Subcritical deformation of the bridge structure compressed members

• Autorzy: Imiełowski Szymon

Identyfikatory

DOI

10.7409/rabdim.021.002

Warianty tytułu

PL

Deformacje smukłych elementów konstrukcji mostowej w zakresie dokrytycznym

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

An original model of subcritical deformations of compressed prismatic bars is considered. The model includes three successive stages of deformation: axial shortening without any deviation from straightness, the transitional stage (shear strain and buckling of a compressible member occurring simultaneously)and buckling of the bar of an incompressible axis. The presented model follow results of experimental investigations on metal bar stability, representing the changes of load, displacement, stress and strain components during compression process. Herein, an appearance of the column lateral displacement is explained as a result of deformation occurring when strain energy reach the maximum value. The criterion of stability loss in the form of the maximum strain energy condition is verified as well. In the article cases of stability loss are discussed for both slender columns carrying the critical load and medium slenderness columns, for which the limit state is defined by the conditions at which transition to the third deformation stage occurs. In the latter case two groups of slenderness were identified: the one for which a snap-through to a new equilibrium configuration occurs and the other for which the limit state is defined by the material instability.

PL

W pracy przedstawiono oryginalny model deformacji ściskanych prętów pryzmatycznych w zakresie dokrytycznym. Uwzględniono trzy pojawiające się sekwencyjnie etapy deformacji: skrócenie pręta o osi prostoliniowej, etap przejściowy (równoczesne odkształcenie postaciowe i wyboczenie pręta ściśliwego) oraz etap wyboczenia pręta o osi nieściśliwej. Kolejne etapy deformacji wyodrębniono na podstawie analizy wyników przeprowadzonego eksperymentu stateczności, w postaci wykresów zmian siły oraz składowych przemieszczenia, naprężenia i odkształcenia. Pojawienie się przemieszczenia poprzecznego pręta wyjaśniono jako skutek odkształcenia powstałego po osiągnięciu maksymalnej wartości energii odkształcenia postaciowego. Zweryfikowano kryterium utraty stateczności opisanej warunkiem maksymalnej energii odkształcenia sprężystego. Omówiono przypadek utraty stateczności prętów smukłych, które przenoszą siłę krytyczną, jak również prętów średnich smukłości, dla których stan graniczny jest określony warunkami przejścia do trzeciego etapu deformacji. W drugim z wymienionych przypadków utraty stateczności wyodrębniono smukłości, przy których występuje przeskok konfiguracji pręta oraz smukłości, przy których stan graniczny określony jest niestatecznością materiałową.

Słowa kluczowe

EN

deformations of compressed members; stability of prismatic bars; buckling of columns

PL

deformacje prętów ściskanych; stateczność prętów pryzmatycznych; wyboczenie prętów

• Wydawca: Instytut Badawczy Dróg i Mostów
• Czasopismo: Roads and Bridges - Drogi i Mosty
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 20, no. 1
• Strony: 19--40
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Imiełowski Szymon

• Warsaw University of Technology, Faculty of Building Services, Hydro and Environmental Engineering, Department of Hydraulic Engineering and Hydraulics, 20 Nowowiejska St., 00-653 Warsaw

Bibliografia

• 1. Radomski W.: Katastrofy i awarie mostów a rozwój wiedzy budowlanej. XXV Konferencja Naukowo-Techniczna „Awarie budowlane", Międzyzdroje 24-27.05.2011
• 2. Imiełowski Sz.: Deformacje, energia odkształcenia sprężystego w analizie stateczności konstrukcji inżynierskich. Studia z zakresu inżynierii, Wydawnictwo Komitetu Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN, Warszawa 2019, 1-193
• 3. Bazant Z.P., Cedolin L.: Stability of structures: elastic, inelastic, fracture, and damage theories. Dover Publications, 2003
• 4. Simitses G., Hodge D.: Fundamentals of structural stability. Elsevier, 2006
• 5. Odorowicz J.: Badania doświadczalne nad statecznością prętów pryzmatycznych o bardzo dużych smukłościach przy eulerowskich obciążeniach krytycznych. Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej, Budownictwo, 138, Warszawa 2001
• 6. Odorowicz J.: Badania doświadczalne nad ściskaniem prętów pryzmatycznych w zakresie odkształceń sprężysto-plastycznych. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 3, 3, 2004, 53-90
• 7. Ziółkowski A., Imielowski Sz.: Buckling and Post-buckling Behaviour of Prismatic Aluminium Columns Submitted to a Series of Compressive Loads. Experimental Mechanics, 51, 2, 2011, 1335-1345
• 8. Koiter W.T.: Current trends in the theory of buckling, in Symposium on Buckling of Structures, sponsored by IUTAM, Cambridge, MA, Harvard University, 1974
• 9. Ayrton W.E., Perry J.: On Struts. The Engineer, 62, 1886, 464-513
• 10. Giżejowski M., Stachura Z. : Generalized Ayrton-Perry approach for the evaluation of beam-column resistance, w: Sixth International Conferences on Structural Engineering. Mechanics and Computation / Zingoni A. (red.), 2016, Taylor & Francis Group, 713-719
• 11. Giżejowski M., Stachura Z.: A Consistent Ayrton-Perry approach for the flexural-torsional buckling resistance evaluation of steel i-section members. Civil and Environmental Engineering Reports, 25, 2, 2017, 89-105
• 12. Imielowski Sz., Glinicka A., Ajdukiewicz C.: Analiza eksperymentalna ścieżek wyboczenia prętów ściskanych w przypadku obciążenia sterowanego przemieszczeniem. Budownictwo i Architektura, 13, 2, 2014, 209-214
• 13. Glinicka A., Imielowski Sz.: The assessment of stability at compression of steel pipes considering effects of uniform corrosion. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 18, 4, 2019, 267-281
• 14. Imielowski Sz., Ajdukiewicz C., Glinicka A., Analiza eksperymentalna zachowań pokrytycznych na przykładzie ściskanych kolumn metalowych. Logistyka, 3, 2011, 943-948
• 15. Imielowski Sz.: Sztywność ściskanych prętów pryzmatycznych w zakresie dokrytycznym, w: Wybrane zagadnienia konstrukcji i materiałów budowlanych oraz geotechniki. Wydawnictwo Uczelniane Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego w Bydgoszczy, Bydgoszcz, 2015, 63-68
• 16. Imielowski Sz., Ajdukiewicz C., Glinicka A.: Badania eksperymentalne stateczności ściskanych stalowych pasm płytowych. Analiza nośności i odkształceń pasm. Technika Transportu Szynowego, 9, 2012, 3203-3208
• 17. Engesser F.R.: Uber Knickfragen. Schweizerische Bauzeitung, 36, 4, 1895, 24-26
• 18. von Karman T.: Untersuchungen Uber Knickfestigkeit, Mitteilung und Forschungsareiten - Arb. Geb. Ing. - Wes. No. Heft 81, 1910
• 19. Shanley F.: Inelastic Column Theory. Journal of the Aeronautical Sciences, 14, 5, 1947, 261-267
• 20. Waszczyszyn Z., Życzkowski M., Roorda J., Massonet C.: Współczesne metody analizy stateczności konstrukcji. Ossolineum, Wrocław, PAN, 1981
• 21. Budiansky H.: Theory of buckling and postbuckling behaviour of elastic structures. Advances in Applied Mechanics, 14, 1974, 1-65
• 22. Troger H., Steindl A.: Nonlinear stability and bifurcation theory. An introduction for scientists and engineers, Springer, Vienna, 1991
• 23. Chodor L.: Współczynnik wyboczeniowy. Geneza i mit, http://chodor-projekt.net/encyclopedia/wyboczenie-imperfekcyjne, dostęp 12.09.2017
• 24. Chajes A.: Principles of structural stability theory. Prentice-Hall, 1974
• 25. El Naschie M.S.: Stress, Stability and Chaos in Structural Engineering: An Energy Approach. McGraw-Hill Book Company Limited, UK, 1990
• 26. Simitses G., Hodge D.: Fudamentals of structural stability. Elsevier, 2006
• 27. Jones R.M.: Buckling of Bars, Plates and Shells. Bull Ridge Publishing, Blackburg, Virginia, 2006
• 28. Bert C.W.: Effect of axial compressibility on buckling of columns. Journal of Engineering Mechanics, ASCE, 116, 3, 1990, 728-732
• 29. Glinicka A.: Experimental analysis of inelastic buckling of short rectangular tubes. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 4, 2, 2005, 5-37
• 30. Avcar M.: Elastic buckling of steel columns under axial compression. American Journal of Civil Engineering, 2, 3, 2014, 102-108, DOI: 10.11648/j.ajce.20140203.17
• 31. Shima H.: Simple approximate formulas for postbuckling deflection of heavy elastic columns. Applied Sciences, 10, 20, 2020, 7163, DOI: 10.3390/app10207163

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).