English
Język Polski
Analiza nośności mimośrodowo obciążonego stalowego słupa o przekroju ceowym
DOI:
https://doi.org/10.24425/ace.2023.146082Abstrakt
Praca dotyczy analiz numerycznych, numeryczno-analitycznych i eksperymentalnych wpływu obciążeń mimośrodowych względem osi centralnej Imax na pokrytyczne zachowanie i nośność cienkościennych zimno formowanych stalowych słupów o przekroju otwartym z żebrami końcowymi w pasach. Problem został rozwiązany stosując metodę elementów skończonych (program Ansys) z uwzględnieniem pełnych charakterystyk materiałowych w układnie logarytmicznym oraz nieliniowości geometrycznych. Rozwiązanie analityczno-numeryczne zostało oparte o teorię Koitera z zastosowaniem metody różnic skończonych. Wybrane wyniki symulacji zostały porównane z wynikami empirycznymi. Deformacje słupów podczas wykonywania badań doświadczalnych były rejestrowane optyczną metodą cyfrowej korelacji obrazów za pomocą systemu Aramis w celu określenia map deformacji i wielkości przemieszczeń punktów dla określonego obciążenia. Wyniki analizy pokazały, iż spadek w maksymalnych siłach w zależności od przesunięcia siły ściskającej względem osi centralnej słupa, może być nawet trzykrotny w odniesieniu do nośności ceowników ściskanych osiowo.Bibliografia
[1] Ansys, User’s Guide, 18.2. Houston, TX, USA, 2018.
[2] Ł. Borkowski, et. al., “Ultimate and post-ultimate behaviour of thin-walled cold-formed steel open-section members under eccentric compression. Part II: Experimental study”, Thin-Walled Structures, vol. 171, art. no. 108802, 2022, doi: 10.1016/j.tws.2021.108802.
[3] C. Buchanan, et al., “Cold-formed stainless steel CHS beam-columns - Testing, simulation and design”, Engineering Structures, vol. 213, art. no. 110270, 2020, doi: 10.1016/j.engstruct.2020.110270.
[4] M. Chen and B. Young, “Numerical analysis and design of cold-formed steel elliptical hollow sections under combined compression and bending”, Engineering Structures, vol. 241, art. no. 112417, 2021, doi: 10.1016/j.engstruct.2021.112417.
[5] EN 1993-1-1 Eurocode 3: Design of steel structures - Part 1-1: General rules and rules for buildings (including EN 1993-1-1:2005/AC, 2009). Brussels, Belgium: CEN, 2005.
[6] EN 1993-1-3 Eurocode 3: Design of Steel Structures, Part 1.3: General Rules, Supplementary Rules for Cold-formed Thin Gauge Members and Sheeting. Brussels, Belgium: CEN, 2006.
[7] B. Huang and W.F. Zhang, “Overall buckling performance of high strength steel welded I-sections under combined axial compression and bending”, Archives of Civil Engineering, vol. 68, no. 3, pp. 369-384, 2022, doi: 10.24425/ace.2022.141891.
[8] W.T. Koiter, General theory of mode interaction in stiffened plate and shell structures, WTHD Report 590. Delft, 1976.
[9] Z. Kołakowski and K. Kowal-Michalska, Eds., Selected problems of instabilities in composite structures, A series of monographs. Lodz: Technical University of Lodz Press, 1999.
[10] Z. Kolakowski, “A semi-analytical method for the analysis of the interactive buckling of thin-walled elastic structures in the second order approximation”, International Journal of Solids and Structures, vol. 33, no. 25, pp. 3779-3090, 1996, doi: 10.1016/0020-7683(95)00211-1.
[11] M. Kotełko, et al., “Ultimate and post-ultimate behaviour of thin-walled cold-formed steel open-section members under eccentric compression. Part I: Collapse mechanisms database (theoretical study)”, Thin- Walled Structures, vol. 169, art. no. 108366, 2021, doi: 10.1016/j.tws.2021.108366.
[12] Q.Y. Li and B. Young, “Tests of cold-formed steel built-up open section members under eccentric compressive load”, Journal of Constructional Steel Research, vol. 184, art. no. 106775, 2021, doi: 10.1016/j.jcsr.2021.106775.
[13] Y. Liang, et al., “Stainless steel channel sections under combined compression and minor axis bending- Part 1: Experimental study and numerical modeling”, Journal of Constructional Steel Research, vol. 152, pp. 154-161, 2019, doi: 10.1016/j.jcsr.2018.03.027.
[14] Y. Liang, et al., “Stainless steel channel sections under combined compression and minor axis bending-Part 2: Parametric studies and design”, Journal of Constructional Steel Research, vol. 152, pp. 162-172, 2019, doi: 10.1016/j.jcsr.2018.03.028.
[15] Y. Liang, et al., “Experimental and numerical studies of laser-welded stainless steel channel sections under combined compression and major axis bending moment”, Thin-Walled Structures, vol. 157, art. no. 107035, 2020, doi: 10.1016/j.tws.2020.107035.
[16] X. Meng and L. Gardner, “Testing, modelling and design of normal and high strength steel tubular beam-columns”, Journal of Constructional Steel Research, vol. 183, art. no. 106735, 2021, doi: 10.1016/j.jcsr.2021.106735.
[17] T. H. Miller and T. Pekoz, “Load-eccentricity effects on cold-formed steel lipped-channel columns”, Journal of Structural Engineering, vol. 120, no. 3, pp. 805-823, 1994, doi: 10.1061/(ASCE)0733-9445(1994)120:3(805).
[18] G.P. Mulligan and T. Peköz, “Locally buckled thin-walled columns”, Journal of Structural Engineering, vol. 110, no. 11, pp. 2635-2654, 1984, doi: 10.1061/(ASCE)0733-9445(1984)110:11(2635).
[19] J. Rhodes and J.M. Harvey, “Interaction behaviour of plain channel columns under concentric or eccentric loading”, in Proc. 2nd Int. Colloquium on the Stability of Steel Structures. Liege (Belgium): ECCS, 1977, pp. 439-444.
[20] V. Ungureanu, et al., “Buckling strength and post-ultimate behaviour of lipped channel section short columns under eccentric compression”, Thin-Walled Structures, vol. 181, art. no. 110085, 2022, doi: 10.1016/j.tws.2022.110085.
[21] O. Zhao, L. Gardner, and B. Young, “Structural performance of stainless steel circular hollow sections under combined axial load and bending - Part 1: Experiments and numerical modeling”, Thin-Walled Structures, vol. 101, pp. 231-239, 2016, doi: 10.1016/j.tws.2015.12.003.
[22] Y. Zhao, X. Zhai, and L. Sun, “Test and design method for the buckling behaviors of 6082-T6 aluminum alloy columns with box-type and L-type sections under eccentric compression”, Thin-Walled Structures, vol. 100, pp. 62-80, 2016, doi: 10.1016/j.tws.2015.12.010.
[23] L. Zhang, et al., “Experimental and numerical investigations of press-braked stainless steel channel section beam-columns”, Thin-Walled Structures, vol. 161, art. no. 107344, 2021, doi: 10.1016/j.tws.2020.107344.
[24] L. Zhang, et al., “Press-braked stainless steel channel sections under major axis combined loading: tests, simulations and design”, Journal of Constructional Steel Research, vol. 187, art. no. 106932, 2021, doi: 10.1016/j.jcsr.2021.106932.
Pobrania
Opublikowane
Jak cytować
Numer
Dział
