Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Behavior study of the steel plate girder with a cellular honeycomb web

Ammash Haider K., Shaffaf Noora N.

Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska

|

2023

|

Vol. 32, No. 2

101--116

EN

Based on the experimental test results of the authors, this investigation is concerned with the finite element analysis to examine and compare the load values and failure modes of the authors’ results. This research was conducted using the Abaqus software. The experimental work included the fabrication of twelve plate girders with honeycomb and flat web plate corrugation patterns, which were then tested under a single concentrated load at the midspan. According to the corrugation dimension or outer honeycomb web thickness, the honeycomb steel plate web girder is divided into three groups (60 mm, 80 mm and 100 mm). The specimens also involved plate girders with a flat web. The specimens were created with three lengths (600 mm, 1,200 mm and 1,800 mm). The Abaqus software was used in finite element models to simulate the concentrated load. The numerical results demonstrated that the 60 mm thick honeycomb web provides a greater load-bearing capacity and shear strength than other girders. The 20 mm honeycomb corrugation on the steel plate girder indicates the increased and improved shear resistance. The conclusion was that as the width of the corrugation increased, so did the steel web’s ultimate load and shear strength, resulting in a positive relationship between the critical shear buckling load of the web and the moment of inertia at the strong axis. When the dimension of the corrugation increases, the moment of inertia of the Y axis (Iy) decreases; thus, the plate girder will fail with a less critical buckling load (Pcr). Also, it can be concluded that as the steel plate thickness of the honeycomb web increases, the shear resistance increases as well. However, the spacing between the intermediate stiffener or the horizontal spacing of the web panel can enhance the shear resistance of honeycomb web girder if it was decreased due to increasing the action of tension field force that resists the diagonal tension developed at the web panel by the applied midspan concentrated force.

2

A novel composite joint with corrugated web and cover plates for simultaneously improving anti‑collapse resistance and seismic behavior

Wang Jing-Xuan, Wang Wen-Qi, Gao Shan

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2023

|

Vol. 23, no. 2

art. no. e77, 2023

EN

This paper presents a numerical study on the progressive collapse response of concrete-filled steel tube (CFST) composite joint. A novel beam-column connection by using corrugated web and cover plate is proposed to enhance the collapse resistance of the joint. The simulated response is evaluated in terms of the ultimate load and deformation capacity of the joints for column removal scenario and cyclic loading. The results indicate that the corrugated web and cover plates connection can effectively delay the local buckling and fracture of the steel beam. Those configuration details have a significantly positive effect on the development of internal force, especially in the catenary mechanism stage to provide tensile force. Moreover, only after the fracture of the bottom fange, the corrugated web of the beam begins to contribute to the anti-collapse capacity of the joint. Compared with the CFST column-steel beam joint with fat beam web, the anti-collapse capacity and the vertical displacement of the joint are increased by 75.9% and 92.8%, respectively. Furthermore, a simplifed calculation method for the anti-collapse capacity of the joint is proposed according to the resistance mechanism analysis. In addition, the seismic evaluation of the novel joint based on anti-collapse design indicates that the novel connection details can signifcantly improve the collapse resistance of the joint, without impairing its seismic resistance.

3

Effect of shear span-to-depth ratio on behavior of sandwich core steel girder with corrugated web

Abdullah Mazin D., Muhaisin Muthana H., Ammash Haider K.

Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska

|

2022

|

Vol. 31, No. 2

79--87

EN

Girders with corrugated steel web are preferred and widely used in recently constructed bridges and industrial buildings. Sandwich core girders with corrugated web are constructed by adding two plates (skins) to the corrugated web. This study aims to investigate the shear span-to-depth ratio impact on the performance of sandwich core steel girders with corrugated web. Three span-to-depth ratios (a/d): 1.0, 1.833 and 2.5, were examined. The test includes three girders with sandwich web thickness of 30 mm, three girders with 60 mm sandwich web thickness, and three girders with conventional flat webs. A total of nine simply supported steel girders subjected to a concentrated load were fabricated and tested up to failure. The responses of the examined girders are presented in term of the load deflection curves, the ultimate load, and the maximum displacement. Among the conclusions drawn in this study that girders with sandwich core thickness of 30 mm demonstrate higher ultimate load capacity than girders with sandwich core of 60 mm, the maximum difference in the ultimate load capacity was about 20% and can be seen at a/d equals to 1.0. The results also pointed out that the behavior of the beams was noticeably impacted by the shear span-to-depth ratio.

4

Post buckling resistance reserve of corrugated girders with support stiffeners

Basiński Witold

Archives of Civil Engineering

|

2022

|

Vol. 68, nr 4

513--536

EN

The analysis of web-corrugated and trapezoidal profiled web girders focuses on the description of buckling resistance, possibly the ultimate resistance neglecting the post-buckling resistance reserve of girders. The problem is still the post-buckling resistance reserve and its possible application in practice. For this purpose this paper presents the analysis of tests on shear resistance of the corrugated web of SIN girders with the support stiffeners in the pre- and post-buckling zones. There are also presented values of the post-buckling resistance zone and the mutual relationships between pre- and post-buckling resistance zones. Values of these zones are related to optimization of the web-corrugated girders, which consists in enlarging the zone of pre-critical resistance and balancing between shear resistance and bending resistance. The experimental tests were performed on 20 girders with the following web depth: 500, 1000, 1250, and 1500 mm, composed of three pre-assembled units. The girders with a simply supported beam system and a simply supported beam with a single cantilever were made of pre-assembled units joined by means of high strength preloaded bolts. The numerical analysis by FEM was conducted for the models with web depth from hw = 500 to 1500 mm at the full range of web thickness 2,0; 2,5, and 3 mm. The tests showed that stiffness of the support stiffeners in the web-corrugated girders had an impact on the size of pre- and post-buckling resistance zones, which consequently reduced the zone of post-buckling resistance. Because the initiated loss of stability of the corrugated-web girders is an irreversible and rapid process, and the resulting displacements in the non-linear area are permanent, the application of the post-buckling resistance zone in practice can be troublesome. From the standpoint of the structural reliability, however, the post-buckling zone provides a yield delay, i.e. it may be regarded as a safety margin. Therefore, its most possible reduction is required.

PL

Analiza dźwigarów o faliście wyprofilowanym środniku jak i środniku trapezowym koncentruje się na opisie nośności krytycznej, ewentualnie nośności granicznej pomijając przedział nośności nadkrytycznej dźwigarów. Problemem otwartym pozostaje zatem przedział nośności nadkrytycznej i jego możliwość wykorzystania w praktyce. W tym celu w niniejszej pracy przedstawiono analizę badań nośności postaciowej falistego środnika dźwigarów SIN z żebrami podporowymi w zakresie do i pokrytycznym. Badania doświadczalne przeprowadzono na dwudziestu dźwigarach o wysokości środnika 500, 1000, 1250 i 1500 mm złożonych z trzech elementów wysyłkowych. Dźwigary o schemacie statycznym belki swobodnie podpartej oraz belki swobodnie podpartej z jednostronnym wspornikiem zbudowano z elementów wysyłkowych połączonych doczołowo na śruby sprężone. Z kolei analizę numeryczną FEM przeprowadzono na modelach o wysokościach środnika od hw = 500 do 1500 mm przy pełnym zakresie grubości środnika 2.0; 2.5 i 3 mm. W celu określenia początku niestateczności falistego środnika przeanalizowano przebiegi odkształceń na ukośnych tensometrach naklejonych na środniku. Tensometry naklejono w postaci rozety na kierunku spodziewanych największych odkształceń. Kąt pomiędzy tensometrami w rozetach wynosił 120°. Na podstawie charakteru wykresów odkształceń określono punkt początkowy utraty stateczności falistego środnika, wiążąc z nim obciążenie krytyczne PeB, które przyjęto w punkcie utraty liniowego charakteru zależności obciążenia od odkształcenia P(ε). Analizując proces utraty stateczności falistego środnika rozróżniono zniszczenie dźwigarów niskich o hw = 500 mm i wysokich od hw = 1000 mm przyporządkowując im punkty utraty stateczności rozgraniczające obszar dokrytyczny oraz nadkrytyczny. W przypadku dźwigarów niskich o wysokości środnika 500 mm z żebrami podporowymi opisano lokalny proces zniszczenia środnika. Z koeli w przypadku dźwigarów o wysokości środnika od hw = 1000 mm stwierdzono wzajemne powiązanie lokalnej oraz globalnej postaci zniszczenia prowadzące do ich interakcji. W wyniku przeprowadzonych badań wykazano, że w dźwigarach o falistym środniku występuje wpływ sztywności żeber podporowych na wielkość przedziałów do i nadkrytycznego, prowadząc do redukcji przedziału nadkrytycznego nośności dźwigarów. W dźwigarach o falistym środniku przedział nadkrytyczny jest przedziałem zarówno odkształceń jak i przemieszczeń nieliniowych środnika. Stwierdzono, że nie nadaje się jednak do wykorzystania w eksploatacji, gdyż zapoczątkowany proces utraty stateczności jest nieodwracalny oraz gwałtowny, a powstałe przemieszczenia w obszarze nieliniowym są trwałe. Stanowi natomiast z punktu widzenia bezpieczeństwa zabezpieczenie przed katastrofą w postaci przystanku plastycznego. Zapas nośności dźwigarów o falistym środniku wyniósł wg badań doświadczalnych od 19% do 21% w dźwigarach z podporowym żebrem podatnym oraz od 8% do 21% w dźwigarach z podporowym żebrem sztywnym. W przypadku analizy numerycznej był nieco mniejszy i oscylował w przedziale od 8% do 9% w dźwigarach z podporowym żebrem podatnym oraz od 3% do 9% w dźwigarach z żebrem podporowym usztywnionym. Oszacowanie nadwyżki nośności dźwigarów o falistym środniku dało odpowiedź o możliwościach zwiększania nośności dokrytycznej w drodze optymalizacji konstrukcji, np. poprzez zastosowanie usztywnionych żeber podporowych, czy też możliwych przekątnych żeber rozciąganych.

5

Parametry wytrzymałościowe pasów stalowych stosowanych w dźwigarach o falistym środniku

Basiński Witold

Materiały Budowlane

|

2020

|

nr 11

2--5

PL

W artykule omówiono parametry wytrzymałościowe pasów stalowych stosowanych w dźwigarach o falistym środniku na podstawie badań, przeprowadzonych na losowo pobranych próbkach z dwudziestu dźwigarów. Pasy dźwigarów miały grubość 15 mm oraz 20 mm. W wyniku badań oszacowano współczynniki częściowe granicy plastyczności γm oraz współczynniki zmienności VRe. Pokazano uzyskane rozkłady normalne granicy plastyczności. Uzyskane wyniki odniesiono do dostępnych badań blach płaskich i pokazano poziom bezpieczeństwa obliczeń nośności przy zginaniu wynikający ze stosowanych współczynników częściowych granicy plastyczności.

EN

The study presents parameters of strength properties of flanges used in corrugated web girders obtained on the basis of tests. The subject tests were carried out on randomly taken samples from twenty investigated corrugated web girders. The girder flanges were 15 mm and 20 mm thick. As a result of the tests, partial yield factors γm and coefficients of variation VRe were estimated. The normal distribution of yield strength obtained are shown. The obtained results were referred to the available flat sheet tests. Based on the conducted tests, the safety level of bending load calculations resulting from the applied partial factors of the yield strength was shown.

6

The fire resistance of steel plate girders with slender webs – a comparative study

Woźniczka P., Piekarczyk M.

Technical Transactions

|

2018

|

Vol. 115, iss. 11

97--104

EN

A comparative study of the load-bearing capacity of selected steel plate girders with slender webs under fire action is presented in this paper. Typical plate girders and girders with corrugated webs are considered. Stiffeners are only placed at the ends of cantilever beams so the shear buckling is a possibility. Fire resistance of the analysed members was estimated using two separate FEM software packages. Moreover, the computational approach applied for each case was different, thus validation of the software was possible. Failure modes, critical temperatures and deformations for steel plate girders subject to fire temperatures are also presented.

PL

W artykule przedstawiono studium porównawcze nośności wybranych blachownic stalowych ze smukłym środnikiem poddanych oddziaływaniom pożarowym. W analizie uwzględniono typowe blachownice oraz blachownice z falistym środnikiem. Żebra umieszczono tylko na końcach wspornika, w związku z czym możliwa była utrata stateczności przy ścinaniu. Odporność pożarową analizowanych elementów oszacowano za pomocą dwóch niezależnych pakietów oprogramowania bazujących na metodzie elementów skończonych. Co więcej, podejście obliczeniowe zastosowane w obu przypadkach było różne, w związku z czym możliwa była walidacja użytych pakietów oprogramowania. Zaprezentowano również modele zniszczenia, temperatury krytyczne oraz deformacje dla blachownic stalowych poddanych działaniu temperatury pożarowej.

7

Random strength parameters of steel corrugated webs and their influence on the resistance of SIN plate girders

Basiński W., Kowal Z.

Architecture Civil Engineering Environment

|

2018

|

Vol. 11, no. 3

65--77

EN

In the study, the results of statistical investigations into random strength parameters of steel used to manufacture corrugated webs of SIN plate girders were discussed. The investigations were conducted on samples randomly collected from twenty SIN girders. The corrugated web of the girders was 2, 2.5 and 3 mm in thickness. The girders had been examined before statistical investigations were conducted. Based on the analysis, coefficients of variation of yield strength VRe=D(Re)/E(Re) and partial factors of yield strength γm were identified. The results were compared with factors γm obtained from investigations into thin flat sheets [10]. The impact of yield strength and random cross-sectional area of folded web on the quantile of girder web resistance was shown. Taking into account random character of yield strength and web thickness offers a sensible approach to SIN girder design and computations.

8

Wpływ podatności węzłów na przemieszczenia blachownic o środniku falistym

Basiński W.

Inżynieria i Budownictwo

|

2017

|

R. 73, nr 12

655--660

PL

Omówiono wpływ doczołowych połączeń podatnych na przemieszczenia całkowite dźwigarów SIN statycznie wyznaczalnych i statycznie niewyznaczalnych. Podano wyniki badań doświadczalnych dźwigarów statycznie wyznaczalnych zbudowanych z elementów łączonych połączeniami doczołowymi. Analizę wpływu sztywności obrotowej połączeń na przemieszczenia dźwigarów statycznie niewyznaczalnych przeprowadzono na modelach teoretycznych. Podano zakresy sztywności połączeń przegubowych, podatnych i sztywnych.

EN

The paper shows the influence of semirigid end-plate connections on the global displacements of SIN girders: statically determinate and statically indeterminate. The results of experimental investigations of statically determinate girders constructed from elements connected by end – plate joints are presented. In the case of statically indeterminate girders, the analysis of the influence of the rotational stiffness of joints on displacement was carried out on the theoretical models. The stiffness ranges of the joints are divided into pinned joints, semirigid and rigid joints was shown.

9

Ścieżki równowagi statycznej dźwigarów o falistym środniku ze wzmocnionymi skrajnymi żebrami podporowymi

Basiński W., Kowal Z.

Inżynieria i Budownictwo

|

2015

|

R. 71, nr 8

439--442

PL

Przedstawiono wyniki badań wpływu sztywności giętnej żeber podporowych na nośność, sztywność i ugięcia dźwigarów o falistym środniku. Badania doświadczalne przeprowadzono na modelach wykonanych z dźwigarów WTA, WTB i WTC o wysokości środnika 1000, 1250 i 1500 mm, wykonanych z elementów wysyłkowych łączonych doczołowo. Wykazano, że stosowanie sztywnych żeber podporowych w dźwigarach SIN zmienia sztywność postaciową falistego środnika oraz zwiększa globalną nośność krytyczną dźwigara.

EN

The present paper shows experimental research of the influence of the bending stiffness of support ribs on the resistance, transverse stiffness and deflection SIN girders. Experimental research was conducted on two groups of models made of WTA, WTB and WTC girders, heights: 1000, 1250 and 1500, made of shipped elements joined by end-plate connections. It was demonstrated that using stiff ribs as of SIN girder improves corrugated web stiffness and increases the global critical resistance of the girder.

10

Nośność na zginanie w pożarze rozwiniętym stalowych belek ze środnikiem z blachy profilowanej

Maślak M., Kuchta K., Łukacz M.

Budownictwo i Architektura

|

2013

|

Vol. 12, nr 2

229--236

PL

Zaprezentowano algorytm szacowania nośności na zginanie stalowej belki z profilowanym środnikiem uogólniony na przypadek pożaru rozwiniętego. Proponuje się aby stan graniczny nośności ogniowej determinował interakcyjny warunek dwukierunkowego zginania, w którym zginanie względem osi słabej wynika z oddziaływania tak zwanego strumienia ścinania. Wpływ ten, zwykle pomijany w tradycyjnych modelach obliczeniowych odnoszonych do podstawowej sytuacji projektowej, w przypadku pożaru może nabierać znaczenia na skutek postępującej wraz z narastaniem temperatury pasów redukcji granicy plastyczności stali, z której je wykonano. Uwzględnia się przy tym zależność od temperatury materiału odpowiednich współczynników globalnej niestateczności, w szczególności współczynnika zwichrzenia i współczynnika wyboczenia pasa ściskanego z płaszczyzny dźwigara.

EN

More accurate design algorithm helpful in bending resistance evaluation of steel beams with corrugated web exposed to fully developed fire is presented and discussed in detail. The condition of fire resistance limit state is proposed to be determined by the interactive formula based on the consideration of biaxial bending in which the transverse out-of-plane bending phenomenon is the spatial effect of in-plane shear. Such an influence, usually neglected in formal models dealing with the persistent design situation, can become more significant under fire conditions, when the steel yield point decreases as a consequence of the flanges temperature growth. Dependence between the material temperature and the global instability factors is considered in the methodology proposed by the authors, especially with relation to the assessment of the adequate values of lateral – torsional buckling coefficient as well as of flexural transverse buckling coefficient specified for the compressed flange. The conclusive safety condition should be supplemented by the additional interactive component in which the influence of the axial compression force is expressed, in the case when such internal force is induced in a considered beam as a result of thermal strains constrainment.

11

Dźwigary mostowe ze środnikami z blach falistych w świetle badań eksperymentalnych

Górecki M., Łagoda G., Łagoda M.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska

|

2012

|

z. 59, nr 3/IV

403-410

PL

Wytyczne zawarte w normie PN-EN 1993-1-5 [4], dotyczące metod określania nośności ze względu na zginanie i ścinanie, opierają się między innymi na wielu wynikach otrzymywanych w drodze badań eksperymentalnych. Grubości środników badanych dźwigarów nie przekraczały 3,5 mm. Blachownice ze środnikami o takiej grubości stosowane są w budownictwie przemysłowym. Zastosowanie środnika falistego wiąże się ze zmniejszeniem ciężaru w stosunku do belek ze środnikiem płaskim przy zachowaniu nośności na tym samym poziomie. Tradycyjne budownictwo mostowe, wykorzystujące dźwigary stalowe ze środnikami z blach płaskich, wymaga stosowania dźwigarów o znacznie większej grubości środnika, często oszpeconego usztywniającymi żebrami. W niniejszej pracy przedstawiono opis badań laboratoryjnych i komputerowych, przeprowadzonych na dźwigarach stalowych ze środnikiem falistym o grubości 7mm. Zaprezentowano również wyniki badań i wnioski końcowe.

EN

The guidelines included in PN-EN 1993-1-5 concerning methods of determining the carrying capacity on account of bending and shear, are based on experimental tests results. Web’s thickness of inspected girders was less than 3.5 mm. Girder webs with such thickness are applied in industrial buildings. Application of corrugated web is connected with weight reduction towards beams with flat web at keeping the carrying capacity on the plateau. Traditional bridge structures using steel beams with a web of flat metal plates require applying girders with much of the largest web’s thickness. In the paper FEM analysis and results of laboratory tests conducted on steel beams with corrugated web thickness of 7 mm were presented. Findings and final conclusions were also given.

12

Wstępne badania belek dwuteowych ze środnikami z blach falistych do konstrukcji mostowych

Łagoda G., Górecki M.

Inżynieria i Budownictwo

|

2010

|

R. 66, nr 8

430-433

PL

Przedstawiono wstępne wyniki badań laboratoryjnych pracy dźwigarów ze środnikami z blach falistych grubości 7 mm. Wykorzystując teorię sprężystości, omówiono zachowanie się takich dźwigarów pod obciążeniem w płaszczyźnie. Przedstawiono analizę numeryczną dźwigarów stalowych ze środnikami z blachy falistej i z blachy płaskiej.

EN

The preliminary laboratory research results of double-tee steel beams with 7 millimetre thick corruagated webs working were presented. This paper focuses on the linear elastic in-plane and torsional behaviour of corrugated web I-girders under in-plane loads, There are presented finite element analysis of corrugated web steel I-girder and flat web.

13

O postaciowej nośności dźwigarów z falistym środnikiem

Kowal Z., Basiński W.

Inżynieria i Budownictwo

|

2008

|

R. 64, nr 4

197-200

PL

Przedstawiono sposób wyznaczenia postaciowej nośności krytycznej falistego środnika na podstawie badań doświadczalnych modeli rzeczywistych i obserwacji geometrycznego obrazu postaciowej utraty stateczności falistego środnika. Wykazano zapasy nośności obramowanego falistego środnika po postaciowej utracie stateczności, stowarzyszone z silną nieliniowością przemieszczeń postaciowych, a także wpływ nieliniowości przemieszczeń postaciowych na globalną ścieżkę równowagi statycznej i nośność graniczną dźwigarów o falistym środniku.