EN 1993-1-13:2024
(Main)Eurocode 3 - Design of steel structures - Part 1-13: Beams with large web openings
Eurocode 3 - Design of steel structures - Part 1-13: Beams with large web openings
1.1 Scope of EN 1993-1-13
1.1.1 General
(1) This document gives supplementary provisions that extend the application of EN 1993-1-1 and EN 1993-1-5 to the design of rolled and welded steel sections with various shapes of web openings. The following cases are considered:
- rolled or welded beams with single or widely spaced web openings;
- rolled or welded beams with closely spaced web openings;
- cellular beams with circular openings made by cutting and re-welding two parts of steel sections that may be different in dimensions;
- beams with hexagonal and sinusoidal openings made by cutting and re-welding two parts of steel sections that may be different in dimensions.
(2) This document applies to uniform members with I or H profiles, which are symmetric about the weak axis. It does not apply to non-prismatic or curved beams although the same principles can apply.
(3) This document applies to steel beams with web openings that are subjected to sagging (positive) or to hogging (negative) bending moments.
(4) This document covers the verification of the resistance at the openings and their effects on the global behaviour of the beam, including lateral torsional buckling.
(5) Alternative methods are presented for beams with circular openings and with sinusoidal openings in which the forces and resistances are calculated by increments around or along the openings and which are suitable for computer methods.
(6) This document applies to web slenderness, hw/tw, not exceeding 121ε. The local checks at and between adjacent openings apply to web slenderness up to this limit. The material parameter ε is defined in EN 1993-1-1:2022, 5.2.5 (2).
NOTE The limit of 121ε is the limit of a Class 4 web for a steel section with equal flanges. It is used as a convenient limit for the application of this document, including mono-symmetric sections.
(7) This document does not cover fatigue. In case of fatigue, EN 1993-1-9 applies.
(8) This document does not cover fire design. For the design in case of fire, EN 1993-1-2 applies.
(9) This document does not cover the buckling verification of members with web openings under axial force.
1.1.2 Shapes of web openings
(1) The different shapes of web openings that are considered in this document are shown in Figure 1.1.
Figure 1.1 - Different shapes of web openings in steel beams
1.1.3 Stiffened openings
(1) This document also covers openings in the web of beams that are reinforced by longitudinal stiffeners and/or transverse stiffeners on one or both sides of the web, see Figure 1.2.
NOTE The National Annex can give rules for alternative types of stiffener.
Figure 1.2 - Stiffening of openings in beam webs
1.2 Assumptions
(1) Unless specifically stated, EN 1990, the EN 1991 series and EN 1993-1-1 apply.
(2) The design methods given in EN 1993-1-13 are applicable if:
- the execution quality is as specified in EN 1090-2, and
- the construction materials and products used are as specified in the relevant parts of the EN 1993 series, or in the relevant material and product specifications.
Eurocode 3 - Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten - Teil 1-13: Träger mit großen Stegöffnungen
1.1 Anwendungsbereich von EN 1993-1-13
1.1.1 Allgemeines
(1) Dieses Dokument enthält ergänzende Bestimmungen, die den Anwendungsbereich von EN 1993-1-1 und EN 1993-1-5 um die Bemessung und Konstruktion von gewalzten und geschweißten Stahlprofilen mit verschiedenen Formen von Stegöffnungen erweitern. Folgende Fälle werden dabei betrachtet:
- gewalzte oder geschweißte Träger mit einzelnen oder weit auseinanderliegenden Stegöffnungen;
- gewalzte oder geschweißte Träger mit dicht beieinanderliegenden Stegöffnungen;
- Lochstegträger mit runden Öffnungen, hergestellt durch Schneiden und erneutes Schweißen von zwei Stahlprofilen, die unterschiedliche Maße haben dürfen;
- Träger mit sechseckigen und sinusförmigen Öffnungen, hergestellt durch Schneiden und erneutes Schweißen von zwei Stahlprofilen, die unterschiedliche Maße haben dürfen.
(2) Dieses Dokument gilt für gleichförmige Bauteile mit I- oder H-Profil, die um ihre schwache Achse symmetrisch sind. Er gilt nicht für nicht-prismatische oder gekrümmte Träger, auch wenn die gleichen Grundsätze zutreffen können.
(3) Dieses Dokument gilt für Stahlträger mit Stegöffnungen, die (positiven) Feldmomenten oder (negativen) Biegemomenten ausgesetzt sind.
(4) Dieses Dokument befasst sich mit dem Nachweis der Tragfähigkeit im Bereich der Öffnungen und deren Einfluss auf das Gesamtverhalten des Trägers, einschließlich Biegedrillknicken.
(5) Für Träger mit runden Öffnungen und mit sinusförmigen Öffnungen werden alternative Verfahren vorgestellt, bei denen die Kräfte und Tragfähigkeiten inkrementell um die oder entlang der Öffnungen berechnet werden und die für rechnergestützte Verfahren geeignet sind.
(6) Dieses Dokument gilt für einen Schlankheitsgrad des Stegblechs, hw/tw, von höchstens 121ε. Die lokalen Nachweise an und zwischen benachbarten Öffnungen gelten für einen Schlankheitsgrad des Stegblechs bis zu diesem Grenzwert. Der Werkstoffparameter ε ist in EN 1993-1-1:2022, 5.2.5(2), festgelegt.
ANMERKUNG Der Grenzwert von 121ε ist der Grenzwert eines Stegs der Klasse 4 bei einem Stahlprofil mit gleichen Flanschen. Für die Anwendung dieses Dokuments wird dieser als geeigneter Grenzwert verwendet, einschließlich einfach symmetrischer Querschnitte.
(7) Dieses Dokument behandelt nicht die Ermüdung. Für die Ermüdung gilt EN 1993-1-9.
(8) Dieses Dokument behandelt nicht den baulichen Brandschutz. Für den baulichen Brandschutz gilt EN 1993-1-2.
(9) Dieses Dokument behandelt nicht den Stabilitätsnachweis für Bauteile mit Stegöffnungen unter Einwirkung von Normalkraft.
1.1.2 Formen von Stegöffnungen
(1) Die verschiedenen Formen der Stegöffnungen, mit denen sich in diesem Dokument befasst wird, sind in Bild 1.1 dargestellt.
Bild 1.1 - Verschiedene Formen von Stegöffnungen in Stahlträgern
1.1.3 Ausgesteifte Öffnungen
(1) Dieses Dokument befasst sich auch mit den Öffnungen im Steg der Träger, die durch Längssteifen und/oder Quersteifen auf einer oder auf beiden Seiten des Stegs ausgesteift sind, siehe Bild 1.2.
ANMERKUNG Der Nationale Anhang kann Regeln für alternative Arten von Versteifungen angeben.
Bild 1.2 - Aussteifung von Öffnungen in den Stegen eines Trägers
1.2 Annahmen
(1) Sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist, gelten EN 1990, die Normenreihe EN 1991 und EN 1993-1-1.
(2) Die in EN 1993-1-13 angegebenen Bemessungsverfahren sind anwendbar, wenn:
- die Qualität der Bauausführung den Anforderungen von EN 1090-2 entspricht; und
- die Baustoffe und produkte entsprechend den Festlegungen der einschlägigen Teile der Normenreihe EN 1993 (alle Teile) oder entsprechend den maßgebenden Werkstoff- und Produktnormen verwendet werden.
Eurocode 3 - Calcul des structures en acier - Partie 1-13 : Poutres avec grandes ouvertures d'âme
1.1 Domaine d'application du prEN 1993-1-13
1.1.1 Généralités
(1) Le présent document donne des dispositions supplémentaires qui étendent l'application de l'EN 1993-1-1 et de l'EN 1993-1-5 au calcul des profils en acier laminés et soudés avec des ouvertures d’âme de diverses formes. Les cas suivants sont pris en compte :
- poutres laminées ou soudées avec ouverture d’âme unique ou ouvertures d'âme largement espacées ;
poutres laminées ou soudées avec ouvertures d'âme faiblement espacées ;
poutres cellulaires avec ouvertures circulaires, formées par découpage et réassemblage par soudage de deux parties de sections en acier pouvant présenter des dimensions différentes ;
poutres avec ouvertures hexagonales et sinusoïdales, formées par découpage et réassemblage par soudage de deux parties de sections en acier pouvant présenter des dimensions différentes.
(2) Le présent document s'applique à des éléments uniformes à profils en I ou en H, symétriques par rapport à l'axe faible. Il ne s'applique pas aux poutres non prismatiques ou courbes, bien que les mêmes principes puissent s'appliquer.
(3) Le présent document s'applique aux poutres en acier avec ouvertures d'âme, soumises à des moments fléchissants positifs ou des moments fléchissants négatifs.
(4) Le présent document couvre la vérification de la résistance au droit des ouvertures et les effets de celles-ci sur le comportement global de la poutre, y compris le déversement.
(5) Des méthodes alternatives y sont présentées pour les poutres à ouvertures circulaires et à ouvertures sinusoïdales dans lesquelles les efforts et les résistances sont calculés par incréments autour et le long des ouvertures, et qui sont adaptées à des méthodes informatisées.
(6) Le présent document s'applique pour un élancement d'âme, hw/tw, inférieur ou égal à 121ε. Les vérifications locales au droit des ouvertures adjacentes et entre ces ouvertures s'appliquent à un élancement d'âme qui ne dépasse pas la limite susmentionnée. Le paramètre de matériau ε est défini dans l’EN 1993-1-1 :2022, 5.2.5 (2).
NOTE La limite de 121ε est la limite d’une âme de Classe 4 pour une section en acier à semelles égales. Elle est utilisée comme limite pratique pour l’application du présent document, y compris pour les sections mono-symétriques.
(7) Le présent document ne traite pas de la fatigue. Pour la fatigue, l'EN 1993-1-9 s'applique.
(8) Le présent document ne couvre pas le calcul en situation d'incendie. Pour le calcul en situation d'incendie, l'EN 1993-1-2 s'applique.
(9) Le présent document ne concerne pas la vérification du flambement des éléments comprenant des ouvertures d'âme soumis à un effort axial.
1.1.2 Formes des ouvertures d’âme
(1) Les différentes formes d'ouvertures d’âme prises en compte dans le présent document sont représentées à la Figure 1.1.
Figure 1.1 - Différentes formes d'ouvertures d’âme dans les poutres en acier
1.1.3 Ouvertures raidies
(1) Le présent document traite également des ouvertures d'âme de poutres qui sont renforcées par des raidisseurs longitudinaux et/ou des raidisseurs transversaux sur un côté ou sur les deux côtés de l'âme, voir Figure 1.2.
NOTE L'Annexe Nationale peut donner des règles pour d’autres types de raidisseur.
Figure 1.2 - Raidissage des ouvertures d’âmes de poutres
1.2 Hypothèses
(1) Sauf indication contraire, l'EN 1990, l'EN 1991 (toutes les parties) et l'EN 1993-1-1 s'appliquent.
(2) Les méthodes de calcul données dans l'EN 1993-1-13 sont applicables si :
- la qualité de l'exécution est telle que spécifiée dans l'EN 1090-2 ; et
- les matériaux et produits de construction sont tels que spécifiés dans les parties pertinentes de l'EN 1993 (toutes les parties) ou dans les spécifications de matériaux et de produits appropriées.
Evrokod 3 - Projektiranje jeklenih konstrukcij - 1-13. del: Nosilci z velikimi mrežnimi odprtinami
(1) Ta dokument vsebuje dodatne določbe, ki razširjajo uporabo standardov EN 1993-1-1 in EN 1993-1-5 na projektiranje valjanih in varjenih jeklenih profilov z različnimi oblikami mrežnih odprtin. Obravnavani so naslednji primeri:
– valjani ali varjeni nosilci z mrežnimi odprtinami z veliko medsebojno razdaljo;
– valjani ali varjeni nosilci z mrežnimi odprtinami z majhno medsebojno razdaljo;
– celični nosilci z okroglimi odprtinami, izdelanimi z rezanjem in ponovnim varjenjem dveh delov jeklenih profilov, ki imata lahko različne dimenzije;
– celični nosilci s šesterokotnimi in sinusoidnimi odprtinami, izdelanimi z rezanjem in ponovnim varjenjem dveh delov jeklenih profilov, ki imata lahko različne dimenzije.
(2) Ta dokument se uporablja za enakomerne elemente z I- ali H-profili, ki so simetrični glede na šibko os. Ne uporablja se za neprizmatične ali ukrivljene nosilce, čeprav se lahko uporabljajo enaka načela.
(3) Ta dokument se uporablja za jeklene nosilce z mrežnimi odprtinami, obremenjene z upogibnim momentom zaradi povešanja (pozitiven), in nosilce, obremenjene tudi z upogibnim momentom zaradi usločenja (negativen).
(4) Ta dokument zajema preverjanje upora na odprtinah in njihov vpliv na splošno obnašanje nosilca, vključno z bočnim torzijskim uklonom.
(5) Predstavljene so alternativne metode za nosilce s krožnimi odprtinami in sinusoidnimi odprtinami, pri katerih se sile in upor izračunajo s prirastki okrog ali vzdolž odprtin ter so primerne za računalniške metode.
(6) Ta dokument se uporablja za vitkost stojine, hw/tw, ki ne presega 121ε. Lokalno preverjanje na sosednjih odprtinah in med njimi se uporablja za vitkost stojine do te omejitve. Delovanje nateznega polja polnostenskih nosilcev ne spada na področje uporabe tega dokumenta.
OPOMBA: Omejitev 121ε ustreza klasifikaciji profilov za simetrični jekleni profil in se uporablja kot priročna omejitev za uporabo tega dokumenta, vključno z asimetričnimi profili. Materialni parameter ε je opredeljen v standardu prEN 1993-1-1:2020, točka 5.2.5 (2).
(7) Ta dokument ne zajema utrujanja. V primeru utrujanja se uporablja standard EN 1993-1-9.
(8) Ta dokument ne zajema požarnoodpornega projektiranja. Za projektiranje v primeru požara se uporablja standard EN 1993-1-2.
(9) Ta dokument ne zajema preverjanja uklona profilov z mrežnimi odprtinami pod osno silo.
1.1.2 Oblike odprtin
(1) Različne oblike odprtin, obravnavane v tem dokumentu, so prikazane na sliki 1.1.
Slika 1.1 ...
1.1.3 Ojačane odprtine
(1) Ta dokument zajema tudi odprtine v stojini nosilcev, ki so ojačene z vzdolžnimi in/ali s prečnimi ojačitvami na eni ali obeh straneh stojine (glej sliko 1.2).
OPOMBA: V nacionalnem dodatku so lahko podana pravila za alternativne vrste ojačitve.
Slika 1.2 ...
1.2 Predpostavke
(1) Če ni izrecno navedeno drugače, se uporabljajo standardi EN 1990, EN 1991 (vsi deli) in EN 1993-1-1.
(2) Metode za projektiranje, podane v standardu EN 1993-1-13, se uporabljajo, če:
– je kakovost izvedbe takšna, kot je določeno v standardu EN 1090-2; in
– so uporabljeni gradbeni materiali in proizvodi iz ustreznih delov standarda EN 1993 (vsi deli) ali ustreznih specifikacij za materiale in proizvode.
General Information
Standards Content (Sample)
SLOVENSKI STANDARD
01-julij-2024
Evrokod 3 - Projektiranje jeklenih konstrukcij - 1-13. del: Nosilci z velikimi
mrežnimi odprtinami
Eurocode 3 - Design of steel structures - Part 1-13: Beams with large web openings
Eurocode 3 - Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten - Teil 1-13: Träger mit
großen Stegöffnungen
Eurocode 3 - Calcul des structures en acier - Partie 1-13 : Poutres avec grandes
ouvertures d'âme
Ta slovenski standard je istoveten z: EN 1993-1-13:2024
ICS:
91.010.30 Tehnični vidiki Technical aspects
91.080.13 Jeklene konstrukcije Steel structures
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.
EN 1993-1-13
EUROPEAN STANDARD
NORME EUROPÉENNE
March 2024
EUROPÄISCHE NORM
ICS 91.010.30; 91.080.13
English Version
Eurocode 3 - Design of steel structures - Part 1-13: Beams
with large web openings
Eurocode 3 - Calcul des structures en acier - Partie 1- Eurocode 3 - Bemessung und Konstruktion von
13 : Poutres avec grandes ouvertures d'âme Stahlbauten - Teil 1-13: Träger mit großen
Stegöffnungen
This European Standard was approved by CEN on 1 January 2024.
CEN members are bound to comply with the CEN/CENELEC Internal Regulations which stipulate the conditions for giving this
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Contents Page
European foreword . 4
0 Introduction . 5
1 Scope . 8
2 Normative references . 10
3 Terms, definitions and symbols . 11
3.1 Terms and definitions . 11
3.2 List of symbols. 12
4 Basis of design . 17
4.1 General. 17
4.2 Verifications . 17
4.3 Methods of design for Vierendeel bending . 18
4.3.1 Equivalent rectangular opening method. 18
4.3.2 Alternative methods . 18
4.4 Tolerances and manufacture . 18
5 Materials . 18
5.1 General. 18
5.2 Welding . 18
6 Durability . 19
7 Structural Analysis . 19
7.1 Methods of analysis . 19
7.2 Member stiffness for global structural analysis . 19
7.3 Serviceability . 21
7.4 Classification for global bending. . 21
7.5 Section classification of Tees subject to Vierendeel bending . 21
7.6 Section classification of longitudinal stiffeners . 22
8 Ultimate Limit States . 22
8.1 General Requirements for all openings . 22
8.1.1 General. 22
8.1.2 Geometric limits for unstiffened web openings. 23
8.1.3 Geometric limits for web openings with stiffeners . 23
8.2 Shear resistance at web opening positions . 24
8.3 Bending resistance of a beam with web openings . 25
8.3.1 General. 25
8.3.2 Buckling resistance of the compressed Tee for long openings . 25
8.4 Resistance of the Tee sections in Vierendeel bending . 26
8.5 Web buckling next to widely spaced openings . 28
8.5.1 General. 28
8.5.2 Web buckling . 29
8.6 Rules for closely spaced openings . 30
8.6.1 General. 30
8.6.2 Web-post bending . 30
8.6.3 Web-post buckling . 32
8.6.4 Web-post shear . 33
8.7 Longitudinally stiffened openings . 34
8.7.1 Scope of the rules for openings with longitudinal stiffeners . 34
8.7.2 Additional verifications for stiffened openings . 34
8.7.3 Global bending resistance for stiffened openings . 34
8.7.4 Vierendeel bending resistance for stiffened openings . 35
8.7.5 Web buckling for widely spaced stiffened openings . 35
8.7.6 Web-post buckling for closely spaced stiffened openings . 35
8.7.7 Openings with transverse stiffeners . 36
8.8 Additional requirements for other cases . 36
8.8.1 End-posts . 36
8.8.2 Loads applied over or close to the openings . 38
8.9 Alternative method for Vierendeel bending for circular openings . 39
8.10 Alternative method for stability of web-post between circular openings . 40
8.11 Alternative method for sinusoidal openings . 43
8.11.1 General . 43
8.11.2 Vierendeel bending . 43
8.12 Lateral torsional buckling . 44
9 Serviceability limit states . 45
Bibliography . 47
European foreword
This document (EN 1993-1-13:2024) has been prepared by Technical Committee CEN/TC 250
“Structural Eurocodes”, the secretariat of which is held by BSI. CEN/TC 250 is responsible for all
Structural Eurocodes and has been assigned responsibility for structural and geotechnical design matters
by CEN.
This European Standard shall be given the status of a national standard, either by publication of an
identical text or by endorsement, at the latest by September 2027, and conflicting national standards shall
be withdrawn at the latest by March 2028.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. CEN shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
The first generation of EN Eurocodes was published between 2002 and 2007. This document forms part
of the second generation of the Eurocodes, which have been prepared under Mandate M/515 issued to
CEN by the European Commission and the European Free Trade Association.
The Eurocodes have been drafted to be used in conjunction with relevant execution, material, product
and test standards, and to identify requirements for execution, materials, products and testing that are
relied upon by the Eurocodes.
The Eurocodes recognize the responsibility of each Member State and have safeguarded their right to
determine values related to regulatory safety matters at national level through the use of National
Annexes.
Any feedback and questions on this document should be directed to the users’ national standards body.
A complete listing of these bodies can be found on the CEN website.
According to the CEN-CENELEC Internal Regulations, the national standards organisations of the
following countries are bound to implement this European Standard: Austria, Belgium, Bulgaria, Croatia,
Cyprus, Czech Republic, Denmark, Estonia, Finland, France, Germany, Greece, Hungary, Iceland, Ireland,
Italy, Latvia, Lithuania, Luxembourg, Malta, Netherlands, Norway, Poland, Portugal, Republic of North
Macedonia, Romania, Serbia, Slovakia, Slovenia, Spain, Sweden, Switzerland, Türkiye and the United
Kingdom.
0 Introduction
0.1 Introduction to the Eurocodes
The Structural Eurocodes comprise the following standards generally consisting of a number of Parts:
— EN 1990 Eurocode: Basis of structural and geotechnical design
— EN 1991 Eurocode 1: Actions on structures
— EN 1992 Eurocode 2: Design of concrete structures
— EN 1993 Eurocode 3: Design of steel structures
— EN 1994 Eurocode 4: Design of composite steel and concrete structures
— EN 1995 Eurocode 5: Design of timber structures
— EN 1996 Eurocode 6: Design of masonry structures
— EN 1997 Eurocode 7: Geotechnical design
— EN 1998 Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance
— EN 1999 Eurocode
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.