Imperfection sensitivity of slender wind-loaded cylindrical steel shells

• Autorzy: Timmel I. , Köhn K. , Schneider W. , Thiele R.

Warianty tytułu

PL

Wrażliwość na niedoskonałości wiotkich stalowych powłok cylindrycznych pod obciążeniem od wiatru

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The progress of the computationally possibilities allows it nowadays to determine the load bearing capacity of steel shell structures by a geometrically and materially non-linear analysis with imperfections included, which is specified in the Eurocode, type of analysis GMNIA. The Eurocode recommends to apply so called equivalent geometric imperfections. Currently only the imperfection amplitude is specified in the standard. But there are little or no statements about the pattern, the length and the location. It is investigated in the paper, if this is sufficient and applicable to slender wind-loaded cylindrical steel shells, which are used for instance as chimneys. The study concentrates on the influence of the location and the length of the imperfection. It is concluded that the specifications of the Eurocode about the equivalent geometric imperfections need a modification: Statements about the imperfection length are necessary in addition to the statements about the imperfection amplitude, if the influence of the different parameters shall be realistically covered. It is shown further in the paper, that the possible locations of the global buckling of the perfect shell, according to the extended concept of the quasi-collapse-affine imperfections, are also most unfavourable imperfection locations.

PL

Postęp możliwości obliczeniowych pozwala obecnie na określenie nośności stalowych konstrukcji powłokowych stosując geometrycznie i materiałowo nieliniową analizę z uwzględnieniem niedoskonałości (imperfekcji), co jest wymagane w Eurokodzie — analiza typu GMNIA. Eurokod zaleca zastosowanie tzw. równoważnych niedoskonałości geometrycznych. Obecnie jedynie amplituda imperfekcji jest określona w normie. Lecz jest brak lub niewiele wskazówek dotyczących jej kształtu, długości i umiejscowienia. W niniejszej pracy przeprowadza się badanie, czy jest to wystarczające w zastosowaniach do smukłych cylindrycznych stalowych powłok obciążonych wiatrem, które są stosowane na przykład jako kominy. Badanie koncentruje się na wpływie umiejscowienia i długości imperfekcji. Wnioskiem jest, że specyfikacje Eurokodu dotyczące równoważnych imperfekcji geometrycznych wymagają modyfikacji: określenie długości imperfekcji jest konieczne oprócz określenia jej amplitudy, jeśli wpływ różnych parametrów ma być rzeczywiście uwzględniony. Ponadto wykazano w pracy, że możliwe miejsca globalnego wyboczenia doskonałej powłoki — zgodnie z rozszerzonym pojęciem "quasi — skłonnych do zniszczenia" niedoskonałości — są równocześnie najniekorzystniejszymi miejscami imperfekcji.

Słowa kluczowe

PL

powłoka stalowa; powłoka cylindryczna; powłoka wiotka; wrażliwość; obciążenie wiatrem; imperfekcja

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2003
• Tom: Vol. 49, nr 3
• Strony: 431--438
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., il.

Twórcy

autor

Timmel I.

• Institute of Static and Dynamic, University of Leipzig, Leipzig, Germany

autor

Köhn K.

• Institute of Static and Dynamic, University of Leipzig, Leipzig, Germany

autor

Schneider W.

• Institute of Static and Dynamic, University of Leipzig, Leipzig, Germany

autor

Thiele R.

• Institute of Static and Dynamic, University of Leipzig, Leipzig, Germany

Bibliografia

• 1. ENV 1993-1-6 EUROCODE 3, Design of steel structures - Part 1-6: General rules Supplementary rules for the shell structures. CEN, Brussels 1999.
• 2. W. SCHNEIDER, Strukturanalyse schlanker stählerner Kreiszylinderschalen unter statischer Windbelastung (Structural analysis of slender cylindrical steel shells under wind load). Shaker- Verlag, Aachen 2000.
• 3. W. SCHNEIDER, K. HÖHN, I. TIMMEL, R. THIELE, Quasi-collapse-affine imperfections at slender wind-loaded cylindrical steel shells, Proc. 2nd European Conference on Computational Mechanics - ECCM 2001, Cracow, Poland, CD-ROM, 2001.
• 4. 1. G. TENG, J. M. ROTTER,Buckling oj pressurized axisymmetrically imperfect circular cylinders under axial load, Journal of Engineering Mechanics, ASCE, 118, 229-247, 1982.
• 5. ENV 1991-2-4 EUROCODE 1 Basis of design and actions on structures - Part 2-4: Actions on structures - Wind actions. CEN, Brussels 1995.
• 6. Y. BASAR, W. B. KRÄTZIG, A consistent shell theory Jor finite deformations, Acta Mechanica 76, s. 73-87, 1989.
• 7. W. ZAHLTEN, A contribution to the physically and geometrically nonlinear computer analysis of general reinforced concrete shells, Technical Report 90-2, Dept. Civ. Eng., University of Bochum, 1990.