Lateral-torsional buckling of beams elastically restrained against warping at supports

• Autorzy: Piotrowski R. , Szychowski A.

Identyfikatory

DOI

10.1515/ace-2015-0042

Warianty tytułu

PL

Zwichrzenie belek sprężyście zamocowanych przeciw spaczeniu na podporach

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The study presents the results of theoretical investigations into lateral torsional buckling (LTB) of bi-symmetric I-beams, elastically restrained against warping at supports. Beam loading schemes commonly used in practice are taken into account. The whole range of stiffness of the support joints, from free warping to warping fully restrained, is considered. To determine the critical moment, the energy method is used. The function of the beam twist angle is described with power polynomials that have simple physical interpretation. Computer programs written in symbolic language for numerical analysis are developed. General approximation formulas are devised. Detailed calculations are performed for beams with end-plate joints. Critical moments determined with programs and approximation formulas are compared with the results obtained by other researchers and with those produced by FEM. Very good accuracy of results is obtained.

PL

Współcześnie stosowane metody projektowania elementów stalowych zmierzają do uwzględnienia szeregu parametrów poprawiających sposób odwzorowania rzeczywistych warunków pracy konstrukcji w inżynierskim modelu obliczeniowym. Jednym z istotnych parametrów jest wpływ sprężystego zamocowania przeciw spaczeniu przekrojów podporowych na moment krytyczny zwichrzenia belek. W pracy przedstawiono wyniki badań teoretycznych zwichrzenia bisymetrycznych belek dwuteowych sprężyście zamocowanych przeciw spaczeniu na podporach. Uwzględniono często występujące w praktyce schematy obciążenia. Stopień sprężystego zamocowania przeciw spaczeniu opisano współczynnikiem ε wg wzoru (3.1) [8,12] uwzględniającym sztywność sprężystego zamocowania αw wg wzoru (3.2) [8,12]. Współczynnik sprężystego zamocowania zmienia się od ε = 0 dla zupełnej swobody spaczenia, do ε = ∞ dla pełnej blokady spaczenia. W pracy wprowadzono dodatkowo bezwymiarowy wskaźnik utwierdzenia κ wg wzoru (3.3), zmieniający się od κ = 0 dla zupełnej swobody spaczenia do κ = 1 dla pełnej blokady spaczenia.

Słowa kluczowe

EN

lateral-torsional buckling; buckling critical moment; elastically restraind beam; warping; end-plate; energy method; power polynomials

PL

zwichrzenie; moment krytyczny zwichrzenia; belka zamocowana sprężyście; spaczenie; blacha czołowa; metoda energetyczna; wielomiany potęgowe

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 61, nr 4
• Strony: 155--174
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Piotrowski R.

• Kielce University of Technology, Faculty of Civil Engineering and Architecture

autor

Szychowski A.

• Kielce University of Technology, Faculty of Civil Engineering and Architecture

Bibliografia

• 1 Bijak R. The lateral buckling moment of simply supported unrestrained symmetric I-shaped beams with free warping (in Polish). XII ICMS Wrocław 2011, 144-151.
• 2 DIN 18800-2:1990-11. Stahlbauten – Teil 2: Stabilitätsfälle – Knicken von Stäben und Stabwerken.
• 3 ENV-1993-1-1:1993. Design of Steel Structures – Part 1-1: General Rules for Buildings.
• 4 Galéa Y. Moment critique de déversement élastique de pouter fléchies. Présentation du logiciel LTBEAM. Revue Construction Métallique. CTICM 2003 (2).
• 5 Giżejowski M. Lateral buckling of steel beams with limited rotation ability at supports (in Polish). Inżynieria i Budownictwo 10/2001, 589-594.
• 6 Gosowski B. Spatial stability of longitudinally and laterally braced full-walled members of metal structures (in Polish). Wrocław 1992.
• 7 Gosowski B. Non-uniform torsion of stiffened open thin-walled members of steel structures. JCSR 63 (2007), 849-865.
• 8 Gotluru B.P., Schafer B.W., Peköz T. Torsion in thin-walled cold-formed steel beams. Thin-Walled Structures 37 (2000), 127-145.
• 9 Jakubowski S. Buckling of Thin-Walled Girders under Compound Load. Thin-Walled Structures 6 (1988), 129-150.
• 10 Lindner J., Gietzelt R. Stabilisierung von Biegeträgern mit I-Profil durch angeschweiβte Kopfplatten. Stahlbau 3/1984, 69-74.
• 11 Pałkowski Sz. Steel structures. Selected issues of calculation and design (in Polish). Warszawa 2009.
• 12 Pi B.Y.L., Trahair N.S. Distortion and warping at beam supports. Journal of Structural Engineering 2000, Vol. 126, No. 11, 1279-1287.
• 13 Piotrowski R., Szychowski A. Applying the energy method and polynomials to the determination of the critical buckling moments in beams (in Polish). Konstrukcje betonowe i metalowe, 249-257. Bydgoszcz 2015.
• 14 Szychowski A. A theoretical analysis of the local buckling in thin-walled bars with open cross-section subjected to warping torsion. Thin-Walled Structures 76 (2014), 42-55.
• 15 Szychowski A. Stability of cantilever walls of steel thin-walled bars with open cross-section. Thin-Walled Structures 94 (2015), 348-358.
• 16 Timoshenko S.P., Gere J.M. Theory of Elastic Stability (in Polish). Warszawa 1963.