Experimental and numerical studies upon load-bearing capacity of locally strengthened corrugated sheets

• Autorzy: Biegus A. , Czepiżak D.

Warianty tytułu

PL

Doświadczalne i numeryczne badania nośności granicznej lokalnie wzmocnionych blach fałdowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The resistance of multi-span corrugated sheets is often lower than that one obtained for single span elements due to high stress in the cross-section over an intermediate support. Owing to the combined loading caused by a bending moment and a concentrated force, this resistance is also lower than the resistance of midspan cross-sections. The increase of the resistance of critical cross-sections can be effectively reached by an extra cover plate or by lap connection. The supporting regions produced in this way have double cross-sections and their interactive resistance and bending rigidity are not recognized. Consequently, the experimental resistance of corrugated sheets with double cross-sections, subjected to combined load M - F, has been presented. Tests have been executed on 35 models with following variable parameters: the length of strengthening a, span l, position of the profiled sheet, construction of the strengthening, number and position of connectors. The obtained results have been compared with those determined for not strengthened models and next, with numerical results. Test results have formed a basis for the rational creation of the numerical model FEM of the element. Thus, parametrical analyses on strengthened corrugated sheets (having the same variable parameters as assumed in tests) were possible. In comparison with an expensive experimental investigations, the numerical analyses FEM allowed to gain a wider range of information about the structures behaviour. The theoretical analysis allows, among others: to recognize the process of the structures' failure, to determine reactions in the region of surface contact of two corrugated sheets, computation of the internal forces in connectors. Practical conclusions resulting from both tests and parametrical analyses of locally strengthened corrugated sheets have been formulated.

PL

Nośność wieloprzęsłowych blach fałdowych jest często mniejsza od nośności ustrojów jednoprzęsłowych, gdyż o doborze ich przekroju decyduje strefa podpory pośredniej. Nośność przekroju podporowego, z powodu interakcyjnego wytężenia momentem zginającym i dociskiem reakcją podporową, jest mniejsza od wytrzymałości przekrojów przęsłowych. Skutecznym sposobem zwiększenia nośności przekrojów krytycznych konstrukcji jest wzmocnienie dodatkowym arkuszem blachy fałdowej lub zakładkowe połączenie uciąglającej. Skonstruowane w ten sposób strefy podporowe konstrukcji mają zdwojony przekrój poprzeczny, a ich nośności interakcyjne i sztywności giętne nie są rozpoznane. Dlatego wykonano przedstawione badania doświadczalne blach fałdowych o zdwojonych przekrojach poprzecznych, poddanych jednoczesnemu zginaniu i dociskowi M - F. Zbadano 35 modeli o zmiennych parametrach: długości wzmocnienia a, rozpiętości przęsła l, pozycji (ułożenia) blachy fałdowej w trakcie badań, konstrukcji wzmocnienia oraz ilości i rozmieszczenia łączników. Otrzymane rezultaty zostały porównane z wynikami badań modeli bez wzmocnienia, a następnie z wynikami obliczeń numerycznych. Ponadto rezultaty badań stanowiły podstawę do opracowania i kalibracji modelu MES konstrukcji. Umożliwił on wykonanie analiz parametrycznych wzmocnionych blach fałdowych. Analiza numeryczna MES pozwala w porównaniu z kosztownymi badaniami doświadczalnymi, uzyskać szerszy zakres informacji o wytężeniu i zachowaniu się konstrukcji. Umożliwia ona między innymi: rozpoznanie mechanizmu zniszczenia, wyznaczenie reakcji (oddziaływań) w strefie kontaktu powierzchni dwóch blach fałdowych, obliczenie sił w łącznikach. W pracy zostały sformułowane wnioski praktyczne wynikające zarówno z badań doświadczalnych jak i analizy parametrycznej lokalnie wzmocnionych blach fałdowych.

Słowa kluczowe

EN

experimental investigation; numerical investigation; load-bearing capacity; corrugated sheets; local strengthening

PL

badanie doświadczalne; badanie numeryczne; nośność graniczna; blacha fałdowa; wzmocnienie lokalne

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 55, nr 1
• Strony: 11--28
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., il.

Twórcy

autor

Biegus A.

autor

Czepiżak D.

• University of Technology, Wrocław, Poland,

Bibliografia

• 1. ABAQUS Version 6.4 Documentation, Analysis User's Manuał vol. I-VI.
• 2. A. BIEGUS, Corrugated sheets locally strengthened [in Polish], Inżynieria i Budownictwo, 2, 63-77, 2001.
• 3. A. BIEGUS, D. CZEPIŻAK, Investigation of interactive strength concerning strength combined bending web crippling of cross-section inn steel sheets [in Polish], 51 Konferencja Naukowa KILiW PAN i KN PZITB, Krynica 2005.
• 4. A. BIEGUS, D. CZEPIŻAK, Research on the interactive resistance of corrugated sheets under combined bending and contact pressure, Thin-Walled Structures, 44, 8, 2006.
• 5. A. BIEGUS, D. CZEPIŻAK, Experimental investigations on combined strength of corrugated sheets with strengthened cross sections under bending and compression [in Polish], 52 Konferencja Naukowa KILiW PAN i KN PZITB, Krynica 2006.
• 6. A. BIEGUS, D. CZEPIŻAK, Numerical analyses of resistance of locally strengthened shets [in Polish], 53 Konferencja Naukowa KILiW PAN i KN PZITB, Krynica 2007.
• 7. D. CZEPIŻAK, Load-bearing capacity of locally strengthened multi-span corrugated sheets [in Polish], Dissertation. Institute of Civil Engineering of Wrocław Technical University, Wrocław 2006, http://www.dbc.wroc.pl/publication/1244.
• 8. EN 1993-l-3:20xx Part 1-3: General rules. Supplementary rules for cold formed thin gauge members and sheeting, CEN, Brussels, 2002.