Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Validation of CSD advanced analysis of braced frame responses using subframe experimental investigations

Barszcz A. M.

Archives of Civil Engineering

|

2018

|

Vol. 64, nr 2

111--146

EN

This paper deals with a Continuous Stiffness Degradation (CSD) version of advanced analysis of braced steel framing. It is based on the gradual stiffness degradation concept of frame and truss members. A novelty of the approach presented herein is related to the introduction of the bracing member response in the whole range of its behaviour in tension and compression, including the post-limit range. The validation of the proposed advanced analysis is performed for braced framework with rolled angle section braces. The validation of the brace force-deformation model has been presented in the author’s earlier publication. The basis for the presented CSD advanced analysis is briefly summarized and its difference with regard to the Refined Plastic Hinge (RPH) version of advanced analysis is emphasized. Experimental investigations dealing with tests on portal braced sub-frame specimens are referred to briefly. Results of the experimental investigations are presented in the form of a frame global response and they are used for the validation of the developed computational model.

PL

Artykuł dotyczy analizy zaawansowanej – Continuous Stiffness Degradation (CSD) stalowych stężonych układów szkieletowych Pionowe stężenia ram składają się z elementów kratownicowych połączonych z elementami ramowymi. Technika modelowania oparta jest na koncepcji stopniowej degradacji sztywności elementów ramy i kratownicy. Nowatorstwo podejścia przedstawionego w niniejszym artykule związane jest z wprowadzeniem odpowiedzi elementu stężającego w całym zakresie jego zachowania przy rozciąganiu i ściskaniu, w tym w zakresie po osiągnięciu nośności na wyboczenie. Walidacja proponowanej zaawansowanej analizy jest przeprowadzana dla podsystemu ramowego składającego się z dwuteowników stanowiących ramę podstawową i jednego pręta stężającego z kątownika walcowanego, dla którego walidacja zależności siła-przemieszczenie została przedstawiona we wcześniejszej publikacji autora, cytowanej w artykule. Przedstawiono krótki przegląd propozycji analizy konstrukcji ram stalowych z uzasadnieniem wyboru zaawansowanej analizy CSD i określeniem jej odmienności w stosunku do zaawansowanej analizy udoskonalonego przegubu plastycznego (RPH). Zamieszczono wzory analityczne do wyznaczania współczynników redukcji sztywności i na wykresach pokazano przebieg ich zmienności przy obciążeniu momentem zginającym i siłą osiową w przypadku elementów ramowych, a w przypadku elementów kratowych tylko siłą osiową. Krótko omówiono program badań doświadczalnych stężonych podsystemów ram portalowych, który przedstawiany był szczegółowo we wcześniejszych publikacjach. Zamieszczono wyniki badań doświadczalnych w postaci ścieżek równowagi ram badanych doświadczalnie F–δF, z zaznaczonymi punktami granicznymi i charakterystycznymi, za które uznano osiągnięcie nośności wyboczeniowej przez pręt stężenia ramy. Wyniki te wykorzystano do walidacji opracowanego modelu obliczeniowego ram stężonych. Porównano przebieg ścieżek równowagi w zakresie sztywności i nośności układów oraz pokazano przebieg degradacji sztywności pręta stężenia i najbardziej obciążonego elementu rygla ramy. Porównano otrzymane analitycznie i numerycznie przebiegi zależności siła-odkształcenie oraz współczynnik redukcji sztywności w funkcji odkształcenia osiowego pręta stężenia. Wnioski sformułowano w odniesieniu do zastosowania zwalidowanego modelu w bezpośrednim projektowaniu stężonych stalowych konstrukcji szkieletowych.

2

Stateczność techniczna stalowych konstrukcji prętowych w ujęciu eurokodowej metody ogólnej

Giżejowski M., Stachura Z.

Inżynieria i Budownictwo

|

2016

|

R. 72, nr 2

82--90

PL

Przedstawiono zagadnienia projektowania elementów prętowych i prętowych konstrukcji stalowych na podstawie tzw. eurokodowej metody ogólnej. Skoncentrowano się na zagadnieniach projektowania elementów ściskanych oraz ściskanych z wyboczeniem giętnym w płaszczyźnie jednokierunkowego zginania. Przedstawiono przykład liczbowy i wnioski wynikające z analiz uwzględniających różne założenia projektowe.

EN

Aspects of design of steel structural members and whole structures composed of members are dealt with in relation to the so-called Eurocode’s general method. Problems of design verification criteria of compressed members and members subjected to compression as well as one way bending with in-plane buckling are focused on. Design example and concluding remarks yielding from the analyses performed with different assumptions are presented.

3

Current practice and future development in modelling. analysis and design of steel semi-continuous frames

Giżejowski M. A., Barszcz A. M., Kozłowski A., Ślęczka L.

Archives of Civil Engineering

|

2008

|

Vol. 54, nr 1

73-128

EN

This paper is of the state-of-the-art nature presenting aspects of modelling, methods of analysis and the strategy used contemporary in indirect (component resistance based) and direct (system resistance based) limit states design of steel frame structures. General issues related to actions, components behaviour (joints and members) and structure behaviour are addressed for both noncyclic and cyclic action design, covering in particular modelling and analysis methods of Eurocode 3, the code that has recently been adopted in Poland as the national code. Methods of global analysis of steel frames that take into account local and global imperfections, as well as second order effects, starting from the simplest elastic analysis and ending with the most sophisticated advanced ultimate strength analysis methods are described. Aspects related to the utilization of described methods of analysis in indirect and direct limit state design methods are also focused on. It is highlighted, that the advanced ultimate strength analysis methods create the perspective future for design of steel structures because, by including second order effects, local and global imperfections, as well as the joint and member stilfness degradation, the structural ultimate state is directly related to the limit point on the structure load deflection characteristic. Structural engineers therefore do not need to check neither individual member stability criteria nor the joint performance. Conclusions towards engineering design practice are drawn.

PL

Artykuł przedstawia stan wiedzy odnoszący się do zagadnień modelowania, metod analizy i strategii projektowania stalowych konstrukcji ramowych, zarówno w ujęciu pośrednim, bazującym na nośności elementów składowych ram, jak i w ujęciu bezpośrednim, bazującym na nośności całego ustroju. Omówiono ogólne zjawiska, związane z działaniem obciążeń monotonicznych i cyklicznych, z zachowaniem się części składowych ram (połączeń i elementów), jak i z zachowaniem się całych ustrojów. W szczególności opis obejmuje także zagadnienia modelowania i analizy ram wg Eurokodu 3 - normy projektowania konstrukcji stalowych, która została zatwierdzona ostatnio jako norma krajowa. Opisano stosowane rodzaje metod analizy, począwszy od najprostszych metod analizy sprężystej, a kończąc na metodach analizy zaawansowanej. Podkreślono ścisły związek pomiędzy stosowaną analizą a sposobem sprawdzania stanów granicznych ustrojów ramowych. Położono nacisk na zasady stosowania analizy zaawansowanej, która stanowi jedną ze współczesnych tendencji rozwoju konstrukcji stalowych. Pozwala ona na uwzględnienie imperfekcji lokalnych i globalnych, efektów drugiego rzędu, wpływu połączeń podatnych a jej wynikiem jest bezpośrednie sprawdzenie kryteriów stanów granicznych, bez konieczności pracochłonnego sprawdzania nośności poszczególnych elementów. Podano również zalecenia praktyczne do stosowania w obliczeniach inżynierskich.

4

A generalized M-R-M approach for modelling of the stability behaviour of imperfect stell elements and structures

Barszcz A., Giżejowski M.

Archives of Civil Engineering

|

2006

|

Vol. 52, nr 1

59-85

EN

Advanced analyses of imperfect structural systems require an appropriate modelling of instability effects in the formulation of element stiffness matrices. A simple solution, but not accurate enough for the evaluation of the load-deformation characteristic of imperfect struts, can be obtained by using the characteristic of a perfect strut but lowering its buckling load level to the ultimate load level of imperfect structural elements. Such a model requires only an input of the information related to buckling curves. This simplest approach to the prediction of the load-deformation characteristic of struts being components of imperfect structural systems is further developed by the authors of this paper in order to bring the modelling closer to reality. Two models are proposed for imperfect elements. They are based on a generalized stress-strain relationship of hypothetically perfect elements that reproduces the stability behaviour of real structural components, and when used in advanced analysis also the behaviour of the whole imperfect structural systems. The authors' proposal seems to be more realistic since it gives an opportunity to simulate the effect of imperfections on stability and nonlinear behaviour of real structures, composed of both imperfect frame elements (beam-column elements) and truss elements (bracing elements). The parameters of proposed models are calibrated in order to reproduce the buckling curves used in the Polish standard PN-90/B-03200. A comparative analysis is presented showing that the degree of accuracy of the proposed models in the reproduction of buckling curves from the considered design code is within the range of (+/-) 5%.

PL

Analiza zaawansowana nieidealnych układów prętowych wymaga przybliżonego modelowania efektów statecznościowych na poziomie formułowania stycznej macierzy sztywności elementu z imperfekcjami do analizy konstrukcji metodą elementów skończonych. Prostym rozwiązaniem, ale nie wystarczającym do poprawnego modelowania charakterystyki siły ściskającej i skrócenia pojedynczego elementu konstrukcji nieidealnej, jest przyjęcie charakterystyki jak dla pręta idealnego oraz obniżenie obciążenia krytycznego do poziomu nośności przy wyboczeniu pręta nieidealnego. Wspomniane podejście wymaga wprowadzenia informacji o parametrach opisujących krzywe wyboczeniowe, a zatem efekty degradacji sztywności przy zginaniu i sztywności przy odkształceniu podłużnym nie mogą być uwzględnione w analizie konstrukcji. W podejściu amerykańskim do zaawansowanej analizy konstrukcji wprowadzono do stycznej macierzy sztywności moduł styczny o zmiennej wartości, zależnej od aktualnego stanu wytężenia elementu konstrukcji. Podejście to pozwoliło na zbliżenie modelowania do rzeczywistego zachowania się konstrukcji. W niniejszej pracy opracowano konsekwentny model ciągłej degradacji sztywności, rozróżniając funkcje degradacji sztywności odkształcenia przy zginaniu i sztywności przy odkształceniu podłużnym, co pozwoliło na dalsze zbliżenie modelowania do zachowania się konstrukcji realnych. Wspomniane funkcje degradacji sztywności wynikają z uogólnionych relacji naprężenia i odkształcenia hipotetycznego elementu idealnego, który odtwarza zachowanie się elementu nieidealnego. Przy jednoczesnym zastosowaniu tych funkcji w stycznej macierzy sztywności elementu konstrukcji, analiza układu może być uważana za analizę zaawansowaną, gdyż pozwala na odtworzenie obliczeniowej nośności układu konstrukcyjnego przy zachowaniu tego samego poziomu bezpieczeństwa jaki został przyjęty w aktualnie obowiązujących normach projektowania przy ocenie nośności elementów wyizolowanych z konstrukcji. Zaproponowane podejście może być z powodzeniem zastosowane przy ocenie obliczeniowej nośności zarówno układów kratownicowych jak i układów ramowych złożonych z prętów z węzłami o zróżnicowanej sztywności. Parametry obu zaproponowanych funkcji degradacji sztywności zostały wymodelowane tak, aby odtworzyć poziom bezpieczeństwa przyjęty w podstawowej normie projektowania konstrukcji stalowych PN-90/B-03200. Analiza porównawcza wykazała, że opracowane modele i parametry bezpieczeństwa pozwalają na odtworzenie krzywych wyboczeniowych z normy PN-90/B-03200 z dokładnością (+/-) 5%, przy przyjęciu zróżnicowanych wartości współczynnika długości wyboczeniowej elementu.