Страница 4: ДСТУ-Н Б EN 1993-1-5:20ХХ. Проектування сталевих конструкцій. Частина 1-5. Пластинчасті конструктивні елементи (60054)

:

визначають із застосуванням ефективної ширини верхнього поясу

is calculated with the effective width of the flange

Рисунок

3.3 –

Розподіл напруження з урахуванням ефекту зсувного запізнювання

Figure

3.3 –

Distribution of stresses due to shear lag

3.2.3 Прикладання навантаження в площині листа

3.2.3 In-plane load effects

(1) Пружний розподіл напруження в стінці балки з ребрами жорсткості або без них внаслідок місцевого прикладання навантаження в площині листа, як правило, визначають за формулою (рис. 3.4):

(1) The elastic stress distribution in a stiffened or unstiffened plate due to the local introduction of inplane forces (patch loads), see Figure 3.4, should be determined from:

, (3.2)

де (with): ,

де ;

;

де:

– площа перерізу брутто елементів жорсткості, розподілених на одиницю довжини . Ця величина може бути прийнята у вигляді відношення площі елементів жорсткості до відстані між їх центрами тяжіння ;

where:

is the gross cross-sectional area of the stiffeners smeared over the length This may be taken, conservatively, as the area of the stiffeners divided by the spacing ;

– товщина стінки;

is the web thickness;

– відстань від поясу до даної точки стінки.

is the distance to flange.

Примітка. Формула (3.2) дійсна для , інакше вплив елементів жорсткості не враховують.

NOTE: The equation (3.2) is valid when ; otherwise the contribution of stiffeners should be neglected.

1 – елемент жорсткості;

2 – спрощений розподіл напруження;

3 – фактичний розподіл напруження

1 stiffener

2 simplified stress distribution

3 actual stress distribution

Рисунок

3.4 –

Схема прикладання навантаження в площині листа

Figure

3.4 –

In-plane load introduction

Примітка. Вказаний вище розподіл напруження також можна використовувати для розрахунків на втому з урахуванням втомних властивостей матеріалу.

NOTE: The above stress distribution may also be used for the fatigue verification.

3.3 Врахування ефекту зсувного запізнювання при розрахунку за граничними станами

3.3 Shear lag at the ultimate limit state

(1) При розрахунку за граничними станами ефект зсувного запізнювання може бути визначений наступним чином:

(1) At the ultimate limit state shear lag effects may be determined as follows:

a) вплив ефекту зсувного запізнювання в пружній стадії роботи при визначенні несучої здатності і втомної міцності;

a) elastic shear lag effects as determined for serviceability and fatigue limit states,

b) при одночасній дії зсувного запізнювання і випучення пластин;

b) combined effects of shear lag and of plate buckling,

с) при пружно-пластичній роботі матеріалу дія ефекту зсувного запізнювання допускається при врахуванні обмеження пластичних деформацій.

c) elastic-plastic shear lag effects allowing for limited plastic strains.

Примітка 1. Використаний метод може бути наведений в Національному додатку. Якщо в
EN 1993-2 – EN 1993-6 не наведені інші методи, то рекомендується застосовувати метод, вказаний в примітці 3.

NOTE 1: The National Annex may choose the method to be applied. Unless specified otherwise in EN 1993-2 to EN 1993-6, the method in NOTE 3 is recommended.

Примітка 2. Одночасну дію втрати стійкості пластини і зсувного запізнювання допускається розраховувати з врахуванням ефективної площі перерізу за формулою

NOTE 2: The combined effects of plate buckling and shear lag may be taken into account by using as given by

(3.3)

де:

– ефективна^p площа поперечного перерізу стиснутого поясу при втраті стійкості пластини від дії нормального напруження (див. 4.4 і 4.5);

where:

is the effective^p area of the compression flange due to plate buckling (see 4.4 and 4.5);

– понижуючий коефіцієнт ефективної^s ширини для врахування зсувного запізнювання в граничному стані при визначенні несучої здатності, допускається приймати рівним згідно таблиці 3.1 із заміною на за формулою:

is the effective^s width factor for the effect of shear lag at the ultimate limit state, which may be taken as determined from Table 3.1 with replaced by

(3.4)

– товщина поясу.

is the flange thickness.

Примітка 3. При пружно-пластичній роботі матеріалу дія ефекту зсувного запізнювання з врахуванням обмеження пластичних деформацій допускається враховувати за допомогою ефективної площі перерізу за формулою:

NOTE 3: Elastic-plastic shear lag effects allowing for limited plastic strains may be taken into account using as follows:

(3.5)

де та приймаються згідно таблиці 3.1.

where and are taken from Table 3.1.

Формули в примітках 2 і 3 допускається застосовувати також для поясів, що працюють на розтяг, в цьому випадку , як правило, замінюють на площу перерізу брутто розтягнутого поясу.

The expressions in NOTE 2 and NOTE 3 may also be applied for flanges in tension in which case should be replaced by the gross area of the tension flange.

4 Втрата стійкості пластини під дією нормального напруження при розрахунку за граничними станами

4 Plate buckling effects due to direct stresses at the ultimate limit state

4.1 Загальні положення

4.1 General

(1) У цьому розділі наводяться правила врахування втрати стійкості пластин під дією стискаючого нормального напруження при розрахунку за граничними станами, якщо виконуються наступні умови:

(1) This section gives rules to account for plate buckling effects from direct stresses at the ultimate limit state when the following criteria are met:

a) секції стінки (пластини) прямокутні, а пояси паралельні або приблизно паралельні (див. 2.3);

a) The panels are rectangular and flanges are parallel or nearly parallel (see 2.3);

b) елементи жорсткості, якщо такі є, проходять в поздовжньому і поперечному напрямі або в обох напрямах;

b) Stiffeners, if any, are provided in the longitudinal or transverse direction or both;

c) отвори або вирізи невеликі (див. 2.3);

c) Open holes and cut outs are small (see 2.3);

d) елементи конструкції мають постійний поперечний переріз;

d) Members are of uniform cross section;

e) вплив поясу на втрату стійкості стінки виключений.

e) No flange induced web buckling occurs.

Примітка 1. Вплив стиснутого поясу на втрату стійкості стінки наведено в розділі 8.

NOTE 1: For compression flange buckling in the plane of the web see section 8.

Примітка 2. Вимоги для елементів жорсткості і пластин при втраті стійкості вказані в розділі 9.

NOTE 2: For stiffeners and detailing of plated members subject to plate buckling see section 9.

4.2 Міцність і стійкість при дії нормального напруження

4.2 Resistance to direct stresses

(1) Перевірка міцності і стійкості обрамлених пластин при дії стискаючого нормального напруження поперечних перерізів класу 4 виконується з використанням характеристик ефективної площі поперечного перерізу ( , , ) для балок і колон, у тому числі і при крутильній формі втрати стійкості згідно EN 1993-1-1.

(1) The resistance of plated members may be determined using the effective areas of plate elements in compression for class 4 sections using cross sectional data ( , , ) for cross sectional verifications and member verifications for column buckling and lateral torsional buckling according to EN 1993-1-1.

(2) Ефективні^p площі поперечного перерізу допускається визначати на основі розподілу деформацій за лінійним законом при досягненні пружних деформацій в середині площини стиснутої пластини.

(2) Effective^p areas should be determined on the basis of the linear strain distributions with the attainment of yield strain in the mid plane of the compression plate.

4.3 Ефективний поперечний переріз

4.3 Effective cross section

(1) При визначенні нормального напруження, як правило, необхідно враховувати ефект зсувного запізнювання і втрати стійкості (випучення) пластин, використовуючи ефективні площі перерізів, наведені в 3.3.

(1) In calculating longitudinal stresses, account should be taken of the combined effect of shear lag and plate buckling using the effective areas given in 3.3.

(2) Характеристики ефективного поперечного перерізу конструкції, як правило, визначаються за ефективними площами стиснутих елементів і ефективних^s площ розтягнутих елементів внаслідок ефекту зсувного запізнювання.

(2) The effective cross sectional properties of members should be based on the effective areas of the compression elements and on the effective^s area of the tension elements due to shear lag.

(3) Ефективна площа перерізу повинна бути визначена за умови, що поперечний переріз піддається тільки осьовому стисканню силою . Для несиметричних перерізів має місце ексцентриситет , який виникає в результаті зміщення центру тяжіння ефективної площі перерізу відносно центру тяжіння поперечного перерізу брутто (див. рис. 4.1), внаслідок чого виникає додатковий згинальний момент, який, як правило, необхідно враховувати при перевірці поперечного перерізу згідно
з 4.6.

(3) The effective area should be determined assuming that the cross section is subject only to stresses due to uniform axial compression. For non-symmetrical cross sections the possible shift of the centroid of the effective area relative to the centre of gravity of the gross cross-section, see Figure 4.1, gives an additional moment which should be taken into account in the cross section verification using 4.6.

(4) Моменти опору ефективного перерізу повинні бути визначені виходячи з того, що поперечний переріз піддається тільки напруженню від згинального моменту (див. рис. 4.2). При дії згинальних моментів в двох головних площинах, як правило, визначають моменти опору ефективного перерізу відносно двох головних осей.

(4) The effective section modulus should be determined assuming the cross section is subject only to bending stresses, see Figure 4.2. For biaxial bending effective section moduli should be determined about both main axes.

Примітка. В якості альтернативи 4.3(3) і 4.3(4) допускається визначати ефективні значення характеристик поперечного перерізу із застосуванням результуючого розподілу поздовжнього напруження від одночасної дії та . Додатковий момент від , як правило, необхідно враховувати згідно з 4.3(3). Це вимагає повторних розрахунків.

NOTE: As an alternative to 4.3(3) and (4) a single effective section may be determined from and acting simultaneously. The effects of should be taken into account as in 4.3(3). This requires an iterative procedure.

(5) Напруження в поясах визначається з використанням пружного моменту опору відносно середньої площини поясу.

(5) The stress in a flange should be calculated using the elastic section modulus with reference to the midplane of the flange.

(6) Біметалеві балки повинні мати пояси з межею текучості матеріалу стінки від до за умови:

(6) Hybrid girders may have flange material with yield strength up to provided that:

a) збільшення напруження в поясі призводить до появи текучості матеріалу стінки, яка враховується за допомогою обмеження напруження в стінці до ;

a) the increase of flange stresses caused by yielding of the web is taken into account by limiting the stresses in the web to ;

b) ефективна площа стінки визначається із врахуванням (замість ).

b) (rather than ) is used in determining the effective area of the web.

Примітка. Значення допускається встановлювати в Національному додатку. Рекомендоване значення .

NOTE: The National Annex may specify the value . A value of is recommended.

(7) Збільшення деформацій і напружень для біметалевих балок при перевірках втомної міцності за несучою здатністю допускається не враховувати при дотриманні умов за 4.3(6) з урахуванням примітки.

(7) The increase of deformations and of stresses at serviceability and fatigue limit states may be ignored for hybrid girders complying with 4.3(6) including the NOTE.

(8) У біметалевих балках, які відповідають умовам 4.3(6), напруження при перевірці стійкості згідно EN 1993-1-9 допускається приймати рівним .

(8) For hybrid girders complying with 4.3(6) the stress range limit in EN 1993-1-9 may be taken as .

Переріз брутто

Gross cross section

Ефективний переріз

Effective cross section

G - центр тяжіння перерізу брутто;

G´ - центр тяжіння ефективного перерізу;

1 - вісь центру тяжіння перерізу брутто;

2 - вісь центру тяжіння ефективного перерізу;

3 - неефективні ділянки перерізу (ділянки перерізу, для яких місцева стійкість не забезпечена)

G centroid of the gross cross section

G´ centroid of the effective cross section

1 centroidal axis of the gross cross section

2 centroidal axis of the effective cross section

3 non effective zone