Steel lattice tower under ultimate load – chosen joint analysis

• Autorzy: Szafran J. , Rykaluk K.

Identyfikatory

DOI

10.1515/ceer-2017-0030

Warianty tytułu

PL

Stalowa wieża kratowa pod obciążeniem niszczącym – analiza wybranego węzła

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The main objective of the presented paper is to discuss chosen lattice tower joint behavior under structure ultimate load. Joint numerical modelling considerations are enriched with comparison to the full-scale tower pushover test results. Two independent load cases were examined: 1) where the L-sections (diagonal bracings) are loaded by the axial force only and that forces are applied in the center of the member cross section, 2) where the L-sections are loaded by the axial force and the bending moment that reproduce the effect of the eccentric connection to the gusset plates by the one leg of the angle section is added. Differences in equivalent stresses state for two independent design situations allow for conclusion that additional bending moments should be taken into account, especially for thin-walled members.

PL

Przedmiotem niniejszego opracowania jest analiza naprężeń wybranego węzła stalowej wieży kratowej, która podlegała obciążeniu niszczącemu. Przeprowadzona analiza numeryczna dotyczyła modelowania wybranego węzła konstrukcji – połączenie elementów skratowania wykonanych z kątowników nierównoramiennych z krawężnikiem wieży (stalowy pręt pełny o średnicy 100 mm). Charakterystyczną cechą wybranego połączenia jest zamocowanie kątowników skratowania do blachy węzłowej poprzez dwie śruby umiejscowione tylko na jednej półce kątowników. Przeprowadzono analizę obliczeniową dla dwóch niezależnych przypadków obciążeniowych: 1) sytuacja, w której elementy kątownikowe skratowania obciążone są jedynie siłami osiowymi (ściskającymi i rozciągającymi) przyłożonymi w środku ciężkości, 2) sytuacja, w której oprócz opisanego powyżej przypadku sił osiowych dodano momenty zginające wynikające wprost z mimośrodu obciążenia osiowego względem rzeczywistego miejsca zamocowania kątowników. Zaprezentowane rezultaty naprężeń zredukowanych dla każdej z analizowanych sytuacji obliczeniowych pozwalają na stwierdzenie, że należy brać pod uwagę dodatkowe momenty zginające powstałe w wyniku mimośrodowego zamocowania prętów kątownikowych – szczególnie, kiedy są to elementy cienkościenne. Co szczególnie istote z punktu widzenia praktyki inżynierskiej i badań naukowych, uzyskane wyniki zostały porównane z obserwacjami poczynionymi podczas testów eksperymentalnych polegających na kontrolowanym zniszczeniu konstrukcji wieżowej w jej skali naturalnej.

Słowa kluczowe

EN

steel latticed towers; l-section; finite element analysis; structural joint; full-scale test; eccentricity of load

PL

stalowe wieże kratowe; kątownik stalowy; metoda elementów skończonych; połączenia; testy konstrukcji; mimośród obciążenia

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Uniwersytetu Zielonogórskiego
• Czasopismo: Civil and Environmental Engineering Reports
• Rocznik: 2017
• Tom: No. 25(2)
• Strony: 199--210
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Szafran J.

• Łodz University of Technology, Łódź, Poland

autor

Rykaluk K.

• Wroclaw University of Environmental and Life Sciences, Wrocław, Poland

Bibliografia

• 1. Albermani F., Kitipornchai S., Chan R.W.K.: Failure analysis of transmission towers, Engineering Failure Analysis, 16 (2009) 1922-1928.
• 2. Albermani F., Mahedran M., Kitipornchai S.: Upgrading of transmission towers using diaphragm bracing system, Engineering Structures, 26 (2004) 735-744.
• 3. EN ISO 6892-1: Metallic materials – Tensile testing – Part 1: Method of test at the room temperature. Brussels, European Committee for Standardization 2009.
• 4. Galambos T.V.: Guide to stability design criteria for metal structures, New York, John Wiley & Son 1998.
• 5. Lee P.S., McClure G.: A general three – dimensional L-section beam finite element for elastoplastic large deformation analysis, Computers and Structures 84 (2006) 215-229.
• 6. Lee P.S., McClure G.: Elastoplastic large deformation analysis of lattice tower structure and comparison with full-scale tests, Journal of Constructional Steel Research 63 (2007) 709-717.
• 7. Rykaluk K.: Steel structures. Chimneys, towers, masts (in Polish), Wrocław, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej 2004.
• 8. Smith B.W.: Communication structures, London, Thomas Telford Publishing 2007.
• 9. Szafran J., Rykaluk K.: Diagonal bracing members of lattice towersanalytical versus experimental studies, in: Recent Progress in Steel and Composite Structures, edit. M. Giżejowski, A. Kozłowski, J. Marcinowski, J. Ziółko, Zielona Góra, CRC Press/Balkema Taylor&Francis Group 2016, 94-95.
• 10. Szafran J., Rykaluk K.: A full-scale experiment of a lattice telecommunication tower under breaking load, Journal of Constructional Steel Research, 120, (2016) 160-175.
• 11. Wald F. et al.: Benchmark cases for advanced design of structural steel connections, Praha, Ĉeska Technika ĈVUT 2016.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).