Stosowanie otworów w elementach konstrukcyjnych ma znaczny wpływ na wytrzymałość przekroju z uwagi na osłabienie przekroju. Obecność otworów powoduje zmniejszenie powierzchni efektywnej materiału odpowiedzialnego za przenoszenie obciążeń. Ponadto w miejscu, w którym znajduje się otwór koncentrują się naprężenia, co może być przyczyną lokalnych przeciążeń powodujących zniszczenie elementu. W przypadku konstrukcji stalowych otwory stosuje się w celu wykonania połączeń śrubowych. Sworznie lub śruby pełnią rolę łączników między poszczególnymi elementami konstrukcyjnymi. W związku z powyższym wykonanie prawidłowego połączenia śrubowego wymaga sprawdzenia nośności przekroju osłabionego otworami.
Nośność obliczeniowa przekroju osłabionego – przykład obliczeńs
Wyznacz nośność obliczeniową przekroju rozciąganego osłabionego otworami zgodnie z poniższym rysunkiem.
Dane materiałowe:
Płaskownik grubości t=10 mm
Stal: S235
Granica plastyczności: fy= 235 MPa
Granica wytrzymałości fu = 360 MPa
Wyznaczenie współczynników częściowych:
\(\gamma_{M0}=1,0
\) \(
\gamma_{M2}=min [1,1 \, ; \, 0,9\cdot f_u/f_y] = min[1,1 \, ; \, 0,9 \cdot 360/235 \, ]=1,1
\)
Przekrój poprzeczny brutto:
\(A=13,5 \cdot 1,0=13,5 \, cm^2
\)
Przekrój poprzeczny netto:
przekrój 1-1:
\(A_{net(1-1)}= A- \left ( nd_0- \sum \frac{s^2}{4p}\right ) t=13,5- \left( 2\cdot 1,5 – \frac{3,5^2}{4 \cdot 4,5} \right) 1,0= 11,18 \, cm^2
\)
przekrój 2-2:
\(A_{net(2-2)}= 13,5 – 1,5\cdot 1,0=12,0\, cm^2
\)
przekrój netto stanowi minimalną wartość z powyższych:
\(A_{net}= \min \{11,18 ; 12,0 \}=11,18 \, cm^2
\)
Nośność przekroju osłabionego otworami -nośność obliczeniowa przekroju na rozciąganie
Zgodnie z normą „PN-EN 1993-1-1+A1 (2006). Eurokod 3 – Projektowanie konstrukcji stalowych – Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków” kl. 6.2.3.(2)b: w przypadku elementów połączonych symetrycznie w węzłach za pośrednictwem łączników kategorii A (typ dociskowy) nośność obliczeniową na rozciąganie wyznacza się jako nośność graniczną według następującego wzoru:
\(N_{u,Rd}=\frac{0,9 A_{net}\cdot f_y}{\gamma_{M2}}=\frac{0,9 \cdot 11,18\cdot 360}{1,1}\cdot 10^{-1}=329,30 kN
\)
Nośności obliczeniowej przekroju netto nie może przekraczać nośności obliczeniowej przekroju brutto:
\(N_{pl,Rd}= \frac {A \cdot f_y}{\gamma_{M0}}=13,5\cdot 235/1,0 \cdot 10^{-1}=317,25 \,kN
\)
W przypadku, gdy nośność obliczeniowa przekroju netto jest większa niż nośność obliczeniowa przekroju brutto połączenie należy zaprojektować w taki sposób aby spełnić warunek:
\(N_{pl,Rd} > N_{u,Rd}
\)
Literatura:
PN-EN 1993-1-1+A1 (2006). Eurokod 3 – Projektowanie konstrukcji stalowych – Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków
