Load capacity of steel structures taking into account low cycle fatigue

• Autorzy: Łubiński M. , Wojnowski W. , Goss C.

Warianty tytułu

PL

Nośność graniczna konstrukcji stalowych z uwzględnieniem zmęczenia niskocyklowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Fatigue of materials and steel structures is an important and difficult problem for design engineers. This problem is complicated by welded connections, which cause an appreciable increase of effort in local areas of structure. Opinion is expressed that over 50% of all structural steel failures are connected with fatigue process. In this paper limit capacity of steel elements is discussed according to Polish Code PN-90/B-03200 and Eurocode 3 with the aim to relate it with the problems of fatigue durability. Next, the calculation method of Iow-cycle fatigue used at present is presented together with its critical assessment. On the basis of own investigations, the method is given of fatigue durability, based on deformation approach. The results of own investigations are also presented concerning the shape factor for a notch in form of a longitudinal rib welded to the structure.

PL

Zmęczenie materiału i konstrukcji stalowych jest ważnym problemem dla konstruktorów. Problem ten jest komplikowany przez połączenia spawane, które powodują istotny wzrost wytężenia w lokalnych obszarach konstrukcji. Istnieje pogląd, że ponad 50% wszystkich awarii konstrukcji stalowych jest związanych z procesami zmęczenia. W pracy omówiono nośność graniczną elementów konstrukcji stalowych wg PN-90/B-03200 oraz Eurocodu 3 w celu jej powiązania z problemami trwałości zmęczeniowej. Następnie przedstawiono obecnie stosowaną metodę obliczeń zmęczenia niskocyklowego opartą na rozwiązaniach szkoły Serensena i przedstawiono ocenę tej metody. Istotnym elementem pracy jest przedstawienie na podstawie własnych badań doświadczalnych inżynierskiej metody oceny trwałości zmęczeniowej opartej na ujęciu odkształceniowym.Przedstawiono także wyniki badań własnych dotyczących wspłóczynnika kształtu dla karbu w postaci żebra podłużnego przyspawanego do konstrukcji oraz zaproponowano bezpieczne rozwiązania tego problemu.

Słowa kluczowe

PL

nośność graniczna; konstrukcja stalowa; zmęczenie niskocyklowe; PN-90/B-03200; Eurokod 3; trwałość zmęczeniowa; odkształcenie

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2002
• Tom: Vol. 48, nr 2
• Strony: 184--204
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., il.

Twórcy

autor

Łubiński M.

• Military University of Technology, Warszawa

autor

Wojnowski W.

• Military University of Technology, Warszawa

autor

Goss C.

• Military University of Technology, Warszawa

Bibliografia

• 1. CEN/TC 250 EUROCODE 3, General rules and rules for buildings, 1993-1-1.
• 2. ISO TC 67/SC STEEL STRUCTURES. Materials and desing, February 1994.
• 3. PN-90/B-03200, STEEL STRUCTURES, Design rules.
• 4. S. KOCAŃDA, A. KOCAŃDA, A law cycle fatigue dumbility of metals [in Polish], PWN, Warszawa 1989.
• 5. J .A. SZALA, Hypotheses for the summation of fatigue damage [in Polish] Edition of Technical-Agricultural Academy, Bydgoszcz 1998.
• 6. N.A. MACHUTOV, A.P. GUSIENKOV, M.M. GALENIN, Strength calculations of structural elements at law cycle load [in Russian], Methodical guidelines, Moscov 1987.
• 7. AMERICAN NATIONAL STANDARD ANS/ AISC N 690 -1984. Nuclear facilities - Steel Safety Related Structures for Desing, Fabrication and Erection.
• 8. K. Roik, Forlesungen über Stahlbau, Berlin Verlag, 1978.
• 9. S.V. SERENSEN, V.P. KOGAEV, Dumbility of machine elements taking into consideration probability of failure under changing load [in Russian], Machine design Report 1, 1966.
• 10. N.A. MACHUTOV, A.N. ROMANOV, Team-Werk: Statistical basis of law cycle failure [in Russian], Science, Moscov 1989.
• 11. S. KOCAŃDA, J. SZALA, Foundations of fatigue calculations [in Polish], PWN, Warszawa 1997.
• 12. M. WOJNOWSKI, CZ. Goss, W. LUBIŃSKI, S. KLYSZ, Investigations of law cycle strength of 18G2A and St3S steels [in Polish], Inżynieria i Budownictwo, 7, Warszawa 2001.
• 13. W. ŁUBIŃSKI, A. FILIPOWICZ, W. ŻÓŁTOWSKI, Metal structures, Part l, Arkady, Warszawa 2000.
• 14. P.C. PARIS, F.A. ERDOGAN, An critical analysis of crack propagation laws, J.of Basic Engineering, ASME Transactions, Sedes D, 4, 1963.
• 15. N.L. Ho, F.V. LAWRENCE, Predicting the notch root stress in welds from remote strain measurements, University of Illinois, Urbana, Champaign 1980.
• 16. AS ME CODE FOR PRESSURE PIPING, B31, An American National Standard, N. Y. 10017, 1992 Edition.
• 17. Cz. Goss, L. ŚLĘCZKA, W. WOJNOWSKI, Determination of stress concentration for notches in from of longitudinal ribs [in Polish], XVII Symposium on Fatigue and Fissure Mechanics, Bydgoszcz 2000, pp. 149-156.
• 18. N.A. Machutov ez al. States of equilibrium at law cycle loads [in Russian], Edition, Science, Moscov 1981.