Analiza numeryczna stalowego połączenia 3D w złożonych warunkach obciążenia

• Autorzy: Bąk M.

Warianty tytułu

EN

Numerical analysis of a steel 3D joint in complex load conditions

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Rozwój zagadnień związanych z węzłami trójwymiarowymi ma swoją motywację w coraz częstszym wykorzystaniu zaawansowanych metod analizy konstrukcji. Wprowadzenie do obliczeń analizy przestrzennej oraz węzłów podatnych wymaga określenia korelacji pomiędzy sztywnością połączeń w poszczególnych płaszczyznach a wytężeniem w płaszczyźnie prostopadłej. Dodatkowo rozwiązania takie wprowadzają nowe rozwiązania detali węzłów, które mają znaczny wpływ na charakterystykę moment-obrót połączeń. Dotychczasowo przeprowadzone badania dotyczące tego problemu, bazując na metodzie strong column-weak beam skupione były na słupach o przekroju dwuteowym i połączeniu w płaszczyźnie niskiego oporu o stosunkowo niskiej nośności. Niniejszy artykuł prezentuje przeprowadzone symulacje numeryczne rozszerzające powyższe badania, zgodnie z praktyką kompleksowego podejścia do zagadnienia węzłów, która jest niezbędna w przypadku analizy przestrzennej z węzłami podanymi.

EN

The development of issues connected with three-dimensional nodes is caused by more and more frequent use of advanced methods of construction analysis. Introduction to calculations of spatial analysis as well as susceptible nodes requires specification of correlation between stiffnes of joints in separate planes and effort in the perpendicular plane. Additionally, such solutions introduce new solutions for node details, which have a significant impact on the properties of the torque of the joints. Tests regarding this problem, which have been carried out so far were based on the strong column-weak beam method and they used to focus on columns with I-section and joint in the low resistance plane with relatively low load-bearing capacity. The article presents conducted numerical simulations which expand the above-mentioned tests, according to the practice of complex approach to the issue of nodes, which is necessary in the case of spatial analysis with susceptible nodes.

Słowa kluczowe

PL

konstrukcja stalowa; złącze; węzeł trójwymiarowy; warunki obciążenia złożone; analiza 3D; modelowanie MES

EN

steel structure; joint; three-dimensional node; complex load conditions; 3D analysis; MES modelling

• Wydawca: Fundacja Polskiego Związku Inżynierów i Techników Budownictwa
• Czasopismo: Przegląd Budowlany
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 89, nr 4
• Strony: 67--75
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Bąk M.

• Politechnika Poznańska

Bibliografia

• [1] Fu F., Lam D. i Ye J., Parametric study of semi-rigid composite connections with 3-D finite element approach, Engineering Structures, tom 29, nr 6, str. 888–898, 2007
• [2] Faella C., Piluso V. i Rizzano G., Structural steel semirigid connections. Theory, Design and Software, CRC Press LLC, 2000
• [3] Bródka J. i Kozłowski A., Sztywność i nośność węzłów podatnych, Rzeszów, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, 1996
• [4] Diaz C., Pascual M. i Mariano V., Review on the modelling of joint behaviour in steel frames, Journal of Constructional Steel Research, tom 67, str. 741–758, 2011
• [5] Giżejowski M., Modele obliczeniowe stalowych ram płaskich z węzłami podatnymi, Warszawa, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2000
• [6] Bródka J., Barszcz A., Giżejowski M. i Kozłowski A., Sztywność i nośność stalowych ram przechyłowych o węzłach podatnych, Rzeszów, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, 2004
• [7] Alnashai A. S., Advanced inelastic static (pushover) analysis for earthquake applications, Structural Engineering and mechanics, tom 12, nr 1, str. 51–69, 2001
• [8] Chen W.-F, Goto Y. i. Liew R. J., Stability design of semi-rigid frames, John Wiley & Sons, Inc., 1996
• [9] Janss J. i Jaspar J., Strength and behaviour of in plane weak axis joints and of 3-D joints, Connections in steel structures. Procedings of the International Workshop on Joints, New York, 1987
• [10] Loureiro A., Moreno A., Gutierrez R. i Reinosa J., Experimental and numerical analysis of three-dimensional semi-rigid steel joints under non-proportional loading, Engineering Structures, tom 38, str. 68–77, 2012
• [11] Cabrero J. i Bayo E., The semi-rigid behaviour of three-dimensional steel beam-to-column joints subjected to proportional loading. Part 1. Experimental evaluation., Journal of Constructional Steel Research, tom 63, str. 1241–1253, 2007
• [12] L. de Lima, S. e Andrade, P. da S. Vllasco i L. da Silva, Experimental and mechanical model for predicting the behaviour of minor axis beam-to-column semi-rigid joints, International Jurnal of Mechanical Sciences, tom 44, str. 1047–1065, 2002
• [13] Cuneyt Aydin A., Kilic M., Maali M. i Sagiroglu M., Experimental assessment of the semi-rigid connections behavior with angles and stiffeners, Journal of Constructional Steel Research, tom 114, str. 338–348, 2015
• [14] Simoes da Silva L., Towards a consistent design approach for steel joints under generalized loading, Journal of Constructional Steel Research, tom 64, str. 1059–1075, 2008
• [15] Bayo E. i. Loureiro A. L. M, Shear behaviour of trapezoidal column panels. I: Experimental and finite element modeling, Journal of Constructional Steel Research, tom 108, str. 60–69, 2015
• [16] Prinz G. S., Nussbaumer A., Borges L. i Khadka S., Experimental testing and simulation of bolted beam-column connections having thick endplates and multiple bolts per row, Engineering Structures, tom 59, str. 434–447, 2014
• [17] Loureiro A., Lopez M., Gutierrez R. i Reinosa J., A new analytical formulation for the E-stub strength calculation in three dimensional steel joints with additional plates welded to the weak axis, Engineering Structures, tom 56, str. 2263–2272, 2013
• [18] Gil B. i Goni R., T-stub behaviour under out-of-plane bending. I: Experimental research and finite element modeling, Engineering Structures, tom 98, str. 230–240, 2015
• [19] Del Savio A., Nethercot D. P. da S. Vellasco, S. de Andrae i Martha L., Generalised component-based model for beam-to-column connections including axial versus moment interaction, Journal of Constructional Steel Research, tom 65, nr 8, str. 1876–1895, 2009
• [20] Daniunas A. i Urbonas K., Characteristics of the semi-rigid bolted steel joints under bending and axial forces and its influence on the frame behaviour, w Modern Building, Materials, Structures and Techniques, Wilno, 2007
• [21] Cabrero J. i Byo E., The semi-rigid behaviour of three-dimensional steel beam-to-column joints subjected to proportional loading. part. Experimental evaluation, Journal of Constructional Steel Research, tom 63, str. 1241–1253, 2007
• [22] Cabrero J. i Bayo E., The semi-rigid behaviour of three-dimensional steel beam-to-column steel joints subjected to proportional loading. Part II: Theoretical model and validation, Journal of Constructional Steel Research, tom 63, str. 1254–1267, 2007
• [23] Yassami M. i Ashtari P., Using fuzzy genetic alghorithm for the weight optimization of steel frames with semi-rigid connections, International Journal of Steel Structures, tom 15, nr 1, str. 63–73, 2015
• [24] Artar M. i Daloglu A. T., Optimum weight design of steel space frames with semi-rigid connections using harmony ssearch and genetic algorithms, The Natural Computing Applications, tom 10, 2016
• [25] Truong V.-H., Nguyen P.-C. i Kim S.-E., An efficient mehod for optimizing space steel frames with semi-rigid joints using practical avanced analysis and the micro-genetic algorithm, Journal of Constructional Steel Research, tom 128, str. 416–427, 2017
• [26] Hayalioglu M. i Degertekin S., Minimum cost design of steel frames with semi-rigid connections and column bases via genetic optimization, Computers and Structures, tom 83, str. 1849–1863, 2005
• [27] Krolo P., Grandic D. i Bulic M., The guidelines for modelling the preloading bolts in the structural connection using finite element methods, Journal of Computational Engineering, str. 1–8, 2016
• [28] PN-EN 1990:2004 Eurokod: Podstawy projektowania konstrukcji, Polski Komitet Normalizacyjny, 2004
• [29] PN-EN 1993–1-8:2006 Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1–8: Projektowanie węzłów, Polski Komitet Normalizacyjny, 2006

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).