Portal o gatunkach stali, projektowaniu i wykonawstwie konstrukcji stalowych

Wyboczenie pręta ściskanego

Nośność pręta ściskanego z uwagi na wyboczenie giętne według EN 1993-1-1: siła krytyczna, smukłość względna i współczynnik wyboczeniowy.

Projektowanie wstępneDziała w przeglądarceWynik do udostępnienia linkiemWzory jawne
Osadź ten kalkulator na swojej stronie

Skopiuj kod i wklej go w edytorze HTML swojej strony. Kalkulator działa w ramce i sam dopasowuje wysokość. Użycie jest bezpłatne, prosimy tylko o pozostawienie odnośnika do źródła pod ramką.

Podgląd ramki

Do czego służy kalkulator wyboczenia

Pręt ściskany może utracić stateczność, zanim naprężenie osiągnie granicę plastyczności. Zjawisko to nazywa się wyboczeniem. Kalkulator wyznacza nośność pręta na wyboczenie giętne według EN 1993-1-1, punkt 6.3.1.

Narzędzie przydaje się do wstępnego doboru słupów, pasów kratownic, stężeń i zastrzałów. Pokazuje też, jak bardzo smukłość obniża nośność w porównaniu z nośnością samego przekroju.

Jak liczy narzędzie

Najpierw narzędzie liczy siłę krytyczną Eulera Ncr = π²·E·I/Lcr². Długość wyboczeniowa Lcr = μ·L zależy od warunków podparcia. Następnie liczy smukłość względną λ̄ = √(A·fy/Ncr).

Współczynnik wyboczeniowy χ wynika z krzywej wyboczeniowej a0, a, b, c lub d. Krzywa uwzględnia imperfekcje i naprężenia własne danego typu przekroju. Nośność to Nb,Rd = χ·A·fy/γM1. Wykres pokazuje położenie obliczenia na krzywej.

Skąd wziąć dane wejściowe

Siłę ściskającą weź z obliczeń statycznych dla kombinacji obliczeniowej. Pole przekroju i momenty bezwładności przenieś z tablic kształtowników. Po wyborze profilu nad formularzem narzędzie wstawi pole i mniejszy moment bezwładności, a oś możesz przełączyć.

Długość pręta to odległość między punktami podparcia w danej płaszczyźnie. Stężenia, rygle i płatwie mogą skracać długość wyboczeniową w jednej płaszczyźnie, a w drugiej nie. Dlatego dla słupów hal długości wyboczeniowe względem osi y i z często się różnią.

Współczynnik γM1 według EN 1993-1-1 wynosi 1,0, chyba że załącznik krajowy stanowi inaczej.

Przykład obliczenia krok po kroku

Dane: słup IPE 300 ze stali S355, długość 3,5 m, przegubowo podparty na obu końcach. Z tablic: A = 53,8 cm², Iz = 604 cm⁴, Iy = 8356 cm⁴.

  1. Długość wyboczeniowa: Lcr = 1,0 · 3,5 = 3,5 m.
  2. Oś słabsza z: Ncr = π² · 210 000 · 604 · 10⁴/3500² ≈ 1021,9 kN.
  3. Smukłość względna: λ̄ = √(5380 · 355/1 021 900) ≈ 1,367.
  4. Dla dwuteownika walcowanego względem osi z obowiązuje krzywa b (α = 0,34). Współczynnik χ ≈ 0,396.
  5. Nośność: Nb,Rd = 0,396 · 5380 · 355 ≈ 756 kN.
  6. Dla porównania oś y z krzywą a: λ̄ ≈ 0,368, χ ≈ 0,961, Nb,Rd ≈ 1836 kN.

O nośności decyduje oś słabsza. Stężenie słupa w połowie wysokości w płaszczyźnie osi z skróciłoby Lcr do 1,75 m.

Typowe błędy

  • Sprawdzenie tylko osi mocniejszej. Dwuteownik niemal zawsze wybocza się względem osi z. Sprawdź obie osie z właściwymi długościami wyboczeniowymi.
  • Idealne utwierdzenie w obliczeniach. Współczynnik μ = 0,5 wymaga pełnego utwierdzenia obu końców. Rzeczywiste węzły są podatne, dlatego ostrożnie przyjmuj μ mniejsze od 1,0.
  • Zła krzywa wyboczeniowa. Krzywą dobiera się z tablicy 6.2 normy według rodzaju przekroju, osi i grubości. Profil zamknięty formowany na zimno ma krzywą c, a gorącowykończony krzywą a.
  • Pominięcie zginania. Słup obciążony mimośrodowo wymaga sprawdzenia interakcji ściskania ze zginaniem, a nie samego wyboczenia.

Jak wykorzystać wynik

Przy zbyt małej nośności wybierz profil o większym promieniu bezwładności, na przykład z tablicy HEB lub profili kwadratowych SHS. Pole przekroju i moment bezwładności przeniesiesz jednym kliknięciem z charakterystyk przekroju. Pojęcie wyboczenia wyjaśnia hasło w słowniku.

Pytania i odpowiedzi

Kiedy można pominąć wyboczenie?

Gdy smukłość względna λ̄ ≤ 0,2 albo gdy siła ściskająca nie przekracza 4 procent siły krytycznej. Wtedy χ = 1,0 i decyduje nośność przekroju.

Jak dobrać krzywą wyboczeniową?

Krzywą podaje tablica 6.2 w EN 1993-1-1. Zależy od typu przekroju, osi wyboczenia, proporcji h/b, grubości półek i gatunku stali. Dla dwuteownika walcowanego h/b > 1,2 z półkami do 40 mm: oś y krzywa a, oś z krzywa b.

Dlaczego słup z wyższej stali nie zawsze jest nośniejszy?

Przy dużej smukłości nośność zależy głównie od sztywności, czyli od E i I. Wyższa granica plastyczności zwiększa smukłość względną i obniża χ, więc zysk jest mniejszy niż różnica fy.

Czy kalkulator uwzględnia wyboczenie skrętne?

Nie. Dla dwuteowników i profili zamkniętych decyduje zwykle wyboczenie giętne. Przekroje otwarte o małej sztywności skrętnej, na przykład kątowniki i teowniki, wymagają dodatkowego sprawdzenia.

Jaka smukłość pręta jest dopuszczalna?

EN 1993-1-1 nie podaje ogólnego limitu smukłości dla prętów ściskanych. Bardzo smukłe pręty mają jednak małą nośność i są wrażliwe na drgania, dlatego w praktyce unika się smukłości powyżej około 200.

Czy rura jest lepsza od dwuteownika na słup?

Rura i profil kwadratowy mają jednakową sztywność względem obu osi. Przy tej samej masie dają zwykle większą nośność na wyboczenie niż dwuteownik o wąskich półkach.

Projektowanie wstępne: pozostałe narzędzia

Wszystkie narzędzia (21)
Czy to narzędzie była pomocna?
Porównanie:Porównaj
Esc
↑ ↓ wybórEnter otwórzPolskie znaki są opcjonalne. Wpisz oznaczenie, np. S355J2+N, aby je rozszyfrować.

Ustawienia dostępności

Rozmiar tekstu
Motyw