Verification of FEM program solutions of stability and torsion problems for I shape steel members

• Autorzy: Gosowski B. , Niżniowski P.

Warianty tytułu

PL

Weryfikacja rozwiązań programami MES z zakresu stateczności i skręcania stalowych elementów dwuteowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The results of studies upon the suitable numerical model, within the method of finite elements have been presented herein, in order to enable the rational computation of the critical resistance of the flexural-torsional buckling for I-shape columns, laterally braced at point in the plane of minor bending stirfness. Results of the computation while different finite elements and computer systems FEM are applied have been compared with that obtained analytically and experimentally for IPE 100 columns. Analogical verification has been also made for a simple model of bars from IPE 120, subjected to non-uniform torsion in order to find out the cause of results' discrepancy. In this case angles of torsion and warping of bars have been compared. Moreover, the effect of different placement of the lateral bracings, owing to the axes, of axially and unaxially compressed IPE 400 columns, on their critical resistance of spatial buckling has been analysed. The comparison has been carried out on the basis of analytical and numerical solutions.

PL

Omawiane badania są związane z poszukiwaniem odpowiedniego modelu numerycznego w ramach systemu komputerowego metody elementów skończonych, który umożliwi racjonalne wyznaczanie obciążenia krytycznego wyboczenia giętno-skrętnego stalowych słupów dwuteowych z punktowymi stężeniami poprzecznymi, zlokalizowanymi w płaszczyźnie mniejszej sztywności giętnej słupów. Wyniki obliczeń numerycznych, przeprowadzonych z zastosowaniem różnych elementów skończonych i systemów komputerowych MES, porównano z wynikami rozwiązań analitycznych i badań doświadczalnych słupów wykonanych z dwuteowników IPE 100. Analogiczną weryfikację przeprowadzono również na prostszym modelu prętów wykonanych z dwuteowników IPE 120, poddanych nieswobodnemu skręcaniu, aby upewnić się co do przyczyny rozbieżności wyników. W tym przypadku porównywano kąty skręcenia i deplanację prętów. Artykuł zawiera ponadto analizę wpływu zróżnicowanego usytuowania stężeń poprzecznych względem osi słupów ściskanych osiowo i mimośrodowo na nośność krytyczną wyboczenia przestrzennego, na przykładzie słupów wykonanych z dwuteowników IPE 400. Porównania w tym wypadku przeprowadzono bazując na rozwiązaniach analitycznych i numerycznych.

Słowa kluczowe

EN

thin-walled cross-section; column; compression; bending; flexural-torsional buckling; beam; non-uniform torsion; modelling; FEM; finite element method; stability; torsion; I shape member; steel member; buckling

PL

metoda elementów skończonych; stateczność; skręcanie; wyboczenie; element stalowy; element dwuteowy

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 54, nr 1
• Strony: 129--145
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., il.

Twórcy

autor

Gosowski B.

autor

Niżniowski P.

• University of Technology, Wrocław, Poland,

Bibliografia

• 1. V. Z. VLASOV, Thin-walled elastic members ([in Russian] 2nd ed. GIFML, Moscow 1959.
• 2. C. SZYMCZAK, I. KREJA, T. MIKULSKI, M. KUJAWA, Sensitivity analysis of beams and frames made of thin-walled members, Gdańsk University of Technology Publishers, Gdańsk 2003.
• 3. B. GOSOWSKI, Spatial stability of monosymmetrical thin-walled bars with concentrated elastic constraints subjected to compression and bending [in Polish], Archiwum Inżynierii Lądowej, 35, 2, 165-181, 1989.
• 4. B. GOSOWSKI, Spatial buckling of thin-walled steel-construction beam-columns with discrete bracings, Journal of Constructional Steel Research, 52, 3, 293-317, 1999.
• 5. K. ROIK, J. CARL, J. LINDNER, Biegetorsionsprobleme gerader dünnwandiger Stäbe, W. Ernst u. Sohn, Berlin, München, Düsseldorf 1972.
• 6. COSMOS/M Electronic Documentation, Structural Research Analysis Corporation, 1985-1999.
• 7. E. RUSIŃSKI, Finite elements method, System COSMOS/M [in Polish]. WKŁ, Warszawa 1994.
• 8. E. RUSIŃSKI, J. CZMOCHOWSKI, T. SMOLNICKI, Advanced method of finite elements in supporting structures [in Polish], Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2000.
• 9. ABAQUS Documentation, Hibbitt, Karlsson & Sorensen, Abaqus Inc. 2003.
• 10. W. BOGUCKI, M. ZYBURTOWICZ, Tables for designing metal structures [in Polish], Arkady, Warszawa 1996.
• 11. B. Gosowski, Torsion and bending of open, braced members of metal structures [in Polish]. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2004.
• 12. B. GOSOWSKI, P. NIŻNIOWSKI, Torsion investigation of stiffened I-bars [in Polish], Inżynieria i Budownictwo, 59, 10, 576-580, 2003.