Sprawdzenie klasy przekroju stalowego pozwala na klasyfikację odporności elementu ze względu na utratę stateczności ścianek przekroju oraz możliwość obrotu. Zgodnie z zasadami przedstawionymi w normie PN-EN1993-1-1 Eurokod 3: Projektowanie Konstrukcji Stalowych: Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków wyróżniono cztery klasy przekroju stalowego:
Klasa 1
Dotyczy przekrojów, które osiągają nośność przegubu plastycznego wykazujących zdolność do obrotu niezbędną do redystrybucji momentów zginających.
Klasa 2
Odnosi się do przekrojów osiągających ograniczoną nośność przegubu plastycznego, lecz w wyniku niestateczności miejscowej wykazują ograniczoną zdolność do obrotu.
Klasa 3
Przekroje tej klasy osiągają nośność sprężystą (nie osiągają nośności przegubu plastycznego), w której następuje uplastycznienie dowolnego punktu przekroju.
Klasa 4
Odnosi się do elementów cienkościennych, które w wyniku niestateczności miejscowej wykazują nośność mniejszą niż z początku uplastycznienia strefy ściskanej.
Klasyfikacja przekrojów
Klasę przekroju określa się na podstawie porównania smukłości ścianek (stosunek grubości do szerokości ścianki: λ=c/t) tworzących przekrój do wartości granicznej dla poszczególnych klas określonych w Eurokodzie 3 w tablicy 5.2. Poniżej przedstawiono sposób wyznaczenia grubości [t] i szerokości ścianki [c]. Szerokość ścianki [c] należy mierzyć z wyłączeniem zaokrągleń w przypadku kształtowników walcowanych oraz spoin elementów spawanych.
Klasę przekroju należy sprawdzić ze względu na pas oraz środnik. Aby zidentyfikować klasę przekroju w pierwszej kolejności należy wyznaczyć parametr materiałowy opisany następującym wzorem:
\(\epsilon = \sqrt{\frac{235}{f_y}}
\)
gdzie:
fy – granica plastyczności stali.
W kolejnym etapie należy wyznaczyć smukłość analizowanych ścianek przekroju według następującego wzoru:
\(\lambda = \frac{c}{t}
\)
Gdzie, tak jak już wyżej wspomniano, c i t odpowiadają szerokości oraz grubości analizowanej ścianki. Smukłości poszczególnych elementów należy porównać do smukłości granicznych określonych w normie. Przekrój klasyfikuje się według najwyższej klasy części ściskanych.
Przykład
Wyznacz klasę przekroju dla belki stalowej z dwuteownika zwykłego I300 ze stali gatunku S275.
Dane przekroju:
fy = 275 MPa, h = 300 [mm], tf = 16,2 [mm], b = 125 [mm], tw = 10,8 [mm], r = 15 [mm]
\(\epsilon = \sqrt{\frac{235}{f_y}}= \sqrt{\frac{235}{275}} =0,92
\)
- klasyfikacja ze względu na środnik:
\frac{c}{t}= \frac{h-2(t_f+r)}{t_w}=\frac{300-2(16,2+15)}{10,8}=22 ≤ 72\epsilon=72*0,92=66,24
\)
Ze względu na środnik element klasyfikuje się do klasy 1.
- Klasyfikacja ze względu na półkę:
\frac{c}{t}= \frac{0,5(b-t_w)-r}{t_f}= \frac{0,5(125-10,8)-15}{16,2}=2,60 ≤ 9\epsilon=9*0,92=8,28
\)
Ze względu na półkę element klasyfikuje się do klasy 1.
Wniosek: Przekrój spełnia warunki przekroju dla klasy 1.
Zobacz też:
Charakterystyki geometryczne figur płaskich
Kratownice – budowa, statyka i wyznaczalność
Ramy – budowa, statyka i wyznaczalność