Cylindrical shells made of stainless steel – investigation of postbuckling

• Autorzy: Stehr S. , Stranghoner N.

Identyfikatory

DOI

10.1515/ceer-2017-0029

Warianty tytułu

Powłoki cylindryczne ze stali nierdzewnej - badanie stanów pokrytycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The relevant load case of open thin-walled shells is often wind loading during construction. Because of the missing stabilization effect of the roof they show a very high sensitivity to buckling which results into higher wall thicknesses. As part of the European RFCS research project BiogaSS the Institute for Metal and Lightweight Structures of the University of Duisburg-Essen carried out investigations on open thin-walled tanks made of austenitic and duplex stainless steels under wind load to study a possible economic advantage which might be gained from the consideration of the elastic postbuckling behaviour. This contribution presents not only experimental and numerical results but also first recommendations regarding the range of possible buckling reduction factors which might be incorporated in future revisions of EN 1993-1-6 and EN 1993-4-2.

PL

Najbardziej adekwatnym przypadkiem obciążenia otwartych, cylindrycznych powłok cienkościennych jest obciążenie wiatrem podczas wznoszenia powłoki. Wobec braku stabilizującego efektu dachu, powłoki wykazują bardzo dużą wrażliwość na wyboczenie, która prowadzi do konieczności zwiększenia grubości ścian powłoki. Instytut Konstrukcji Lekkich i Metalowych Uniwersytetu Duisburg-Essen przeprowadził badania stateczności otwartych zbiorników cienkościennych wykonanych z nierdzewnych blach ze stali austenicznej i ze stali duplex poddanych działaniu obciążenia wiatrem. Celem tych badań było określenie możliwych korzyści ekonomicznych wynikających z uwzględnienia sprężystych stanów pokrytycznych. Badania te były częścią Europejskiego Projektu RFCS BiogaSS. Prezentowana praca przedstawia nie tylko wyniki badań eksperymentalnych i analiz numerycznych, lecz także pierwsze propozycje zaleceń dotyczących zakresu redukcyjnych współczynników wyboczeniowych, które w przyszłości mogą być włączone do norm EN 1993-1-6 i EN 1993-4-2.

Słowa kluczowe

EN

cylindrical shells; stainless steel; wind loading; postbuckling; EN 1993-1-6

PL

powłoka cylindryczna; stal nierdzewna; obciążenie wiatrem; stan pokrytyczny; EN 1993.1.6

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Uniwersytetu Zielonogórskiego
• Czasopismo: Civil and Environmental Engineering Reports
• Rocznik: 2017
• Tom: No. 25(2)
• Strony: 185--197
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Stehr S.

• University of Duisburg-Essen, Essen, Germany

autor

Stranghoner N.

• University of Duisburg-Essen, Essen, Germany

Bibliografia

• 1. Binder B.: Stabilität einseitig offener, verankerter, aussendruckbelasteter Kreiszylinderschalen unter besonderer Berücksichtigung des Nachbeulverhaltens, PhD-Thesis, University-GH Essen, Fachbereich 10, 1996.
• 2. Binder B., Schmidt H.: Experimentelle Untersuchungen zum elastischen Beul- und Nachbeulverhalten extrem dünnwandiger, einseitig offener Kreiszylinderschalen mit und ohne Randversteifung unter konstantem Manteldruck, Research Report 71, University-GH Essen, Fachbereich 10, 1997.
• 3. DASt-Richtlinie 017 Entwurf 1992: Beulsicherheitsnachweise für Schalen. Deutscher Ausschuß für Stahlbau, Stahlbau-Verlagsgesellschaft Köln.
• 4. DIN 18800-4:2008-11. Steel structure - Part 4: Stability - Analysis of safety against buckling of shells.
• 5. EN 1993-1-4:2006. Eurocode 3: Design of steel structures - Part 1-4: General rules - Supplementary rules for stainless steels.
• 6. EN 1993-1-6:2007 + AC:2009. Eurocode 3: Design of steel structures - Part 1-6: Strength and stability of shell structures.
• 7. EN 1993-4-2:2007 + AC:2009. Eurocode 3: Design of steel structures - Part 4–2: Tanks.
• 8. EN 10025-2:2004. Hot rolled products of structural steels - Part 2: Technical delivery conditions for non-alloy structural steels.
• 9. EN 10088-4:2009. Stainless steels – Part 4: Technical delivery conditions for sheet/plate and strip of corrosion resisting steels for construction purposes.
• 10. Esslinger M., Geier B.: Postbuckling behaviour of structures, Wien/New York, Springer-Verlag, 1975.
• 11. Franke A. A.: Vergleichende experimentelle und numerische Untersuchungen zur Ermittlung von zusätzlichen Faktoren unter der Berücksichtigung des elastischen Nachbeulverhaltens von offenen dünnwandigen Kreiszylinderschalen aus nichtrostendem Stahl unter Windbelastung im Bauzustand, Master-Thesis, Essen, University of Duisburg-Essen, Institute for Metal and Lightweight Structures, 2015.
• 12. Jejji A.: Zum Nachbeulverhalten von zylindrischen Tanks aus nichtrostenden Stählen unter Windbelastung im Bauzustand, Master-Thesis, Essen, University of Duisburg-Essen, Institute for Metal and Lightweight Structures, 2013.
• 13. Lange H., Schmidt H.: Ergänzende experimentelle Untersuchungen zum Nachbeulverhalten dünnwandiger, einseitig offener, randversteifter Kreiszylinderschalen unter konstantem und windähnlichem Manteldruck, Research Report 78, University-GH Essen, Fachbereich 10, 1998.
• 14. Schmidt H.: Stabilität stählerner Schalentragwerke, in: Stahlbau-Kalender 2009, edt. U. Kuhlmann, 2009, p. 529–612.
• 15. Schmidt H., Binder B., Lange H.: 1996a. Postbuckling design of extremely thin walled cylindrical tanks, European Workshop, Thin-Walled Steel Structures, Krzyzowa, Poland, 1996.
• 16. Schmidt H., Binder B., Lange, H.: Windbuckling design of open thin-walled cylindrical tanks, Advances in Steel Structures, ICASS’96, 1996.
• 17. Schmidt H., Binder B., Lange, H.: Postbuckling strength design of open thin-walled cylindrical tanks under wind load, in: Thin-Walled Structures 31 (1998), p. 203–220, 1998.
• 18. Song Y.: Vergleichende numerische Untersuchungen zum Einfluss von verschiedenen Ersatzimperfektionen auf das Nachbeulverhalten von offenen dünnwandigen Kreiszylinderschalen aus nichtrostendem Stahl unter Windbelastung im Bauzustand, Master’s thesis, Essen, University of Duisburg-Essen, Institute for Metal and Lightweight Structures, 2014.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).