Do czego służy klasa przekroju
Klasa przekroju mówi, czy ścianki profilu są wystarczająco krępe, aby przekrój mógł się uplastycznić, zanim nastąpi miejscowa utrata stateczności. EN 1993-1-1 wyróżnia cztery klasy. Przekroje klasy 1 i 2 mogą pracować z pełną nośnością plastyczną. Klasa 3 pozwala wykorzystać tylko nośność sprężystą. W klasie 4 ścianki wyboczają się miejscowo przed osiągnięciem granicy plastyczności i trzeba liczyć przekrój efektywny.
Narzędzie klasyfikuje ścianki profilu z tablic oddzielnie dla ściskania i dla zginania względem osi y. Na tej podstawie podaje nośność obliczeniową przekroju na ściskanie, zginanie i ścinanie.
Jak liczy narzędzie
Dla każdej ścianki narzędzie liczy smukłość c/t i porównuje ją z granicami z tablicy 5.2 normy. Granice zależą od współczynnika ε = √(235/fy), więc ten sam profil może mieć inną klasę w S235 i w S355. Dla środnika dwuteownika c = h − 2tf − 2r, a dla półki c = (b − tw − 2r)/2. Dla profili zamkniętych przyjmuje się c = b − 3t.
Klasa całego przekroju to najwyższa klasa jego ścianek. Nośność na ściskanie to A·fy/γM0. Nośność na zginanie to Wpl·fy/γM0 dla klas 1 i 2 oraz Wel·fy/γM0 dla klasy 3. Nośność na ścinanie liczy się z pola ścinania Av i wytrzymałości fy/√3.
Skąd wziąć dane wejściowe
Wybierz rodzinę i rozmiar profilu nad formularzem. Wymiary, promienie zaokrągleń i wskaźniki wytrzymałości narzędzie pobiera z tablic kształtowników. Granicę plastyczności przyjmij dla grubości najgrubszej ścianki, bo dla grubszych wyrobów norma wyrobu podaje niższą wartość fy.
Współczynnik γM0 według EN 1993-1-1 wynosi 1,0, chyba że załącznik krajowy podaje inną wartość.
Przykład obliczenia krok po kroku
Dane: IPE 300, stal S355, γM0 = 1,0. Z tablic: h = 300 mm, b = 150 mm, tw = 7,1 mm, tf = 10,7 mm, r = 15 mm, A = 53,81 cm², Wpl,y = 628,4 cm³.
- ε = √(235/355) ≈ 0,814.
- Środnik: c = 300 − 2 · 10,7 − 2 · 15 = 248,6 mm, c/t = 248,6/7,1 ≈ 35,0.
- Przy zginaniu granica klasy 1 to 72ε ≈ 58,6, więc środnik jest w klasie 1.
- Przy ściskaniu granica klasy 3 to 42ε ≈ 34,2. Środnik przekracza ją, więc przy czystym ściskaniu przekrój jest w klasie 4.
- Półka: c = (150 − 7,1 − 30)/2 = 56,45 mm, c/t ≈ 5,3, czyli klasa 1.
- Nośność na zginanie: Mc,Rd = 628,4 · 10³ · 355 ≈ 223,1 kNm.
- Pole ścinania Av ≈ 25,68 cm², nośność na ścinanie Vpl,Rd ≈ 526 kN.
Ten sam profil ze stali S235 ma przy ściskaniu klasę 2, bo granice rosną wraz z ε = 1,0.
Typowe błędy
- Jedna klasa dla wszystkich przypadków. Klasa zależy od rozkładu naprężeń. Ten sam przekrój może być w klasie 1 przy zginaniu i w klasie 4 przy ściskaniu.
- Pominięcie gatunku stali. Wyższy gatunek obniża granice smukłości ścianek, więc przekrój może przejść do wyższej klasy.
- Nośność przekroju zamiast nośności elementu. Narzędzie nie uwzględnia wyboczenia ani zwichrzenia. Dla prętów ściskanych użyj kalkulatora wyboczenia.
- Pominięcie interakcji. Gdy przekrój jest jednocześnie ściskany i zginany, klasę ustala się dla rzeczywistego rozkładu naprężeń, a nośność sprawdza wzorem interakcji.
Ograniczenia narzędzia
Narzędzie obsługuje profile z tablic: dwuteowniki IPE, HEA, HEB, HEM, ceowniki UPN, rury i profile zamknięte. Nie liczy przekroju efektywnego klasy 4, zginania względem osi z ani nośności przy działaniu siły poprzecznej i momentu jednocześnie.