Sprawdzenie klasy przekroju

Klasa przekroju służy nam do określenia stopnia odporności elementu na zjawiska miejscowej utraty stateczności w stanie sprężystym i plastycznym. Zdefiniowano 4 klasy przekrojów. W zależności od klasy, do której zaklasyfikowano nasz element musi od spełnić odpowiednie warunki nośności.
Weźmy pod uwagę warunek nośności przekroju na zginanie, w zależności od określonej klasy zmienia nam się wzór do sprawdzenia tego warunku.

Cztery klasy przekrojów:

  1. Przekroje osiągają nośność przegubu plastycznego i wykazują przy tym zdolność do obrotu niezbędną do plastycznej redystrybucji momentów.
  2. Przekroje osiągają nośność przegubu plastycznego, lecz wskutek niestateczności miejscowej(w stanie plastycznym) wykazują ograniczoną zdolność do obrotu.
  3. Przekroje wykazują nośność nie mniejszą niż to wynika z początku uplastycznienia strefy ściskanej, lecz wskutek niestateczności miejscowej(w stanie sprężysto-plastycznym) nie osiągają nośności przegubu plastycznego.
  4. Przekroje, które wskutek niestateczności miejscowej(w stanie sprężystym) wykazują nośność mniejszą niż to wynika z początku uplastycznienia strefy ściskanej.

W wielkim skrócie metoda klasyfikacji przekroju do danej klasy polega na sprawdzeniu stosunku szerokości do grubości elementu. Niestety ze względu na prawa autorskie nie mogę wrzucić do tego poradnika materiałów z norm, ale bardzo łatwo je znaleźć to tablice 5.2.

Przykład.
Sprawdzić i zaklasyfikować do odpowiedniej klasy przekrój widoczny poniżej.
Stal S275 o fy = 275MPa.

klasa-przekroju-przykladChcąc sprawdzić klasę całego przekroju należy sprawdzić, do której klasy należy środnik, a do której półki. Gdy obydwa elementy należą do tej samej klasy to jasne, że zostaje obliczona. Natomiast w przypadku różnic przyjmujemy klasę niższą z obliczonych dla całego elementu.

Obliczenie klasy środnika.

Środnik musi spełniać warunek C/tś ≤ 72ε, aby zaklasyfikować go do klasy 1.
ε = √(235/fy) – element ten pozwala uwzględnić klasę stali.
Dla stali S235, ε = 1
Dla stali S275, ε = 0.92
Dla stali S355, ε = 0.81
Dla stali S420, ε = 0.75
Dla stali S460, ε = 0.71

Grubość środnika znamy, wynosi ona tś = 5.9mm.
W lepiej opracowanych tablicach kształtowników szerokość C jest podana, wystarczy poszukać ich w sieci. W momencie braku dostępu do takich materiałów bardzo łatwo można to policzyć. Potrzebujemy „czystą” szerokość środnika, w tym celu od całkowitej wysokości środnika odejmujemy obydwie półki oraz obydwa spawy i otrzymujemy.

C = 240 – 9.3*2 – 6.2*2 = 209mm

Mając już wszystkie dane sprawdzamy klase przekroju.

209/5.9 = 35.42 ≤ 72*0.92 = 66.24

Środnik spełnia warunki dla klasy 1

Obliczenie klasy półek.

Półka musi spełniać warunek C/tp ≤ 9ε, aby zaklasyfikować go do klasy 1. Grubość półki wynosi tp=9.3mm. W przypadku wymiaru C postępujemy podobnie jak w środniku, aby otrzymać „czystą” szerokość półki należy od całej szerokości dwuteownika odjąć połowę całej szerokości, połowę grubości środnika oraz szerokość jednego spawu. Będzie wyglądało to następująco.

C = 120 – 60 – 2.95 – 6.2 = 50.85mm

Sprawdzamy warunek.

50.85/9.3 = 5.47 ≤ 9*0.92 = 8.28

Półka spełnia warunki dla klasy 1

Cały przekrój jest klasy pierwszej.