Страница 9: ДСТУ-Н Б EN 1993-1-5:20ХХ. Проектування сталевих конструкцій. Частина 1-5. Пластинчасті конструктивні елементи (60054)

1 – поперечний елемент жорсткості

1 Transverse stiffener

Рисунок

9.2 –

Поперечний елемент жорсткості

Figure

9.2 –

Transverse stiffener

(3) Поперечний елемент жорсткості повинен сприймати зусилля від згину суміжних стиснутих панелей за умови, коли обидва суміжні поперечні елементи є одночасно жорсткими і міцними при дії якого-небудь зовнішнього навантаження і осьової сили згідно з приміткою до 9.3.3(3). Стиснуті панелі і поздовжні елементи жорсткості розглядаються як шарнірно приєднані до поперечних елементів жорсткості.

(3) The transverse stiffener should carry the deviation forces from the adjacent compressed panels under the assumption that both adjacent transverse stiffeners are rigid and straight together with any external load and axial force according to the NOTE to 9.3.3(3). The compressed panels and the longitudinal stiffeners are considered to be simply supported at the transverse stiffeners.

(4) За теорією розрахунку 2-го порядку в пружній стадії роботи потрібна перевірка з урахуванням двох наступних критеріїв, що задовольняють методиці розрахунку за граничними станами:

– максимальне напруження в елементі жорсткості не повинне перевищувати ;

– додатковий згин елементу жорсткості не повинен перевищувати значення .

(4) It should be verified that using a second order elastic method analysis both the following criteria are satisfied at the ultimate limit state:

– that the maximum stress in the stiffener should not exceed ;

– that the additional deflection should not exceed .

(5) За відсутності в поперечному елементі жорсткості осьової сили, обидва критерії в (4) допускається вважати виконаними, якщо момент інерції поперечного елементу жорсткості буде не менше

(5) In the absence of an axial force in the transverse stiffener both the criteria in (4) above may be assumed to be satisfied provided that the second moment of area of the transverse stiffeners is not less than:

(9.1)

де (where)

– максимальна відстань від центру тяжіння елементу жорсткості до найбільш віддаленої точки елементу жорсткості;

is the maximum distance from the extreme fibre of the stiffener to the centroid of the stiffener;

– розрахункове значення діючого зусилля стискання в суміжних панелях, але не менше зусилля, рівного найбільшому напруженню стиску, помноженому на половину ефективної^Р стиснутої площі поперечного перерізу панелі, включаючи елементи жорсткості;

is the maximum compressive force of the adjacent panels but not less than the maximum compressive stress times half the effective^p compression area of the panel including stiffeners;

, – визначені в 4.5.3 і додатку А.

, are defined in 4.5.3 and Annex A.

Примітка. EN 1993-2 і EN 1993-1-7 містять вказівки по застосуванню поперечних елементів жорсткості, що навантажуються з площини стінки балки.

NOTE: Where out of plane loading is applied to the transverse stiffeners reference should be made to EN 1993-2 and EN 1993-1-7.

(6) Якщо поперечні елементи жорсткості сприймають осьове зусилля стиску, то воно має бути збільшене на значення для того, щоб врахувати додаткові зусилля від згину. Критерії в (4) зберігають свою силу, але можна не враховувати, коли при розрахунку в елементі жорсткості напруження від осьової сили одного знаку.

(6) If the stiffener carries axial compression this should be increased by in order to account for deviation forces. The criteria in (4) apply but need not be considered when calculating the uniform stresses from axial load in the stiffener.

(7) За відсутності в поперечному елементі жорсткості осьових сил вимоги в (4) можуть перевірятися по теорії розрахунку 1-го порядку в пружній стадії роботи з урахуванням наступного рівномірно розподіленого по довжині b додаткового поперечного навантаження , що визначається за формулою:

(7) As a simplification the requirement of (4) may, in the absence of axial forces, be verified using a first order elastic analysis taking account of the following additional equivalent uniformly distributed lateral load acting on the length b:

, (9.2)

де:

– визначено в (5);

where:

σ_m is defined in (5) above;

– вказано на рис. 9.2;

w₀ is defined in Figure 9.2;

– деформація при пружній стадії роботи, яку допускається визначати методами ітерації або прийняти рівною додатковому згину елементу жорсткості ( ).

w_el is the elastic deformation, that may be either determined iteratively or be taken as the maximum additional deflection .

(8) Якщо не застосовується точніший метод розрахунку для виключення крутильної форми втрати стійкості елементів жорсткості з відкритим поперечним перерізом, то для елементів жорсткості повинна виконуватися наступна умова

(8) Unless a more advanced method of analysis is carried out in order to prevent torsional buckling of stiffeners with open cross-sections, the following criterion should be satisfied:

, (9.3)

де:

– полярний момент інерції поперечного перерізу одного елементу жорсткості, що розраховується відносно точки кріплення до пластини;

where:

is the polar second moment of area of the stiffener alone around the edge fixed to the plate;

– момент інерції Сен-Венана при крученні для поперечного перерізу одного елементу жорсткості.

is the St. Venant torsional constant for the stiffener alone.

(9) При врахуванні згинальної жорсткості елементів для них має бути виконаний критерій, вказаний в (8), або наступний критерій:

(9) Where warping stiffness is considered stiffeners should either fulfil (8) or the criterion

(9.4)

де:

– критичне напруження при крутильній формі втрати стійкості без урахування затискання пластини при закручуванні;

where:

is the elastic critical stress for torsional buckling not considering rotational restraint from the plate;

– параметр, що забезпечує 3 клас роботи.

is a parameter to ensure class 3 behaviour.

Примітка. Параметр може бути наведений в Національному додатку. Рекомендоване значення .

NOTE: The parameter may be given in the National Annex. The value is recommended.

9.2.2 Необхідні вимоги до поздовжніх елементів жорсткості

9.2.2 Minimum requirements for longitudinal stiffeners

(1) Вимоги, що стосуються крутильної форми втрати стійкості, наведені в 9.2.1(8) і 9.2.1(9), поширюються також на поздовжні елементи жорсткості.

(1) The requirements concerning torsional buckling in 9.2.1(8) and (9) also apply to longitudinal stiffeners.

(2) Переривчасті поздовжні елементи жорсткості, які не проходять через прорізи, зроблені в поперечних елементах жорсткості, або при їх відсутності з іншого боку поперечних елементів жорсткості, повинні:

(2) Discontinuous longitudinal stiffeners that do not pass through openings made in the transverse stiffeners or are not connected to either side of the transverse stiffeners should be:

– застосовуватися тільки для стінок (тобто неприпустимо для поясів);

– used only for webs (i.e. not allowed in flanges);

– не враховуватися в статичному розрахунку;

– neglected in global analysis;

– не враховуватися при розрахунку напруження;

– neglected in the calculation of stresses;

– розглядатися при визначенні ефективної^p ширини стінки секцій;

– considered in the calculation of the effective^p widths of web sub-panels;

– розглядатися при розрахунку пружного критичного напруження.

– considered in the calculation of the elastic critical stresses.

(3) Перевірка несучої здатності для елементів жорсткості виконується згідно з 4.5.3 і 4.6.

(3) Strength assessments for stiffeners should be performed according to 4.5.3 and 4.6.

9.2.3 Зварні стики листів

9.2.3 Welded plates

(1) Зварні стики при різній товщині листів необхідно розміщувати поблизу поперечних елементів жорсткості (рис. 9.3). Ексцентриситети не враховують, якщо відстань від зварного стику до поперечного елементу жорсткості не перевищує меншого зі значень і 200 мм, де: – відстань між поздовжніми елементами жорсткості тоншої стінки.

(1) Plates with changes in plate thickness should be welded adjacent to the transverse stiffener, see Figure 9.3. The effects of eccentricity need not be taken into account unless the distance to the stiffener from the welded junction exceeds or 200 mm whichever is the smallest, where is the width of the plate between longitudinal stiffeners.

1 – поперечний елемент жорсткості;

2 – зварний шов

1 Transverse stiffener

2 Transverse weld

Рисунок

9.3 –

Зварні стики листів

Figure

9.3 –

Welded plates

9.2.4 Вирізи в елементах жорсткості

9.2.4 Cut outs in stiffeners

(1) Вирізи в поздовжніх елементах жорсткості необхідно виконувати, як показано на рис. 9.4.

(1) The dimensions of cut outs in longitudinal stiffeners should be as shown in Figure 9.4.

Рисунок

9.4 –

Вирізи в поздовжніх елементах жорсткості

Figure

9.4 –

Cut outs in longitudinal stiffeners

(2) Довжина вирізу повинна задовольняти наступним умовам:

– для стиснутих плоских елементів жорсткості;

– для стиснутих елементів жорсткості інших форм перерізу;

– для елементів жорсткості, що не знаходяться під навантаженням стиску,

(2) The length l should not exceed:

for flat stiffeners in compression

for other stiffeners in compression

for stiffeners without compression

де – менше із значень товщини листів.

Where is the lesser of the plate thicknesses

(3) Граничні значення в (2) для стиснутих елементів жорсткості допускається збільшити на величину , якщо виконується наступна умова: і ,

(3) The limiting values in (2) for stiffeners in compression may be increased by when and

де – стискаюче напруження в зоні вирізу.

is the compression stress at the location of the cut-out.

(4) Розміри вирізів в поперечних елементах жорсткості мають бути виконані, як показано на рис. 9.5.

(4) The dimensions of cut outs in transverse stiffeners should be as shown in Figure 9.5.

Рисунок

9.5 –

Вирізи в поперечних елементах жорсткості

Figure

9.5 –

Cut outs in transverse stiffeners

(5) Переріз брутто стінки в зоні вирізу розраховують на поперечну силу за формулою:

(5) The gross web adjacent to the cut out should resist a shear force , where

(9.5)

– момент інерції площі перерізу нетто поперечного елементу жорсткості;

– максимальна відстань від зовнішньої сторони поясу поперечного ребра до нейтральної осі перерізу нетто (див. рис. 9.5);

– довжина поперечного елементу жорсткості між поясами.

is the second moment of area for the net section of the transverse stiffener;

is the maximum distance from the underside of the flange plate to the neutral axis of net section, see Figure 9.5;

is the length of the transverse stiffener between the flanges.

9.3 Зсув

9.3 Shear

9.3.1 Жорсткі опорні частини

9.3.1 Rigid end post

(1) Жорстка опорна частина балки (див. рис. 5.1) використовується в якості елементу жорсткості, що сприймає реакцію опори (див. 9.4), і розраховується як коротка балка, що сприймає поздовжнє напруження в площині стінки.

(1) The rigid end post (see Figure 5.1) should act as a bearing stiffener resisting the reaction from the support (see 9.4), and should be designed as a short beam resisting the longitudinal membrane stresses in the plane of the web.

Примітка. В EN 1993-2 містяться вказівки щодо впливу ексцентриситету від зміщення опор.

NOTE: For the effects of eccentricity due to movements of bearings, see EN 1993-2.

(2) Жорстка опорна частина балки складається з двох поперечних елементів жорсткості, розташованих з двох сторін, які на опорі утворюють пояси короткої балки завдовжки (див. рис. 5.1(b)). Смуга стінки між вказаними вище поперечними елементами жорсткості утворює стінку цієї балки. Альтернативно жорстка опорна частина балки може бути виконана з балки прокатного профілю, яка з'єднується із стінкою на опорі, як показано на рис. 9.6.

(2) A rigid end post should comprise of two double-sided transverse stiffeners that form the flanges of a short beam of length , see Figure 5.1 (b). The strip of web plate between the stiffeners forms the web of the short beam. Alternatively, a rigid end post may be in the form of a rolled section, connected to the end of the web plate as shown in Figure 9.6.

1 – вставлена балка прокатного профілю

1 Inserted section

Рисунок

9.6 –

Конструкція опорної частини балки з використанням прокатних профілів

Figure

9.6 –

Rolled section forming an end-post

(3) Мінімальна площа поперечного перерізу кожного з обох елементів жорсткості має бути не менше , де – відстань між центрами тяжіння елементів жорсткості, (див.
рис. 5.1(b)). Якщо опорна частина виконана з прокатного профілю, то момент опору відносно осі, перпендикулярної стінці балки, має бути не менше .

(3) Each double sided stiffener consisting of flats should have a cross sectional area of at least , where is the centre to centre distance between the stiffeners and , see Figure 5.1 (b). Where a rolled section other than flats is used for the end-post its section modulus should be not less than for bending around a horizontal axis perpendicular to the web.

(4) В якості альтернативи кінець балки може мати один єдиний двосторонній елемент жорсткості за умови, що ще один поперечний елемент жорсткості знаходиться настільки близько до опори, що секція може сприймати максимальне зсувне зусилля, що виникає при розрахунку гнучких опорних частин.

(4) As an alternative the girder end may be provided with a single double-sided stiffener and a vertical stiffener adjacent to the support so that the subpanel resists the maximum shear when designed with a non-rigid end post.

9.3.2 Елементи жорсткості гнучкої опорної частини

9.3.2 Stiffeners acting as non-rigid end post

(1) У гнучких опорних частинах можуть застосовуватися прості двосторонні елементи жорсткості, як показано на рисунку 5.1(с). Вони працюють як елементи опори, що сприймають опорну реакцію балок (див. 9.4).

(1) A non-rigid end post may be a single double sided stiffener as shown in Figure 5.1 ©. It may act as a bearing stiffener resisting the reaction at the girder support (see 9.4).

9.3.3 Проміжні поперечні елементи жорсткості

9.3.3 Intermediate transverse stiffeners

(1) Проміжні поперечні елементи жорсткості, які застосовуються в якості жорсткої опори крайньої панелі стінки, мають бути розраховані на міцність і жорсткість.

(1) Intermediate stiffeners that act as rigid supports to interior panels of the web should be designed for strength and stiffness.

(2) Коли застосовуються гнучкі проміжні поперечні елементи жорсткості, їх жорсткість має бути врахована при розрахунку для згідно з 5.3(5).

(2) When flexible intermediate transverse stiffeners are used, their stiffness should be considered in the calculation of in 5.3(5).

(3) Момент інерції площі проміжних жорстких поперечних елементів жорсткості разом з ефективною частиною стінки повинен відповідати наступним мінімальним значенням:

(3) The effective section of intermediate stiffeners acting as rigid supports for web panels should have a minimum second moment of area :

для (for) :

для (for) :

(9.6)

Примітка. Проміжні жорсткі поперечні елементи жорсткості мають бути розраховані на осьову силу, рівну: згідно 9.2.1(3). У разі змінної поперечної сили виконують перевірку на відстані від краю панелі з максимальною поперечною силою.

NOTE: Intermediate rigid stiffeners may be designed for an axial force equal to according to 9.2.1(3). In the case of variable shear forces the check is performed for the shear force at the distance from the edge of the panel with the largest shear force.

9.3.4 Поздовжні елементи жорсткості

9.3.4 Longitudinal stiffeners

(1) Якщо поздовжні елементи жорсткості враховуються при розрахунку на міцність, то вони також мають бути перевірені на вплив нормального напруження.

(1) If longitudinal stiffeners are taken into account in the stress analysis they should be checked for direct stresses for the cross sectional resistance.

9.3.5 Зварні шви

9.3.5 Welds

(1) Зварні шви приварювання стінки до поясу короткої балки допускається розраховувати для номінального значення зсувного зусилля , якщо не перевищує значення . При великих значеннях зварні шви між поясом короткої балки жорсткої опори і стінкою балки необхідно розраховувати на зсувне зусилля, рівне .

(1) The web to flange welds may be designed for the nominal shear flow if does not exceed . For larger values the weld between flanges and webs should be designed for the shear flow

(2) В усіх інших випадках зварні шви мають бути розраховані на поперечну силу, діючу вздовж і поперек зварних швів, з урахуванням їх роботи в пружній і пружно-пластичній стадії і з ефектом 2-го порядку.

(2) In all other cases welds should be designed to transfer forces along and across welds making up sections taking into account analysis method (elastic/plastic) and second order effects.

9.4 Поперечне навантаження

9.4 Transverse loads

(1) Якщо несуча здатність стінки балки без укріплення недостатня, то потрібна установка поперечних елементів жорсткості.

(1) If the design resistance of an unstiffened web is insufficient, transverse stiffeners should be provided.

(2) Перевірка несучої здатності поперечного елементу жорсткості пластини при втраті стійкості під впливом місцевого навантаження і поперечної сили (9.3.3(3)) визначається згідно з 6.3.3 або 6.3.4
EN 1993-1-1, використовуючи криву втрати стійкості. Коли обидва кінці закріплено від бічного зміщення, розрахункова довжина при втраті стійкості повинна прийматися . Більше значення довжини приймається для випадку, коли забезпечується менш жорстке закріплення на кінцях. Якщо елементи жорсткості, навантажені на кінцях, мають вирізи, то перевірка несучої здатності поперечного перерізу повинна виконуватися для цієї частини.

(2) The out-of-plane buckling resistance of the transverse stiffener under transverse loads and shear force (see 9.3.3(3)) should be determined from 6.3.3 or 6.3.4 of
EN 1993-1-1, using buckling curve . When both ends are assumed to be fixed laterally a buckling length of not less than should be used. A larger value of should be used for conditions that provide less end restraint. If the stiffeners have cut outs at the loaded end, the cross sectional resistance should be checked at this end.

(3) При застосуванні односторонніх або інших несиметрично розташованих елементів жорсткості необхідно враховувати ексцентриситет при розрахунку згідно з 6.3.3 або 6.3.4
EN 1993-1-1. Якщо елементи жорсткості закріплені від бічного зміщення стиснутим поясом, то для них повинні дотримуватися умови жорсткості і міцності при крутильній формі втрати стійкості.

(3) Where single sided or other asymmetric stiffeners are used, the resulting eccentricity should be allowed for using 6.3.3 or 6.3.4 of EN 1993-1-1. If the stiffeners are assumed to provide lateral restraint to the compression flange they should comply with the stiffness and strength criteria in the design for lateral torsional buckling.