background image

 

1

WYMIAROWANIE ELEMENTÓW ROZCIĄGANYCH OSIOWO 

 

Uwaga: Podane niżej numery wzorów są zgodne z numerami wzorów w cytowanych normach. 

 

1.  NORMA PN-B-03200:1990 (p. 4.3) 

 

Warunek nośności przy obciążeniu siłą podłużną 

N

 

 

d

Rt

f

A

N

N

=

,  

  (31) 

gdzie: 

 

N

 - obliczeniowa siła rozciągająca, 

  

d

Rt

f

A

N

=

 - obliczeniowa nośność elementów rozciąganych osiowo, nie osłabionych 

otworami. 

    

 - pole przekroju poprzecznego elementu, 

    

d

 - wytrzymałość obliczeniowa stali (tabl. 2), 

 

 

2.  NORMA PN-EN 1993-1-1 (p. 6.2.3) 

 

Warunek nośności przy obciążeniu siłą podłużną 

Ed

 

 

1

,

Rd

t

Ed

N

N

,   

  (6.5) 

gdzie: 

 

Ed

 - obliczeniowa siła rozciągająca, 

     

Rd

t

N

,

 - obliczeniowa nośność przekroju przy rozciąganiu. 

 

W przypadku przekrojów brutto nośność 

Rd

t

N

,

 zdefiniowana jest jako obliczeniowa nośność 

plastyczna 

Rd

pl

N

,

 

 

0

,

M

y

Rd

pl

f

A

N

γ

=

,  

  (6.6) 

 

background image

 

2

gdzie: 

    

 - pole przekroju poprzecznego elementu, 

 

y

 - charakterystyczna wartość granica plastyczności stali (tabl. 3.1), 

      

1

0

=

M

γ

 - częściowy współczynnik bezpieczeństwa (niepewność modelu nośności, 

niepewność  właściwości materiałów) wg Załącznika Krajowego (NA.14), 

stosowany przy sprawdzaniu nośności przekroju poprzecznego elementu 

konstrukcji budynku 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

background image

 

3

WYMIAROWANIE ELEMENTÓW ŚCISKANYCH OSIOWO 

 

Uwaga: Podane niżej numery wzorów są zgodne z numerami wzorów w cytowanych normach. 

 

 

1.  NORMA PN-B-03200:1990 (p. 4.4) 

 

Nośność przekroju przy osiowym ściskaniu: 

 

 

1

=

d

Rc

f

A

N

ψ

,   

  (33) 

gdzie: 

 

d

 - jw., 

     

ψ

 - współczynnik redukcyjny, przy czym: 

-  dla przekrojów klasy 1, 2, 3 

1

=

ψ

-  dla przekrojów klasy 4 

1

<

ψ

 (wg 4.2.2.3). 

 

Smukłość względna pręta przy wyboczeniu: 

 

 

cr

Rc

N

N

= 15

,

1

λ

, (34) 

gdzie: 

  

cr

N

 - siła krytyczna wg klasycznej teorii stateczności przy wyboczeniu giętnym, skrętnym lub  

           giętno-skrętnym (Załącznik 1, rozdz.3). 

 

 Smukłość względna pręta prostego o stałym przekroju przy wyboczeniu giętnym może być 

wyznaczana wg wzorów: 

•  dla przekrojów klasy 1, 2, 3 

 

 

p

λ

λ

λ

=

,  

  (35) 

 

 

 

 

background image

 

4

•  dla przekrojów klasy 4 (

1

<

ψ

 

 

ψ

λ

λ

λ

=

p

,  

  (36) 

w których: 

 

        

λ  - smukłość pręta (stosunek długości wyboczeniowej 

e

l

 do właściwego promienia  

                           bezwładności przekroju) 

 

 

i

l

i

l

e

0

=

=

μ

λ

, (37) 

 

 

        

μ

 - współczynnik długości wyboczeniowej, który można przyjmować (wyznaczać) wg  

                           Załącznika 1, 

0

l

 - długość obliczeniowa pręta mierzona w osiach podpór (stężeń) lub między 

teoretycznymi węzłami konstrukcji, 

p

λ

 - smukłość porównawcza: 

 

 

d

d

p

f

f

E

215

84

15

,

1

=

=

π

λ

   (

d

f

 w [MPa]).  

(38) 

 

 

 Wartość współczynnika wyboczeniowego 

ϕ

 należy przyjmować w zależności od smukłości 

względnej 

λ

 z tabl. 11 według odpowiedniej krzywej wyboczeniowej ustalonej na podstawie     

tabl. 10. 

 

Nośność (stateczność) elementów ściskanych osiowo należy sprawdzać wg wzoru: 

 

 

1

Rc

N

N

ϕ

,  

(39) 

gdzie: 

 

Rc

 - nośność obliczeniowa przekroju wg 4.2.2, 

 

ϕ

 - współczynnik wyboczeniowy: 

)

(

min

λ

ϕ

ϕ

=

 - wg 4.4.4. 

 

background image

 

5

W przypadku prętów o przekroju otwartym: monosymetrycznym, punktowo symetrycznym 

(np. krzyżowym) lub niesymetrycznym, oprócz wyboczenia giętnego, należy brać również pod 

uwagę możliwość wyboczenia giętno-skrętnego lub skrętnego, obliczając stosowną smukłość wg 

wzoru (34). 

 Można nie sprawdzać stateczności giętno-skrętnej pretów z kształtowników walcowanych. 

 

 

2.  NORMA PN-EN 1993-1-1 (p. 6.2.4 i 6.3.1) 

 

Warunek nośności przekroju przy obciążeniu siłą podłużną 

Ed

N

 

 

1

,

Rd

c

Ed

N

N

,   

  (6.9) 

gdzie: 

 

Ed

N

 - obliczeniowa siła ściskająca, 

     

Rd

c

N

,

 - obliczeniowa nośność przekroju przy ściskaniu zdefiniowana jak niżej: 

 

•  dla przekrojów klasy 1, 2, 3 

 

0

,

M

y

Rd

c

f

A

N

γ

=

,  

(6.10) 

•  dla przekrojów klasy 4  

 

0

,

M

y

eff

Rd

c

f

A

N

γ

=

  

(6.11) 

gdzie: 

 

A

y

f

0

M

γ

 - jw., 

 

eff

A

 - przekrój współpracujący w nadkrytycznym stanie granicznym przekroju wg  

                      PN-EN 1993-1-5, po miejscowej sprężystej utracie stateczności ścianek. 

 

Wzór (6.11) ma zastosowanie, gdy środek ciężkości przekroju współpracującego pokrywa się ze 

środkiem ciężkości przekroju brutto (np. dla przekrojów bisymetrycznych). 

W pozostałych przypadkach elementy wymiaruje się jako ściskane i zginane wg 6.2.9.3 i 6.2.2.5(4). 

 

Warunek nośności elementu o stałym przekroju przy obciążeniu siłą podłużną 

Ed

N

 

background image

 

6

 

1

,

Rd

b

Ed

N

N

,  

(6.46) 

gdzie: 

 

Ed

N

 - obliczeniowa siła ściskająca, 

     

Rd

b

N

,

 - nośność na wyboczenie elementu ściskanego wyznaczana jak niżej: 

 

•  dla przekrojów klasy 1, 2, 3 

 

1

,

M

y

Rd

b

f

A

N

γ

χ

=

,  

(6.47) 

•  dla przekrojów klasy 4  

 

1

,

M

y

eff

Rd

c

f

A

N

γ

χ

=

  

(6.48) 

gdzie: 

 

A

eff

A

,

y

f

,  - jw., 

      

1

1

=

M

γ

 - częściowy współczynnik bezpieczeństwa (niepewność modelu nośności, 

niepewność  właściwości materiałów) wg Załącznika Krajowego (NA.14), 

stosowany przy sprawdzaniu stateczności elementu konstrukcji budynku, 

      

χ

 - współczynnik wyboczenia, odpowiadający miarodajnej postaci wyboczenia. 

 

W przypadku elementów osiowo ściskanych wartość współczynnika wyboczenia 

χ

 wyznacza 

się w zależności od smukłości względnej 

λ

 według właściwej krzywej wyboczeniowej: 

 

 

2

2

1

λ

χ

Φ

+

Φ

=

,    lecz 

1

χ

,  

(6.49) 

gdzie: 

 

]

)

2

,

0

(

1

[

5

,

0

2

λ

λ

α

+

+

=

Φ

 



=

4

klasy 

 

przekrojów

 

dla

3

 

2,

 

1,

klasy 

 

przekrojów

 

dla

cr

y

eff

cr

y

N

f

A

N

f

A

λ

 

α  - parametr imperfekcji (tabl. 6.1 i tabl. 6.2), 

 

cr

 - siła krytyczna odpowiadająca miarodajnej postaci wyboczenia sprężystego,  

                      wyznaczona na podstawie cech przekroju brutto. 

background image

 

7

 

W przypadku elementów o smukłości 

2

,

0

λ

 (lub 

4

,

0

/

cr

Ed

N

N

) warunek stateczności (6.48) 

sprowadza się do warunku nośności przekroju (6.9). 

 

 Smukłość przy wyboczeniu giętnym 

Smukłość względna jest określona wzorami: 

 

 

3

 

2,

 

1,

klasy 

 

przekrojów

 

dla

1

1

λ

λ

=

=

i

L

N

f

A

cr

cr

y

  

(6.50) 

 

 

4

klasy 

 

przekrojów

 

dla

/

1

λ

λ

A

A

i

L

N

f

A

eff

cr

cr

y

eff

=

=

  

(6.51) 

gdzie: 

 

cr

 - długość wyboczeniowa w rozpatrywanej płaszczyźnie wyboczenia, 

 

 - promień bezwładności przekroju brutto względem odpowiedniej osi, 

 

ε

π

λ

=

=

9

,

93

1

y

f

E

 

y

f

235

=

ε

   (

y

 w [N/mm

2

]). 

 

W przypadku wyboczenia elementów konstrukcji budynków stosuje się załącznik BB. 

Odpowiednie krzywe wyboczenia przy wyboczeniu giętnym przyjmuje się wg tabl. 6.2. 

 

 Smukłość przy wyboczeniu skrętnym i giętno-skrętnym 

W przypadku elementów o przekroju otwartym decydująca o nośności wyboczeniowej może 

okazać się smukłość przy wyboczeniu skrętnym lub giętno-skrętnym. Na wyboczenie skrętne mogą 

być narażone elementy o przekroju bisymetrycznym i punktowo symetrycznym (np. krzyżowe). 

Można nie sprawdzać stateczności giętno-skrętnej (skrętnej) elementów z kształtowników 

walcowanych. 

 

Smukłość względna przy wyboczeniu skrętnym lub giętno-skrętnym jest określona wzorami: 

 

background image

 

8

 

3

 

2,

 

1,

klasy 

 

przekrojów

 

dla

cr

y

T

N

f

A

=

λ

  

(6.52) 

 

 

4

klasy 

 

przekrojów

 

dla

cr

y

eff

T

N

f

A

=

λ

  

(6.53) 

gdzie: 

 

TF

cr

cr

N

N

,

=

 lub 

T

cr

cr

N

N

,

<

 

TF

cr

N

,

 - siła krytyczna przy sprężystym wyboczeniu giętno-skrętnym, 

 

T

cr

N

,

 - siła krytyczna przy sprężystym wyboczeniu skrętnym. 

 

Odpowiednią krzywa wyboczenia przy wyboczeniu skrętnym lub giętno-skrętnym zaleca się 

przyjmować wg tabl. 6.2, jak w przypadku wyboczenia względem osi z-z.