Posted on by

Classification of Structural Steel Cross-sections

Steel sections must be classified before a design can be carried out. This is because steel sections are highly subjected to large compressive stresses and could possibly buckle if the plates comprising the steel section are very slender.

This usually impedes the resistance of steel sections against applied forces causing a section to fail before the full strength of the section is realized. This phenomenon is known as local buckling and the point at which a steel section fails due to local buckling is often taken as the member capacity.

To illustrate the concept of local buckling
Figure 1.0: Local Buckling of a Steel Beam

The influence of local buckling on the resistance of a steel section is very complex. However, a simplified approach has been developed that is based on the classification of steel cross-sections into categories depending on the dimensions of steel sections. This approach has been adopted in almost all codes of practice for steel structures.

Classification of Steel Cross-section to Eurocode 3

Clause 5.5.2(1) of BS-EN 1993-1-1 classifies steel sections into four categories. This is based on their ability to form plastic hinges as well as their rotation capacities.

  • Class 1 cross-sections are those which can form a plastic hinge with the rotation capacity required from the plastic analysis without reduction of the resistance.
  • Class 2 cross-sections are those that can develop their plastic moment resistance but have limited rotation capacity
  • Class 3 cross-sections are those in which the stress in the extreme compression fibre of the steel member, assuming an elastic distribution of stresses, can reach the yield strength. However, local buckling is liable to prevent the development of the plastic resistance moment.
  • Class 4 cross-sections are those in which local buckling will occur before the attainment of yield stress in one or more parts of the cross-section.

The classification of a cross-section depends on the width to thickness ratio, c/t of the compressed parts, the applied forces and the steel grade. Compressed parts include every part of a cross-section which is either totally or partially in compression under the applied loads.

The limiting values of c/t are given in BS-EN 1993-1-1. This has been simplified to Table 5.2 (sheet 1 of 2) and Table 5.2 (sheet 2 of 2) by The Steel Construction Institute (SCI) using the expression given in the Eurocode. In these tables, the various columns refer to the different types of stress distributions in each part of the cross-section (webs or flanges)

The various compressed parts in a cross section (such as a web or flange) can, in general, be in different classes. In general, a cross section is classified according to the highest (least favorable) class of its compressed parts. For example if the flanges of a UB section is class 1 while it web is class 2, then the whole section is classified as class 2 and designed as such.

For I or H cross-sections and rectangular hollow sections, two types of compressed parts are defined: internal compressed parts (classified according to Table 5.2 (sheet 1 of 2) and outstand flanges (classified according to Table 5.2 (sheet 2 of 2); angles and tubular sections are classified according to Table 5.2 (sheet 2 of 2). A cross-section which fails to satisfy the limits for class 3 is taken as class 4.

Worked Example

Classify the S275 Universal Steel beam section 610 × 229 × 140 according to BS-EN 1993-1-1 assuming the beam is subjected to: (a) Bending, (b) Compression.

Properties: h= 617.2mm, b=230.2mm, d=547.6mm, tw=13.1mm, tf=22.1mm, r= 12.7mm.

a). Bending

i.\quad flange\quad in\quad compression
c=\frac { b-{ t }_{ w }-2r }{ 2 } =\frac { 230.2-13.1-2(12.7) }{ 2 } =95.85mm
\frac { c }{ { t }_{ f } } =\frac { 95.85 }{ 22.1 } =4.33<8\quad \therefore \quad flange\quad is\quad class\quad 1
ii.\quad web\quad under\quad pure\quad bending
c=d=547.6mm
\frac { c }{ { t }_{ w } } =\frac { 547.6 }{ 13.1 } =41.80<1\quad \therefore \quad web\quad is\quad class\quad 1

Since the flanges and the web are both class 1 in compression and bending the section can be designed as class one.

b). Compression

i.\quad flange\quad in\quad compression
c=\frac { b-{ t }_{ w }-2r }{ 2 } =\frac { 230.2-13.1-2(12.7) }{ 2 } =95.85
\frac { c }{ { t }_{ f } } =\frac { 95.85 }{ 22.1 } =4.33<8\quad \therefore \quad flange\quad is\quad class\quad 1
ii.\quad web\quad in\quad compression
c=d=547.6mm
\frac { c }{ { t }_{ w } } =\frac { 547.6 }{ 13.1 } =41.80>33\quad \therefore \quad web\quad is\quad not\quad class\quad 1
\frac { c }{ { t }_{ w } } =\frac { 547.6 }{ 13.1 } =41.80>35\quad \therefore \quad web\quad is\quad not\quad class\quad 2
\frac { c }{ { t }_{ w } } =\frac { 547.6 }{ 13.1 } =41.80>38\quad \therefore \quad web\quad is\quad not\quad class\quad 3
Therefore\quad web\quad is\quad class\quad 4\quad under\quad compression

The section should be designed as class 4.

Thank you! watch out for worked examples on steel elements

Published by Omotoriogun Victor

A dedicated, passion-driven and highly skilled engineer with extensive knowledge in research, construction and structural design of civil engineering structures to several codes of practices

67 Replies to “Classification of Structural Steel Cross-sections”

  1. Pingback: Designing a Laterally Restrained Steel Beam - STRUCTURES CENTRE

  26. Its like you read my mind! You appear to grasp a
    lot approximately this, like you wrote the e-book
    in it or something. I think that you simply can do with some percent
    to drive the message house a bit, however other than that, this is great blog.
    An excellent read. I’ll definitely be back.

    Reply
  46. Pingback: Design Of Steel Elements in Axial Compression TO EC3 - STRUCTURES CENTRE

  55. Интернет-магазин продает дизайнерскую мебель личного производства по привлекательным ценам. В случае если не желаете приобретать стандартные мебельные гарнитуры, а желаете выбрать модели определенного стиля, которые будут гармонично сочетаться и станут украшением любого помещения, тогда загляните в каталог онлайн-магазина.
    Вы можете выбрать мебель:
    · для гостиной,
    · столовой,
    · спальни,
    · прихожей,
    · кабинета.
    Мебель бренда авторского исполнения изготавливается в различных стилях. Покупатели смогут выбрать дизайнерские мебельные комплекты для комнат, выполненных в классическом, скандинавском стиле, провансе, арт-деко, модерне, минимализме.

    Кроме столов, стульев, шкафов, консолей и прочей мебели на портале организации «Эксив» вы можете подобрать дизайнерские предметы декора, которые дополнят интерьер и дадут помещению индивидуальность. Зеркала, люстры, торшеры, бра, светильники вы можете выбрать для каждой комнаты, прихожей, лоджии, террасы, напольные зеркала https://farming-mods.com/.
    Предметы мебели делаются из натуральных по максимуму материалов с высококачественной фирменной фурнитурой. Для обивки мягкой мебели используются: велюр, натуральная и экокожа, рогожка, нубук, микровельвет, шенил. Каркас делается из массива дерева.
    Как можно сделать заказа в онлайн-магазине бренда Exiv
    В перечне вы сможете выбрать готовые изделия и заказать изготовление мебели подходящей для вас конфигурации по индивидуальным размерам. При этом у вас будет возможность кроме этого подобрать цвет материала отделки.
    Окончательная стоимость выбранной вами мебели, изготовленной на заказ, будет зависеть от материала и размеров. Чтобы уточнить стоимость, позвоните менеджеру по телефонам, обозначенным на веб-сайте. По заказу мебель делается в среднем в течение 2-3 недель. Также вы можете забронировать на 5 дней понравившиеся предметы, которые будут отложены специально для вас до оплаты.
    Заказать товары в фирмы «Эксив» можно с доставкой по Москве, Подмосковью и отправкой транспортными компаниями во все регионы России. Стоимость доставки по Москве – 1000 р. Чтобы узнать стоимость доставки в другие города, позвоните консультанту или задайте вопрос в форме обратной связи.
    Оплата возможна курьеру при получении заказа наличными или банковской картой. Помимо этого вы можете оплатить товар на веб-сайте или по безналичному расчету. В случае если заказ отправляется в регионы, нужно полная предоплата.

    Reply

  56. Интернет-магазин продает дизайнерскую мебель личного производства по привлекательным ценам. В случае если не хотите приобретать стандартные мебельные гарнитуры, а желаете выбрать модели определенного стиля, которые будут гармонично сочетаться и станут украшением любого помещения, тогда загляните в каталог онлайн-магазина.
    Вы сможете выбрать мебель:
    · для гостиной,
    · столовой,
    · спальни,
    · прихожей,
    · кабинета.
    Мебель бренда авторского исполнения изготавливается в различных стилях. Покупатели могут подобрать дизайнерские мебельные комплекты для комнат, выполненных в традиционном, скандинавском стиле, провансе, арт-деко, модерне, минимализме.

    Кроме столов, стульев, шкафов, консолей и иной мебели на портале организации «Эксив» вы можете подобрать дизайнерские предметы декора, которые дополнят интерьер и придадут помещению индивидуальность. Зеркала, люстры, торшеры, бра, светильники можно выбрать для каждой комнаты, прихожей, лоджии, террасы, напольные зеркала https://farming-mods.com/.
    Предметы мебели изготавливаются из натуральных по максимуму материалов с качественной фирменной фурнитурой. Для обивки мягкой мебели используются: велюр, натуральная и экокожа, рогожка, нубук, микровельвет, шенил. Каркас делается из массива дерева.
    Как можно сделать заказа в онлайн-магазине бренда Exiv
    В ассортименте вы можете подобрать готовые изделия и заказать изготовление мебели подходящей для вас конфигурации по индивидуальным размерам. При этом у вас будет возможность также подобрать цвет материала отделки.
    Окончательная цена выбранной вами мебели, изготовленной на заказ, будет зависеть от материала и размеров. Чтобы узнать цену, позвоните менеджеру по телефонам, обозначенным на веб-сайте. По заказу мебель изготавливается в среднем в течение 2-3 недель. Помимо этого можно забронировать на 5 дней понравившиеся предметы, которые будут отложены специально для вас до оплаты.
    Заказать товары в организации «Эксив» можно с доставкой по Москве, Подмосковью и отправкой транспортными компаниями во все регионы России. Цена доставки по Москве – 1000 р. Для того чтобы узнать стоимость доставки в другие города, позвоните консультанту или задайте вопрос в форме обратной связи.
    Оплата возможна курьеру при получении заказа наличными или банковской картой. Помимо этого вы можете оплатить товар на веб-сайте или по безналичному расчету. Если заказ отправляется в регионы, нужно полная предоплата.

    Reply

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *