Słup Stalowy

Krok 1: Określenie założeń i wybór kształtownika

Na wstępie określ wysokość słupa oraz sposób jego podparcia na końcach, co pozwoli zdefiniować warunki brzegowe. Wybierz gatunek stali konstrukcyjnej (np. S235, S275, S355), z którym wiąże się granica plastyczności f_y. Dobierz wstępny przekrój poprzeczny – w przypadku słupów najczęściej stosuje się szerokostopowe dwuteowniki (np. HEB, HEA), profile kwadratowe (np. RK) lub rury okrągłe (np. RO).

Krok 2: Klasyfikacja przekroju poprzecznego

Słupy są elementami silnie ściskanymi, dlatego klasyfikacja przekroju według Eurokodu 3 jest kluczowa. Sprawdź stosunek szerokości do grubości ścianek (środnika i pasów) poddanych czystemu ściskaniu lub ściskaniu ze zginaniem. Przypisz przekrój do klasy 1, 2, 3 lub 4. Jeśli przekrój kwalifikuje się do klasy 4 (przekrój smukły), musisz wyznaczyć jego właściwości efektywne (np. efektywne pole przekroju A_eff) z uwagi na ryzyko miejscowej utraty stateczności.

Krok 3: Analiza obciążeń i wyznaczenie sił wewnętrznych

Zbierz obciążenia stałe i zmienne działające na słup. Po przeprowadzeniu kombinatoryki dla Stanu Granicznego Nośności (SGN) wyznacz obliczeniową siłę osiową N_Ed. Jeśli słup jest obciążony niesymetrycznie lub działają na niego siły poziome (np. wiatr), wyznacz również obliczeniowe momenty zginające M_Ed względem odpowiednich osi przekroju.

Krok 4: Wyznaczenie długości krytycznej i smukłości

Słupy stalowe są niezwykle podatne na globalną utratę stateczności. Na podstawie schematu statycznego wyznacz długość wyboczeniową l_cr (lub l₀) osobno dla obu osi przekroju (y-y oraz z-z). Oblicz promienie bezwładności i, a następnie wyznacz smukłość elementu λ oraz smukłość względną λ_LT ze wzoru:

λ_LT = [ (A · f_y) / N_cr ]^0.5

Gdzie N_cr to siła krytyczna wyboczenia sprężystego (siła Eulera), a A to pole przekroju poprzecznego.

Krok 5: Dobór krzywej wyboczeniowej i współczynnika redukcyjnego

Na podstawie geometrii profilu oraz grubości ścianek dobierz odpowiednią krzywą wyboczeniową (a0, a, b, c lub d) wskazaną w Eurokodzie 3. Krzywa ta definiuje wielkość niezamierzonych imperfekcji geometrycznych. Korzystając z wybranej krzywej oraz obliczonej smukłości względnej, wyznacz współczynnik redukcyjny χ (osobno dla wyboczenia względem osi y oraz z).

Krok 6: Sprawdzenie nośności elementu na wyboczenie (SGN)

Dla słupów osiowo ściskanych (klasy 1, 2 lub 3) warunek nośności na wyboczenie przyjmuje postać:

N_Ed / N_b,Rd ≤ 1.0

Gdzie N_b,Rd = χ · A · f_y / γ_M1 (bierzemy mniejszy współczynnik χ z obu osi).

W przypadku, gdy słup jest jednocześnie ściskany i zginany (M_Ed > 0), należy przeprowadzić pełną weryfikację interakcji ściskania ze zginaniem przy użyciu współczynników interakcji k_yy, k_yz, k_zy, k_zz zgodnie z załącznikami normy PN-EN 1993-1-1.