Doświadczalna analiza wyboczenia niesprężystego kształtowników o przekrojach rurowych czworobocznych

• Autorzy: Glinicka A.

Warianty tytułu

EN

Experimental analysis of inelastic buckling of short rectangular tubes

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono rezultaty badań doświadczalnych nad statecznością niesprężystą krótkich słupów metalowych o przekrojach rurowych czworobocznych. Przeprowadzono próby ściskania osiowego następujących czterech serii (zdeterminowanych materiałem i przekrojem poprzecznym) kształtowników: - stalowych o przekroju rurowym kwadratowym i smukłościach prętowych ^ równych 7,2; 11,4:17,4; - stalowych o przekroju rurowym prostokątnym i λ, równych 7,2; 11,4; 17,5; 40; - ze stopu aluminium o przekroju rurowym kwadratowym i λ, równych 7,2; 11,4; 17,5; - ze stopu aluminium o przekroju rurowym prostokątnym i λ, równych 7,2; 11,4; 17,5; 24. Materiały kształtowników to stal St3SX i stop aluminium EN AW-6101A, T6 (PASS). Wyznaczono wartości obciążenia krytycznego i określono postać wyboczenia. Przyjęto stałe smukłości prętowe λ powtarzające się w każdej serii. Przy stałej wartości λ smukłości ścianek kształtowników wykonanych z tego samego materiału były różne. Przekroje kształtowników stalowych należą do klasy 1 wg aktualnych norm (PN-90/B-03200 i Eurokodu 3). Wyznaczono ścieżki równowagi statycznej typu: siła ściskająca - przemieszczenie pionowe (skrócenie), siła ściskająca - pozioma strzałka ugięcia, siła ściskająca - przemieszczenie poziome prostopadłe do strzałki ugięcia i siła ściskająca - wypadkowa strzałka ugięcia. Przeprowadzono analizę rozwoju przemieszczeń wszystkich badanych słupów przy obciążeniu wzrastającym od zera do wartości krytycznej. W wyniku stwierdzono, jaki jest wpływ parametrów geometrycznych oraz materiału na rozwój przemieszczeń i postać wyboczenia. Na zakończenie przeprowadzono porównanie naprężen krytycznych uzyskanych na podstawie badań z bezpiecznymi naprężeniami obliczeniowymi wg aktualnego poradnika konstrukcyjnego.

EN

The paper presents results of experimental anałysis of inelastic buckling of short metal columns with quadrilateral thinwalled cross-sections. Four series of samples with different material and section were tested under axial compression: - steel square tubes with slenderness λ, equal to 7.2, 11.4, and 17.4, - steel rectangular tubes with slenderness λ equal to 7.2, 11.4, 17.5, and 40, - aluminum alloys square tubes with slenderness λ, equal to 7.2, 11.4, 17.5, - aluminum alloys rectangular tubes with slenderness λ., equal to 7.2, 11.4, 17.5, and 24. The materials used were; steel St3SX and aluminum alloys ENAW-6101A and T6(PA38). The critical loads and the buckling modes were determined experimentally. In all series the same values of column slenderness λ, were applied. For the same λ, different wall thickness was used for the samples made of the same material. Ali cross-sections are classified as ciass 1 according to the code PN-90/B-03200 and EC3. Static equilibrium paths were determined as relations between the compression load and the total contraction or between the compression load and the transverse deflections in the middle of a column. In the experiments, the development of deformation was investigated for the loading changing from zero to its critical value. Based on the conducted tests the effect of material properties and geometrical parameters on deformations and buckling modes was established. Finally, the experimental critical stresses were compared with design values.

Słowa kluczowe

PL

kształtowniki; obciążenie krytyczne; przemieszczenia

• Wydawca: Instytut Badawczy Dróg i Mostów
• Czasopismo: Drogi i Mosty
• Rocznik: 2005
• Tom: nr 2
• Strony: 5--39
• Opis fizyczny: bibliogr. 24 poz.

Twórcy

autor

Glinicka A.

• Wydział Inżynierii Lądowej Politechniki Warszawskiej

Bibliografia

• [1] Chen C.- N.: A finite element study on Shanley's plastic buckling theory of short columns. Computers and Structures, 59, No 5, 975-982, 1996
• [2] Massin, P., Triantafyllidis N., Leroy Y.M.: On the stability of strain-rate solids. I–Structural examples. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 47, 1737-1779, 1999
• [3] Papargyri-Beskou S., Tsepoura K.G., Polyzos D., Beskos D.E.: Bending and stability analysis of gradient elastic beams. International Journal of Solids and Structures, 40, 385-400, 2003
• [4] Weiss S., Giżejowski M.: Stateczność konstrukcji metalowych. Arkady, 1991
• [5] Gonçalves R., Camotim D.: GBT local and global buckling analysis of aluminium and stainless steel columns. Computer and Structures, 82, 1473- 1484, 2004
• [6] Kesti J., Davies J.M.: Local and distortional buckling of thin-walled short columns. Thin-Walled Structures, 34, 115-134, 1999
• [7] Wang C.Y., Lansing E.: Stability and post buckling of articulated columns. Acta Mechanica, 166, 131-139, 2003
• [8] Usami T., Zheng Y., Ge H.B.: Recent research developments in stability and ductility of steel bridge structures. General Report. Journal of Constructional Steel Research, 55, 183-209, 2000
• [9] Misiak J.: Stateczność konstrukcji prętowych. PWN, Warszawa 1990
• [10] Timoshenko S.P., Gere J.M.: Teoria stateczności sprężystej. Arkady, 1961
• [11] Chen W.- F. (ed.): Structural Engineering Handbook. Boca Raton: CRC Press LLC, 1999
• [12] Corona E., Vaze S. P.: Buckling of elastic-plastic square tubes under bending. International Journal of Mechanical Sciences, 38, No 7, 753-775, 1996
• [13] Vayas I.: Stability and Ductility of Steel Elements. Journal of Constructional Steel Research, 44, No 1-2, 23-50, 1997
• [14] Rasmussen K.J.R., Hancock G. J.: Tests of High Strength Steel Columns. Journal of Constructional Steel Research, 34, 27-52, 1995
• [15] Bijak-Żochowski M. (red.): Wytrzymałość konstrukcji. Tom 1. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2004
• [16] PN-90/B-03200. Konstrukcje stalowe. Obliczenia statyczne i projektowanie
• [17] PN-EN 755-2. Aluminium i stopy aluminium. Pręty, rury i kształtowniki wyciskane. Własności mechaniczne. 2001
• [18] Jastrzębski P., Mutermich J., Orłowski W.: Wytrzymałoość materiałów. Tom 2. Arkady, 1986
• [19] Gontarz A., Weroński W.S.: Kucie stopów aluminium. Wyd. Politechniki Lubelskiej, Lublin 2001
• [20] Dyląg Z., Jakubowicz A., Ołoś Z.: Wytrzymałość materiałów. Tom II. WNT, Warszawa 1997
• [21] Biegus A.: Probabilistyczna analiza konstrukcji stalowych. PWN, Warszawa - Wrocław, 1999
• [22] Odorowicz J.: Badania doświadczalne nad ściskaniem prętów pryzmatycznych w zakresie odkształceń sprężysto-plastycznych. Drogi i Mosty, nr 3/2004, 53-91
• [23] PN-ENV 1993- 1- 1.EUROKOD 3: Projektowanie konstrukcji stalowych
• [24] PN-64/B-03220. Konstrukcje aluminiowe. Obliczenia statyczne i projektowanie