Effect of elastic restraints on buckling loads and initial post-buckling behaviour of thin-walled column

• Autorzy: Szymczak C.

Warianty tytułu

PL

Wpływ podparcia sprężystego na siłę krytyczną i początkowe zachowanie pokrytyczne pręta cienkościennego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Elastic restraints are often used to increase the critical buckling load of the compressed columns. In order to explain the effect of the elastic restraints, the buckling and initial post-buckling behaviour of axially compressed thin-walled columns with bisymmetric cross-section are investigated. Both flexural and torsional buckling is taken into consideration using the classical assumptions of the theory of thin-walled beams with nondeformable cross-section. The initial post-buckling equilibrium path is determined by utilizing a perturbation approach. An exact analytical solution is found for a simply supported column with two central elastic restraints against the lateral displacement and the cross-section rotation. Numerical examples dealing with an I column and a column with cruciform cross-section point out that in both cases of buckling under consideration the critical buckling loads increase, if the elastic restraint stiffnesses increase as well. However, the point of bifurcation established is symmetric and stable only in the case of torsional buckling for whole range of the restraint stiffness. The point of bifurcation of flexural buckling is also symmetric but may be unstable for certain range of the restraint stiffness. It means that the critical load may decrease if inevitable initial geometrical imperfections are taken into consideration.

PL

W prętach ściskanych podparcie sprężyste jest często stosowane do zwiększenia ich sił krytycznych. W celu lepszego wyjaśnienia wpływu takiego podparcia, przeprowadzono analizę wyboczenia i zbadano zachowanie pokrytyczne ściskanych osiowo prętów o bisymetrycznym przekroju poprzecznym. Zbadano przypadek wyboczenia giętnego i skrętnego w ramach klasycznej teorii prętów cienkościennych o przekrojach nieodkształcalnych. Początkowe ścieżki pokrytyczne wyznaczono przy wykorzystaniu metody małego parametru. Ścisłe rozwiązanie analityczne otrzymano dla swobodnie podpartego pręta z dodatkową podporą sprężystą w środku rozpiętości przęsła. Rozważono przy tym podparcie sprężyste na przemieszczenie poprzeczne i kąt skręcenia pręta. Podano przykłady numeryczne związane z prętem o przekroju dwuteowym i krzyżowym. Siły krytyczne pręta w obu rozważanych przypadkach wyboczenia rosną wraz ze wzrostem sztywności podparcia sprężystego. Jednakże tylko dla wyboczenia skrętnego otrzymany punkt bifurkacji jest symetryczny i stateczny w całym zakresie zmienności sztywności podparcia. W przypadku wyboczenia giętnego punkt bifurkacji jest także symetryczny, ale może być niestateczny dla pewnego zakresu sztywności podparcia. Oznacza to możliwość obniżenia się obciążenia krytycznego przy uwzględnieniu nieuniknionych początkowych imperfekcji geometrycznych pręta.

Słowa kluczowe

PL

podparcie sprężyste; pręt cienkościenny; siła krytyczna

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 1999
• Tom: Vol. 45, nr 4
• Strony: 635--649
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz.,il.

Twórcy

autor

Szymczak C.

• Technical University of Gdańsk, Department of Civil Engineering

Bibliografia

• 1. V.Z. VLASOV, Thin-walled elastic beams [in Russian], Fizmatgiz, Moscow 1959.
• 2. C. SZYMCZAK, Buckling and initial post-buckling behavior of thin-walled I columns, Comput. Struct., 11, 481-487, 1980.
• 3. C. SZYMCZAK, Post-critical state of thin-walled I bar after torsional buckling [in Polish], Arch. Inż. Ląd., 25, 3, 399-411, 1979.
• 4. R.H. PLAUT, J-G. YANG, Lateral bracing forces in columns with two unequal spans, J. Struct. Engng., 119, 10, 2896-2912, 1993.
• 5. R.H. PLAUT, Requirements for lateral bracing of columns with two spans, J. Struct. Engng., 119, 10, 2913-2931, 1993.
• 6. J. VALENTINO, Y.-L. PI, N.S. TRAHAIR, Inelastic buckling of steel beams with central torsional restraints, J. Struct. Engng., 123, 9, 1180-1186, 1997.
• 7. J.M.T. THOMPSON, G.W. HUNT, A general theory of elastic stability, John Wiley & Sons, London 1973.