Проектування сталевих конструкцій. Частина 1-6. Міцність і стійкість оболонок / Eurocode 3. Design of steel structures. Part 1-6. Strength and Stability of Shell Structures

неоднорідності та анізотропія.

(9) In formulating the GMNIA (or GNIA) analysis, appropriate allowances should be incorporated to cover the effects of imperfections that cannot be avoided in practice, including:

a) geometric imperfections, such as:

deviations from the nominal geometric shape of the middle surface (pre-deformations, out-of- roundness);

irregularities at and near welds (minor eccentricities, shrinkage depressions, rolling curvature errors);

deviations from nominal thickness;

lack of evenness of supports.

b) material imperfections, such as:

residual stresses caused by rolling, pressing, welding, straightening etc.;

inhomogeneities and anisotropies.

ПРИМІТКА. Додаткові можливі негативні впливи на неідеальний коефіцієнт пружно-пластичного опору втраті загальної стійкості r_R,GMNIA, такі як осідання грунту або гнучкість з’єднань чи опор, не класифікуються як дефекти в рамках цих положень.

NOTE: Further possible negative influences on the imperfect elastic-plastic buckling resistance ratio r_R,GMNIA, such as ground settlements or flexibilities of connections or supports, are not classed as imperfections in the sense of these provisions.

(10) Дефекти мають бути враховані в розрахунку GMNIA шляхом включення відповідних додаткових величин у розрахункову модель для чисельного розрахунку.

(10) Imperfections should be allowed for in the GMNIA analysis by including appropriate additional quantities in the analytical model for the numerical computation.

(11) Дефекти, загалом, мають бути представлені за допомогою еквівалентних геометричних дефектів у вигляді вихідних відхилень форми, перпендикулярних до серединної поверхні ідеальної оболонки, за винятком випадків, коли використовується кращий спосіб. Серединна поверхня геометрично неідеальної оболонки має бути отримана шляхом суперпозиції еквівалентних геометричних дефектів та геометрії ідеальної оболонки.

(11) The imperfections should generally be introduced by means of equivalent geometric imperfections in the form of initial shape deviations perpendicular to the middle surface of the perfect shell, unless a better technique is used. The middle surface of the geometrically imperfect shell should be obtained by superposition of the equivalent geometric imperfections on the perfect shell geometry.

(12) Поєднання еквівалентних геометрич­них дефектів має бути таким, щоб врахувати найбільш несприятливий вплив на коефіцієнт неідеальності пружно-плас­тичного опору втраті загальної стійкості r_R,GMNIA оболонки. Якщо найсприятливіше з’єднання не можна швидко визначити з достатньою точністю, розрахунок повинен виконуватися для достатньої кількості різних поєднань дефектів, і необхідно визначити найгірший випадок (найменше значення r_R,GMNIA).

(12) The pattern of the equivalent geometric imperfections should be chosen in such a form that it has the most unfavourable effect on the imperfect elastic-plastic buckling resistance ratio r_R,GMNIA of the shell. If the most unfavourable pattern cannot be readily identified beyond reasonable doubt, the analysis should be carried out for a sufficient number of different imperfection patterns, and the worst case (lowest value of r_R,GMNIA) should be identified.

(13) Необхідно використовувати поєднан­ня, схоже з власним вектором, за винятком випадків, коли можна обгрунтувати інше несприятливе поєднання.

(13) The eigenmode-affine pattern should be used unless a different unfavourable pattern can be justified.

ПРИМІТКА. Поєднання, схоже з власним вектором, це критичний режим втрати загальної стійкості з пружним критичним коефіцієнтом втрати загальної стійкості r_Rcr, заснованим на розрахунку LBA ідеальної оболонки.

NOTE: The eigenmode affine pattern is the critical buckling mode associated with the elastic critical buckling resistance ratio r_Rcr based on an LBA analysis of the perfect shell.

(14) Модель еквівалентних геометричних дефектів повинна, за можливості, несприятливим чином відображати елементи конструкції та граничні умови.

(14) The pattern of the equivalent geometric imperfections should, if practicable, reflect the constructional detailing and the boundary conditions in an unfavourable manner.

(15) Всупереч (13) і (14) моделі можна не розглядати, якщо вони нереалістичні, виходячи із способу виготовлення, виробництва або монтажу.

(15) Notwithstanding (13) and (14), patterns may be excluded from the investigation if they can be eliminated as unrealistic because of the method of fabrication, manufacture or erection.

(16) Слід вивчити коректування прийнятого режиму геометричних дефектів з метою включення елементів конструкції (таких як осесиметричні поглиблення зварних швів).

(16) Modification of the adopted mode of geometric imperfections to include realistic structural details (such as axisymmetric weld depressions) should be explored.

ПРИМІТКА. Національний додаток може встановлювати додаткові вимоги до оцінки відповідних моделей дефектів.

NOTE: The National Annex may define additional requirements for the assessment of appropriate patterns of imperfections.

(17) Знак еквівалентних геометричних дефектів має бути вибраний так, щоб максимальні вихідні відхилення форми були несприятливо орієнтовані у напрямку до центру кривизни оболонки.

(17) The sign of the equivalent geometric imperfections should be chosen in such a manner that the maximum initial shape deviations are unfavourably oriented towards the centre of the shell curvature.

(18) Величину прийнятої форми еквіва­лентного геометричного дефекту слід приймати залежно від класу якості допуску на виготовлення. Максимальне відхилення геометрії еквівалентного дефекту від ідеальної форми Δw_0,eq має дорівнювати більшому із значень Δw_0,eq,1 і Δw_0,eq,2, де

(18) The amplitude of the adopted equivalent geometric imperfection form should be taken as dependent on the fabrication tolerance quality class. The maximum deviation of the geometry of the equivalent imperfection from the perfect shape Δw_0,eq should be the larger of Δw_0,eq,1 and Δw_0,eq,2, where:

, (8.29)

, (8.30)

де l_g – всі значущі довжини калібру у відповідності з 8.4.4 (2);

t – місцева товщина стінки оболонки;

n_i – множник для здобуття відповідного рівня допуску;

U_n1 і U_n2 – параметри величини вм’ятин для відповідного класу якості допуску на виготовлення.

where: l_g is all relevant gauge lengths according to 8.4.4 (2);

t is the local shell wall thickness;

n_i is a multiplier to achieve an appropriate tolerance level;

U_n1 and U_n2 are the dimple imperfection amplitude parameters for the relevant fabrication tolerance quality class.

ПРИМІТКА 1. В Національному додатку може бути передбачений вибір значення n_i. Рекомендується значення n_i = 25.

NOTE 1: The National Annex may choose the value of n_i. The value n_i = 25 is recommended.

ПРИМІТКА 2. Значення для параметра допуску вм’ятин U_n1 і U_n2 можна узяти з Національного додатка. Значення, що рекомендуються, приведені в таблиці 8.5.

NOTE 2: Values for the dimple tolerance parameter U_n1 and U_n2 may be obtained from the National Annex. The recommended values are given in Table 8.5.

Таблиця

8.5

Рекомендовані значення параметрів величини вм’ятин U_n1 і U_n2

Table

8.5

Recommended values for dimple imperfection amplitude parameters U_n1 and U_n2

Клас якості допуску на виготовлення

Fabrication tolerance quality class

Опис

Description

Рекомендоване значення U_n1

Recommended value of U_n1

Рекомендоване значення U_n2

Recommended value of U_n2

Клас А

Class A

Відмінний

Excellent

0,010

0,010

Клас В

Class В

Високий

High

0,016

0,016

Клас С

Class С

Нормальний

Normal

0,025

0,025

(19) Величина геометричного дефекту в прийнятій моделі еквівалентного геомет­ричного дефекту повинна відповідати довжині калібру, встановленому в 8.4.4 (2), яким вона визначається.

(19) The amplitude of the geometric imperfection in the adopted pattern of the equivalent geometric imperfection should be interpreted in a manner which is consistent with the gauge length method, set out in 8.4.4 (2), by which it is defined.

(20) Крім того, необхідно перевірити, чи розрахунок, при якому враховуються дефекти з величиною на 10 % менше значення Δw_0,eq, знайденого в (18), не дає меншого значення для коефіцієнта r_R,GMNIA. Якщо отримано менше значення, процедуру слід послідовно повторити, щоб знайти найменше значення коефіцієнта r_R,GMNIA у міру зміни величини.

(20) Additionally, it should be verified that an analysis that adopts an imperfection whose amplitude is 10% smaller than the value Δw_0,eq found in (18) does not yield a lower value for the ratio r_R,GMNIA. If a lower value is obtained, the procedure should be iterated to find the lowest value of the ratio r_R,GMNIA as the amplitude is varied.

(21) Якщо можливі супутні ефекти від навантаження, то слід або включити їх у розрахунок, або перевірити, щоб їх вплив був незначним.

(21) If follower load effects are possible, either they should be incorporated in the analysis, or it should be verified that their influence is negligible.

(22) Для кожного обчисленого значення неідеального коефіцієнта пружно-пластич­ного опору втраті загальної стійкості r_R,GMNIA необхідно визначити відношення неідеального опору до ідеального (r_R,GMNIA/r_R,GMNA) і порівняти із значеннями r_R, знайденими за допомогою 8.5 і Додатка D, щоб перевірити, чи вибраний геометричний дефект впливає негативно, порівняно з впливом, отриманим від нижньої межі результатів випробувань.

^{(22) For each calculated value of the imperfect elastic-plastic buckling resistance r}_R,GMNIA^{, the ratio of the imperfect to perfect resistance (r}_R,GMNIA^/r_R,GMNA^{) should be determined and compared with values of r}_R ^{found using the procedures of 8.5 and Annex D, to verify that the chosen geometric imperfection has a deleterious effect that is comparable with that obtained from a lower bound to test results.}

ПРИМІТКА. Якщо опір визначається ефектами пластичності, відношення (r_R,GMNIA/r_R,GMNA) буде значно більше коефіцієнта послаблення пружного дефекту α, і не очікується більш ближче порівняння. Проте, якщо опір визначається явищем втрати загальної стійкості, яке є в значній мірі пружним, відношення (r_R,GMNIA/r_R,GMNA) має бути лише трохи більшим за значення, визначене за допомогою ручних розрахунків, і слід врахувати чинники, що призводять до більш високого значення.

NOTE: Where the resistance is dominated by plasticity effects, the ratio (r_R,GMNIA/r_R,GMNA) will be much larger than the elastic imperfection reduction factor α, and no close comparison can be expected. However, where the resistance is controlled by buckling phenomena that are substantially elastic, the ratio (r_R,GMNIA/r_R,GMNA) should be only a little higher than the value determined by hand calculation, and the factors leading to the higher value should be considered.

(23) Надійність числового визначення неідеального коефіцієнта пружно-пластичного опору втраті загальної стійкості r_R,GMNIA слід перевірити одним із наступних альтернативних методів:

а) використовуючи одну програму для розрахунку значень r_{R,GMNIA,check} для інших випадків втрати загальної стійкості оболонки, для яких відомі значення характеристичного коефіцієнта опору втраті загальної стійкості r_{Rk,known,check}. Перевірні випадки повинні використо­вувати по суті схожі припущення щодо дефектів і мати подібні параметри, що контролюють втрату загальної стійкості (такі як відносна гнучкість оболонки, поведінка після втрати загальної стійкості, чутливість до дефектів, геометрична нелінійність і характеристики матеріалу);

b) шляхом порівняння обчислених значень (r_{R,GMNIA,check}) з результатами випробувань (r_{R,test,known,check}). Перевірні випадки повинні задовольняти критерії подібності, наведені в (а).

(23) The reliability of the numerically determined imperfect elastic-plastic buckling resistance ratio r_R,GMNIA should be checked by one of the following alternative methods:

a) by using the same program to calculate values r_R,GMNIA, check for other shell buckling cases for which characteristic buckling resistance ratio values r_{Rk,known,check} are known. The check cases should use basically similar imperfection assumptions and be similar in their buckling controlling parameters (such as relative shell slenderness, postbuckling behaviour, imperfection-sensitivity, geometric nonlinearity and material behaviour);

b) by comparison of calculated values (r_{R,GMNIA,check}) against test results (r_{R,test,known,check}). The check cases should satisfy the same similarity conditions given in (a).

ПРИМІТКА 1. Інші випадки втрати загальної стійкості оболонки, для яких відомі значення характеристичного коефіцієнта опору втраті загальної стійкості r_{Rk,known,check,} можна знайти в спеціалізованій літературі. Слід зазначити, що результати ручного розрахунку 8.5 і у Додатку D – це загальні нижні межі результатів випробувань, які інколи призводять до низьких оцінок значень характеристичного опору втраті загальної стійкості, який складно отримати чисельними методами.

NOTE 1: Other shell buckling cases for which the characteristic buckling resistance ratio values r_{Rk,known,check} are known may be found from the scientific literature on shell buckling. It should be noted that the hand calculations of 8.5 and Annex D are derived as general lower bounds on test results, and these sometimes lead to such low assessed values for the characteristic buckling resistance that they cannot be easily obtained numerically.

ПРИМІТКА 2. При використанні результатів випро­бувань необхідно встановити, що геометричні дефекти, наявні під час випробувань, можуть вважатися харак- терними для дефектів, які з’являться на практиці.

NOTE 2: Where test results are used, it should be established that the geometric imperfections present in the test may be expected to be representative of those that will occur in practical construction.

(24) Залежно від результатів перевірок надійності відповідно обчислюється каліб­рувальний коефіцієнт k_GMNIA за формулами:

(24) Depending on the results of the reliability checks, the calibration factor k_GMNIA should be evaluated, as appropriate, from:

^{або/or , (8.31)}

де r_{Rk,known,check} – відоме характеристичне значення;

r_{R,test,known,check} – відомий результат випробувань;

r_{R,GMNIA,check} – результат обчислень для пе­ревірки випадку втрати загальної стійкості або випробування на втрату загальної стійкості, в залежності від ситуації.

where: r_{Rk,known,check} is the known characteristic value;

r_{R,test,known,check} is the known test result;

r_{R,GMNIA,check} is the calculation outcome for the check buckling case or the test buckling case, as appropriate.

(25) Якщо результати випробувань використовуються для визначення k_GMNIA, а обчислене значення k_GMNIA перевищує 1,0, то слід прийняти значення k_GMNIA=1,0.

(25) Where test results are used to determine k_GMNIA, and the calculated value of k_GMNIA exceeds 1,0, the adopted value should be k_GMNIA=1,0.

(26) Якщо для визначення k_GMNIA використовується відоме характеристичне значення, і обчислене значення k_GMNIA лежить поза діапазоном 0,8<k_GMNIA<1,2, то цю процедуру використовувати не слід. Результат розрахунку GMNIA слід вважати недійсним, і необхідно виконати подальші обчислення для встановлення причин розбіжності.

(26) Where a known characteristic value based on existing established theory is used to determine k_GMNIA, and the calculated value of k_GMNIA lies outside the range 0,8<k_GMNIA<1,2, this procedure should not be used. The GMNIA result should be deemed invalid and further calculations undertaken to establish the causes of the discrepancy.

(27) Характеристичний коефіцієнт опору втраті загальної стійкості слід знайти за формулою:

(27) The characteristic buckling resistance ratio should be obtained from:

, ^(8.32)

де r_R,GMNIA – обчислений неідеальний коефіцієнт пружно-пластичного опору втрати загальної стійкості;

k_GMNIA – калібрувальний коефіцієнт.

where: r_R,GMNIA is the calculated imperfect elastic-plastic buckling resistance ratio;

^k_GMNIA ^{is the calibration factor.}

8.7.3 Перевірка міцності на поздовжній згин

8.7.3 Buckling strength verification

(1) Розрахунковий коефіцієнт опору втраті загальної стійкості r_Rd отримують за формулою:

(1) The design buckling resistance ratio r_Rd should be obtained from:

^(8.33)

де γ_M1 – частковий коефіцієнт для опору втраті загальної стійкості відповідно до 8.5.2 (2).

where: γ_M1 is the partial factor for resistance to buckling according to 8.5.2 (2).

(2) Необхідно перевірити, що:

(2) It should be verified that:

^{або/or (8.34)}

9 Граничний стан втоми (LS4)

9 Fatigue limit state (LS4)

9.1 Розрахункові величини Впливів

9.1 Design values of actions

(1) За розрахункові величини впливів для кожного з’єднання навантажень слід прий­няти змінні частини загального впливу, що є прогнозованим спектром дій протягом усього терміну придатності конструкції.

(1) The design values of the actions for each load case should be taken as the varying parts of the total action representing the anticipated action spectrum throughout the design life of the structure.

(2) Відповідний спектр впливів слід узяти із стандарту EN 1991 згідно з визначеннями, приведеними у відповідних частинах стандарту EN 1993.

(2) The relevant action spectra should be obtained from EN 1991 in accordance with the definitions given in the appropriate application parts of EN 1993.

9.2 Проектування за напруженнями

9.2 Stress design

9.2.1 Загальні положення

9.2.1 General

(1) Слід використовувати оцінку втоми, представлену в стандарті EN 1993-1-9, за винятком випадків, наведених у цьому стандарті.