1_kazek

Upload: gonzo1982

Post on 10-Feb-2018

214 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    1/68

    1

    MarianKAZEK*

    ZASADY OBLICZANIA ELEMENW PRTOWYCHKRPOCIENNYCH

    1. Wprowadzenie

    1.1. Kryterium podziau na elementy krpocienne i smukocienne

    W programie wykadw konferencji WPPK-2012 oglna tematyka obliczania

    elementw stalowych konstrukcji budowlanych podlegajcych przepisom Eurokodu PN-EN1993-1-1 [N1] zostaa przedstawiona w dwch referatach. Jako kryterium podziau tej

    tematyki przyjto odporno elementw (przekrojw) na utratstatecznoci miejscowej wstanie sprystym. Referat prof. R. Jankowiaka dotyczy obliczania i konstruowaniaelementw o przekrojach wraliwych na lokalne wybrzuszenia (elementy takie w [2], [10]nazwane s smukociennymi), natomiast niniejszy referat zawiera podstawowe zasadyobliczania elementw niewraliwych na utratstatecznoci miejscowej w stanie sprystym,

    okrelonych tu skrtowym mianem krpociennych.Normowym kryterium granicznym midzy ksztatownikami obu tych grup jest

    maksymalna wartosmukoci cianek (rodnikw, pasw), po przekroczeniu ktrej profilzaliczany jest do grupy ksztatownikw wraliwych, dla ktrych naley uwzgldniamoliwo utraty sprystej statecznoci miejscowej, skutkujc zmniejszeniem nonociobliczeniowej przekroju.

    *Dr in., Biuro Inynierskie SPECBUD s.c. Gliwice, z zespoem

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    2/68

    2

    Osobn grup zagadnie s sprawy projektowania konstrukcji z elementwcienkociennych, tj. o gruboci cianek t < 4 mm, ktre naley oblicza zgodnie zprzepisami Eurokodu PN-EN 1993-1-3 [N2]; na obecnej konferencji tematyce tej

    powicone sodrbne referaty.

    1.2. Rodzaje typowych ksztatownikw krpociennych stosowanychna stalowe konstrukcje budowlane

    Spord ksztatownikw stosowanych na stalowe konstrukcje budowlane, do grupykrpociennych zaliczaj si prawie wszystkie profile gorco walcowane i ksztatownikispawane stanowice odpowiedniki wymiarowe profili walcowanych, za dosmukociennych - elementy spawane z blach o odchudzonych ciankach skadowychi niektre rozmiary ksztatownikw walcowanych.

    Z uwagi na liczne zalety, profile gorco walcowane s nadal chtnie stosowane przezprojektantw na elementy stalowych konstrukcji budowlanych. W cigu kilkudziesiciuostatnich lat oferta hutnicza zostaa wzbogacona o wiele nowych typoszeregw profili o

    zoptymalizowanych ksztatach i proporcjach wymiarowych. Podstawowe rodzaje profili

    gorco walcowanych - dwuteowniki, ceowniki i ktowniki, a take rury - pokazano na rys.1,z oznaczeniami ich wymiarw podstawowych.

    Rys. 1. Typowe profile walcowane na gorco (oznaczenia wymiarw)

    Dwuteowniki normalne o zbienych stopkach (IPN) zastpowane s ksztatownikamirwnolegociennymi typu belkowego (IPE) i supowego (tzw. dwuteownikiszerokostopowe HE), przy duej liczbie dostpnych typoszeregw, co pozwalaprojektantowi oszczdniej ksztatowa konstrukcj. Tylko w grupie dwuteownikwwalcowanych na rynku europejskim dostpnych jest obecnie kilkanacie typoszeregw.Podobna zmiana nastpuje te w grupie ceownikw, gdzie do polskiego budownictwawprowadzane sceowniki rwnolegocienne (UPE).

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    3/68

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    4/68

    4

    W minionych piciu latach ukazao si szereg publikacji dotyczcych przepiswEurokodu stalowego PN-EN 1993-1 w zakresie projektowania powszechnych konstrukcjibudowlanych (budynkw), np. prace wprowadzajce [1], [2] i [3], dalej seria artykuw wInynierii i Budownictwie [4][8] i w ostatnim czasie - podrczniki wraz z przykadami[9][13]. Projektant konstrukcji stalowych dysponuje wic dzisiaj obszernbazmateriawszkoleniowych uatwiajcych przyswojenie zasad i postanowienormalizacji europejskiej.Cennym rdem jest podrcznik [10] opracowany w ramach dziaalnoci statutowej SekcjiKonstrukcji Metalowych Komitetu Inynierii Ldowej i Wodnej Polskiej Akademii Nauk, wktrym zawarte s szczegowe komentarze wyjaniajce zawioci przepisw normEurokodu stalowego grupy PN-EN 1993-1: Reguy oglne, Eurokodu podstawowego 1990

    [N5] i europejskich norm obcie budynkw PN-EN 1991-1. Podrcznik ten wskazujetake na podobiestwa i rnice midzy obecna dotychczasowpraktykprojektoworazzawiera wiele prostych przykadw oblicze i kompletne procesy projektowania ustrojw

    nonych kilku obiektw halowych i uytecznoci publicznej [10]. Praca [11] zawieraobszerne wykady z zakresu projektowania konstrukcji stalowych, w ujciu Eurokodw. Wpodrcznikach [9], [11] i [12] zamieszczono wiele szczegowych przykadw obliczaniaelementw i wzw konstrukcji stalowych wraz z objanieniami przepisw Eurokodwstalowych.

    W polskich publikacjach dotyczcych Eurokodw stalowych zamieszczone s odniesieniado szeregu podrcznikw i materiaw konferencyjnych, wydanych w rnych krajacheuropejskich.

    2. Klasyfikacja przekrojw

    2.1. Cel i reguy klasyfikacji

    Klasyfikacja przekrojw poprzecznych ma na celu okrelenie stopnia odpornocielementu na zjawiska niestatecznoci miejscowej. Utrata statecznoci miejscowej (pytowej)wystpuje w elementach konstrukcyjnych o paskich, dostatecznie smukych (cienkich)ciankach, i to zarwno w stanie sprystym, jak i plastycznym.Smuke cianki mogtracistatecznosprystpod wpywem dziaania:

    ciskajcych mniejszych od granicy plastycznoci (c< fy) lubnaprecinajcych mniejszych od naprewytrzymaoci na cinanie (< fyv).Podzia przekrojw elementw stalowych na klasy w zalenoci od stopnia odpornoci

    czci skadowych elementu na lokalne wybrzuszenia znany jest ju nam z przepiswnormy projektowania konstrukcji stalowych PN-90/B-03200 [N6]. Reguy klasyfikacji

    przekrojw stalowych podane w Eurokodzie PN-EN 1993-1-1 [N1] nie rni si wzasadzie od dotychczas stosowanych w projektowaniu.

    Dla wpywu napre normalnych (ciskajcych) wprowadzony zosta podziaprzekrojw na cztery klasy: 1, 2, 3 i 4. Z kolei ze wzgldu na wpyw naprecinajcych dzieli si przekroje na dwie grupy: przekroje niewraliwe i przekroje wraliwe na utratstatecznoci miejscowej przy cinaniu.

    Klasy przekrojw dla stanu obcienia napreniami normalnymi definiowane snastpujco:Klasa 1 - tzw. przekroje plastycznie sztywne.

    Przekroje klasy 1 mogosignnonoprzegubu plastycznego i przy penymuplastycznieniu przekroju przy zginaniu wykazuj zdolno do obrotu, cozapewnia redystrybucjplastycznmomentw zginajcych. Tak wic moliwe s

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    5/68

    5

    obliczenia statyczne wg teorii plastycznoci (a do nonoci granicznejkonstrukcji) i wymiarowanie z wykorzystaniem w przekrojach rezerwyplastycznej (podejcie projektowe tzw. P - P).

    Klasa 2 - tzw. przekroje plastycznie psztywne.Przekroje klasy 2 mog osign nono przegubu plastycznego, ale wskutekmiejscowej niestatecznoci plastycznej majograniczonzdolnodo obrotu, couniemoliwia redystrybucj plastyczn momentw zginajcych. Statyka - wgteorii sprystoci, wymiarowanie - z wykorzystaniem w przekrojach rezerwyplastycznej (E - P).

    Klasa 3 - tzw. przekroje sprycie sztywne.Nono przekroju tej klasy jest ograniczona pocztkiem uplastycznienia strefyciskanej (cmax fy). Statyka - wg teorii sprystoci, wymiarowanie przekroju -wg teorii sprystoci bez wpywu niestatecznoci miejscowej (E - E).

    Klasa 4 - tzw. przekroje sprycie psztywne.Przekroje klasy 4 s wraliwe na miejscow utrat statecznoci w staniesprystym, czyli tracnonowskutek niestatecznoci miejscowej cianek przymaksymalnych napreniach ciskajcych mniejszych od granicy plastycznocic < fy. Statyka - wg teorii sprystoci, wymiarowanie przekroju - wg teoriisprystoci z uwzgldnieniem wpywu niestatecznoci miejscowej. Zwizan ztym redukcj nonoci mona uwzgldnia metod szerokoci wsppracujcej(wg EN 1993-1-5 [N3]).

    Klasyfikacja przekroju jest uzaleniona od smukoci jego czci (cianek) skadowychktre scakowicie lub czciowo poddane ciskaniu (nie trzeba ustalaklasy przekroju dlacianek (elementw), w ktrych wystpuj wycznie naprenia rozcigajce). Jakosmukocianki przyjmuje sistosunek szerokoci paskiej czci cianki do jej gruboci, a

    w przypadku rury okrgej - stosunek rednicy rury do jej gruboci.Rne czci ciskane przekroju (takie jak rodnik lub pas) mog by rnych klas.

    Klas caego przekroju stanowi najwysza (najmniej korzystna) klasa jego czciciskanych. Alternatywnie mona klasprzekroju okrelaosobno ze wzgldu na pas i zewzgldu na rodnik.

    2.2. Normowe formuy granicznych smukoci cianek poszczeglnych klas

    Graniczne wartoci smukoci pytowej czci ciskanych dla klas 1, 2, i 3 podano wtablicach poniej. Przekroje, ktre nie speniajwarunkw dla klasy 3 zalicza sido klasy 4.

    Klasa przekroju cianki, czyli stopie jej odpornoci na miejscow utratstatecznoci,zaley od :

    smukoci cianki,

    obcienia cianki (rozkadu napre),sposobu podparcia cianki na jej brzegach (cianki wewntrzne-przsowe i cianki

    wspornikowe),

    wytrzymaoci stali (wspczynnika konwersji yf/235= ).

    Klas 1 i 2 ustala si na podstawie rozkadu napre w ciance w stanie penegouplastycznienia (dla prostoktnego wykresu napre), poniewadotyczprzekrojw, dlaktrych dopuszczona jest praca w przedziale sprysto-plastycznym. Klas 3 i 4 naleyustalana podstawie rozkadu naprew stanie sprystym (trjktny wykres napre).

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    6/68

    6

    Tablica 1. Maksymalne stosunki szerokoci do grubocidla wewntrznych (przsowych) czci ciskanychTablica 5.2. arkusz 1 z 3 w PN-EN 1993-1-1

    Wewntrzne czci ciskane

    Klasa Czzginana Czciskana Czzginana i ciskana

    1 2 3 4

    Rozkad

    naprew czci

    (ciskanie -dodatnie)

    1 c / t 72 c / t 33gdy > 0,5: c/t

    113

    396

    gdy 0,5: c/t 36

    2 c / t 83 c / t 38gdy > 0,5: c/t

    113

    456

    gdy 0,5: c/t 5,41

    Rozkad

    naprew czci

    (ciskanie -dodatnie)

    3 c / t 124 c / t 42

    gdy > -1:

    c/t +

    33,067,0

    42

    gdy -1(*):c/t 62(1-) ( )-1

    (*)-1 ma zastosowanie, gdy naprenie ciskajcefylub odksztacenie przyrozciganiu y > fy/E.

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    7/68

    7

    Tablica 2. Maksymalne stosunki szerokoci do grubocidla wspornikowych czci ciskanychTablica 5.2., arkusz 2 z 3 w PN-EN 1993-1-1

    Wspornikowe czci pasw

    Ksztatowniki walcowane Ksztatowniki spawane

    Czzginana i ciskanaKlasa Czciskana

    Brzeg ciskany Brzeg rozcigany

    1 2 3 4

    Rozkad

    naprew czci

    (ciskanie -dodatnie)

    1 c / t 9 c / t 9 c / t

    9

    2 c / t 10 c / t 10

    c / t 10

    Rozkad

    naprew czci

    (ciskanie -dodatnie)

    3 c / t 14c / t 21 k

    k - patrz EN 1993-1-5

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    8/68

    8

    Tablica 3. Maksymalne stosunki szerokoci do gruboci dla czci ciskanychTablica 5.2., arkusz 3 z 3 w PN-EN 1993-1-1Ktowniki

    z wyjtkiem sytuacji, gdyramiona ktownika majzapewniony cigy kontakt

    (patrz take arkusz 2) z innym elementem

    Klasa Przekrj ciskany

    Rozkad naprew czci (ciskanie - dodatnie)

    3 h / t 15: 5,11t2

    h+b

    Rury okrge

    Klasa Przekrj zginany i/lub ciskany

    1 d / t 502

    2 d / t 702

    3

    d / t 902

    Uwaga: gdy d/t > 902 patrz EN 1993-1-6

    fy 235 275 355 420 460

    1,00 0,92 0,81 0,75 0,71= yf/235

    2 1,00 0,85 0,66 0,56 0,51

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    9/68

    9

    W przypadku elementw zginanych lub zginanych z udziaem siy podunej,obliczeniowe zastosowanie ma pena gradacja klas (od 1 do 4), natomiast w przypadkuczystego ciskania wystarczy rozrnienie, czy ksztatownik jest odporny na miejscowutratstatecznoci w stanie sprystym (klasa < 4, ktrej odpowiada obliczeniowa nonoplastyczna przy ciskaniu) czy tejest klasy 4 (smukocienny).

    Wartoci granicznych smukoci cianek dla poszczeglnych klas wg Eurokodu [N1]rni si od dotychczas stosowanych w projektowaniu zgodnie z norm PN-90/B-03200[N6] w zasadzie jedynie dla granicy midzy klas3 i 4, a wynika to z dostosowania tychwartoci do analizy niestatecznoci miejscowej wg modelu stanu nadkrytycznego.

    Poniej przedstawiono tablic prezentujc, dla trzech podstawowych grupwytrzymaoci stali (S235, S355 i S460), graniczne smukoci cianek poszczeglnych klasw prostych stanach obcienia: czystego ciskania, czystego zginania, cinania wpaszczynie cianki wewntrznej oraz zginania dwuteownikw w paszczynie ich pasw.

    Tablica 4. Maksymalne smukoci cianek ciskanych w prostych stanach obcieniadla poszczeglnych klas.

    Stanobcienia

    Maksymalne smukoci cianek ciskanych poszczeglnych klasdla rnych wytrzymaoci stali fy

    cianka przsowa cianka wspornikowa

    fy[MPa] 235 355 460 235 355 460kl. 1 33 26,73 23,43 9 7,29 6,39

    kl. 2 38 30,78 26,98 10 8,10 7,10Czyste

    ciskanie

    kl. 3 42 34,02 29,82 14 11,34 9,94

    cianka przsowa

    fy[MPa] 235 355 460kl. 1 72 58,32 51,12

    kl. 2 83 67,23 58,93Czyste

    zginanie

    kl. 3 124 100,4 88,04

    Wspornikowe czci pasw - brzeg ciskany

    fy[MPa] 235 355 460kl. 1 9 7,29 6,39

    kl. 2 10 8,10 7,10

    kl. 3 21 k 17,01 k 14,91 k Czyste

    zginanieMz

    dladwuteownikw

    kl. 3 dla

    dwuteownikwwalcowanych (*) 15,0 12,1 10,6

    cianka przsowa

    fy[MPa] 235 355 460niewraliwa 72 / 58,32 / 51,12 /

    cinanie

    =1,2 =1,0 60,0 72,0 48,6 58,3 42,6 51,1

    (*)smukoci ustalonoprzy zaoeniu przecitnej wartoci =2/1= 0,320 =k 0,510

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    10/68

    10

    W przypadkach zoonych stanw obcienia ustalenie klasy przekroju jest czstokopotliwe. Pomocna moe bywtedy podana w rozdziale 5 podrcznika [10] szczegowaprocedura, ktrej reguy mona stosowa dla najbardziej popularnych ksztatownikw -dwuteownikw oraz rur prostoktnych i okrgych. W procedurze tej podane zostayformuy smukoci granicznych dla szeciu podstawowych przypadkw stanu obcieniacianek przsowych, wspornikowych i rury okrglej, a take specyfikacja wskazujcamiarodajne kryterium smukoci cianek dla wybranego typu ksztatownika i stanu jegoobcienia [10].

    3. Klasy przekroju typowych profili walcowanych

    3.1. Zestawienie klas typowych dwuteownikw walcowanych

    W celu podania informacji praktycznych przydatnych w projektowaniu, przeprowadzonoocen klas przekroju ksztatownikw walcowanych na gorco w prostych stanachobcienia, charakterystycznych dla zastosowadanego rodzaju profilu.

    Klasy ustalono dla najbardziej popularnych typoszeregw obecnie produkowanych

    profili, wg norm hutniczych PN-H i PN-EN, tj.:

    dwuteowniki: normalne IPN, rwnolegocienne IPE i szerokostopowe HEAA, A,B, C, M;

    ceowniki: normalne CPN, ekonomiczne CE i rwnolegocienne UPE;ktowniki rwnoramienne i nierwnoramienne.

    Pod uwagwzito dwa podstawowe gatunki stali: S235 i S355.

    W tablicy 5 podano klas przekroju dwuteownikw walcowanych przy obcieniuczystym zginaniem w paszczynie rodnika (klasa_My), za w tablicy 6 - przy czystym

    ciskaniu (klasa_N). W referacie nie zamieszczono szczegowych wynikw innychwykonanych analiz, lecz jedynie wynikajce z nich wnioski oglne - uwagi praktyczne doprojektowania.

    3.2. Uwagi praktyczne do projektowania

    Na podstawie przeprowadzonej oceny klas przekroju dla analizowanych typoszeregw

    profili walcowanych na gorco ze stali gatunkw S235 i S355, mona poda nastpujcewnioski praktyczne do obliczew zakresie klasyfikacji przekroju.

    dla dwuteownikw walcowanych:wszystkie dwuteowniki walcowane typu IPN, IPE, HEB, HEC i HEM sprzekrojami

    klasy 1 przy czystym zginaniu w paszczynie rodnika;

    spord dwuteownikw szerokostopowych typu HEAA i HEA tylko dwuteownikHE300AA ze stali S355 jest przekrojem klasy 4 (smukociennym) przy czystymzginaniu w paszczynie rodnika;

    wszystkie dwuteowniki walcowane typu IPN, IPE, HEB, HEC i HEM sprzekrojamiklasy 1 przy czystym zginaniu prostopadym do rodnika (w paszczynie pasw);

    aden z dwuteownikw typu HEA i HEAA przy zginaniu prostopadym do rodnikanie zalicza sido klasy 4; ponadto w przypadku stali S235 wszystkie dwuteownikitypu HEA naledo klasy 1, a w przypadku stali S355 dla rozmiarw HEA180320wystpuje klasa 2 lub 3;

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    11/68

    11

    Tablica 5. Zestawienie klas przekroju dwuteownikw walcowanychprzy czystym zginaniu w paszczynie rodnikaKlasa_My

    Stal 235 Stal 355

    HE.. HE..

    Wysoko

    profilu

    IPE.AA ..A ..B ..C ..M

    IPE.AA ..A ..B ..C ..M

    80 - -

    100 1

    1201

    140 2

    160 1

    1

    180

    2002

    220

    240

    1 1

    2

    260 -

    3

    1 1 1 1

    -

    3

    3

    1 1 1

    270 1 - 1 -

    280 - - 3

    300 1 1 43

    320 -

    3 1 1 1 1

    - 3 2

    1 1 1

    330 1 - 1 -340 - 3 -

    360

    4002

    450

    500

    3

    550

    600

    1 1

    650

    2

    700

    800

    900

    1000

    -

    1

    1 1 - 1

    -

    1

    1 1 - 1

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    12/68

    12

    Tablica 6. Zestawienie klas przekroju dwuteownikw walcowanychprzy czystym ciskaniuKlasa_N

    Stal 235 Stal 355

    HE.. HE..

    Wysoko

    profilu

    IPE.AA ..A ..B ..C ..M

    IPE.AA ..A ..B ..C ..M

    80 - -

    100 1

    1201

    140 2

    160 1

    11

    180

    2002

    220

    240

    1

    2 2

    260 -

    3

    1 1 1 13

    3

    1 1 1

    270 2 - 3 -

    280 - - 3

    300 2 4 43

    320 -

    3 1 1 1 1

    - 3 2

    1 1 1

    330 2 - 4 -340 - 3 -

    360 21

    400

    3

    4503 2

    1

    500 3

    31

    3

    5502

    6004 3 2

    14

    6503

    1

    7003 2

    2

    800

    1

    3

    900 3 2

    1000

    - 4

    4

    4

    -

    3

    -

    4

    4

    4

    -

    4

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    13/68

    13

    dwuteowniki walcowane przy czystym ciskaniu (obcienie tylko si osiow) sprzekrojami krpociennymi (tj. klasy < 4) dla nastpujcych ich rozmiarw: w przypadku stali S235: przy wysokoci profilu do 600 mm wcznie

    (dwuteowniki IPE jedynie do h=500 mm),

    w przypadku stali S355 przy wysokoci profilu do 500 mm (dwuteownikiIPE i HEAA jedynie do h=280 mm);

    dwuteowniki walcowane s przekrojami niewraliwymi na utrat statecznocimiejscowej przy cinaniu w paszczynie rodnika przy zaoeniu =1,0, za wprzypadku =1,2 - wszystkie z wyjtkiem dwuteownikw typu HEA i HEAA ze staliS355 przy ich wysokoci h>700 mm;

    dla ceownikw walcowanych:wszystkie ceowniki walcowane typu CPN, CE i UPE s przekrojami klasy 1 przy

    czystym zginaniu w paszczynie rodnika;ceowniki ze stali S235 przy czystym ciskaniu s przekrojami krpociennymi(klasa< 4);

    ceowniki walcowane sprzekrojami niewraliwymi na utratstatecznoci miejscowejprzy cinaniu w paszczynie rodnika;

    dla ktownikw walcowanychrozpatrzono typoszeregi ktownikw rwnoramiennych wg norm PN-84/H-93401

    i PN-EN 10056-1:2000 oraz nierwnoramiennych wg PN-81/H-93402 i PN-EN

    10056-1:2000);

    ktowniki rwnoramienne przy czystym ciskaniu s przekrojami krpociennymi(tj. klasy< 4) dla nastpujcych ich wymiarw: w przypadku stali S235: gdy smuko ramienia h/t11,5; warunku tego

    nie spenia jedynie po kilka ktownikw z analizowanych typoszeregw, np.ktownik L 60*5 czy L 90*6;

    w przypadku stali S355: gdy smuko ramienia h/t9,31; warunku tegonie spenia wiele ktownikw;

    prawie wszystkie ktowniki nierwnoramienne s przekrojami krpociennymi przyczystym ciskaniu, jedynie kilka rozmiarw ma cianki ramion zaliczane dosmukociennych.

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    14/68

    14

    4. Sprawdzenie nonoci przekrojw4.1. Oglne warunki wytenia przekroju

    W ramach obliczewytrzymaociowych (wymiarowania) projektowanego elementu, wpierwszej kolejnoci sprawdza si warunki nonoci przekrojw, ktre w zasadzie swarunkami typu wytrzymaociowego (ujmuj take wpyw niestatecznoci miejscowej).W niniejszym rozdziale przedstawiono ustalenia Eurokodu PN-EN 1993-1-1 [N1] dotyczcenonoci przekroju w zakresie obcie wystpujcych w analizie elementu poddanegozoonemu obcieniu: zginaniu, ciskaniu/rozciganiu i zginaniu, take z udziaemcinania.

    Odpowiednie warunki nonoci przekroju powinny by spenione dla obliczeniowychefektw oddziaywa- pojedynczych i zoonych. Formu(wzr) na nonoobliczeniow

    przekroju przyjmuje sistosownie do klasy przekroju.Oglnym warunkiem dotyczcym wykorzystania nonoci przekroju jest

    kryterium pocztku uplastycznienia przekroju

    w rozpatrywanym punkcie - PN-EN 1993-1-1, wzr (6.1):

    1/

    3////

    2

    00

    ,

    0

    ,

    2

    0

    ,

    2

    0

    ,

    +

    +

    My

    Ed

    My

    Edz

    My

    Edx

    My

    Edz

    My

    Edx

    fffff

    (1)

    gdzie:

    Edx, obliczeniowe naprenie normalne wzdune,

    Edz, obliczeniowe naprenie normalne poprzeczne,Ed obliczeniowe naprenie cinajce.

    Wyraenie (1) mona przedstawiw przeksztaconym zapisie:

    02

    ,,2,

    2,

    /3 MyEdEdzEdxEdzEdx f ++ (2)

    odpowiadajcym warunkowi plastycznoci materiau wg hipotezy Hubera-Misesa dlapaskiego stanu naprenia o znanej postaci:

    PN-90/

    B-03200

    (1) dzxzx f++222

    3 (3)

    Kryterium (1) dopuszczone jest do stosowania, gdy nie jest moliwe sprawdzenie nonociinterakcyjnej na podstawie nonoci przekroju, tj. z zastosowaniem NRd, MRd, VRd.Bdzie ono miao stosunkowo czste zastosowanie projektowe, poniewa norma [N1] dlazoonego stanu obcienia podaje formuy interakcyjne z zastosowaniem nonoci tylkodla przekrojw o prostoktnym obrysie (np. dwuteowniki bisymetryczne, rury).

    Sprawdzenie wg kryterium pocztku uplastycznienia (1) moe okaza si zbytzachowawcze w sytuacji, gdy w projektowaniu wedug teorii sprystoci dopuszcza si

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    15/68

    15

    czciowe uplastycznienie przekroju i dlatego norma [N1], jako mniej ostroneprzyblienie, zaleca stosowa

    liniowe sumowanie wskanikw wykorzystania nonoci

    uzyskanych dla poszczeglnych wypadkowych napre.Dla przekrojw bisymetrycznych klasy 1, 2 lub 3 (krpociennych) poddanych kombinacjiNEd, My,Ed, Mz,Edkryterium to przyjmuje posta:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.2)

    1,

    ,

    ,

    , ++Rdz

    Edz

    Rdy

    Edy

    Rd

    Ed

    M

    M

    M

    M

    N

    N (4)

    gdzie:

    NRd, My,Rd, Mz,Rd wartoci obliczeniowe nonoci, ustalane dla okrelonej klasy

    przekroju, z uwzgldnieniem ewentualnej redukcji wskutek cinania przekroju(patrz p.6.2.8 normy [N1]).

    Powierzchnia graniczna wyznaczona przez warunek (4) pokazana jest na rysunku poniej.

    Rys. 3. Powierzchnia graniczna dla kryterium liniowego sumowania wskanikwwykorzystania nonoci

    Uoglnienie warunku (4) na przypadek cznego dziaania si przekrojowych NEd, My,Ed,Mz,Ed, Vz,Ed, Vy,Edi bimomentu BEdpodano w [10] w postaci:

    1)...(,,,

    ,

    ,,

    ,

    ,

    +++RdV

    Ed

    RdVz

    Edz

    RdVy

    Edy

    RdV

    Ed

    B

    B

    M

    M

    M

    M

    N

    N (5)

    gdzie:NV,Rd, My,V,Rd, Mz,V,Rd obliczeniowe nonoci przekroju ewentualnie zredukowane z

    uwagi na wpyw cinania,BEd bimoment (efekt skrcania skrpowanego),BV,Rd bimoment graniczny.

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    16/68

    16

    Dodatkowe wskazania normy [N1] dotyczce ustalania nonoci przekroju snastpujce:gdy wszystkie ciskane czci przekroju sco najmniej klasy 2, to mona przyj, e

    przekrj jest zdolny do penego uplastycznienia przy zginaniu,

    gdy wszystkie ciskane czci przekroju s co najmniej klasy 3, to jego nonozaleca siustalana podstawie sprystych rozkadw odksztace, tak aby wycznienaprenia w skrajnych wknach osigay granicplastycznoci; zalecenie to monaodniedo osi pasw; w przypadku przekrojw klasy 3, gdy uplastycznienie zaczynasi po stronie rozciganej, mona uwzgldnia plastyczn rezerw nonociwynikajcz czciowego uplastycznienia przekroju w strefie rozciganej.

    4.2. Nonoprzekroju przy rozciganiu

    Przy obcieniu sipodunrozcigajcNEdwarunek nonoci przekroju ma posta:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.5)

    1,

    Rdt

    Ed

    N

    N (6)

    gdzie:

    NEdobliczeniowa wartosiy podunej,Nt,Rdobliczeniowa nonoprzekroju przy rozciganiu osiowym.

    Nonoprzekroju Nt,Rd zdefiniowana jest dla trzech sytuacji obliczeniowych:

    a) w przypadku przekrojw brutto- jako obliczeniowa nonoplastyczna:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.6) 0,,

    M

    yRdplRdt

    fANN

    == (7)

    gdzie:

    A pole powierzchni przekroju (brutto), wyznaczone na podstawie wymiarw

    nominalnych, bez uwzgldnienia otworw na czniki,fy granica plastycznoci,M0 wspczynnik czciowy stosowany przy sprawdzaniu nonoci przekroju

    poprzecznego - przyjmuje si M0= 1,0

    b) w przypadku przekrojw netto z otworami na czniki - jako obliczeniowa nonograniczna:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.7) 2,,

    9,0

    M

    unetRduRdt

    fANN

    == (8)

    gdzie:

    Anet pole przekroju netto,

    fu wytrzymaona rozciganie,M2 wspczynnik czciowy stosowany przy sprawdzaniu nonoci przekroju na

    rozerwanie, o wartoci zalecanej w p. 6.1(1) normy [N1]: M2= 1,25 .

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    17/68

    17

    Zacznik krajowy NA.14 do [N1] zaleca zmienionwartotego wspczynnika:M2= min [1,1 ; 0,9fu/ fy];dla stali S235, S275 i S355 wartoiloczynu 0,9fu/ fyjest wiksza od 1,1, tak wicdla tych stali bdzie M2= 1,1; dla stali S460 wartoM2moe bymniejsza od 1,1.

    Pole przekroju netto otrzymuje siprzez potrcenie - z pola brutto ksztatownika - polaprzekroju wszelkich otworw w paszczynie rozpatrywanego przekroju krytycznego.

    W przypadku otworw nieprzestawionych pole przekroju netto uzyskuje si przezpotrcenie z przekroju brutto A pl przekrojw otworw wystpujcych w dowolnymprzekroju poprzecznym, prostopadym do osi elementu:

    Anet= A - nptd0 (9)

    gdzie:

    np liczba otworw w rozpatrywanym przekroju prostopadym do osi elementu,t grubo, d0- rednica otworu.

    W przypadku otworw przestawionych (rys. 4), jako pole przekroju netto przyjmuje simniejszz wartoci Anetustalonych nastpujco;

    jako pole przekroju netto: jak dla otworw nieprzestawionych wg wzoru (9) lubjako pole przekroju netto wzdujakiejkolwiek linii ukonej lub amanej:

    Anet= A - ntd0+ t(s2/4p) (10)

    gdzie:

    n liczba otworw wzdujakiejkolwiek linii ukonej lub amanej, poprowadzonej wpoprzek elementu lub jego czci (rys. 4),

    s wzajemnej przesunicie otworw w ukadzie przestawionym wzduosi elementu,p osiowy rozstaw otworw w kierunku prostopadym do osi elementu.

    Rys. 4. Otwory w ukadzie przestawionym - oznaczenia, linie przekrojw

    krytycznych 1 i 2

    W przypadku ksztatownikw z otworami wystpujcymi w wicej ni jednej ciance,wymiar p mierzy siwzdulinii rodkowej cianek (rys. 5).

    Rys. 5. Ktownik z otworami w oburamionach - ustalenie rozstawu p

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    18/68

    18

    c) w szczeglnych przypadkach:ktowniki czone jednym ramieniem za pomoc spoin pachwinowych (wg PN-

    EN 1993-1-8/4.13 [N4])

    ktowniki poczone jednym ramieniem mona traktowa jako osiowoobcione, przyjmujc efektywne pole przekroju;

    Rys. 6. Ktowniki czone jednym ramieniem efektywne pole przekroju

    w przypadku ktownikw rwnoramiennych i nierwnoramiennychpoczonych szerszym ramieniem, efektywne pole przekroju mona przyjmowarwne polu przekroju brutto (rys. 6a i 6b);

    w przypadku ktownikw nierwnoramiennych poczonych wszymramieniem, efektywne pole przekroju przyjmuje si rwne polu przekroju bruttozastpczego ktownika rwnoramiennego o szerokoci obu ramion rwnejramieniu wszemu (rys. 6c).

    ktowniki czone jednym ramieniem za pomocrub (wg PN-EN 1993-1-8/3.10.3[N4])

    przy wyznaczaniu nonoci obliczeniowej elementu powinny by branepod uwagrozstawy i odlegoci rub od brzegu oraz mimorody w wzach;

    Rys. 7. Ktowniki czone jednym ramieniem za pomocrubRys. 3.9. wg PN-EN 1993-1-8

    pojedynczy ktownik rozcigany, poczony szeregiem rub na jednymramieniu (rys. 7) mona traktowajako osiowo obciony, przy czym jego nonoobliczeniowa naley ustalawzorami:

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    19/68

    19

    PN-EN

    1993-1-8

    (3.11)

    (3.12)

    (3.13)

    - przy jednej rubie:2

    02, )5,0(0,2M

    uRdu ftdeN =

    - przy dwch rubach:2

    2,

    M

    unetRdu

    fAN

    =

    - przy trzech lub wikszej liczbie rub:2

    3,

    M

    unetRdu

    fAN

    =

    (11)

    (12)

    (13)

    gdzie:

    Anet pole przekroju netto ktownika; dla ktownikw nierwnoramiennych czonychwszym ramieniem, Anet przyjmuje si rwne polu przekroju netto zastpczegoktownika o szerokoci obu ramion rwnej szerokoci ramienia wszego;

    2 i 3 wspczynniki redukcyjne zalene od rozstawu p1 wg poniszej tablicy;

    dla porednich wartocip1wartomona interpolowa.

    Tablica 7. Wspczynniki redukcyjne 2i 3Tablica 3.8. wg PN-EN 1993-1-8

    Rozstaw p1 2,5 d0 5,0 d0

    2 ruby 2 0,4

    3 ruby lub wicej 3 0,50,7

    - w poczeniach ciernych kategorii C obliczeniownonona rozciganie Nt,Rdokrelasijako (patrz PN-EN 1993-1-8/3.4.2(1) [N4]):

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.8) 0,,

    M

    ynetRdnetRdt

    fANN

    == (14)

    - gdy wymagana jest zdolnodo odksztaceplastycznych:

    nono plastyczna Npl,Rd wg wzoru (7) powinna by mniejsza ni nono granicznaNu,Rd wg wzoru (8), co zachodzi, gdy:

    Nu,Rd> Npl,Rd 0

    2

    9,0 M

    M

    u

    ynet

    f

    f

    A

    A

    > (15)

    powyszy warunek dla stali S235, S275 i S335 jest speniony, gdy:

    1,19,0 u

    ynet

    f

    f

    A

    A> (16)

    a w szczeglnoci dla stali S235 (fy= 235MPa, fu= 360MPa), gdy Anet/A > 0,80 , co za-chodzi dla prawie wszystkich rozmiarw ktownikw rwnoramiennych z pojedynczymiotworami o maksymalnej dopuszczalnej rednicy w ich przekroju poprzecznym.

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    20/68

    20

    4.3. Nonoprzekroju przy ciskaniuW pierwszej kolejnoci ustala siklasprzekroju przy czystym ciskaniu, a nastpnie -

    stosowanie do klasy - wyznacza obliczeniownonoprzekroju.Warunek nonoci przekroju przy obcieniu sipodunciskajcNEd ma posta:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.9)

    1,

    Rdc

    Ed

    N

    N (17)

    gdzie:

    Nc,Rdobliczeniowa nonoprzekroju rwnomiernie ciskanego, okrelona w przypadkuprzekrojw klasy 1, 2 i 3 (krpociennych) - jako nonoplastyczna:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.10) 0,

    M

    yRdc

    fAN= (18)

    4.4. Nonoprzekroju przy zginaniu

    A) Zginanie jednokierunkowe

    Przy zginaniu jednokierunkowym momentem MEd warunek nonoci przekroju maposta:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.12)

    1,

    Rdc

    Ed

    M

    M (19)

    gdzie:

    Mc,Rdobliczeniowa nonoprzekroju przy zginaniu, jak poniej.

    Nonoobliczeniowa przekroju przy jednokierunkowym zginaniu Mc,Rd jest okrelonastosownie do klasy przekroju:

    w przypadku przekrojw klasy 1 i 2 - jako nonoplastyczna:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.13) 0,,

    M

    yplRdplRdc

    fWMM

    == (20)

    w przypadku przekrojw klasy 3 - jako nonosprysta:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.14) 0

    min,,,

    M

    yelRdelRdc

    fWMM

    == (21)

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    21/68

    21

    w przypadku przekrojw klasy 4 - jako nonoprzekroju wsppracujcego:PN-EN

    1993-1-1

    (6.15) 0

    min,,,

    M

    yeffRdeffRdc

    fWMM

    == (22)

    gdzie:

    Wpl wskanik oporu plastycznego, odpowiadajcy stanowi penego uplastycznieniaprzekroju (rys. 9c),

    Wel,min najmniejszy sprysty wskanik wytrzymaoci, odpowiadajcy najwikszymnapreniom w stanie sprystym (rys. 9a),

    Weff,minnajmniejszy wskanik wytrzymaoci przekroju wsppracujcego.

    Graficzn prezentacj zakresw nonoci przekrojw klasy 1, 2 i 3 (krpociennych)

    i klasy 4 (smukociennych) w zalenoci od smukoci cianki przedstawia rys. 8.

    Rys. 8. Zalenononoci przekroju przy zginaniu MRkod smukoci wzgldnej cianki

    B) Nonoplastyczna przekroju zginanego przegub plastyczny

    Stany wytenia przekroju odpowiadajce nonociom (20) i (21) prezentuj rysunkiponiej.

    Rys. 9. Stany wytenia przekroju zginanegoa) koniec fazy sprystej, b) faza sprysto-plastyczna,c) stan penego uplastycznienia przekroju (tzw. przegub plastyczny)

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    22/68

    22

    Wskanik oporu plastycznego Wpl odpowiada stanowi penego uplastycznieniaprzekroju przy zginaniu (rys. poniej). Pooenie osi obojtnej w takim stanie ustala sizwarunku N = 0 przy = fyw strefie rozciganej i = -fyw strefie ciskanej, co prowadzi dowarunku rwnoci pl ciskanej (Ac) i rozciganej (At) strefy przekroju: Ac = At= A/2.(Natomiast jak wiadomo, pooenie osi obojtnej w stanie sprystym ustala siz warunkurwnoci bezwzgldnych wartoci momentw statycznych pl ciskanej i rozciganej strefyprzekroju).

    Rys. 10. Pooenie osi obojtnej w stanie penego uplastycznienia przekroju zginanego

    Wskanik plastyczny Wpl jest rwny sumie bezwzgldnych wartoci momentwstatycznych ciskanej (Sc) i rozciganej (St) strefy przekroju wzgldem osi obojtnej wstanie penego uplastycznienia, tj.:

    Wpl= Sc+ St (23)

    Dla przekrojw symetrycznych wzgldem osi zginania warto Wpl oblicza si jakopodwojony moment statyczny S poowy przekroju wzgldem osi obojtnej Wpl= 2S.

    Stosunek wskanikw zginania plastycznego i sprystego pl = Wpl / Wel wyraarezerw plastyczn przekroju zginanego. Wartoci pl,y = Wpl,y/ Wel,y dla rnych typwprzekrojw zamieszczono w tablicy poniej.

    Tablica 8. Wartoci wspczynnikw rezerwy plastycznej pl,y niektrych przekrojw

    dwuteowniki walcowane pl,yrura

    okrgaprzekrj

    prostoktnyPrt

    okrgy

    1 2 3 4

    normalne

    IPN

    rwnole-

    gocienneIPE

    szeroko-

    stopowe

    HEA

    szeroko-

    stopowe

    HEM

    1,1581,188

    1,1281,159

    1,0981,146

    1,1621,238

    1,27 1,50 1,70

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    23/68

    23

    Poniej podano wzory na wskanik Wpl dla typowych przekrojw stalowych elementwzginanych:

    dwuteowniki walcowane o pkach rwnolegych (np. IPE, HE )

    ++= )()(4

    2

    , ffw

    w

    ypl thttbht

    W

    )2234,02(4292,0 2 rthr f +

    ++=

    4

    )(

    2

    22

    ,wff

    zpl

    tt2hbtW

    zw Wr

    tr 50,1)2234,0

    2(4292,0 2 ++

    dwuteowniki spawane bisymetryczne

    )(4

    2

    , ffww

    ypl thtbht

    W +=

    zwwf

    zpl Wthbt

    W 50,142

    22

    , +=

    przekroje skrzynkowe bisymetryczne

    )(2

    2

    , ffww

    ypl thtbht

    W +=

    )(2

    2

    , www

    f

    zpl tcthbt

    W ++=

    rury okrge

    =33 2

    116 d

    tdWpl

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    24/68

    24

    Dla dwuteownikw walcowanych mona (przy braku danych) przyjmowa wprzyblieniu wskaniki oporu plastycznego:przy zginaniu w paszczynie rodnika (wg Zacznika 4 normy [N6]):

    dla dwuteownikw IPN irwnolegociennych IPE: Wpl,y = 1,14 W,

    dla dwuteownikwszerokostopowych HEA i HEB: Wpl,y = 1,10 W,

    przy zginaniu w paszczynie prostopadej do rodnika: Wpl,z = 1,50 W.

    C) Zginanie dwukierunkowe

    Przy zginaniu dwukierunkowym stosuje si przepisy p.6.2.9 normy [N1] dotyczceprzypadku zginania z sipodun.

    Dla przekrojw klasy 1 i 2warunek nonoci dla zginania dwukierunkowego ma postawzoru (6.41) normy [N1] przy NEd= 0:

    PN-EN

    1993-1-1

    wg

    (6.41)

    1,

    ,

    ,

    ,

    +

    Rdz

    Edz

    Rdy

    Edy

    M

    M

    M

    M (24)

    Wartoci wykadnikw mona przyjmowa konserwatywnie, tj. = = 1, czemuodpowiada kryterium liniowego sumowania wskanikw wytenia:

    1,

    ,

    ,

    , +Rdz

    Edz

    Rdy

    Edy

    M

    M

    M

    M (25)

    Dla typowych przekrojw mona teprzyjmowanastpujce wartoci wykadnikw i :

    dwuteowniki bisymetryczne: = 2, = 1, przy podstawieniu ktrych wzr (24)przybiera posta:

    1,

    ,

    2

    ,

    , +

    Rdz

    Edz

    Rdy

    Edy

    M

    M

    M

    M (26)

    ksztatowniki rurowe okrge: = = 2 (dla momentu wypadkowego: MEd/ MRd1),ksztatowniki rurowe prostoktne: = = 1,66.

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    25/68

    25

    Zaleno(24) dla rnych ksztatownikw przedstawiono na rys. 11.

    Rys. 11. Kryterium zginania dwukierunkowego (24) dla rnych ksztatownikw

    W przypadkuprzekroju klasy 3, przy braku siy poprzecznej, nonoprzekroju przyzginaniu dwukierunkowym sprawdza siwg zalenoci:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.42) 0,

    M

    yEdx

    f

    (27)

    gdzie:

    x,Edwartosumy obliczeniowych naprenormalnych od momentw My,Edi Mz,Ed(z uwzgldnieniem ewentualnych otworw na czniki), tj.:

    z

    Edz

    y

    EdyEdx

    W

    M

    W

    M ,,, += .

    4.5. Nonoprzekroju przy cinaniu

    Warunek nonoci przekroju przy obcieniu sipoprzecznVEdma posta:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.17)

    1,

    Rdc

    Ed

    V

    V (28)

    gdzie:Vc,Rdobliczeniowa nonoprzekroju przy cinaniu, ktrustala siw zalenoci

    stosowanej analizy, jak poniej.

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    26/68

    26

    Moliwe sprzy tym dwie podstawowe sytuacje obliczeniowe:projektowanie plastyczne, ktre dopuszcza sidla przekrojw nie wraliwych nautratstatecznoci miejscowej przy cinaniu oraz

    projektowanie spryste.

    A) Przy projektowaniu plastycznym obliczeniow nono przy cinaniu przyjmuje sijako nonoplastycznokrelonwzorem (przy braku skrcania):

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.18) 0

    )3/(

    M

    yvRdpl,Rdc,

    fAVV

    == (29)

    gdzie:

    Avpole przekroju czynnego przy cinaniu, ustalane jak poniej.

    Pole przekroju czynnego przy cinaniu Avprzyjmuje sinastpujco:

    a) cinane prostopadle do osi y-y:dwuteowniki walcowane: Av= A 2btf+ (tw+ 2r) tf, lecz nie mniej ni hwtw.

    Rys.12. Przekrj Avdla dwuteownika walcowanego

    ceowniki walcowane: Av= A 2btf+ (tw+ r) tfteowniki walcowane: Av= 0,9 (A b tf)dwuteowniki spawane i przekroje skrzynkowe: Av= (hwtw).

    b) cinane prostopadle do osi z-z:dwuteowniki i przekroje skrzynkowe: Av= A - (hwtw)

    c) ksztatowniki rurowe prostoktne o staej gruboci:cinane prostopadle do osi y-y: Av= A h / (b + h)cinane prostopadle do osi z-z: Av= A b / (b + h)

    d) rury okrge o staej gruboci: Av= 2 A / ;

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    27/68

    27

    gdzie:A pole przekroju brutto,

    h wysokoprzekroju, b - szerokoprzekroju,hw wysokorodnika w wietle pasw,tw gruborodnika, tf - grubopasa, r - promiezaokrglenia, wspczynnik: wg PN-EN 1993-1-5 [N3] = 1,2 (dla gatunkw stali poniej i

    cznie z S460), ale zgodnie z [N1] p.2.6.2(3) mona przyjmowa wartoprzyblion= 1,0.

    B) Przy projektowaniu sprystym obliczeniow nono przekroju mona sprawdzanastpujco:

    a) Jeli element nie jest naraony na miejscow utrat statecznoci przy cinaniu to

    nono przekroju przy cinaniu sprystym wyraona jest przez kryterium pocztkuuplastycznienia przy cinaniu, w postaci:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.19)

    1)3/(

    0

    M

    y

    Ed

    f

    (30)

    gdzie:

    Ed obliczeniowe lokalne naprenie cinajce (styczne).

    Kryterium (30) stosuje si tylko wtedy, gdy nie mona zastosowa warunku (28). Wartykule [6] podano, e wzr (30) dotyczy przekrojw klasy 3 i 4.Naprenie cinajce

    Edoblicza size wzoru urawskiego:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.20)tI

    SVEdEd= (31)

    gdzie:

    VEdwartoobliczeniowa siy poprzecznej,Smoment statyczny wzgldem osi gwnej przekroju czci przekroju midzy punktem,

    w ktrym oblicza siEd, a brzegiem przekroju,Imoment bezwadnoci przekroju,tgrubow rozpatrywanym punkcie.

    W przypadku przekrojw dwuteowych, gdy Af / Aw 0,6 (tj. gdy pole przekrojurodnika stanowi nie wicej ni 45% pola caego przekroju), naprenia cinajce wrodniku mona obliczawedug uproszczonego wzoru:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.21) w

    EdEd

    A

    V= (32)

    gdzie:

    Af pole przekroju pasa,Awpole przekroju rodnika: Aw= hwtw.

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    28/68

    28

    b) Jeli element jest naraony na miejscow utrat statecznoci przy cinaniu naleysprawdziwarunek statecznoci, wg normy PN-EN 1993-1-5, rozdz.5.

    Kryterium wraliwoci cianki (rodnika) ksztatownika na wyboczenie lokalne przycinaniu ma posta:

    w przypadku rodnikw nieuebrowanych:

    PN-EN

    1993-1-5

    p.5.1(2)

    72>

    w

    w

    t

    h (33)

    w przypadku rodnikw uebrowanych:

    PN-EN

    1993-1-5p.5.1(2)

    kt

    h

    w

    w 31

    > (34)

    gdzie:

    wspczynnik: wg PN-EN 1993-1-5 [N3] = 1,2 (dla gatunkw stali poniej i czniez S460), ale zgodnie z [N1] p.2.6.2(6) mona przyjmowawartoprzyblion= 1,0;

    yf/235= ,

    k - parametr niestatecznoci rodnika przy cinaniu (procedura wyznaczania wartoci

    k podana jest w za. A.3. normy PN-EN 1993-1-5 [N3]);

    w przypadku sztywnych eber poprzecznych i braku eber podunych parametr tenwyznacza siz zalenoci ([N3] wzory A.5):

    gdy 2)/(00,434,51/ ahkha ww +=

    gdy 2)/(34,500,41/ ahkha ww +=< gdzie: a- rozstaw eber poprzecznych, hw- wysokorodnika.

    Uwagi dodatkowe:

    otwory na czniki mona pomijaw obliczeniach, chyba e sprawdza sinonoprzy cinaniu w strefach pocze, jak podano w PN-EN 1993-1-8 [N4],

    gdy sia poprzeczna dziaa cznie z momentem skrcajcym, to nonoplastycznaprzy cinaniu podlega redukcji.

    4.6. Nonoprzekroju przy skrcaniu

    Dla elementw skrcanych, niewraliwych na dystorsj przekroju, warunek nonociprzekroju obcionego momentem TEd ma posta:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.23)

    1Rd

    Ed

    T

    T (35)

    gdzie:

    TRdobliczeniowa nonoprzekroju przy skrcaniu.

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    29/68

    29

    Cakowity moment skrcajcy TEdw dowolnym przekroju traktuje sijako sumdwchefektw wewntrznych:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.24)

    EdwEdtEd TTT ,, += (36)

    gdzie:

    Tt,Edmoment skrcania swobodnego (St. Venanta),Tw,Ed moment skrcania skrpowanego (gitno-skrtny)

    WartoTt,Ed i Tw,Edw dowolnym przekroju elementu mona wyznaczyna podstawiemomentu TEd uzyskanego z analizy sprystej uwzgldniajcej cechy przekroju, wizipodporowe i rozkad oddziaywa.

    Przy skrcaniu uwzgldnia sinastpujce naprenia:t,Ed - naprenia cinajce od momentu Tt,Ed(St. Venanta),w,Ed - naprenia cinajce od momentu Tw,Ed,w,Ed - naprenia normalne od bimomentu BEd.

    W przypadku projektowania sprystego mona stosowa warunek pocztkuuplastycznienia.

    Przy okrelaniu nonoci plastycznej przy zginaniu i skrcaniu przyjmuje si bimomentyBEduzyskane z analizy sprystej.Mona, na zasadzie uproszczenia, pomijadrugorzdne efekty, takie jak:

    wpyw skrcania skrpowanego w przypadku elementw o przekroju zamknitymtakich jak np. ksztatowniki rurowe;

    wpyw skrcania czystego (St. Venanta) w przypadku elementw o przekrojuotwartym, takich jak np. dwuteowniki walcowane.

    Przy obliczaniu nonoci TRd ksztatownikw rurowych zaleca si uwzgldniawytrzymaoobliczeniowna cinanie poszczeglnych czci przekroju wg PN-EN 1993-1-5 [N3].

    Warunek nonoci przekroju obcionego sipoprzecznVEdi momentem skrcajcymma posta:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.25)

    1,,

    RdTpl

    Ed

    V

    V (37)

    przy czym zredukowan nono plastyczn przekroju Vpl,T,Rd mona oblicza wedug

    wzorw podanych w p. 6.2.7(9) normy [N1].

    4.7. Zginanie ze cinaniem

    Oglnie wpyw siy poprzecznej na nono przekroju przy zginaniu jest istotny wprzypadku znaczniejszych wartoci siy poprzecznej.Mona pomijawpyw cinania na nonoprzy zginaniu, gdy element nie jest naraony nawybrzuszenia lokalne (utratstatecznoci miejscowej) przy cinaniu (patrz PN-EN 1993-1-5[N3]), a obliczeniowa sia poprzeczna VEd nie przekracza 50% nonoci plastycznejprzekroju przy cinaniu Vpl,Rd, tj. gdy:

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    30/68

    30

    Rdpl,Ed VV 5,0 (38)

    W przeciwnym razie przyjmuje si zredukowan nono obliczeniow przekroju przyzginaniu MV,Rd, ustalon przy zaoeniu, e w polu czynnym przy cinaniu wystpujezredukowana granica plastycznoci (rys. 13).

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.29)

    ( ) yredy ff = 1, (39)

    gdzie:

    parametr cinania, wg zalenoci

    2

    ,

    12

    =

    Rdpl

    Ed

    V

    V .

    Rys. 13. Zredukowana granica plastycznoci z uwagi na wpyw siy poprzecznej

    Zamiast redukcji granicy plastycznoci mona redukowagruboodpowiednich cianek.

    W przypadku dwuteownikw bisymetrycznych, zginanych i cinanych w paszczynierodnika, zredukowannonoplastycznprzekroju przy zginaniu ze cinaniem wyznaczasiwg wzoru:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.30)

    ,4 0

    2

    ,,,M

    y

    w

    wyplRdVy

    f

    t

    AWM

    = lecz RdcyRdVy MM ,,,, (40)

    gdzie:My,c,Rdnie zredukowana nonoobliczeniowa przekroju przy zginaniu,Aw= hwtw.

    Nonozredukowanwg (40) mona przedstawitake w postaci [10]:

    RdwRdyRdVy MMM ,,,, = (41)

    gdzie:Mw,Rd nie zredukowana nonoobliczeniowa przekroju rodnika przy zginaniu.

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    31/68

    31

    4.8. Zginanie z sipodunOdpowiednio do klasy przekroju ustalonej dla zoonego stanu obcienia sipodun

    i zginaniem, przyjmuje sistosowne warunki nonoci przekroju, w ktrych obliczeniowemomenty zginajce MEd odnosi si do nonoci obliczeniowych przy zginaniuzredukowanych z uwagi na wpyw siy podunej MN,Rd.

    A) Przekroje klasy 1 i 2

    a) Zginanie jednokierunkowe

    Interakcyjny warunek nonoci przy zginaniu momentem MEdz udziaem siy podunejNEdma posta:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.31)RdNEd MM , (42)

    gdzie:MN,Rdzredukowana nonoplastyczna przy zginaniu z sipodunNEd.

    Norma [N1] podaje oglne wyraenie na zredukowan nono plastyczn MN,Rd dlapenych przekrojw prostoktnych (przekroje nie stosowane w zasadzie w stalowychkonstrukcjach budowlanych), w postaci:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.32)

    =

    2

    ,,, 1

    Rdpl

    EdRdplRdN

    N

    NMM (43)

    Wyraeniu (43) zamieszczonemu w normie [N1] jako przykadowe kryterium dla modeluplastycznego w przypadku interakcji siy podunej i zginania, odpowiada krzywagraniczna:

    1,

    2

    ,

    =+

    Rdpl

    Ed

    Rdpl

    Ed

    M

    M

    N

    N

    (44)

    Natomiast dla typowych ksztatownikw stalowych (dwuteowniki walcowane i spawane

    bisymetryczne, ksztatowniki rurowe prostoktne i skrzynki bisymetryczne) norma [N1]podaje uproszczone zalenoci na zredukowane nonoci MN,y,Rd, MN,z,Rd (wzory(6.36)(6.40) w [N1]).

    Mona pomija wpyw siy podunej na nono plastyczn przy zginaniudwuteownikw bisymetrycznych, jeli wartosiy podunej NEdspenia warunki:

    przy zginaniu wzgldem osi y-y

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.33,6.34)RdplEd NN ,25,0 i

    0,,

    5,05,0

    M

    ywwRdwplEd

    fthNN

    = (45),(46)

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    32/68

    32

    przy zginaniu wzgldem osi z-z:PN-EN

    1993-1-1

    (6.35) 0,,

    M

    ywwRdwplEd

    fthNN

    = (47)

    b) Zginanie dwukierunkowe

    Dla oceny nonoci przekroju w przypadku dwukierunkowego zginania stosuje siwyraenie:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.41)

    1,,

    ,

    ,,

    ,

    +

    RdzN

    Edz

    RdyN

    Edy

    M

    M

    M

    M (48)

    w ktrym wartoci wykadnikw mona przyjmowa:oglnie (konserwatywnie): = = 1,a dla poniszych przekrojw nastpujco:dwuteowniki bisymetryczne: = 2 , = 5 , lecz 1ksztatowniki rurowe okrge: = 2 , = 2

    Uwaga: w przypadku ksztatownikw rurowych okrgych mona korzystazewzorw (6.39) i (6.40) w [N1], przyjmujc aw= 0,5

    ksztatowniki rurowe prostoktne:2n13,11

    66,1

    == , lecz = 6, n = NEd/ Npl,Rd.

    B) Przekroje klasy 3

    Warunkiem nonoci przekroju klasy 3 (przy braku siy poprzecznej) jest kryteriumpocztku uplastycznienia:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.42) 0,

    M

    yEdx

    f

    (49)

    gdzie:

    x,Ed wartoobliczeniowa naprenormalnych od momentw i siy podunej(z uwzgldnieniem ewentualnych otworw na czniki).

    4.9. Zginanie ze cinaniem i sipodun

    Oglnie, przy ocenie nonoci przekroju naley uwzgldnia interakcj zginania, siypoprzecznej i siy podunej. Norma PN-EN 1993-1-1 [N1] pozwala pomija wpywcinania na nonoprzy zginaniu z sipodun, gdy element nie jest naraony na utratstatecznoci miejscowej przy cinaniu, a obliczeniowa sia poprzeczna nie przekracza 50%nonoci plastycznej przekroju przy cinaniu (VEd0,5 Vpl,Rd).

    W warunkach nonoci podanych w p.4.8 oraz w kryterium (4) liniowego sumowaniawskanikw wykorzystania nonoci, wpyw cinania na nono przy zginaniu z sipodunujmuje sipodobnie jak dla zginania ze cinaniem (patrz informacje zamieszczonew p. 4.7), tj. albo zakadajc, e w polu czynnym przy cinaniu wystpuje zredukowanagranica plastycznoci, albo redukujc gruboodpowiednich cianek.

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    33/68

    33

    5. Statecznoelementw penociennych5.1. Elementy ciskane o staym przekroju

    5.1.1. Nonona wyboczenie

    Nonoelementu na wyboczenie sprawdza siwg warunku:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.46)

    1,

    Rdb

    Ed

    N

    N (50)

    gdzie:

    NEd obliczeniowa sia ciskajca,Nb,Rdnonona wyboczenie elementu ciskanego.

    Nono na wyboczenie elementu ciskanego o przekroju klasy < 4 jest okrelonawzorem:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.47) 1,

    M

    yRdb

    fAN

    = (51)

    gdzie:

    wspczynnik wyboczenia, odpowiadajcy miarodajnej postaci wyboczenia.

    5.1.2. Krzywe wyboczenia

    Wartowspczynnika dla elementw osiowo ciskanych wyznacza si zalenie odsmukoci wzgldnej wedug krzywej wyboczenia o postaci:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.49)22

    1

    += lecz 1

    (52)

    gdzie:

    ( )

    ++=2

    2,015,0 ,

    parametr imperfekcji (wartoci z Tablicy 9),

    smukowzgldna; w przypadku przekrojw klasy < 4:cr

    y

    N

    fA= ,

    przy czym:

    Ncrsia krytyczna odpowiadajca miarodajnej postaci wyboczenia sprystego (wane:wyznacza sijna podstawie cech przekroju brutto).

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    34/68

    34

    Parametry imperfekcji odpowiadajce poszczeglnym krzywym wyboczeniaprzyjmuje sijak w tablicy poniej.

    Tablica 9: Parametry imperfekcji krzywych wyboczenia

    Tablica 6.1. w PN-EN 1993-1-1

    Krzywa wyboczenia a0 a b c d

    Parametr imperfekcji 0,13 0,21 0,34 0,49 0,76

    Wartoci wspczynnika wyboczenia dla odpowiedniej smukoci wzgldnej oblicza si wg (52), ale mona te przyjmowa z wykresw na rys. 6.4 normy [N1](rysunek poniej).

    0,0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    1,0

    1,1

    0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0

    Smukowzgldna

    Wspczynnikwyboczeniowy.

    a

    d

    b

    c

    ao

    Rys. 14. Krzywe wyboczenia

    Rys. 6.4. wg PN-EN 1993-1-1

    W przypadku elementw o smukoci wzgldnej 2,0 (co odpowiada niewielkiemuwyteniu elementu NEd/ Ncr0,04) mona nie rozpatrywawpywu wyboczenia (= 1,0)- warunek statecznoci sprowadza siwtedy do warunku nonoci przekroju.

    Krzywe wyboczeniowe zaleod nastpujcych czynnikw (tablica 10):

    technologii wykonania elementu (walcowany, spawany),typu przekroju (np. dwuteowniki walcowane, inne ksztatowniki walcowane),proporcji wymiarw przekroju dwuteownikw walcowanych (h/b), gruboci pasw

    dwuteownikw spawanych,

    paszczyzny wyboczenia (wzgldem osi y-y lub z-z),gatunku stali (S235S420 i S460).

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    35/68

    35

    Tablica 10. Przyporzdkowanie krzywych wyboczeniaTablica 6.2. wg PN-EN 1993-1-1Krzywa

    wyboczeniaRodzaj elementu

    i typ przekrojuOgraniczenia

    Wyboczenie

    wzgldemosi

    S 235S 275

    S355

    S420

    S 460

    1 2 3 4 5

    tf40 mmy y

    z z

    a

    b

    a0

    a0h/b

    >1,2

    40 < tf100y yz z

    bc

    aa

    tf100 mm y yz zbc

    aa

    Dwute

    owniki

    walcowane

    h/b

    1,2

    tf> 100 mmy y

    z z

    d

    d

    c

    c

    tf40 mmy y

    z z

    b

    c

    b

    c

    Dwuteowniki

    spawane

    tf> 40 mmy yz z

    cd

    cd

    wykoczonena gorco

    dowolna a a0

    Ksztato

    wniki

    rurowe

    wykoczone

    na zimnodowolna c c

    dowolne z wyjt-kiem jak niej

    dowolna b b

    Elementy

    skrzynkowespawane

    grube spoiny:

    a > 0,5tfb/tf< 30

    h/tw< 30

    dowolna c c

    Ceowniki,

    teownikii

    prtypene

    dowolna c c

    Ktowni

    ki

    dowolna b b

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    36/68

    36

    5.1.3. Smukoprzy wyboczeniu gitnymSmukowzgldna w przypadku przekrojw klasy < 4 jest okrelona wzorem:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.50) 1

    1

    i

    L

    N

    fAcr

    cr

    y == (53)

    gdzie:

    Lcrdugowyboczeniowa w rozpatrywanej paszczynie wyboczenia,ipromiebezwadnoci przekroju brutto wzgldem odpowiedniej osi,

    9,931 ==yf

    E;

    yf

    235= (fyw N/mm

    2).

    Oznaczajc tradycyjnie smukoelementu jako =i

    Lcr , wyraenie na smukowzgldn

    wyboczenia przybiera postapodobnjak w normie [N6]:1= .

    Odpowiednie krzywe wyboczenia przy wyboczeniu gitym przyjmuje siwg tablicy 10.

    5.1.4. Smukoprzy wyboczeniu skrtnym i gitno-skrtnym

    W przypadku elementw o przekroju otwartym decydujca o nonoci wyboczeniowejmoe okaza si smukoprzy wyboczeniu skrtnym lub gitno-skrtnym. Jak wiadomo,

    na wyboczenie skrtne mogbynaraone elementy o przekroju bisymetrycznym (niektredwuteowniki) i punktowo symetrycznym (np. krzyowe), zana wyboczenie gitno-skrtne- elementy o przekroju monosymetrycznym lub niesymetrycznym.

    Smukowzgldna T przy wyboczeniu skrtnym lub gitno-skrtnym dla przekrojwklasy < 4 jest okrelona wzorem:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.52) cr

    yT

    N

    fA= (54)

    gdzie:

    Ncr=Ncr,TF lecz NcrNcr,T,Ncr,TF sia krytyczna przy sprystym wyboczeniu gitno-skrtnym,

    Ncrsia krytyczna przy sprystym wyboczeniu skrtnym.

    Odpowiednikrzywwyboczenia przy wyboczeniu skrtnym lub gitno-skrtnym zaleca siprzyjmowawg tablicy 10, jak w przypadku wyboczenia wzgldem osi z-z.

    Zgodnie z odsyaczem krajowymN23)

    w [N1] mona nie sprawdzastatecznoci gitno-skrtnej (skrtnej) elementw z ksztatownikw walcowanych.

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    37/68

    37

    5.1.5. Siy krytyczne wyboczeniaA) Wyraenia na siy krytyczne wyboczenia sprystego

    Wzory wg Zacznika 1 normy PN-90/B-03200 [N6].

    - sia krytyczna wyboczenia gitnego:

    oglnie:2

    2

    cr

    crL

    IEN

    = ; (55)

    np. wzgldem osi z-z: zzzcrzcr

    zzcr LL

    L

    IEN

    == ,2

    ,

    2

    , , ; (56)

    - sia krytyczna wyboczenia skrtnego:

    += T

    s

    Tcr GIL

    IE

    iN

    2

    2

    2, )(

    1

    (57)

    - sia krytyczna wyboczenia gitno-skrtnego:

    )/1(2

    )/1(4)(

    22

    22,,

    2,,,,

    ,

    ss

    ssTcrzcrTcrzcrTcrzcr

    TFcriy

    iyNNNNNNN

    ++= (58)

    oznaczenie poszczeglnych wielkoci w powyszych wzorach - wg [N6].

    B) Wpyw warunkw podparcia i obcienia elementu

    Projektowanie prtw ciskanych przeprowadza si zazwyczaj zakadajc podstawowyschemat prta obcionego siprzyoondo jego kocw (rys. 15), przy czym wartotejsiy przyjmuje sirwnmaksymalnej sile osiowej w prcie. Take przy obliczaniu prtwcigych stosuje si podstawowy schemat prta przegubowego obcionego sta si.Oglnie jednak uwzgldnienie sprystych wizw przeciwdziaajcych swobodnemuobrotowi prta na podporach (rys. 16) moe znacznie zwikszy nono wyboczeniowprtw ciskanych [14, 15, 17].

    Rys. 15. Podstawowe schematy prtw ciskanych. Rys. 16. Schemat prta oograniczonej swobodzie obrotu

    kocw (rys. wg [16])

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    38/68

    38

    W przypadku analizy prtw, ktre zostay zaprojektowane przy zaoeniu uproszczonegomodelu podstawowego, a ktrych schematy odbiegajod schematw podstawowych, monawykaza - na podstawie rozwizania schematu rzeczywistego - e obcienie krytyczneprta jest wiksze nito wyznaczono dla schematu podstawowego.

    Obcienie krytyczne prtw ciskanych przy wyboczeniu zaley od dugociwyboczeniowej prta zapisywanej tradycyjnie jako Lcr= L.Wspczynnik dugoci wyboczeniowej zaley od takich czynnikw, jak:

    sposb przyoenia obcienia,sposb podparcia prta,konstrukcja prta (przekrj stay lub zmienny).

    Obszerne informacje dotyczce sposobw ustalania siy krytycznej (wspczynnikadugoci wyboczeniowej) dla rnorodnych schematw prtw ciskanych mona znalewliteraturze dotyczcej statecznoci konstrukcji metalowych, np. poradniku [14] czy wpodrcznikach [15], [18]. Poniej przedstawiono przykady ilustrujce zwikszenie nonociwyboczeniowej elementu w wyniku uwzgldniania dwch wybranych czynnikw, tj.zmiennoci siy osiowej na dugoci prta i zrnicowania dugoci przse prtw cigych.

    Kilka przypadkw zmiennoci siy na dugoci prta przedstawiono na rys. 17. Podanewartoci wspczynnika dugoci wyboczeniowej pozwalaj oceni zmian smukociprta, w zalenoci od sposobu przyoenia obcienia.

    Rys. 17. Wartoci wspczynnika dla rnych przypadkw obcienia prtapodpartego przegubowego (schematy a-d) i wspornika (schematy e-h) (wg [14])

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    39/68

    39

    W celu ilociowej oceny rnic nonoci wyboczeniowej elementw przy tychschematach wykonano obliczenia wspczynnika wyboczeniowego dla trzech wartocismukoci prta (= 50, 100 i 150), przyjmujc stal S235 i krzywwyboczenia b.W tablicy poniej zestawiono wartoci wspczynniki w wyraajce wzrost nonociwyboczeniowej prtw obcionych zmienn si osiow w stosunku do nonociwyznaczonej dla podstawowego schematu obcienia prta stasi.

    Tablica 11. Wspczynniki wyboczeniowe dla rnych schematw obcienia prtwi ich odniesienie do schematu podstawowego (*)

    Schemat 1(podstawowy)

    Schemat 2 Schemat 3 Schemat 4

    Rodzaj prta

    (1) w (2) w (3) w (4) w1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

    50 0,870 1,0 0,900 1,034 0,899 1,033 0,931 1,070

    100 0,556 1,0 0,644 1,158 0,641 1,153 0,739 1,329

    Przegubowy

    150 0,309 1,0 0,386 1,249 0,383 1,239 0,498 1,612

    50 0,870 1,0 0,922 1,060 0,913 1,049 0,965 1,109

    100 0,556 1,0 0,712 1,281 0,684 1,230 0,838 1,507

    Wspornik

    150 0,309 1,0 0,460 1,489 0,429 1,388 0,664 2,149

    (*) wspczynniki wyboczeniowe ustalono przy zaoeniu krzywej wyboczeniowejb,wytrzymaoci fy= 235 MPa , bez wpywu niestatecznoci miejscowej;w = (i) / (1) - stosunek wartoci wspczynnika wyboczeniowego prta w i-tym

    schemacie i w schemacie podstawowym (i=1) ze stasina dugoci prta.

    Z powyszej tablicy wynika, e uwzgldnienie zmiennoci siy na dugoci prta prowadzido istotnej redukcji dugoci wyboczeniowej i wzrostu obcienia obliczeniowego od kilku

    do kilkudziesiciu procent w stosunku do schematu podstawowego.Mona przy okazji wspomnie, e obliczone w tym przykadzie wartoci wspczynnikwwyboczeniowych wg Eurokodu PN-EN 1993-1-1 [N1] rni si od kilku do kilkunastuprocent od wartoci wspczynnikw wyboczeniowych wyznaczonych wg normy PN-90/B-03200 [N6].

    Zmienno siy osiowej wystpuje czsto take w prtach cigych. Klasycznymprzykadem s tu pasy kratownic. Poniej podano kilka schematw zmiennego obcieniaprtw cigych, dla ktrych redukcja dugoci wyboczeniowej wynosi 1020% (rys. 18).

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    40/68

    40

    Rys. 18. Przykady prtw cigych o zmiennym obcieniu przse

    W prcie o staym przekroju i rnej dugoci przse krtsze przsa hamuj wygiciaprzse duszych, zapewniajc im spryste utwierdzenie (rys.19).

    Rys. 19. Wartoci wspczynnika dugoci wyboczeniowej dla prtw cigych

    o zrnicowanych dugociach przse (przykady)

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    41/68

    41

    5.2. Elementy zginane o staym przekroju5.2.1. Nonona zwichrzenie

    Warunek nonoci elementu ze wzgldu na zwichrzenie przy zginaniu wzgldem osi y-y(wzgldem osi najwikszej bezwadnoci) ma posta:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.5.4)

    1,

    Rdb

    Ed

    M

    M (60)

    gdzie:MEdobliczeniowy moment zginajcy,Mb,Rdnonoelementu na zwichrzenie.

    Na zwichrzenie nie snaraone belki:ktrych pas ciskany jest konstrukcyjnie zabezpieczony przed przemieszczeniem

    bocznym (z paszczyzny zginania) za pomoc odpowiednich ste cigych(tarczowych) lub punktowych,

    o przekroju zamknitym okrgym lub kwadratowym.

    Nono na zwichrzenie elementw belkowych niestonych w kierunku bocznymokrela siwg wzoru:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.55) 1,

    M

    yyLTRdb

    fWM

    = (61)

    gdzie:

    LTwspczynnik zwichrzenia,Wyodpowiedni wskanik wytrzymaoci, jak niej:

    - w przypadku przekrojw klasy 1 i 2: Wy= Wpl,y,

    - w przypadku przekrojw klasy 3: Wy= Wel,y.

    Za elementy belkowe uznaje si zginane elementy dwuteowe lub ich odcinki midzypunktami, w ktrych element (oba pasy) jest zabezpieczony przed przemieszczeniami z

    paszczyzny zginania.

    Przy sprawdzaniu statecznoci i obliczaniu Wypomija siewentualne otwory na czniki wprzekrojach przywzowych belek.W przypadku zwichrzenia elementw konstrukcji budynkw stosuje si przepisyszczegowe zamieszczone w Zaczniku BB normy [N1].

    Norma [N1] przedstawia trzy podejcia (procedury) uwzgldnienia wpywu zwichrzenia:

    przypadek oglny: mona stosowadla elementw belkowych o staym przekroju,zmodyfikowane krzywe zwichrzenia dla dwuteownikw walcowanych i ich

    spawanych odpowiednikw,

    uproszczona ocena zwichrzenia belek (w budynkach) z ksztatownikwdwuteowych, jak dla wyboczenia zastpczego prta teowego.

    Poniej przedstawiono procedury obliczeniowe dla kadego z tych trzech podej.

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    42/68

    42

    5.2.2. Krzywe zwichrzenia - przypadek oglnyDla elementw belkowych o staym przekroju wspczynnik zwichrzenia LTwyznacza

    sizalenie od smukoci wzgldnej T wedug krzywej zwichrzenia o postaci:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.56)22

    1

    LTLTLT

    LT

    += lecz 1LT (62)

    gdzie:

    ( )

    ++=2

    2,015,0 LTLTLTLT ,

    LTparametr imperfekcji; zaley od technologii wytwarzania elementu (walcowany,

    spawany) i proporcji jego przekroju poprzecznego (stosunku wymiarw h/b),

    LT - smukowzgldna wg wzoru:cr

    yyLT

    M

    fW= ,

    Wywskanik wytrzymaoci - naley przyjmowajak do wzoru (61),Mcrmoment krytyczny przy zwichrzeniu sprystym, ustalony dla cech przekroju

    brutto elementu.

    Wartoci parametru imperfekcji LT odpowiadajce poszczeglnym czterem krzywymzwichrzenia podaje tablica 12.

    Tablica 12. Zalecane wartoci parametru imperfekcji przy zwichrzeniuTablica 6.3. wg PN-EN 1993-1-1

    Krzywa wyboczenia a b c d

    1 2 3 4 5

    Parametr imperfekcji LT 0,21 0,34 0,49 0,76

    Zalecane przyporzdkowanie krzywych zwichrzenia podano w tablicy poniej.

    Tablica 13. Przyporzdkowanie krzywych zwichrzeniaTablica 6.4. wg PN-EN 1993-1-1

    Elementy OgraniczeniaKrzywa

    zwichrzenia

    1 2 3

    Dwuteowniki walcowaneh / b 2h / b > 2

    a

    b

    Dwuteowniki spawaneh / b 2h / b > 2

    cd

    Inne ksztatowniki - d

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    43/68

    43

    Przyporzdkowanie krzywych zwichrzenia dla rnych rodzajw dwuteownikw jestnastpujce:dwuteowniki walcowane:

    IPE o h 300 mm, a take szeroskostopowe HE o h 600 mm (h/b2) krzywa zwichrzenia a,

    IPN, IPE o h > 300 mm, a take szeroskostopowe HE o h > 600 mm (h/b>2) krzywa zwichrzenia b,

    dwuteowniki spawane: blachownice supowe (h/b2) krzywa zwichrzenia c, blachownice belkowe (h/b>2) krzywa zwichrzenia d.

    Wartoci wspczynnika zwichrzenia LT dla odpowiedniej smukoci wzgldnej LT oblicza siwg wzoru (62), ale mona take przyjmowaje z wykresu na rysunku poniej.

    0,0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    1,0

    1,1

    0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0

    Smukowzgldna

    Wspczynn

    ikzwichrzeniowy.

    a

    d

    b

    c

    Rys. 20. Krzywe zwichrzenia

    Rys. 6.4. wg PN-EN 1993-1-1

    Mona nie sprawdza warunku statecznoci zwichrzeniowej w przypadku, gdy

    0,LTLT = 0,4 (lub 20,LT

    cr

    Ed

    M

    M = 0,16); warunek statecznoci elementu sprowadza

    siwtedy do warunku nonoci przekroju najbardziej wytonego.

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    44/68

    44

    5.2.3. Momenty krytyczne zwichrzeniaNorma PN-EN 1993-1-1 [N1] nie podaje adnych informacji dotyczcych okrelania

    wartoci momentu Mcr, ktry naley ustala na podstawie klasycznej teorii statecznocisprystej dla przekroju brutto.Jak wiadomo, moment ten okrela sibiorc pod uwag:

    warunki obcienia (poziom przyoenia obcienia),rozkad momentw (rodzaj obcienia) na dugoci belki,stenia boczne.Dla podstawowego przypadku jakim jest zwichrzenie belki o przekroju bisymetrycznym,

    podpartej widekowo na obu kocach, zginanej staym momentem wzgldem osi y-y (oz-zjest osisymetrii przekroju), wyraenie na moment krytyczny ma posta[10]:

    z

    Tcr

    zcr

    zcr

    IE

    GILII

    L

    IEM2

    2

    2

    2

    0,

    += (63)

    Szczegowe informacje i wzory umoliwiajce ustalenie momentw krytycznychzwichrzenia elementw belkowych dla rnych schematw obcienia i podparcia monaznalem.in. w rozdziale 6 pracy [10], w podrcznikach [9], [11], [12], [18] i publikacjachprof. J.mudy. Mona teskorzystaz procedur p.3.3 Za. 1 normy PN-90/B-03200 [N6].

    5.2.4. Krzywe zwichrzenia dla dwuteownikw walcowanychoraz ich spawanych odpowiednikw

    W przypadku zginania dwuteownikw walcowanych i ich spawanych odpowiednikw,norma [N1] podaje zmodyfikowane (mniej restrykcyjne) krzywe zwichrzenia, ktrym

    odpowiada wartowspczynnika zwichrzenia LTwedug wzoru:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.57)22

    1

    LTLTLT

    LT

    += , lecz

    2

    1

    1

    LT

    LT

    LT

    (64)

    gdzie: ( )

    ++=2

    0,15,0 LTLTLTLTLT ;

    parametry 0,LT i zaleca siprzyjmowao wartociach: 4,00, =LT i 75,0= .

    Przyporzdkowanie krzywych zwichrzenia dla tego podejcia podaje tablica poniej.

    Tablica 14. Przyporzdkowanie krzywych zwichrzenia wg (64)Tablica 6.5. wg PN-EN 1993-1-1

    Elementy OgraniczeniaKrzywa

    zwichrzenia

    1 2 3

    Dwuteowniki walcowaneh / b 2h / b > 2

    b

    c

    Dwuteowniki spawaneh / b 2h / b > 2

    c

    d

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    45/68

    45

    a)

    0,0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    1,0

    1,1

    0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0

    Smukowzgldna

    Wsp

    czynnikzwichrzeniowy.

    przypadek

    oglny

    'a'

    dwuteowniki

    walcowane

    'b'

    dwuteowniki

    walcowane

    h/b 2

    b)

    0,0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    1,0

    1,1

    0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0

    Smukowzgldna

    Wspczynnikzwichrzeniowy.

    przypadek

    oglny

    'd'

    dwuteowniki

    spawane

    'd'

    dwuteowniki

    spawane

    h/b >>>> 2

    Rys. 21. Porwnanie wartoci wspczynnikw zwichrzeniawg przypadku oglnego i wg podejcia dla dwuteownikw

    a) dla dwuteownikw walcowanych przy h/b < 2,

    b) dla dwuteownikw spawanych przy h/b > 2

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    46/68

    46

    W celu uwzgldnienia rozkadu momentw midzy bocznymi steniami elementu zdwuteownika walcowanego lub spawanego odpowiednika, norma [N1] pozwala stosowazmodyfikowany wspczynnik zwichrzenia:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.58)f

    LTLT

    =mod, , lecz 1mod, LT (65)

    Formua na wspczynnik f, okrelona na podstawie badanumerycznych, ma posta:

    ( )

    =2

    8,021)1(5,01 LTckf , lecz f 1,0 (66)

    gdzie:kcwspczynnik poprawkowy, o wartoci stosownej do ksztatu wykresu momentwzginajcych na odcinku midzy steniami, wg tablicy 15.

    Tablica 15. Wspczynniki poprawkowe kc

    (na podstawietablicy 6.6. wg PN-EN 1993-1-1)

    Schemat obcienia Rozkad momentw kc

    = 1

    -1 1

    1,0

    33,033,11

    0,94

    0,90

    0,91

    0,86

    0,77

    0,82

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    47/68

    47

    Zacznik krajowy NA.17 do [N1] podtrzymuje formuobliczeniowna wspczynnik fi zaleca przyjmowawspczynnik poprawkowy kcjako:

    mLTc Ck = (67)

    gdzie:

    CmLTwspczynnik rwnowanego staego momentu (jak dla zwichrzenia),wg tablicy 19 (PN-EN 1993-1-1, tablica B.3 - jak dla Metody 2).

    5.2.5. Uproszczona ocena zwichrzenia belek w budynkach

    W przypadku belek w budynkach, wykonanych z ksztatownikw dwuteowych, norma

    [N1] przedstawia proceduruproszczonej oceny wpywu ich zwichrzenia. W podejciu tym

    zwichrzenie elementu belkowego zastpuje si analizwyboczenia z paszczyzny belkizastpczego prta teowego odpowiadajcego ciskanemu pasowi i przylegajcej czcirodnika belki (patrz rysunek poniej).

    Rys. 22. Ustalenie geometrii zastpczego prta teowego

    Smukowzgldnzastpczego prta okrela sijako:

    PN-EN

    1993-1-1

    wg (6.59) lzf

    ccf

    i

    Lk

    ,

    = (68)

    gdzie:

    Lcrozstaw stestabilizujcych punktowo pas ciskany w kierunku bocznym,kcwspczynnik poprawkowy zaleny od rozkadu momentu na odcinkuLc,

    wg tablicy 15,

    if,z promiebezwadnoci przekroju pasa zastpczego, skadajcego siz pasaciskanego i 1/3 ciskanej czci rodnika (rys. powyej), wzgldem osi z-z,

    1smukoporwnawcza: 9,93/ == yl fE , gdzie yf/235= .

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    48/68

    48

    Nonoelementu na zwichrzenie w tym sposobie oblicza siwedug wzoru:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.60)

    RdcflRdb MkM ,, = , lecz RdcRdb MM ,, (69)

    gdzie:

    wspczynnik wyboczenia zastpczego pasa ciskanego o smukoci f wgkrzywej c (jedynie w przypadku ksztatownikw spawanych, w ktrych

    h / tf44 , gdzie h- wysokoprzekroju, tf- grubopasa, zaleca siprzyjmowakrzywwyboczenia d);

    kfl wspczynnik modyfikacji uwzgldniajcy przybliony charakter tej metody; zalecasiprzyjmowakfl=1,10 .

    Nie s naraone na zwichrzenie (mona nie sprawdza warunku (69)) te elementy,ktrych pas ciskany jest stabilizowany punktowo w kierunku bocznym steniami orozstawie Lci jest speniony warunek smukoci:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.59) Edy

    Rdccf

    M

    M

    ,

    ,0 (70)

    gdzie:

    0c smukograniczna teowego prta zastpczego o dugociLc; norma [N1] zaleca

    przyjmowasmukogranicznjako 1,00,0 +=

    LTc ; Zacznik krajowy

    NA.18 wprowadza korektzalecajc stosowanie wartoci 0c = 0,4;My,Edmaksymalny obliczeniowy moment zginajcy midzy steniami bocznymi,

    1,

    M

    yyRdc

    fWM

    = nonoobliczeniowa (stosownie do klasy)

    gdzie: Wywskanik wytrzymaoci odpowiadajcy pasowi ciskanemu.

    5.2.6. Porwnanie krzywych niestatecznoci oglnejwg norm PN-90/B-03200 i PN-EN 1993-1-1

    Porwnania dokonano dla dwch zadaobliczeniowych: wyboczenia i zwichrzenia. Wobu zaoono, e elementy wykonane sze stali S235 (St3S), a ich przekroje zaliczajsido

    klasy 1.W pierwszym zadaniu przedstawiono - miarodajne dla ciskania elementw z

    dwuteownikw o przekroju supowym - krzywe wyboczeniowe c (wartociwspczynnikw wyboczeniowych) w zalenoci od smukoci prta (rys. 23).

    W drugim przeprowadzono analizy zwichrzenia elementu belkowego wykonanego z

    dwuteownika IPE300 o zmieniajcej si rozpitoci Lcr od 3,0 m do 9,0 m, podpartegowidekowo na kocach i obcionego staym momentem w paszczynie rodnika.Obliczenia te wykonano wg procedur oglnych obu norm, dla krzywych zwichrzeniowych

    a (rys. 24).

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    49/68

    49

    Rys. 23. Wartoci wspczynnikw wyboczeniowych wg obu normdla rnych smukoci elementu (opis w tekcie powyej)

    Rys. 24. Wartoci wspczynnikw zwichrzeniowych wg obu normdla rnych rozpitoci elementu (opis w tekcie powyej)

    Z porwnania krzywych na obu tych wykresach wynika, e wartoci wspczynnikwniestatecznoci oglnej uzyskane wg procedur normy PN-EN 1993-1-1 [N1] swiksze niwg normy PN-90/B-03200 [N6], ale rnice sniewielkie, bo jedynie kilka procent.

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    50/68

    50

    5.3. Elementy zginane i ciskane o staym przekroju5.3.1. Sposoby oceny statecznoci interakcyjnej

    Sprawdzenie nonoci i statecznoci elementw ciskanych i zginanych powinno byprowadzone z uwzgldnieniem imperfekcji i efektw II rzdu.

    Eurokod PN-EN 1993-1-1 [N1] przewiduje trzy sposoby postpowania:

    1.Wycznie za pomocanalizy globalnej: w analizie statycznej uwzgldniane s:

    wszystkie imperfekcje (globalne ukadu i lokalne pojedynczych elementw) oraz

    efekty II rzdu (analiza P--).Indywidualne sprawdzenie statecznoci elementw nie jest wtedy konieczne -sprowadza siono do sprawdzenia nonoci przekrojw.

    2.Czciowo za pomocanalizy globalnej i czciowo przez indywidualne sprawdzeniestatecznoci elementw:w analizie statycznej uwzgldnia si imperfekcje globalne i ewentualnie efekty

    II rzdu,sprawdzanie statecznoci prowadzi si dla dugoci wyboczeniowych jak w

    ukadach nieprzechyowych (o wzach nieprzesuwnych).

    3.W przypadku ukadw niewraliwych na efekty II rzdu obliczenia prowadzi si:

    wg podejcia I rzdu,

    stateczno sprawdza si jak dla wyizolowanego prta (kryterium statecznocisupa wg 6.3), przyjmujc dugowyboczeniowodpowiadajcglobalnej postaciwyboczenia.

    Efekty II rzdu i imperfekcje lokalne uwzgldnia siw wartociach wspczynnikw

    wyboczeniowych.

    5.3.2. Normowe kryterium statecznoci dla przekrojw bisymetrycznych

    Podane warunki statecznoci mona stosowa (jeli nie przeprowadza si analizy IIrzdu z uwzgldnieniem imperfekcji zgodnie z p.5.3.2 normy [N1]) w przypadkuelementw, ktre s:

    penocienne,pryzmatyczne,o przekroju bisymetrycznym,odporne na odksztacenia dystorsyjne.

    W innych przypadkach naley stosowa ogln metod oceny statecznoci elementw

    opisanw p. 5.4 referatu (wg p. 6.3.4 normy [N1]).Rozrnia siprzy tym:elementy niewraliwe na deformacje skrtne, tj. ksztatowniki rurowe oraz inne

    elementy odpowiednio stone,elementy wraliwe na deformacje skrtne, tj. elementy o przekroju otwartym bez

    steprzeciwskrtnych.

    Normowe formuy interakcyjne (71), (72) wyprowadzono na podstawie modelu, w ktrym

    element jest:

    jednoprzsowy,

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    51/68

    51

    podparty widekowo i przegubowo na kocach (standardowe warunki podparcia),z cigymi bocznymi steniami lub bez ste,poddany dziaaniu siy ciskajcej, momentw na kocach i/lub obcienia

    poprzecznego.

    Kryterium statecznoci elementu ciskanego i zginanego sprawdza si dwukrotnie,rozpatrujc wyboczenie w obu gwnych paszczyznach zginania - w warunku (71)uwzgldnia siwyboczenie wzgldem osi y-y, zaw (72) - wyboczenie wzgldem osi z-z:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.61)

    1

    1

    ,

    ,

    1

    ,

    ,

    1

    ++

    M

    Rdz

    Edzyz

    M

    RdyLT

    Edyyy

    M

    Rky

    Ed

    M

    Mk

    M

    Mk

    N

    N

    (71)

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.62)

    1

    1

    ,

    ,

    1

    ,

    ,

    1

    ++

    M

    Rdz

    Edzzz

    M

    RdyLT

    Edyzy

    M

    Rkz

    Ed

    MMk

    MMk

    NN

    (72)

    gdzie:

    NEd, My,EdiMz,Ed- wartoci obliczeniowe siy ciskajcej i maksymalnych momentwzginajcych wzgldem osi y-y i z-z,

    zy i - wspczynniki wyboczenia gitnego,

    LT - wspczynnik zwichrzenia,

    kyy, kyz, kzy, kzz- wspczynniki interakcji (i, j = y, z).

    Tablica 16. Definicje Ai, Wi

    (wedug Tablicy 6.7. w PN-EN 1993-1-1)

    Klasa 1 i 2 3

    Ai A

    Wy Wpl,y Wel,y

    Wz Wpl,z Wel,z

    Uwaga: w przypadku elementw, ktre nie s naraone na deformacje skrtne (tj.ksztatowniki rurowe oraz inne elementy odpowiednio stone), mona przyjmowa

    1LT = .

    Wspczynniki interakcji kyy, kyz, kzy, kzz:

    uwzgldniaj dodatkowe momenty II rzdu powstajce w elemencie przy interakcjisiy podunej ze zginaniem,

    mona je obliczarnymi metodami.

    Norma [N1] przedstawia wyraenia na wspczynniki interakcji wyprowadzone dladwch alternatywnych sposobw podejcia:

    wg Metody 1 (zacznik A) iwg Metody 2 (zacznik B).

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    52/68

    52

    Metoda 1jest oparta na teoretycznym rozwizaniu sprystym prta ciskanego i zginanegow jednej paszczynie, z uwzgldnieniem momentw II rzdu i imperfekcji.Uoglnienie na przypadek zginania dwukierunkowego uzyskano przez wprowadzenie

    oddzielnych wzorw w odniesieniu do obu kierunkw wyboczenia, pominito jednakinterakcje obu tych form wyboczenia. Uwzgldnienie skrcania zapewnia wprowadzeniewspczynnika zwichrzenia do formu interakcyjnych oraz modyfikacja

    wspczynnikw rozkadu momentu zginajcego. Formuy Metody 1 s bardzorozbudowane i czasochonne w stosowaniu praktycznym [8].

    Metoda 2opiera si na wynikach symulacji komputerowych i bada dowiadczalnych(dlatego zwana jest pempiryczn). Zaoeniem tej metody bya prostota ipodobiestwo wzorw do zastosowanych w Metodzie 1 [8].

    Polski Zacznik krajowy NA.20 1) do [N1] zaleca oblicza wspczynniki interakcjiMetod2. Dr A. Czechowski w [2] wyjania, e Metoda 2 jest prostsza i czytelniejsza, aprzez to take mniej podatna na moliwo popenienia bdw rachunkowych orazpodaje, e dla praktycznie istotnych przypadkw projektowych rnice midzy tymiopcjami obliczeniowymi wynoszmaksymalnie 35%.

    Zamieszczone poniej tablice 17 i 18 zawierajformuy do wyznaczania wspczynnikwinterakcji kijstosowanych w Metodzie 2.

    Tablica 17. Wspczynniki interakcji kijw formuach interakcyjnych w p. 6.3.3(4)

    normy [N1] dla elementw niewraliwych na deformacje skrtne - Metoda 2Tablica B.1. wg PN-EN 1993-1-1

    Zaoenia projektoweWspczynnikinterakcji /

    Typy

    przekrojw

    Przekroje klasy 3 i 4 Przekroje klasy 1 i 2

    1 2 3

    kyy

    Przekroje

    dwuteowe i

    rurowe

    prostoktne

    )/N

    N6,01(C

    1MRky

    Edymy +

    )/N

    N6,01(C

    1MRky

    Edmy +

    )/N

    N)2,0-(1(C

    1MRky

    Edymy +

    )/N

    N8,01(C

    1MRky

    Edmy +

    kyz

    Przekroje

    dwuteowe irurowe

    prostoktne

    kzz 0,6 kzz

    kzy

    Przekroje

    dwuteowe i

    rurowe

    prostoktne

    0,8 kyy 0,6 kyy

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    53/68

    53

    cd. tablicy 17. Wspczynniki interakcji kijw formuach interakcyjnych w p. 6.3.3(4)normy [N1] dla elementw niewraliwych na deformacje skrtne - Metoda 2cd. tablicy B.1. wg PN-EN 1993-1-1

    1 2 3

    kzz

    Przekroje

    dwuteowe

    )/N

    N)6,0-2(1(C

    1MRkz

    Edzmz +

    )/N

    N4,1+1(C

    1MRkz

    Edmz

    kzz

    Przekroje

    rurowe

    prostoktne

    )/N

    N6,01(C

    1MRkz

    Edzmz +

    )/N

    N6,01(C

    1MRkz

    Edmz +

    )/N

    N)2,0-(1(C

    1MRkz

    Edzmz +

    )/N

    N8,01(C

    1MRkz

    Edmz +

    W przypadku ciskania i jednokierunkowego zginania My,Ed dla przekrojw j.w. monaprzyjmowa kzy= 0 .

    Tablica 18. Wspczynniki interakcji kijw formuach interakcyjnych w p. 6.3.3(4)

    normy [N1] dla elementw wraliwych na deformacje skrtne - Metoda 2Tablica B.2. wg PN-EN 1993-1-1

    Zaoenia projektoweWsp-czynniki

    interakcji Przekroje klasy 3 i 4 Przekroje klasy 1 i 2

    1 2 3

    kyy kyy wedug Tablicy B.1 kyy wedug Tablicy B.1

    kyz kyz wedug Tablicy B.1 kyz wedug Tablicy B.1

    kzy

    1MRkz

    Ed

    mLT

    z

    /N

    N

    )25,0C(

    05,0-1

    1MRkz

    Ed

    mLT /NN

    )25,0C(05,0-1

    1MRkz

    Ed

    mLT

    z

    /N

    N

    )25,0C(

    1,0-1

    1MRkzEd

    mLT /N

    N

    )25,0C(

    1,0-1

    dla :4,0z

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    54/68

    54

    W wyraeniach na wspczynniki interakcji kijwystpujparametryCm - tzw. wspczynniki rwnowanego staego momentupozwalajce sprowadzi (z mniejszym lub wikszym przyblieniem) dowolny rozkadmomentw do rwnowanego zginania staym momentem. Tablica 19 zawiera formuy dowyznaczania wspczynnikw Cmstosowanych w Metodzie 2.

    Tablica.19. Wspczynniki rwnowanego staego momentu Cmstosowane w tablicach B.1 i B.2 normy [N1]

    Tablica B.3. wg PN-EN 1993-1-1

    Cmy, Cmzi CmLT

    Wykres momentw ZakresObcienie

    rwnomierne

    Obcienieskupione

    1 2 3 4

    -1 1 0,6 + 0,4 0,4

    0 s1 -1 1 0,2+0,8s 0,4 0,2+0,8s 0,4

    0 1 0,1-0,8s 0,4 - 0,8 s0,4

    n

    s= Ms/ Mh

    -1 s< 0-1 < 0

    0,1(1- ) - 0,8s0,4

    0,2(-) - 0,8s0,4

    0 h1 -1 1 0,95 + 0,05 h 0,90 + 0,10 h0 1 0,95 + 0,05 h 0,90 + 0,10 h

    h= Mh/ Ms

    -1 h< 0-1 < 0 0,95 + 0,05 h

    (1+ 2)0,90 + 0,10h

    (1+2)

    W przypadku przechyowej postaci wyboczenia (tj. dla elementw o wzachwzajemnie przesuwnych) mona przyjmowaodpowiednio Cmy = 0,9 lub Cmz = 0,9.

    Cmy, Cmz i CmLT ustala si odpowiednio do rozkadu momentw midzy punktamipodparcia (steniami), jak nastpuje:

    Wspczynnik Ozginania Kierunek podparcia

    Cmy y - y z - zCmz z - z y - y

    CmLT y - y y - y

    Nonoelementw ukadw ramowych mona sprawdzatraktujc je jak wydzielone zkonstrukcji pojedyncze elementy jednoprzsowe. Zwizane z przechyem efekty II rzdu(efekty P-) uwzgldnia sialbo poprzez momenty na kocach elementu, albo za pomocodpowiedniej dugoci wyboczeniowej, zgodnie z p. 5.2.2(3)c) i p. 5.2.2(8) normy [N1].

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    55/68

    55

    5.3.3. Uproszczony warunek statecznoci (wg Zacznika krajowego)Oglne kryterium statecznoci w postaci (71), (72) jest uciliwe w praktycznym

    stosowaniu, dlatego w Zaczniku krajowym NA.20 p.2 do [N1] podano, jako uzupenienie,uproszczony warunek statecznoci, do stosowania przy szybkim sprawdzaniu nonocielementu.

    Warunek ten ma posta:

    01 ++ zmzLT

    ymy

    i

    mCmCn

    (i = y lub z) (73)

    gdzie:

    n wzgldna sia poduna: RdEd NNn /= ,m wzgldny moment zginajcy, dla przekrojw klasy < 4 o postaci:

    RdyEdyy MMm ,, /max= ; RdzEdzz MMm ,, /max= ,

    i wspczynnik wyboczenia,

    LT wspczynnik zwichrzenia,

    Cm wspczynnik rwnowanego staego momentu (dla Metody 2, tablica 19),

    0 skadnik poprawkowy (oszacowanie maksymalnej redukcji), o postaci:- w przypadku przekrojw klasy 1 i 2: )1(2,01,00 += iw ,

    przy czym: ielipli WWw ,, /= (wi- wspczynnik rezerwy plastycznej

    przekroju w rozpatrywanej paszczynie wyboczenia),- w przypadku przekrojw klasy 3 i 4: 1,00= .

    W przypadku zoonej interakcji dwukierunkowego zginania z si podun powyszywarunek sprawdza sidwukrotnie, rozpatrujc wyboczenie wzgldem obu osi (i, j = y, z).

    Skadnik poprawkowy 0stanowi grne oszacowanie efektw II rzdu(oszacowaniemaksymalnej redukcji nonoci zwizanej z tymi efektami); dlatego w przypadku spenieniapowyszego uproszczonego warunku statecznoci nie trzeba przeprowadzadokadniejszych oblicze[2], [10].

    5.3.4. Warunek statecznoci dla elementw z ksztatownikw rurowychokrgych (wg Zacznika krajowego)

    W Zaczniku krajowym NA.20 p.3 do [N1] zamieszczono, jako uzupenienie, warunekstatecznoci dla supw o przekroju okrgym (CHS), w postaci (warunek ten sprawdza si

    dwukrotnie dla i=y,z) :

    1)()( 22 ++ jmjiiii

    mCmkn

    (i, j = y, z) (74)

    gdzie:

    kii wg tablicy 17 - Metoda 2 (jak w przypadku przekrojw rurowych prostoktnychRHS);

    n, m, i jak wyej dla uproszczonego warunku statecznoci,

    Cmj wspczynnik rwnowanego staego momentu (wg Metody 2 - tablica 19), wpaszczynie prostopadej do rozpatrywanej paszczyzny wyboczenia.

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    56/68

    56

    5.4. Oglna metoda oceny statecznoci elementw ze wzgldu na zwichrzeniei wyboczenie z paszczyzny ukadu

    Obliczenia elementw nie speniajcych warunkw podanych powyej, tj. niepenociennych lub o zmiennym przekroju lub o przekroju nie bisymetrycznym, monawykonywastosujc poniszmetodogln.

    Metoda ta umoliwia ocenstatecznoci czci skadowych konstrukcji, takich jak:elementy pojedyncze lub zoone, o staym lub zmiennym przekroju, i rnych

    warunkach podparcia,

    paskie ramy lub podzespoy ram zoone z takich elementw.

    Ograniczenia zakresu stosowania metody oglnej snastpujce:

    elementy poddane s ciskaniu i/lub jednokierunkowemu zginaniu w paszczynie

    ukadu (Mz=0),zginanie ma charakter sprysty (My,Rk= Wfy lub My,Rk= Wefffy),elementy s niewraliwe na dystorsj przekroju, tj. o sztywnym konturze (jest to

    zalecenie Zacznika krajowego NA.21 do [N1]) .

    Oglny warunek statecznoci konstrukcji w metodzie oglnej ma posta:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.63)

    0,11

    , M

    kultop

    (75)

    gdzie:

    kult, minimalny mnonik obcieobliczeniowych, przy ktrym przekrj krytyczny

    osiga nonocharakterystycznw warunkach paskiego stanu deformacji zuwzgldnieniem waciwych imperfekcji geometrycznych (globalnych ilokalnych), przy pominiciu uwzgldniania wyboczenia lub zwichrzenia;

    op wspczynnik niestatecznoci dla smukoci wzgldnej op , odpowiadajcej

    wyboczeniu z paszczyzny lub zwichrzeniu.

    Globalnsmukowzgldnczci skadowej konstrukcji oblicza siwedug wzoru

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.64) opcr

    kultop

    ,

    ,

    = (76)

    gdzie:

    kult, minimalny mnonik obcieobliczeniowych jak wyej,

    opcr, minimalny mnonik obcieobliczeniowych, przy ktrym rozpatrywana cz

    konstrukcji osiga wartoobcienia krytycznego przy niestatecznoci sprystej(wyboczeniu lub zwichrzeniu) z paszczyzny ukadu, przy pominiciu wyboczeniaw paszczynie ukadu.

    Norma przedstawia dwa uproszczone podejcia (sposoby) wyznaczania globalnego

    wspczynnika niestatecznoci op .

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    57/68

    57

    W pierwszej kolejnoci okrela si- stosujc globalnsmuko wzgldn op - wartociwspczynnikw moliwej niestatecznoci z paszczyzny, tj.

    wspczynnika wyboczenia z paszczyzny ,wspczynnika zwichrzenia LT .

    Sposb 1:

    Jako warto wspczynnika niestatecznoci globalnej op przyjmuje si mniejsz z

    wartoci wspczynnikw:

    );min( LTop = . (77)

    Jeli mnonik k,ult wyznacza siz warunku nonoci przekroju w postaci:

    1,

    ,, =

    +

    Rky

    Edy

    Rk

    Edkult

    M

    M

    N

    N (78)

    lub w zapisie normowym

    Rky

    Edy

    Rk

    Ed

    kult M

    M

    N

    N

    ,

    ,

    ,

    1+=

    (79)

    to warunek statecznoci przyjmuje wtedy posta:

    11

    1

    ,

    ,

    1

    +

    M

    Rky

    Edy

    M

    Rk

    Ed

    op M

    M

    N

    N

    (80)

    ktra przeksztaca sido wyraenia podanego w normie:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.65)

    op

    M

    Rky

    Edy

    M

    Rk

    Ed

    M

    M

    N

    N

    +

    1

    ,

    ,

    1

    (81)

    Sposb 2:

    Jako warto wspczynnika niestatecznoci globalnej op przyjmuje si warto

    interpolowanmidzy wartociami wspczynnikw i LT z wykorzystaniem mnonika

    k,ult odpowiadajcego nonoci przekroju krytycznego.

    Jeli mnonik k,ult wyznacza siz warunku nonoci przekroju w postaci:

    PN-EN

    1993-1-1

    wg (6.65)

    1,

    ,, =

    +

    Rky

    Edy

    Rk

    Edkult

    M

    M

    N

    N (82)

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    58/68

    58

    to warunek statecznoci:

    11

    1

    ,

    ,

    1

    +

    M

    Rky

    Edy

    M

    Rk

    Ed

    op M

    M

    N

    N

    (83)

    sprowadza siwtedy do postaci:

    PN-EN

    1993-1-1

    (6.66)

    111

    1

    ,

    ,

    1

    +

    M

    Rky

    Edy

    LT

    M

    Rk

    Ed

    M

    M

    N

    N

    (84)

    5.5. Elementy zoone o pasach rwnolegych

    5.5.1. Postanowienia oglne

    Elementy zoone (dwu- i wielogaziowe) ciskane, podparte przegubowo na kocach,Eurokod [N1] zaleca projektowa na podstawie nastpujcego modelu obliczeniowego(rys.25):

    element zoony (sup) ma wstpnimperfekcj- wygicie e0= L / 500,deformacje spryste skratowania i przewizek uwzgldnia si za pomoc cigej

    (rozmytej) sztywnoci postaciowej supa Sv.

    W przypadku innych warunkw podparcia mona stosowaodpowiednie modyfikacje.

    Rys. 25. Supy zoone - model obliczeniowy, konstrukcja supaskratowanego i z przewizkamiRys. 6.7. wg PN-EN 1993-1-1

  • 7/22/2019 1_KAZEK

    59/68

    59

    Model ten ma zastosowanie, gdy:pasy (gazie) srwnolege,przedziay modularne skratowania lub przewizek sjednakowe,minimalna liczba przedziaw w elemencie wynosi trzy.

    Spenienie tych wymagapozwala traktowakonstrukcjjako regularni penocienn.

    Omawian procedur obliczeniow stosuje si rwnie w przypadku elementwskratowanych w dwch paszczyznach (rys. 26). Pasy mog by elementamipenociennymi lub te same mog stanowi elementy zoone, ze