Effects of uniformly distributed side corrosion on thin-walled open cross-section steel columns

• Autorzy: Glinicka A. , Ajdukiewicz C. , Imiełowski S.

Identyfikatory

DOI

10.7409/rabdim.016.016

Warianty tytułu

PL

Skutki równomiernej korozji słupów stalowych o przekrojach cienkościennych otwartych

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Przedstawiono analizę zagadnienia nośności osiowo ściskanych cienkościennych stalowych słupów, skorodowanych równomiernie na powierzchni na całej ich długości. Słupy o przekrojach cienkościennych są często spotykanym elementem w konstrukcjach budowlanych, kolejowych i drogowych. Ubytki masy spowodowane korozją zmniejszają przekrój poprzeczny słupów, a co za tym idzie wpływają na ich nośność. Modele obliczeniowe ubytków korozyjnych słupów przyjęto na podstawie obserwacji istniejących konstrukcji. Do obliczeń wykorzystano teorię prętów cienkościennych. Rozważono kilka modeli osłabienia ścianek ubytkami korozyjnymi w przykładowo wybranych trzech kształtownikach cienkościennych w postaci: ceownika półzamkniętego, podwójnego ceownika półzamkniętego i dwuteownika HKS. Analizowano kilka wariantów rozwoju korozji i stwierdzono, że ubytki korozyjne powodują zmiany geometrii przekroju cienkościennego. Rozważania teoretyczne dotyczące zagadnienia stateczności skorodowanych ściskanych, cienkościennych słupów zilustrowano wynikami obliczeń ich nośności. Obliczono charakterystyki geometryczne przekrojów poprzecznych i rozwiązano układ równań stateczności. Wyniki obliczeń przedstawiono w postaci wykresów ilustrujących skutki, jakie powoduje zmiana geometrii wywołana ubytkami korozyjnymi. W każdym analizowanym przypadku stwierdzono obniżenie nośności słupa na skutek jego korozji. Ponadto w jednym analizowanym przypadku zauważono zmianę postaci wyboczenia z giętnej na giętno-skrętną. Stwierdzono, że bardziej niebezpieczny jest rozwój korozji powodujący niesymetryczny ubytek grubości, co może wpłynąć na zmianę postaci wyboczenia z giętnej na giętno-skrętną.

EN

Compressive capacity of the thin-walled steel columns, corroded uniformly over their entire side surface length is analysed in this paper. The thin-walled profile steel columns are often used for bridges, rail and road building constructions. Loss of the profile mass that appears due to corrosion growth reduces the cross-sectional area and influences column compressive capacity. Computational models of the structure are assumed based on the observation of existing corroded columns. The theory of thin-walled profiles is taken for the analysis. Models simulating the walls weakening due to corrosion growth are considered on the example of three thin-walled steel profiles: semi-closed channel section, two semi-closed channel section connected by webs and HKS profiles. Different patterns and degrees of corrosion growth were considered and, as a result, changes of the profile cross-sectional geometry were observed. Theoretical considerations of thin-walled compressed corroded steel columns stability are illustrated by bearing capacity calculations. Geometric cross-sectional characteristics are determined and the system of stability equations is solved. The calculation results are presented in the form of graphs illustrating the effects caused by the geometry change due to corrosion defects. The reduction of column compressive strength in each of the considered case is observed. Moreover a variation of the buckling mode from flexural one into warping is noticed in one of the analysed items. It has been found that more dangerous corrosion growth pattern appears when asymmetric loss of the profile wall thickness arises. That may change the form of buckling from flexural one into warping.

Słowa kluczowe

PL

skorodowane słupy ściskane; symulacja korozji przekrojów; wyboczenie prętów cienkościennych

EN

buckling of thin-walled elastic beams; corroded columns subjected to compression; simulation of corroded sections

• Wydawca: Instytut Badawczy Dróg i Mostów
• Czasopismo: Roads and Bridges - Drogi i Mosty
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 15, no. 4
• Strony: 257--270
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys.

Twórcy

autor

Glinicka A.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Al. Armii Ludowej 16, 00-637 Warsaw

autor

Ajdukiewicz C.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Al. Armii Ludowej 16, 00-637 Warsaw

autor

Imiełowski S.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Building Services, Hydro and Environmental Engineering, ul. Nowowiejska 20, 00-653 Warsaw

Bibliografia

• 1. Roberge P.R.: Corrosion engineering. Principles and Practice. McGraw-Hill, USA, 2008
• 2. Glinicka A., Imiełowski S.: Ocena zmian nośności słupów stalowych w ciągach komunikacyjnych na skutek korozji. Monografia: Aktualne zagadnienia budownictwa komunikacyjnego. Seria Monografie Zakładu Mechaniki Teoretycznej i Mechaniki Nawierzchni Komunikacyjnych, OW PW, Warszawa, 2015, 71-80
• 3. Karagah H., Shi C., Dawood M., Belarbi A.: Experimental investigation of short steel columns with localized corrosion. Thin-Walled Structures, 87, 2015, 191-199
• 4. Rahgozar R.: Remaining capacity assessment of corrosion damaged beams using minimum curves. Journal of Constructional Steel Research, 65, 2009, 299-307
• 5. Beaulieu L.V., Legeron F., Langlois F.: Compression strength of corroded steel angle members. Journal of Constructional Steel Research, 66, 2010, 136-137
• 6. Jelovica J., Romanoff J., Remes H.: Influence of general corrosion on buckling strength of laser-welwed web-core sandwich plate. Journal of Constructional Steel Research, 101, 2014, 342-350
• 7. Glinicka A., Imiełowski S.: Wpływ zmiany przekroju poprzecznego skorodowanych prętów ściskanych na nośność. Logistyka, 4, 2015, 3411-3416
• 8. Kashani M.M., Crewe A.J., Alexander N.A.: Nonlinear stress-strain behavior of corrosion-damages reinforcing bar including inelastic buckling. Engineering Structures, 48, 2013, 417-429
• 9. Glinicka A., Kruk M.: Analiza eksperymentalna wyboczenia niesprężystego prętów stalowych poddanych korozji w komorze mgły solnej. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 9, 3, 2010, 5-22
• 10. Glinicka A., Imiełowski S., Ajdukiewicz C.: Influence of uniformly distributed corrosion on the compressive capacity of selected thin walled metal columns. Procedia Engineering, 111C, 2015, 262-268
• 11. Bień J.: Modelowanie obiektów mostowych w procesie ich eksploatacji. OW Politechniki Wrocławskiej, Wroc- ław, 2002
• 12. Jastrzębski P., Mutermilch J., Orłowski W.: Wytrzymałość Materiałów, 2. Arkady, Warszawa, 1986
• 13. Kollbrunner C.F., Hajdin N.: Dünnwandige Stäbe. Band 1. Springer – Verlag, Berlin Heidelberg, New York, 1972
• 14. Yu W.W., LaBoube R.A.: Cold-Formed Steel Design. John Wiley & Sons, Hoboken, NJ, 2010
• 15. Biegus A.: Nośność graniczna stalowych konstrukcji prętowych. PWN, Warszawa - Wrocław, 1997
• 16. Bień J.: Uszkodzenia i diagnostyka obiektów mostowych. WKŁ, Warszawa, 2010
• 17. Lutes L.D., Kohutek T.L., Ellison B.K., Konen K.F.: Assessing the compressive strength of corroded tubular members. Applied Ocean Research, 23, 2001, 263-268

Uwagi

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