów na zmianę?
   

---

Nośność przekrojowa a Eurokody

Analizując obie normy podejście do tych przekrojów różni się, jednakże bazuje na tych samych złożeniach – tylko stateczna część przekroju odpowiada za bezpieczne przeniesienie przyłożonego do elementu obciążenia.

Polska norma wprowadziła dwie ścieżki pozwalające wyznaczyć nośność przekroju, cechującego się niestateczności lokalną. Pierwsza to „nośność krytyczna”, która to jest bardziej zachowawcza ale dużo prostsza w stosowaniu. Naprężenia krytyczne w ściskanej ściance sprawdza się wzorem:

Gdzie „fi p” to współczynnik niestateczności lokalnej. W praktyce należało określić jedynie najmniejszy współczynnik niestateczności dla najbardziej smukłej ścianki przekroju i wtedy redukcja nośności całego przekroju np. dla zginania wyglądała następująco:

Generalnie jest ona umiarkowanie „ekonomiczna” gdy przekrój ze względu na smukłość środnika jest „na granicy” i został zakwalifikowany do klasy 4.

Drugie rozwiązanie to procedura wykorzystująca „nośność nadkrytyczną”. W jej przypadku należy określić „przekrój współpracujący”, wyznaczając dla poszczególnych ścianek wielkość i rozmieszczenie odcinków szerokości współpracującej „be” wg schematów dostępnych w jeden z normowych tabel:

Stąd też, metoda pozwalała na projektowanie smukłych przekrojów o znacznej nośności. Pominę tutaj zawiłe procedury opisane w PN [2], natomiast to właśnie to podejście zostało wykorzystane w EC3-1-1. Dlatego też w normie europejskiej we wzorach na nośność wprost są użyte efektywne parametry przekroju – dwa przykłady poniżej dla siły osiowej i zginania:

Charakterystyki efektywne zmieniają się z zależności od rozkładu naprężeń normalnych, czyli mogą być inne w każdym punkcie elementu i dla poszczególnych kombinacji SGU. Poniżej zrzut z dokumentacji weryfikacyjnej programu Advance Design, gdzie w przykładzie referencyjnym (AD Vaidation Guide vol.4, 13.86 Verifying the stability of an asymmetric I-shape subjected to axial force and bending moment) analizowany jest słup obciążony mimośrodowo i z uwagi na przyjęte gabaryty środnika i pasów, przekrój efektywny w najbardziej wytężonym przekroju ma „zmniejszony” środnik i górny pas.

Te złożone obliczenia wymagają pełnej automatyzacji, gdyż oprócz modyfikacji przekroju dochodzi jeszcze do przesunięcia środka ciężkości. Ten mimośród jest wprost uwzględniony np. w dodatkowym warunku na nośność przekrojową (EC3-1-1 wzór 6.44):

Wygodne rozwiązanie – Advance Design

Przykładowo użytkownicy programu Graitec Advance Design te parametry mogą odczytać w raporcie „Wyniki profili” i „Szczegóły dotyczące przekroju i weryfikacji”.

Aby określić efektywne parametry przekroje należy zgodnie z EC3-1-1 skorzystać z 5. części euronormy stalowej stosując zapisy rozdziału 4.3 (1993-1-5 pkt. 4.3).

 

 

———————————

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 -90/B-03200 Konstrukcje stalowe. Obliczenia statyczne i projektowanie