概要概要

に 1993-1-1: 鉄骨構造の設計 (ユーロコード 3) 限界状態法を使用した建物で使用される構造用鋼部材の設計ガイドラインの概要を示します。. 限界状態設計では、係数化された設計荷重と、削減されたセクションおよび部材の容量を比較する必要があります。. これらの要因は、荷重条件と材料特性の変動を考慮することを目的としています。. 究極の限界状態に向けて (ULS) 満足できるデザイン, 次の関係が真である必要があります:

\(ULS \;要素 * 負荷 ≤ 低減 \;要素 * 容量)

この設計ガイドは、EN に準拠した構造用鋼部材の設計手順を概説しています。 1993-1-1 を使用して に 1993-1-1 鋼製部材の設計 モジュール.

ユーロコードを見る 3 スチールデザインのデモ

コンテンツ

• 材料特性
  • 製作
  • 鋼種
  • これを行うと、その材料IDが割り当てられたすべての部材とプレートの材料特性が変更されることに注意してください。
• セクションの分類
  • 圧縮要素
  • 分類比率
  • 塑性応力分布
  • 弾性応力の分布
• 断面抵抗
  • 曲げ
  • 剪断
  • 圧縮
  • テンション
• 座屈耐性
  • 曲げ
  • 圧縮

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材料特性

製作

に 1993-1-1 4 種類の構造用鋼の製造に関する設計ガイダンスを提供します:

• 熱間圧延形材: 熱間圧延部分は、鋼ビレットを加熱して圧延機で圧延して必要な形状を得ることで製造されます。. 例としては、UB/UC/UBP I-セクションが挙げられます。, T セクション, チャンネルとアングルセクション.
• 溶接部: 溶接 (または捏造された) セクションは、鋼の形を形成するために縦方向に溶接された数枚の熱間圧延平板で構成されています。. 特注で製作されたセクションは通常溶接されます.
• 熱間仕上げセクション: 熱間仕上げセクションは、最終製品の強度を向上させるために、圧延前に鋼を再結晶温度を超えて加熱することによって製造されます。. これらのセクションはほとんどの場合構造的に中空のセクションです (RHS/SHS/CHS).
• 冷間成形セクション: 冷間成形セクションは、鋼ビレットを室温でミルに通してプレスすることによって製造されます。. 冷間成形を使用して、構造的な中空セクションやより薄いオープンセクションを製造できます。. 注意 JP 1993-1-1 中空冷間成形セクションのガイドのみを提供します.

鋼種

ヨーロッパとイギリスには数多くの鋼種があります (強み) ENに準拠した設計に使用できる 1993-1-1. さまざまなタイプの鋼材製造に対してヨーロッパの材料規格がいくつかあります。:

• に 10025: 熱間圧延製品.
• に 100210: 熱間仕上げされた構造中空セクション.
• に 10219: 冷間成形溶接構造中空セクション.

熱間圧延形材 (に 10025)

熱間圧延形鋼の一般的なグレードの入手可能性と降伏強さの概要を以下に示します。:

熱間仕上げされた構造中空セクション (に 100210)

熱間仕上げ構造中空セクションの一般的なグレードと降伏強さの概要を以下に示します。:

収率 & 抗張力

材料の降伏強度は、それを超えると塑性変形が発生する応力限界です。. 引張強さは、材料が破損する前に耐えられる最大応力です。 / バラバラになる. 鋼セクションの降伏強さと引張強さは鋼のグレードと厚さに依存します. 通常、強度は鋼材のグレードとともに増加しますが、鋼材の厚さが増加すると強度は減少します。.

に 1993-1-1 テーブル 3.1 グレードと厚さに基づいてセクションの降伏と引張強さを計算するための簡素化されたアプローチを提供します. 材料関連の材料規格を参照することで、より詳細な材料強度計算を実行できます。. SkyCiv JP 1993-1-1 鋼部材設計モジュールは次のことを行います。 ない この簡略化を使用し、代わりに材料強度の計算に関連する材料規格を参照します。.

SkyCiv JP でセクションを選択する 1993-1-1 鋼製部材の設計

SkyCiv に 1993-1-1 鋼製部材の設計 このツールを使用すると、ユーザーは SkyCiv データベースから標準鋼断面を選択したり、完全にカスタムの断面を設計したりできます。. プログラムは、選択した鋼種に基づいて断面フランジとウェブの降伏強度値を自動的に計算します。. ユーザーは、必要に応じてカスタムの鋼種を採用し、材料特性を手動で入力することもできます。.

英語を試してみる 1993-1-1 スチールデザインモジュール

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セクションの分類

セクション分類はENによって使用されるシステムです 1993-1-1 完全な塑性能力に達する前に、部分の局所的な座屈に対する感受性を特定する. 大きくて細長い形状は、通常、小さい形状よりも局所的な座屈の影響を受けやすくなります。, ずんぐりした形. SkyCiv に 1993-1-1 鋼製部材の設計 このツールは、適用された荷重条件に基づいて、標準およびカスタム鋼セクションの分類を自動的に計算します。. ユーロコード 3 4 つのセクション分類カテゴリがあります:

• クラス 1: プラスチックヒンジを形成し、塑性モーメント/軸抵抗を発生させることができるセクション, つまり、セクション全体が曲げや圧縮下で降伏強度に達する可能性があります。. クラス 1 セクションも高い回転能力を持っています. プラスチック断面特性は容量計算に使用されます.
• クラス 2: プラスチック製のヒンジを形成できるが、回転能力が制限されているセクション. ユーロコード 3 クラスを扱います 1 とクラス 2 ほぼすべての容量計算について同様のセクション.
• クラス 3: 極度の圧縮繊維で降伏強度に達するセクション, ただし、塑性モーメント抵抗が達成される前に局所的に座屈します。. 弾性断面特性は容量計算に使用されます.
• クラス 4: 断面の一部で降伏強度に達する前に局所的な座屈が発生します。. 減少した弾性セクションの特性が容量の計算に使用されます.

注意, クラス 4 セクションでは、セクションのプロパティの計算がさらに複雑になります / このガイドではカバーされていません.

圧縮要素

セクションの分類は、セクションを一連の圧縮要素に分割し、その細さを計算することによって決定されます。 (太さに対して明確な長さ). 要素は次のいずれかに分類されます:

• 内部: 両端の座屈を抑制 – つまり. I セクションのウェブ.
• 優れた: 片端のみ座屈を抑制 – つまり. I 断面のフランジ.

計算された細さの値は表と比較されます。 5.2 英語で 1993-1-1 彼らのクラスを決定するために. セクションの分類は、その圧縮要素の最も好ましくない分類として採用されます。. 注意, セクションの分類はセクションにかかる力に応じて変化します (特に変化する軸力). 各荷重の分類方法を以下にまとめます。.

分類比率

圧縮を受ける部品

純粋な圧縮の要素は、以下に概説する制限のみを使用して、その細さに基づいて分類されます。.

どこ:

\(ε = sqrt{\フラク{235}{f_y}}\)

曲げやすい部品

純粋な曲げにおける内部要素は、その細さに基づいて分類され、以下に概説する制限が適用されます。.

純粋な曲げを受ける顕著な要素は、曲げモーメント値の下での圧縮応力と引張応力の比率に基づいて分類され、その結果、繊維の先端での降伏応力と等しい圧縮応力が得られます。. この比率の計算方法については、以下のセクションで詳しく説明します。.

圧縮を受ける部品 & 曲げ

圧縮と曲げの組み合わせを受ける要素は、圧縮率に基づいて分類されます。 / 適用された圧縮荷重下での引張応力分布. この比率は、塑性応力分布の場合は α 記号、弾性応力分布の場合は ψ 記号で表されます。.

塑性応力分布

塑性応力比の計算式 (a) さまざまな形状プロファイルを以下に示します.

I 断面の塑性応力分布

T 断面の塑性応力分布

T 断面の短軸応力分布は I 断面のものと類似していることに注意してください。.

チャネルプラスチックセクションの応力分布

T 断面の長軸応力分布は I 断面のものと類似していることに注意してください。.

RHS 塑性応力分布

弾性応力の分布

弾性応力分布の計算はすべてのセクションと形状で同様です, 極端な繊維間の線形応力分布による. 圧縮と曲げが加わった断面の最小応力の計算式を以下に示します。.

SkyCiv JPでのセクション分類 1993-1-1 鋼製部材の設計

の SkyCiv ONE 1993-1-1 鋼製部材の設計 このツールは、ユーザー入力の読み込みに基づいて、標準セクションとカスタム セクションのセクション分類を自動的に決定します。. グレード S の出力例 275, 43020kN の圧縮負荷を伴う x100x64 チャネルについては、以下で詳しく説明します。.

適用された軸力と適用された曲げモーメントの方向に基づいて、単一のセクション分類値がすべての計算に使用されます。. 部材に両軸周りに曲げモーメントがかかっている場合, 各方向からの最も保守的な分類が採用されます. ユーザーは、セクション分類の自動計算をオーバーライドして、手動で分類を指定することもできます。.

注意, 句 5.4.1(3) 単一対称セクションを指定します (T セクションやチャンネルなど) 非対称軸を中心に曲げた場合、塑性解析を使用して設計することはできません. したがって、この性質のセクションには自動的にクラスが割り当てられます。 3.

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断面抵抗

曲げ

断面曲げ抵抗

断面曲げモーメント耐力はENを使用して計算されます。 1993-1-1 句 6.2.5.

\(M_{c,Rd} = W*f_y/γ_{M0}\)

ここで、W はプラスチック断面係数です。 (W_pl) 授業用 1 & 2 セクション, または弾性断面係数 (W_彼) 授業用 3 セクション, f_そして は材料の降伏応力、γは部分安全低減係数です。.

形状の断面係数は、形状の曲げ抵抗を定量化する幾何学的特性です。. プラスチック断面係数は、断面全体が曲げの下でその降伏強度に達すると仮定します。. 断面の塑性断面係数は次のように計算されます。:

\(下部構造土{pl} = A_{C} * y_{C} + A_{T} * y_{T} \)

どこでA_C そしてA_T プラスチック中立軸の両側の領域です。 (PNA), そしてy_c / そして_t PNA からそれらの領域の重心までの距離です。. 注意, PNA の位置は、対称形状の幾何学的重心の位置と等しくなりますが、 ない 非対称形状の幾何学的重心位置と等しい.

弾性断面係数は断面全体を仮定します。 (形) 曲げても弾性を維持, つまり. セクションのどの部分も降伏強度を超えない (f_そして) 素材の. 断面の弾性断面係数は次のように計算されます。:

\(下部構造土{彼} = frac{私}{そして}\)

ここで、I は面積の 2 次モーメント、y は形状の幾何学的重心です。. 非対称形状に関する注意事項, 設計で使用される弾性率の値は、その軸を中心とした正の曲げと負の曲げの小さい方の値です。.

SkyCiv JP での断面曲げ抵抗の計算 1993-1-1 鋼製部材の設計

関連するセクション分類が計算されたら, モジュールは断面曲げモーメント容量を計算します (マク) 各主軸について. 同じ 430x100x64 チャネルの結果を以下の例に示します。.

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剪断

断面せん断抵抗

せん断抵抗はENを使用して計算されます 1993-1-1 句 6.2.6. 耐荷重計算は鋼部材の断面分類に依存します。. クラスの定員 1 & 2 断面はプラスチックのせん断抵抗に基づいて計算されます, 一方、クラスには弾性せん断抵抗が使用されます。 3 & 4 セクション.

プラスチックのせん断抵抗は以下の式を使用して計算されます。:

\(V_{pl,Rd}=A_v * (f_y / \平方根{3}) / c_{M0}\)

ここで、Av は、適用されたせん断力の方向の断面のせん断面積です。. ほとんどのセクションでは、この領域は長軸方向のせん断に対するウェブの領域に相当します。, 反対方向のフランジの面積. せん断面積の計算式は、EN に記載されています。 1993-1-1 句 6.2.6(3).

弾性せん断抵抗は以下の関係を使用して計算されます。, これにより、断面の臨界点におけるせん断応力が降伏応力よりも小さくなります。.

\(t_{エド}/(f_y / (\平方根{3 * c_{M0}})) ≤ 1\)

この臨界点におけるせん断応力は次のように計算されます。:

\(t_{エド}=(V_{エド} * S)/(私 * t)\)

ここでV_エド は加えられるせん断力です, S は面積の最初のモーメントです, I は断面断面モーメント、t は臨界応力位置の厚さです。.

弾性せん断応力の式を整理して抵抗値を表すことができます。 (kNで):

\(V_{彼,Rd} = (私 * t * \平方根{3})/(S * f_y)\)

せん断座屈

長さ, 細いウェブは、弾性剪断抵抗に達する前に、剪断力が加わると座屈する可能性があります。. ウェブは、EN の以下の式を満たす場合、せん断座屈の影響を受けやすくなります。 1993-1-1 句 6.2.6(6):

\(h / t > 72 * はい/いいえ \)

どこ η は通常次のようにみなされる係数です。 1.0. せん断座屈の影響を受けやすいウェブは、セクションに従ってチェックする必要があります。 5 または 1993-1-5. 注意, EN に準拠したせん断耐力 1993-1-5 SkyCiv JP ではカバーされていません 1993-1-1 ツール, ただし、断面がせん断座屈の影響を受けやすい場合は警告が表示されます。.

曲げに対するせん断力の影響 & 耐圧縮性

加えられる高いせん断力は、断面のモーメントと軸抵抗に悪影響を与える可能性があります。. 英語では 1993-1-1, この衝撃は、加えられたせん断の大きさに比べて断面の降伏強度を低下させることによって捕捉されます。 (参照条項 6.2.8 & 6.2.10). 断面せん断力が 未満 その方向のプラスチックせん断抵抗の半分, この影響は無視できる. 適用されたせん断がこの値より大きい場合, 低減降伏強度は次のように計算されます。:

\(f_{そして,Rd} = (1 -r) * f_y \)

どこ:

\(ρ = (2 * V_{エド} / V_{pl,Rd} – 1)^2)

の SkyCiv ONE 1993-1-1 鋼製部材の設計 モジュールは、加えられた高いせん断力による降伏強度の減少を自動的に計算し、この減少した値を断面曲げおよび圧縮抵抗の計算に使用します。. 注意, この減少は部材の断面抵抗にのみ適用されます。, 座屈抵抗ではありません.

SkyCiv JP でのせん断抵抗の計算 1993-1-1 鋼製部材の設計

の SkyCiv ONE 1993-1-1 鋼製部材の設計 ツールは、両主軸方向の断面のせん断耐力を計算します。. 254 のせん断抵抗の計算結果×102 開始するのに急な学習曲線を必要とする雑然としたUIシステムに対処することなく、ニーズに合ったさまざまな接続タイプを見つけることができます 28 以下に詳しく説明します.

圧縮

断面圧縮抵抗

に 1993-1-1 句 6.2.4 圧縮容量を計算します (N_c) 同心円状に荷重されたクラスの 1,2 または 3 以下のセクション:

\(N_{c,Rd} = A*f_y / c_{M0}\)

ここで、A は断面積の総面積、f は_そして 断面の降伏強さです.

SkyCiv JP での断面圧縮抵抗の計算 1993-1-1 鋼製部材の設計

の スカイシヴワン 1993-1-1 鋼製部材の設計 セクションの圧縮抵抗を計算するツール (N_c,Rd) 標準ヨーロッパセクションとカスタムユーザー定義セクション用. 254 の断面圧縮抵抗の計算結果×102 開始するのに急な学習曲線を必要とする雑然としたUIシステムに対処することなく、ニーズに合ったさまざまな接続タイプを見つけることができます 28 以下に詳しく説明します.

テンション

断面引張抵抗

に 1993-1-1 句 6.2.3 引張メンバの容量を計算します (北部) プラスチック引張抵抗と最終引張抵抗の小さい方になります。:

\(N_{t,Rd} = 分(あ*ふ_{そして}/c_{M0} \; ,\; 0.9*A_{ん}*f_u /γ_{M2})\)

ここで、A は断面の総面積です。, あ_ん は断面の正味面積です (貫通部/穴を除いた総面積), f_そして それは 降伏強さ セクションの, f_あなた それは 引っ張り (究極の) セクションの強度.

SkyCiv JP での引張抵抗の計算 1993-1-1 鋼製部材の設計

の SkyCiv ONE 1993-1-1 鋼製部材の設計 モジュールはセクションに重大な穴が存在しないことを前提としています, したがってA_ん は A と等しいとみなされます. 254 の断面引張抵抗の計算結果×102 開始するのに急な学習曲線を必要とする雑然としたUIシステムに対処することなく、ニーズに合ったさまざまな接続タイプを見つけることができます 28 以下に詳しく説明します.

 

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曲げ & 合計

部分に軸方向の引張力または圧縮力が加わった場合, 断面の曲げモーメント抵抗に対するこの力の影響を考慮する必要があります。. EN で概説されているこの影響を評価する方法 1993-1-1 句 6.2.9 クラスによって異なります 1 & 2 とクラス 3 セクション.

クラス 1 & 2 セクション

プラスチック部分の曲げと軸力の組み合わせは、各方向の塑性モーメント抵抗を軸力に比例した量だけ減らすことによって評価されます。. この減少したモーメント抵抗は、記号 M で表されます。_N,Rd. Mの計算_N,Rd 断面形状によって異なります。EN で概説されています。 1993-1-1 句 6.2.9.1. 低減モーメント抵抗を計算したら, 曲げ抵抗と軸抵抗の組み合わせを評価するには、次の基準が使用されます。:

\( (M_{そして,エド} / M_{の,Rd})^a + (M_{と,エド} / M_{ニュージーランド,Rd})^ b ≤ 1\)

どこ α、βは断面形状により変化する定数です – JPを参照してください 1993-1-1 句 6.2.9.1.

クラス 3 セクション

弾性セクションの曲げと軸力の組み合わせは、代わりに以下に詳述する一般的な弾性応力公式を使用して評価されます。:

\( N_{エド} / N_{c,Rd} + M_{と,エド} / M_{チェス,Rd} + M_{そして,エド} / M_{サイ,Rd} ≤ 1\)

加えられたせん断力によって必要とされる降伏強度の低下は、上記の式の断面抵抗値の計算に使用する必要があることに注意してください。.

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座屈耐性

曲げ

横方向のねじり座屈抵抗

長さ, 拘束されていない鋼部材は、断面曲げモーメント抵抗に達する前に、横方向のねじり座屈で破損する可能性があります。. 横方向のねじり座屈は、セクションが長軸から短軸に向かって回転するときに発生します。, つまり、曲げを加えた方向のモーメント抵抗が減少します。. 部材の横方向のねじれ座屈抵抗を計算するためのガイダンスは、EN に提供されています。 1993-1-1 句 6.3.2.

横ねじり座屈抵抗は、次の式を使用して計算されます。:

\(M_{b,Rd} = x_{LT}*W*f_y/ γ_{M1}\)

ここで、W はプラスチック断面係数です。 (W_pl) 授業用 1 & 2 セクション, または断面弾性係数 (W_彼) 授業用 3 セクション. h_LT 横方向のねじり座屈の低減係数です, この係数を計算するためのガイダンスは、EN で提供されています。 1993-1-1 句 6.3.2.2 そして 6.3.2.3.

圧縮フランジ

圧縮フランジが回転して横方向に変位すると、部材は横方向のねじり座屈で破損します。. 部材の圧縮フランジが十分に拘束されている場合, 横方向のねじり座屈の影響を受けにくい (JPを参照してください 1993-1-1 句 6.3.2.1(2)). 垂直荷重下の標準セクションの圧縮フランジの位置を以下に示します。.

円形中空部 (CHS) および正方形の中空セクション (高等学校) 横方向のねじり座屈の影響を受けにくい, 両軸の断面モーメント抵抗が等しいため (つまり、横方向の変位と回転は部材の曲げ抵抗に影響しません。).

短軸曲げ座屈抵抗

短軸の周りで曲げられた部材の曲げ能力は、その軸の周りの短軸の断面抵抗に等しい. 短軸セクション容量は、任意の軸に関してセクションが達成できる最小容量です。, したがって、メンバーはこの軸からあまり好ましくない方向に回転できません。.

EN での部材の曲げ抵抗の計算 1993-1-1 鋼製部材の設計

の SkyCiv ONE 1993-1-1 鋼製部材の設計 計算ツールは、EN に従って横方向のねじれ抵抗の計算を実行します。 1993-1-1 句 6.3.2.2 および条項 6.3.2.3, 断面形状と適用される国家附属書に応じて. ユーザーには、メンバーを指定するオプションもあります。 “連続ねじり拘束” これにより、横方向のねじり座屈チェックがすべて自動的にスキップされます。. 長さ 5000mm の横ねじり座屈抵抗の計算 254×102 開始するのに急な学習曲線を必要とする雑然としたUIシステムに対処することなく、ニーズに合ったさまざまな接続タイプを見つけることができます 28 以下に詳しく説明します.

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圧縮

耐曲げ座屈性

部材の耐圧縮座屈性は、その長さと横方向の剛性にも影響されます。. 抑制されない, 長い部材は、セクションの前に曲げ座屈により破損する可能性があります。 (押しつぶす) 容量に達しました. に 1993-1-1 句 6.3.1.3 クラスの部材の曲げ座屈抵抗を計算するためのガイダンスを提供します 1, 2 & 3 断面:

\(N_{b,Rd} = x*A*f_y/ γ_{M1}\)

どこ χ は曲げ座屈の低減係数です. この係数を計算するためのガイダンスは、EN で提供されています。 1993-1-1 句 6.3.1.3. Fメンバーの支配的な値を見つけるには、両方の軸について語彙力をチェックする必要があります。.

EN での曲げ座屈抵抗の計算 1993-1-1 鋼製部材の設計

の SkyCiv ONE 1993-1-1 鋼製部材の設計 このツールは、ユーザーが指定した拘束長と有効長係数に基づいて、両方の主軸周りの曲げ座屈抵抗を計算します。. 254 の耐曲げ座屈性×102 開始するのに急な学習曲線を必要とする雑然としたUIシステムに対処することなく、ニーズに合ったさまざまな接続タイプを見つけることができます 28 Z 軸と Y 軸の自由長は 6000mm と 5000mm (それぞれ) 以下に詳しく説明します.

ねじり曲げ座屈耐性

開いた断面もねじり曲げ座屈の影響を受けやすい, これは、曲げ座屈に対する部材の抵抗よりも小さくなる可能性があります. 円形中空部 (CHS) および正方形の中空セクション (高等学校) 部材はねじり曲げ座屈の影響を受けにくい. に 1993-1-1 句 6.3.1.4 部材のねじり曲げ座屈抵抗の計算に関するガイダンスを提供します:

\(N_{bT,Rd} = χ_T*A*f_y/ γ_{M1}\)

どこ h_LT ねじり曲げ座屈の低減係数です. この係数を計算するためのガイダンスは、EN で提供されています。 1993-1-1 句 6.3.1.3. Fメンバーの支配的な値を見つけるには、両方の軸について語彙力をチェックする必要があります。.

EN でのねじり曲げ座屈抵抗の計算 1993-1-1 鋼製部材の設計

の SkyCiv ONE 1993-1-1 鋼部材設計ツール EN に従って、該当する開いたセクションと閉じたセクションのねじり曲げ座屈抵抗を計算します。 1993-1-1 句 6.3.1.4 ユーザーが指定した長軸の圧縮拘束長に基づく. 254 のねじり曲げ座屈耐性×102 開始するのに急な学習曲線を必要とする雑然としたUIシステムに対処することなく、ニーズに合ったさまざまな接続タイプを見つけることができます 28 自由長6000mmの詳細は以下に記載されています.

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