Vedecké poznatky sa časom vyvíjajú a téma konštrukčnej odolnosti oceľových prierezov triedy 3 nie je v tomto smere výnimkou. V Eurokóde 3 "Navrhovanie oceľových konštrukcií" sa predpokladá, že neprenášajú viac ako pružnú úroveň odolnosti, aj keď dnes uznávame, že vnútorné plastické prerozdelenie môže, niekedy výrazne, zvýšiť ich schopnosť odolávať silám. Je čas na aktualizáciu druhej generácie eurokódov!
Výskumné projekty SEMI-COMP a SEMI-COMP+
Výsledkom dvoch výskumných projektov financovaných Európskym výskumným fondom pre uhlie a oceľ (RFCS) je ekonomickejšia metóda navrhovania oceľových prierezov triedy 3:
- SEMI-COMP "Plastic member capacity of semi-compact steel sections - a more economic design" (RFSR-CT-2004-00044)
- SEMI-COMP+ "Valorizačné pôsobenie plastickej únosnosti oceľových polotuhých prierezov - ekonomickejší návrh" (RFS2-CT-2010-00023)
Pred zisteniami v oboch výskumných projektoch sa prierezy triedy 3 mohli spoliehať len na svoje elastické odolnostné vlastnosti. Novo navrhovaný prístup umožňuje do určitej miery využiť plastické odolnostné vlastnosti - akúsi elasto-plastickú odolnostnú kapacitu, ktorá je vyššia ako spoliehanie sa len na elastické vlastnosti. Záver? Oceľový materiál sa dá použiť hospodárnejším spôsobom. Situácia, ktorá je výhodná pre obe strany.
Prvý výskumný projekt bol ukončený v roku 2008 po troch rokoch výskumu. Výsledkom bol výpočtový model, ktorý je plne v súlade so zásadami Eurokódu 3 a zároveň umožňuje zvýšiť návrhovú odolnosť profilov triedy 3. Tento model bol overený prostredníctvom numerických a experimentálnych skúšok.
Cieľom druhého výskumného projektu bolo rozšíriť novovyvinutý postup navrhovania medzi odbornú verejnosť prostredníctvom pokynov na navrhovanie, špecifického softvéru s názvom "Semi-Comp Design" a seminárov. Viac informácií o týchto usmerneniach možno nájsť na tejto webovej stránke: www.tugraz.at/en
Zahrnutie zistení SEMI-COMP+ do novej generácie normy EN 1993-1-1
Návrh poloprierezov bude zahrnutý do ďalšej generácie normy EN 1993-1-1 a podporuje rovnaký prístup, aký sa navrhuje prostredníctvom zistení SEMI-COMP+. V konečnom návrhu sa nachádza v prílohe B. Návrh polokompaktných profilov v návrhu novej generácie normy EN 1993-1-1 podporuje tieto typy profilov:
- I- alebo H-profily (valcované alebo zvárané)
- RHS alebo dvojito symetrické zvárané skriňové profily
- kruhové alebo eliptické duté profily
Konštrukčný prístup SEMI-COMP+
Ako už bolo uvedené, tento prístup poskytuje elasto-plastické návrhové odolnosti pre profily triedy 3. Možno ho interpretovať ako lineárnu interpoláciu medzi plastickými a pružnými odpormi, ktorá je znázornená nižšie prerušovanými čiarami:
Ak sa v súčasnom prístupe prerušovaná čiara vynechá, trieda 3 má obrovský pokles odolnosti proti ohybu pre profily triedy 3, pretože náhle prechádza z plastických na pružné odolnosti. Vďaka prerušovanej čiare (elasto-plastická) sa získajú väčšie odpory pre profily triedy 3 z dôvodu lineárneho prechodu medzi plastickou a elastickou oblasťou.
Prierezy I alebo H
Tabuľka 13 publikácie SEMI-COMP+ ponúka jednoduchú metódu na určenie elasto-plastických návrhových hodnôt pre I alebo H profily triedy 3:
RHS-prierezy
Tabuľka 14 publikácie SEMI-COMP+ ponúka jednoduchú metódu na určenie elasto-plastických návrhových hodnôt pre RHS prierezy triedy 3:
Modifikované klasifikačné limity
Výskumný projekt SEMI-COMP+ odhalil, že klasifikačné limity v súčasnej norme EN 1993-1-1 nespĺňajú stanovenú úroveň bezpečnosti v súlade s ESDEP (Európsky program navrhovania ocele). Modifikácie sa používajú v SCIA Engineer, ako je uvedené na: help.scia.net/webhelplatest/
Úprava je uvedená v tabuľke 8 publikácie SEMI-COMP+, ako je možné vidieť nižšie:
Implementácia v SCIA Engineer
SCIA Engineer implementoval ekonomickejšiu metódu návrhu podľa SEMI-COMP+ už od verzie 17. Je štandardne aktivovaná, a tým poskytuje ekonomickejšie riešenie. Nastavenie sa nachádza v nastavení ocele, kde ho možno aktivovať alebo deaktivovať:
Ak je aktivované a v prípade, že je prierez klasifikovaný ako trieda 3 a ako typ I-/H-prierez alebo RHS-prierez, použije sa prístup SEMI-COMP+, ako je znázornené nižšie na príklade s použitím profilu HE300AA:
Interpolované moduly prierezu W3,y a W3,z sú interpolované hodnoty medzi modulom pružnosti a modulom plastického prierezu. Hodnoty c/tref ukazujú, ku ktorej strane sú interpolované hodnoty bližšie. Hodnota c/tref bližšia k 0 znamená interpolovaný modul prierezu bližší modulu plastického prierezu, zatiaľ čo hodnota c/tref bližšia k 1 znamená interpolovaný modul prierezu bližší modulu pružného prierezu.
Viac informácií o implementácii v SCIA Engineer nájdete tu: help.scia.net/webhelplatest/
Zdroje:
- Valorizačný projekt Semi-Comp+, č. RFS2-CT-2010-00023, podkladové informácie, 22. marca 2012
- prEN 1993-1-1:2020 (príloha B)