FprEN 1993-1-6

Eurocode 3 - Design of steel structures - Part 1-6: Strength and stability of shell structures

1.1   Scope of FprEN 1993-1-6
(1) FprEN 1993-1-6 provides rules for the structural design of plated steel structures that have the form of a shell of revolution (axisymmetric shell).
(2) This document is applicable to unstiffened fabricated axisymmetric shells formed from isotropic rolled plates using both algebraic and computational procedures, and to stiffened axisymmetric shells with different wall constructions using computational procedures. It also applies to associated circular or annular plates and to beam section rings and stringer stiffeners where they form part of the complete shell structure. The general computational procedures are applicable to all shell forms.
(3) This document does not apply to manufactured shells or to shell panels or to elliptical shell forms, except that its computational procedures are applicable to all shell structures. This document does not apply to structures under seismic or other dynamic loading. It does not cover the aspects of leakage of stored liquids or solids.
(4) Cylindrical and conical panels are not explicitly covered by this document. However, the provisions of subclause 9.8 can be used provided that appropriate boundary conditions are taken into account.  
(5) This document defines the characteristic and design values of the resistance of the structure.
(6) This document is concerned with the requirements for design against the ultimate limit states of:
-   plastic failure;
-   cyclic plasticity;
-   buckling;
   fatigue.
(7) Overall equilibrium of the structure (sliding, uplifting, overturning) is not included in this document. Special considerations for specific applications are included in the relevant application parts of EN 1993.
(8) Detailed formulae for the simple calculation of unstiffened cylinders, cones and spherical domes are given in the Annexes.
(9) Provisions for simple calculations on specific stiffened shell types are given in EN 1993-4-1.
(10) This document is intended for application to steel shell structures. Where no standard exists for shell structures made of other metals, including high strength steels, the provisions of this document are applicable provided the appropriate material properties of the metal are taken into account.
(11) The provisions of this document are intended to be applied within the temperature ranges defined in the relevant EN 1993 application parts.
(12) Where no application part defines a different range, this document applies to structures within the following limits:
-   design metal temperatures lie within the range −50 °C to +100 °C, except when using the special provisions given in 5.1;
-   radius to thickness ratios (r/t) within the range 50 to 2 000;
-   manufactured circular hollow sections according to EN 10210 and EN 10219 are outside the scope of this standard and are covered by EN 1993-1-1. However, if no other provisions are available, the rules of this document are useful for manufactured circular hollow sections. In particular, this document is applicable to the design of manufactured piles (see EN 1993-5) provided the imperfections and tolerance requirements of EN 1993-5 are adopted in place of those specified in this document, and where no other standard covers the specific pile geometry.
NOTE 1   Experimental and theoretical data relating to manufactured circular hollow sections were not considered when this document was drafted. The application of this document to such structures therefore remains the responsibility of the user.  
NOTE 2   The stress design rules of this document can be rather conservative if applied to some geometries and loading conditions for relatively thick-walled shells.
NOTE 3   Thinner shells than r/t = 2 000 can be treated using these provisions but the provisions have not been verified for such thin shells.
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Eurocode 3 - Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten - Teil 1-6: Festigkeit und Stabilität von Schalen

1.1   Anwendungsbereich von FprEN 1993-1-6
(1) FprEN 1993-1-6 enthält Grundregeln für die Tragwerksplanung von Stahlkonstruktionen in Form von Rotationsschalen (rotationssymmetrische Schalen).
(2) Dieses Dokument ist unter Anwendung sowohl algebraischer als auch rechnergestützter Verfahren auf unversteifte zusammengesetzte rotationssymmetrische Schalen, die durch Umformen isotroper Walzbleche hergestellt werden, sowie unter Anwendung rechnergestützter Verfahren auf versteifte rotationssymmetrische Schalen mit unterschiedlichen Wandkonstruktionen anwendbar. Es gilt auch für zugehörige Kreis- oder Kreisringplatten sowie für stabförmige Ring- und Längssteifen, soweit sie Teile der vollständigen Schalenkonstruktion sind. Die allgemeinen rechnergestützten Verfahren gelten für alle Schalenformen.
(3) Dieses Dokument gilt nicht für industriell hergestellte Schalen oder für Schalenplatten oder elliptische Schalenformen mit der Ausnahme, dass die allgemeinen rechnergestützten Verfahren für alle Schalenkonstruktionen gelten. Es gilt nicht für Tragwerke unter dynamischer oder Erdbebenbeanspruchung. Es deckt keine Dichtigkeitsaspekte in Zusammenhang mit gelagerten Flüssigkeiten oder Feststoffen ab.
(4) Zylindrische und kegelförmige Schalenteile,  felder und  abschnitte werden in diesem Dokument nicht explizit behandelt. Die Bestimmungen nach 9.8 können jedoch angewendet werden, sofern die zutreffenden Randbedingungen berücksichtigt werden.
(5) Dieses Dokument definiert die charakteristischen Werte und die Bemessungswerte des Tragwerkswiderstands.
(6) Dieses Dokument behandelt die Anforderungen an die Bemessung gegen die folgenden Grenzzustände der Tragfähigkeit:
-   plastisches Versagen;
-   zyklisches Plastizieren;
-   Beulen;
-   Ermüdung.
(7) Das Gesamtgleichgewicht des Tragwerks (Gleiten, Abheben, Umkippen) ist nicht Gegenstand dieses Dokuments. Besondere Überlegungen für spezielle Anwendungen werden in den einschlägigen Anwendungsteilen von EN 1993 behandelt.
(8) In den Anhängen sind detaillierte Gleichungen für die einfache Berechnung von unversteiften Zylindern, Kegeln und halbkugelförmigen Kuppeln angegeben.
(9) Bestimmungen für einfache Berechnungen bestimmter versteifter Schalentypen sind in EN 1993-4-1 angegeben.
(10) Dieses Dokument ist zur Anwendung auf stählerne Schalenkonstruktionen vorgesehen. In Abwesenheit bestehender Normen zu Schalenkonstruktionen aus anderen Metallen, einschließlich hochfesten Stählen, gelten die Bestimmungen dieses Dokuments unter der Voraussetzung, dass die jeweiligen Baustoffeigenschaften des Metalls berücksichtigt werden.
(11) Die Bestimmungen dieses Dokuments sind zur Anwendung innerhalb der in den einschlägigen Anwendungsteilen von EN 1993 definierten Temperaturbereiche vorgesehen.
(12) Sofern kein abweichender Bereich in einem Anwendungsteil festgelegt ist, gilt dieses Dokument für Tragwerke innerhalb der folgenden Grenzen:
-   Bemessungswerte der Metalltemperatur liegen innerhalb des Bereichs von −50 °C bis +100 °C, ausgenommen bei Anwendung der speziellen Bestimmungen nach 5.1;
-   Radius/Dicken-Verhältnisse (r/t) liegen innerhalb des Bereichs von 50 bis 2 000;
-   industriell hergestellte kreisförmige Hohlprofile nach EN 10210 und EN 10219 fallen nicht in den Anwendungsbereich dieser Norm und werden durch EN 1993-1-1 abgedeckt. Liegen jedoch keine anderen Bestimmungen vor, sind die Regeln dieses Dokuments nützlich für industriell hergestellte kreisförmige Hohlprofile. Dieses Dokument ist insbesondere anwendbar für die Bemessung industriell hergestellter Pfähle (siehe EN 1993-5), sofern die Anforderungen bezüglich Imperfektionen und Toleranzen nach EN 1993-5 statt der in diesem Dokument festgelegten angewendet werden und die jeweilige Pfahlgeometrie durch keine andere Norm abgedeckt wird.
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Eurocode 3 - Calcul des structures en acier - Partie 1-6 : Résistance et stabilité des structures en coque

1.1   Domaine d'application du l’EN 1993-1-6
(1) L’EN 1993-1-6 établit les règles de dimensionnement des structures en plaques d'acier ayant la forme d'une coque de révolution (coque axisymétrique).
(2) Le présent document s'applique aux coques axisymétriques fabriquées non raidies, formées à partir de plaques laminées isotropes à l'aide de procédures algébriques et informatiques, ainsi qu'aux coques axisymétriques raidies présentant différentes constructions de parois, à l'aide de procédures informatiques. Il s'applique également aux plaques annulaires ou circulaires et aux poutres annulaires et raidisseurs verticaux associés lorsqu'ils font partie de la structure complète en coque. Les procédures informatiques générales s'appliquent à toutes les formes de coques.
(3) Le présent document ne s'applique ni aux coques manufacturées, ni aux panneaux de coques, ni aux coques de forme elliptique, à l'exception du fait que ses procédures informatiques sont applicables à toutes les structures en coque. Le présent document ne s'applique pas aux structures soumises à des charges sismiques ou autres charges dynamiques. Il ne traite pas des aspects liés aux fuites de liquides ou solides stockés.
(4) Les panneaux cylindriques et coniques ne sont pas explicitement couverts par le présent document. Cependant, les dispositions du paragraphe 9.8 peuvent être utilisées sous réserve de prendre en compte les conditions aux limites appropriées.
(5) Le présent document définit les valeurs caractéristiques et de calcul de la résistance de la structure.
(6) Le présent document énonce les exigences pour le calcul aux états limites ultimes de :
-   rupture plastique ;
-   plasticité cyclique ;
-   voilement ;
-   fatigue.
(7) L'équilibre global de la structure (glissement, soulèvement, renversement) ne figure pas dans le présent document. Des considérations particulières concernant des applications spécifiques figurent dans les parties applicatives appropriées de l'EN 1993.
(8) Les formules détaillées pour le calcul simple des cylindres, cônes et dômes sphériques non raidis sont données en Annexes.
(9) Les dispositions relatives aux calculs simples sur des types de coques raidies spécifiques sont données dans l'EN 1993-4-1.
(10) Le présent document est destiné à être appliqué aux structures en coque en acier. En l'absence de norme applicable aux structures en coque constituées d'autres métaux, y compris d'aciers à haute résistance, les dispositions du présent document s'appliquent à condition de prendre en compte les propriétés de matériau appropriées du métal concerné.
(11) Les dispositions du présent document sont destinées à être appliquées dans les plages de températures définies dans les parties applicatives appropriées de l'EN 1993.
(12) Lorsqu'aucune partie applicative ne définit de plage différente, le présent document s'applique aux structures dans les limites suivantes :
-   les valeurs de calcul des températures du métal se situent dans la plage de −50 °C à +100 °C, sauf lorsque les dispositions particulières énoncées en 5.1 sont appliquées ;
-   les rapports rayon-épaisseur (r/t) se situent dans la plage de 50 à 2 000 ;
-   les profils creux circulaires manufacturés conformément à l'EN 10210 et à l'EN 10219 n'entrent pas dans le domaine d'application de la présente norme et sont couverts par l'EN 1993-1-1. Cependant, en l'absence de toute autre disposition, les règles du présent document sont utiles pour les profils creux circulaires manufacturés. Le présent document s'applique en particulier au calcul de pieux manufacturés (voir EN 1993-5), à condition d'adopter les imperfections et les exigences de tolérances de l'EN 1993-5 en lieu et place de celles spécifiées dans le présent document, et lorsqu'aucune autre norme ne traite de la géométrie spécifique du pieu.
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Evrokod 3 - Projektiranje jeklenih konstrukcij - 1-6. del: Trdnost in stabilnost lupinastih konstrukcij

General Information

• Status: Not Published
• Publication Date: 25-Feb-2025
• ICS: 91.010.30 - Technical aspects
• ICS: 91.080.13 - Steel structures
• Technical Committee: CEN/TC 250 - Structural Eurocodes
• Drafting Committee: CEN/TC 250/SC 3/WG 6 - Evolution of EN 1993-1-6 - Shell structures
• Current Stage: 5060 - Closure of Vote - Formal Approval
• Start Date: 28-Nov-2024
• Due Date: 10-Oct-2023
• Completion Date: 28-Nov-2024
• Directive: 305/2011 - Regulation (eu) No 305/2011 of the European Parliament and of the Council of 9 march 2011 laying down harmonised conditions for the marketing of construction products and repealing council directive 89/106/eec
• Mandate: M/515 - Mandate for amending existing Eurocodes and extending the scope of structural Eurocodes
• Ref Project: kSIST FprEN 1993-1-6:2024 - Eurocode 3 - Design of steel structures - Part 1-6: Strength and Stability of Shell Structures

Relations

• Revises: EN 1993-1-6:2007 - Eurocode 3 - Design of steel structures - Part 1-6: Strength and Stability of Shell Structures
• Effective Date: 18-Jan-2023

Standards Content (Sample)

SLOVENSKI STANDARD
oSIST prEN 1993-1-6:2023
01-maj-2023
Evrokod 3 - Projektiranje jeklenih konstrukcij - 1-6. del: Trdnost in stabilnost
lupinastih konstrukcij
Eurocode 3 - Design of steel structures - Part 1-6: Strength and Stability of Shell
Structures
Eurocode 3 - Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten - Teil 1-6: Festigkeit und
Stabilität von Schalen
Eurocode 3 - Calcul des structures en acier - Partie 1-6: Résistance et stabilité des
structures en coque
Ta slovenski standard je istoveten z: prEN 1993-1-6
ICS:
91.010.30 Tehnični vidiki Technical aspects
91.080.13 Jeklene konstrukcije Steel structures
oSIST prEN 1993-1-6:2023 en,fr,de
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.

oSIST prEN 1993-1-6:2023
oSIST prEN 1993-1-6:2023
DRAFT
EUROPEAN STANDARD
prEN 1993-1-6
NORME EUROPÉENNE
EUROPÄISCHE NORM
March 2023
ICS 91.010.30; 91.080.13 Will supersede EN 1993-1-6:2007
English Version
Eurocode 3 - Design of steel structures - Part 1-6: Strength
and Stability of Shell Structures
Eurocode 3 - Calcul des structures en acier - Partie 1-6: Eurocode 3 - Bemessung und Konstruktion von
Résistance et stabilité des structures en coque Stahlbauten - Teil 1-6: Festigkeit und Stabilität von
Schalen
This draft European Standard is submitted to CEN members for enquiry. It has been drawn up by the Technical Committee
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oSIST prEN 1993-1-6:2023
prEN 1993-1-6:2023 (E)
Contents Page
European foreword . 5
0 Introduction . 6
1 Scope . 9
1.1 Scope of prEN 1993-1-6 . 9
1.2 Assumptions . 10
2 Normative references . 11
3 Terms, definitions and symbols . 11
3.1 Definitions . 11
3.2 Symbols . 21
3.3 Sign conventions . 28
4 Basis of design . 28
4.1 General rules . 28
4.2 Types of analysis . 29
4.3 Shell boundary conditions . 32
4.4 Verification by the partial factor method . 33
5 Materials and geometry . 34
5.1 Material properties . 34
5.2 Design values of geometrical data . 35
5.3 Geometrical tolerances and geometrical imperfections . 35
6 Structural analysis . 36
6.1 Types of design . 36
6.2 Stress resultants and stresses in shells . 38
6.3 Ultimate limit states to be considered . 42
6.4 Concepts for the limit state verifications . 45
7 Plastic failure Limit State (LS1) . 46
7.1 Design values of actions . 46
7.2 Stress design . 46
7.3 Design by computational MNA or GMNA analysis . 48
7.4 Design using standard formulae . 49
8 Cyclic plasticity Limit State (LS2) . 49
8.1 Design values of actions . 49
8.2 Stress design . 49
8.3 Design by computational GMNA analysis. 50
8.4 Design using standard formulae . 51
9 Buckling Limit State (LS3) . 51
9.1 Design values of actions . 51
9.2 Special definitions and symbols . 51
9.3 Buckling-relevant boundary conditions . 52
9.4 Buckling-relevant geometrical tolerances . 55
9.5 Stress design . 65
9.6 Design using reference resistances . 69
9.7 Design by computational analysis using LBA and MNA analyses . 71
9.8 Design by computational analysis using GMNIA analysis . 76
oSIST prEN 1993-1-6:2023
prEN 1993-1-6:2023 (E)
10 Fatigue Limit State (LS4). 83
10.1 Design values of actions . 83
10.2 Stress design . 83
Annex A (informative) Membrane theory stresses in unstiffened shells . 87
A.1 Use of this Annex . 87
A.2 Scope and field of application . 87
A.3 General . 87
A.4 Cylindrical shells . 89
A.5 Conical shells. 90
A.6 Spherical shells . 92
Annex B (informative) Formulae for plastic reference resistances of unstiffened shells
and circular plates . 93
B.1 Use of this Annex . 93
B.2 Scope and field of application . 93
B.3 General . 93
B.4 Uniform unstiffened cylindrical shells . 94
B.5 Cylindrical shells with local ring stiffeners . 97
B.6 Junctions between conical and cylindrical shells . 99
B.7 Circular plates with axisymmetric boundary conditions . 101
Annex C (informative) Formulae for linear elastic membrane and bending stresses in
unstiffened cylindrical shells and circular plates . 103
C.1 Use of this Annex . 103
C.2 Scope and field of application . 103
C.3 General . 103
C.4 Clamped base cylindrical shells . 104
C.5 Pinned base cylindrical shells . 108
C.6 Internal conditions in cylindrical shells . 111
C.7 Local ring stiffener on a cylindrical shell . 114
C.8 Circular plates with simply supported boundary conditions . 116
C.9 Circular plates with clamped boundary conditions . 117
Annex D (normative) Formulae to determine the buckling resistance of unstiffened
shells when using stress design . 119
D.1 Use of this annex . 119
D.2 Scope and field of application . 119
D.3 Cylindrical shells of constant wall thickness: basic load cases . 119
D.4 Cylindrical shells of constant wall thickness: combined cases . 129
D.5 Cylindrical shells of stepwise variable wall thickness . 134
D.6 Lap jointed cylindrical shells . 143
D.7 Complete and truncated conical shells. 145
oSIST prEN 1993-1-6:2023
prEN 1993-1-6:2023 (E)
Annex E (normative) Formulae to determine the buckling resistance of unstiffened
shells when using reference resistance design . 150
E.1 Use of this annex .
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