Comparisons of buckling capacity curves of pressurized spheres with EDR provisions and experimental results

• Autorzy: Błażejewski P. , Marcinowski J.

Identyfikatory

DOI

10.1515/ceer-2017-0020

Warianty tytułu

PL

Porównanie krzywych nośności wyboczeniowej powłok sferycznych obciążonych ciśnieniem z zaleceniami EDR oraz z wynikami badań eksperymentalnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Existing provisions leading to the assessment of the buckling resistance of pressurised spherical shells were published in the European Design Recommendations (EDR) [1]. This book comprises rules which refer to the stability of steel shells of different shapes. In the first step of the general procedure they require calculation of two reference quantities: the elastic critical buckling reference pRcr and the plastic reference resistance pRpl. These quantities should be determined in the linear buckling analysis (LBA) and in the materially nonlinear analysis (MNA) respectively. Only in the case of spherical shells the existing procedure has exceptional character. It is based on the geometrically nonlinear analysis (GNA) and on the geometrically and materially nonlinear analysis (GMNA), respectively. From this reason, in this particular case there was a need to change the existing approach. The new procedure was presented in the work of Błażejewski & Marcinowski in 2016 (comp. [2]). All steps of the procedure leading to the assessment of buckling resistance of pressurized steel, spherical shells were presented in this work. The elaborated procedure is consistent with provisions of Eurocode EN1993-1-6 (comp. [3]) and with recommendations inserted in Europeans Design Recommendations [1]. The proposed capacity curves were compared with existing proposal published in [1] for three different fabrication quality classes predicted in [3]. In this work also comparisons of author’s proposals with experimental results obtained by other authors were presented.

PL

W niniejszej pracy przedstawiono porównanie dwóch procedur szacowania nośności wyboczeniowej powłok sferycznych na tle wybranych wyników badań eksperymentalnych. Porównanie głównych wartości referencyjnych występujących w obu procedurach oraz porównanie sposobu wyznaczania odcinka sprężysto-plastycznego krzywej nośności wyboczeniowej dokładnie pokazuje i tłumaczy różnice pomiędzy dwoma algorytmami obliczeniowymi. W pewnych zakresach wartości stosunku R/t dla konkretnych przypadków, różnice te sięgają nawet 40%. Świadczy to o dość dużym zapasie nośności i konserwatywnym charakterze zapisów zawartych w EDR5th. Porównanie dwóch procedur obliczeniowych z wynikami badań eksperymentalnych pokazuje zasadność stosowania obu podejść. Dla każdego z nich otrzymane przebiegi krzywych nośności wyboczeniowej znajdują się poniżej punktów odpowiadających wynikom eksperymentalnym. Jednakże krzywe nośności otrzymane wg nowej procedury wykazują większą zbieżność z wynikami badań eksperymentalnych. Stąd wniosek, że stosowanie bardziej zachowawczych metod obliczeniowych można uznać za niezasadne.

Słowa kluczowe

EN

steel spherical shells; buckling resistance; FEM; numerical approach; capacity curve

PL

powłoka sferyczna; nośność wyboczeniowa; MES; analiza numeryczna; krzywe nośności wyboczeniowej

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Uniwersytetu Zielonogórskiego
• Czasopismo: Civil and Environmental Engineering Reports
• Rocznik: 2017
• Tom: No. 25(2)
• Strony: 59--76
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Błażejewski P.

• University of Zielona Gora, Institute of Building Engineering, Zielona Góra, Poland

autor

Marcinowski J.

• University of Zielona Gora, Institute of Building Engineering, Zielona Góra, Poland

Bibliografia

• 1. Rotter J. M. & Schmidt H.: 2008. Buckling of Steel Shells. European Design Recommendations 5th Edition. ECCS.
• 2. Błażejewski P., Marcinowski J.: Buckling capacity curves for pressurized spherical shells. In: Recent Progress in Steel and Composite Structures: proceedings of the XIII International Conference on Metal Structures - ICMS 2016. Zielona Góra, Poland, 2016 .- London : Taylor & Francis Group, 2016, s. 401—406.
• 3. EN1993-1-6 (2006). Eurocode 3: Design of Steel Structures, Part 1.6: Strength and Stability of Shell Structures. CEN.
• 4. Błażejewski P., Marcinowski J.: (2013), A new approach to the buckling resistance assessment of pressurized spherical shells, SSTA: proceedings of the 10th conference. Gdańsk, Polska, 2013.- London: Taylor & Francis Group, 2014, s. 179--182
• 5. Błażejewski P., Marcinowski J.: (2014), Najbardziej niekorzystne imperfekcje geometryczne stalowych powłok sferycznych, 60 Jubileuszowa Konferencja Naukowa Komitetu Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN i Komitetu Nauki PZITB - Krynica 2014.
• 6. Schmidt H.: 1991 The German code DIN 18800 Part 4: Stability of shell-type steel structures, design philosophy and practical applications, International Colloquium on Buckling of Shell Structures on Land, in the Sea and in the Air, Villeurbanne, Lyon, France, 17-19 Sept., pp. 265-269.
• 7. Schmidt H.: 1994 Stability of shells, CEN TC250 SC3 PT 3 (Masts, Chimneys, Pipelines) Report, August, 12 pp.
• 8. Rotter J. M.: 2002 Shell Buckling and Collapse Analysis for Structural Design: The New Framework of the European Standard, in New Approaches to Structural Mechanics, Shells and Biological Structures, eds H.R. Drew and S. Pellegrino, Kluwer Academic Publishers, London, pp. 355-378.
• 9. Kaplan A. & Fung Y. C.: (1954), A nonlinear theory of bending and buckling of thin elastic shallow spherical shells. U. S. N. A. C. A. Technical Note 3112.
• 10. Seaman L.: (1962), The Nature of Buckling in Thin Spherical Shells. Watertown Arsenal Laboratories, Monograph Series No 46.
• 11. COSMOS/M, Finite Element Analysis System, Version 2.5, Structural Research and Analysis Corporation, Los Angeles, California, 1999.

Uwagi

PL

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