Stability analyses and experimental investigation of doubly corrugated steel arch panels

• Autorzy: Walentyński R. , Cybulski R.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper describes briefly the stability analyses of doubly corrugated thin-walled steel panels which are used as a solution for arch buildings and roofing structures. As an example of such system the ABM MIC 120 prefabrication technology is chosen where factory on wheels makes cold-formed arch steel buildings or roofs in a very short time period as self-supporting panels. The main problem of such structures lies in the lack of proper theoretical model of the element due to its complex geometry. In order to understand the panel behavior, linear and non-linear stability analyses have been carried out with the use of ABAQUS software. The achieved results are compared with preliminary compression tests performed on steel samples. The main aim of this paper is to show how the complex geometry of such panel influences the magnitude of axial compression critical force.

PL

Artykuł zwięźle przedstawia analizę stateczności podwójnie giętych elementów cienkościennych, które są używane jako rozwiązanie dla budynków i przekryć dachowych. Przykładem takiego rozwiązania jest technologia prefabrykacji elementów cienkościennych zwana ABM MIC 120, gdzie mobilna fabryka produkuje w bardzo krótkim czasie zimno gięte samonośne panele do konstrukcji budynków stalowych o kształcie łuku lub łukowych przekryć dachowych. Główny problem tej technologii leży w braku odpowiedniego modelu teoretycznego tych paneli ze względu na ich złożoną geometrię. Aby zrozumieć zachowanie się paneli pod działaniem obciążeniem, liniowe i nieliniowe analizy stateczności zostały przeprowadzone w programie ABAQUS. Uzyskane wyniki porównano z wynikami otrzymanymi ze wstępnych badań laboratoryjnych przeprowadzonych na ściskanych próbkach paneli. Głównym celem tego artykułu jest pokazanie w jakim stopniu złożona geometria panelu wpływa na wielkość siły krytycznej.

Słowa kluczowe

EN

doubly corrugated; cold forming; steel; self-supporting panel; linear stability; non-linear stability

PL

podwójnie gięty; formowanie na zimno; stal; panel samonośny; liniowa analiza stateczności; nieliniowa analiza stateczności

• Wydawca: Silesian University of Technology
• Czasopismo: Architecture Civil Engineering Environment
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 5, no. 4
• Strony: 79--92
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz.

Twórcy

autor

Walentyński R.

• Faculty of Civil Engineering, The Silesian University of Technology, Akademicka 5, 44-100 Gliwice, Poland

autor

Cybulski R.

• Faculty of Civil Engineering, The Silesian University of Technology, Akademicka 5, 44-100 Gliwice, Poland

Bibliografia

• [1] Abaqus; www.simulia.com
• [2] Aren Construction; www.archconstruction.ru
• [3] Biegus A., Kowal A.; Collapse of a barrel vault hall madę from cold-formed shells- in Polish, Engineering and Construction, No. 10, 2011, p.523-526
• [4] Cook R. D.; Concepts and applications of finite ele-ments analysis, John Wiley and Sons Inc., 2002
• [5] Cybulski R., Kozieł K.; Introduction to stiffness inves-tigation of ABM K-span arch structures, 4th International Interdisciplinary Technical Conference of Young Scientists, 2011, Chapter 2, p.206-210
• [6] Eurocode 3; Design of steel structures- Part 1-1: General rules and rules for buildings, EN 1993-1-1,2007
• [7] Eurocode 3; Design of steel structures- Part 1-5: Plated structural elements, EN 1993-1-5, 2006
• [8] Ingspol; www.ingspol.cz
• [9] Konsorcjum Hale Stalowe (Industrial Steel Consortium); www.ptech.pl
• [10] Kowal A.; Dachy dużej rozpiętości z blachy fałdowej w technologii ABM (Large span corrugated roofs madę in ABM technology), Building materials, Vol.6 No.454, 2010, p.7-8 (in Polish)
• [11] MangA. H.; Finite element analysis of doubly corru­gated shells, Journal of the Structural Division, No.10, 1976, p.2033-2050
• [12] M.I.C. Industries Inc; www.micindustries.com
• [13] TAJANA s.r.o.; www.tajana.sk
• [14] US Nav; US Navy Corse, Steel Builder NAVEDTRA 14251, Vol.2, 1996
• [15] Walentyński R., Cybulski R., Kozieł, K.; Achilles' heli of the ABM 120 doubly corrugated profiles, 9th International Conference on New Trends in Statics and Dynamics of Buildings, Slovak University of Technology in Bratislava, 2011, p.25-28
• [16] Walentyński R.; Design problems of cold formed light-weight ark structures, Local seminar of IASS Polish Chapter, 2004
• [17] Walentyński R., Cybulski R., Kozieł K; Numerical models of ABM K-Span steel arch panels, ACEE Architecture, Civil Engineering, Environment Journal, Vol.4, No.4, 2011; p.105-114
• [18] Węglopol Sp. z o.o.; www.weglopol.eu
• [19] Wu L., Gao X., Shi Y, Wang Y.; Theoretical and Experimental Study on Interactive Local Buckling of Arch-shaped Corrugated Steel Roof, Steel Structures, No.6, 2006, p.45-54
• [20] Xu L., Gong Y, Gou, P.; Compressive tests of cold-formed steel curved panels, Journal of Constructional Steel Research, No.57, 2001, p.1249-1265
• [21] Xuewei F.; A simplified computation model for arch-shaped corrugated shell roof, Third International Conference on Thin-Walled Structures, 2001