English
Język Polski
Analizy numeryczne nośności osiowej stalowych słupów złożonych z przewiązkami
DOI:
https://doi.org/10.24425/ace.2022.140665Abstrakt
Artykuł dotyczy analiz numerycznych mających na celu zbadanie nośności stalowych słupów złożonych z przewiązkami poddanych ściskaniu osiowemu. Dla słupów znanych z literatury wykonano modele numeryczne w programie Abaqus. Przedstawiono sposób modelowania połączenia między przewiązką a gałęzią słupa (zakładając, że ze względu na sprężenie śruby połączenie jest sztywne). Głównym problemem poruszanym w artykule są wprowadzone do modelu imperfekcje geometryczne, niezbędne do uzyskania nośności zgodnej z badaniami wytrzymałościowymi. Opisano trzy rodzaje analiz numerycznych możliwych do wykorzystania w programie Abaqus do obliczenia nośności słupa, a następnie przedstawiono najkorzystniejszą z nich (ze względu na szybkość wykonywania obliczeń). Zaprezentowane zostały imperfekcje możliwe do wprowadzenia do modeli słupów złożonych oraz zaproponowano zastępczą łukową imperfekcję odpowiadającą obu imperfekcjom zalecanym przez Eurokod 3 dla słupów złożonych (globalna całego słupa oraz lokalna gałęzi). Obliczone zostały nośności dla dziewięciu typów słupów zgodnie z procedurami normowymi dla słupów złożonych (Eurokod 3 i PN-B-03200:1990), metoda zaproponowana w artykule [16] (obliczenie nośności na wyboczenie dla całego słupa zgodnie z procedurą EC3 dla elementów jednorodnych) oraz za pomocą geometrycznie i materiałowo nieliniowych analiz statycznych. Otrzymane wyniki porównano z wynikami z testów wytrzymałościowych znanych z literatury. Podjęto próbę określenia imperfekcji koniecznych do wprowadzenia do modeli numerycznych w celu uzyskania nośności zbliżonych do tych uzyskanych z badań wytrzymałościowych.Bibliografia
[1] Abaqus, Theory Manual. Version 6.8. Hibbit, Karlsson, and Sorensen Inc., 2008.
[2] M. Anbarasu, M.A. Dar, “Axial capacity of CFS built-up columns comprising of lipped channels with spacers: Nonlinear response and design”, Engineering Structures, 2020, vol. 213, DOI: 10.1016/j.engstruct.2020.110559.
[3] M. Anbarasu, M.A. Dar, “Improved design procedure for battened cold-formed steel built-up columns composed of lipped angles”, Journal of Constructional Steel Research, 2020, vol. 164, DOI: 10.1016/j.jcsr. 2019.105781.
[4] EN 1993-1-1 Eurocode 3: Design of Steel Structures. Part 1.1: General rules and rules for buildings. CEN (European Committee for Standardization), 2005.
[5] M. Dabaon, E. Ellobody, K. Ramzy, “Experimental investigation of built-up cold-formed steel section battened columns”, Thin-Walled Structures, 2015, vol. 92, pp. 137-145, DOI: 10.1016/j.tws.2015.03.001.
[6] M. Dabaon, E. Ellobody, K. Ramzy, “Nonlinear behaviour of built-up cold-formed steel section battened columns”, Journal of Constructional Steel Research, 2015, vol. 110, 2015, pp. 16-28, DOI: 10.1016/j.jcsr.2015.03.007.
[7] M.A. Dar, D.R. Sahoo, A.K. Jain, S. Sharma, “Monotonic tests and numerical validation of cold-formed steel battened built-up columns”, Thin-Walled Structures, 2021, vol. 159, DOI: 10.1016/j.tws.2020.107275.
[8] M.A. Dar, N. Subramanian, M. Anbarasu, A.F. Ghowsi, P.A. Arif, A.R. Dar, “Testing and FE simulation of lightweight CFS composite built-up columns: Axial strength and deformation behaviour”, Thin-Walled Structures, 2021, vol. 167, DOI: 10.1016/j.tws.2021.108222.
[9] M.A. El Aghoury, A.H. Salem, M.T. Hanna, E.A. Amoush, “Ultimate capacity of battened columns composed of four equal slender angles”, Thin-Walled Structures, 2013, vol. 63, pp. 175-185, DOI: 10.1016/j.tws.2012.07.019.
[10] M. Giżejowski, S. Wierzbicki, I. Kubiszyn, “Projektowanie elementów zginanych według PN-EN 1993-1-1 i PN-EN 1993-1-5”, Inżynieria i Budownictwo, 2008, vol. 64, no. 3, pp. 134-145.
[11] J. Goczek, Ł. Supeł, M. Gajdzicki, Przykłady obliczeń konstrukcji stalowych. Łódź: Politechnika Łódzka, 2010.
[12] E. Grochowska, A. Matysiak, “Konstrukcje stalowe ze słupami dwugałęziowymi z przewiązkami wg norm PN i EN”, Przegląd Budowlany, 2014, no. 9, pp. 41-45.
[13] S. Kherbouche, A. Megnounif, “Numerical study and design of thin walled cold formed steel built-up open and closed section columns”, Engineering Structures, 2019, vol. 179, pp. 670-682, DOI: 10.1016/j.engstruct.2018.10.069.
[14] P. Lorkowski, B. Gosowski, “Experimental and numerical research of the torsion problem of built-up steel columns laced in a single plane”, Engineering Structures, 2018, vol. 160, pp. 566-580, DOI: 10.1016/j.engstruct.2018.01.049.
[15] K. Mitsui, A. Sato, “Flexural Elastic Buckling Stress of Batten Type Light Gauge Built-Up Member”, Civil and Environmental Engineering Reports, 2017, vol. 25, no. 2, pp. 161-172, DOI: 10.1515/ceer-2017-0027.
[16] P. Pieczka, P. Iwicki, “Axial capacity of steel built-up battened columns”, in Modern Trends in Research on Steel, Aluminium and Composite Structures, Proceedings of the XIV International Conference On Metal Structures (ICMS2021), Poznań, Poland, 2021, pp. 442-448, DOI: 10.1201/9781003132134-57.
[17] PN-B-03200:1990 Konstrukcje stalowe. Obliczenia statyczne i projektowanie. PKN (Polish Committee for Standardization), 1990.
[18] R. Rahnavard, H.D. Craveiro, L. Laím, R.A. Simões, R. Napolitano, “Numerical investigation on the composite action of cold-formed steel built-up battened columns”, Thin-Walled Structures, 2021, vol. 162, DOI: 10.1016/j.tws.2021.107553.
[19] J. Uziak, M. Gizejowski, “Coupled buckling design of steel laced columns”, Botswana Journal of Technology, 2009, vol. 18, no. 2, pp. 42-48, DOI: 10.4314/bjt.v18i2.52261.
Pobrania
Opublikowane
Jak cytować
Numer
Dział
