Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Refined energy method for the elastic flexural-torsional buckling of steel H-section beam-columns. Part II: Comparison and verification for elements LTU and LTR

Giżejowski Marian, Barszcz Anna, Wiedro Paweł

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 2

265--289

EN

In investigations constituting Part I of this paper, the effect of approximations in the flexural-torsional buckling analysis of beam-columns was studied. The starting point was the formulation of displacement field relationships built straightforward in the deflected configuration. It was shown that the second-order rotation matrix obtained with keeping the trigonometric functions of the mean twist rotation was sufficiently accurate for the flexural-torsional stability analysis. Furthermore, Part I was devoted to the formulation of a general energy equation for FTB being expressed in terms of prebuckling stress resultants and in-plane deflections through the factor k1. The energy equation developed there was presented in several variants dependent upon simplified assumptions one may adopt for the buckling analysis, i.e. the classical form of linear eigenproblem analysis (LEA), the form of quadratic eigenproblem analysis (QEA) and refined (non-classical) forms of nonlinear eigenproblem analysis (NEA), all of them used for solving the flexural-torsional buckling problems of elastic beam-columns. The accuracy of obtained analytical solutions based on different approximations in the elastic flexural-torsional stability analysis of thin-walled beam-columns is examined and discussed in reference to those of earlier studies. The comparison is made for closed form solutions obtained in a companion paper, with a scatter of results evaluated for k1 = 1 in the solutions of LEA and QEA, as well as for all the options corresponding to NEA. The most reliable analytical solution is recommended for further investigations. The solutions for selected asymmetric loading cases of the left support moment and the half-length uniformly distributed span load of a slender unrestrained beam-column are discussed in detail in Part II. Moreover, the paper constituting Part II investigates how the buckling criterion obtained for the beam-column laterally and torsionally unrestrained between the end sections might be applied for the member with discrete restraints. The recommended analytical solutions are verified with use of numerical finite element method results, considering beam-columns with a mid-section restraint. A variant of the analytical form of solutions recommended in these investigations may be used in practical application in the Eurocode’s General Method of modern design procedures for steelwork.

PL

W I części niniejszej pracy zastosowano różne rodzaje aproksymacji w analizie wyboczenia giętno-skrętnego elementów ściskanych i zginanych w płaszczyźnie większej bezwładności przekroju. Punktem wyjścia było sformułowanie zależności na pole przemieszczeń w konfiguracji odkształconej. Pokazano, że macierz rotacji, otrzymana przy zachowaniu funkcji trygonometrycznych średniego kąta skręcenia, jest wystarczająco dokładna do analizy stateczności giętno-skrętnej. Szczególną uwagę zwrócono w Części I na sformułowanie ogólnego równania energetycznego dla FTB, wyrażonego w funkcji sił przekrojowych na podstawowej ścieżce równowagi, przed utratą płaskiej postaci zginania II rzędu, a także wpływu efektu ugięć w płaszczyźnie większej bezwładności przekroju, wyrażonego za pomocą współczynnika k1. Otrzymane równanie energetyczne zostało przedstawione w kilku wariantach zależnych od założeń upraszczających, jakie można przyjąć do rozwiązywania problemów wyboczenia giętno-skrętnego, tj. w postaci klasycznej analizy liniowego problemu własnego (LEA), w postaci kwadratowego problemu własnego (QEA) oraz w postaci udoskonalonej (nieklasycznej) analizy nieliniowego problemu własnego (NEA). W części II, w pierwszej kolejności, została zbadana i dyskutowana dokładność otrzymanych rozwiązań analitycznych w odniesieniu do propozycji przedstawionych we wcześniejszych opracowaniach. Przeprowadzone są też porównania dla rozwiązań w postaci zamkniętej uzyskanych w Części I, z oceną rozrzutu wyników, po przyjęciu k1 = 1 w rozwiązaniach odpowiadających LEA i QEA, a także wszystkich opcji w rozwiązaniach odpowiadających NEA. Do dalszych badań rekomendowano najbardziej wiarygodne rozwiązanie analityczne. Szczegółowej weryfikacji poddano rozwiązania uzyskane dla wybranych asymetrycznych przypadków obciążenia: momentem na lewej podporze i równomiernie rozłożonym obciążeniem w połowie długości nieusztywnionego, smukłego elementu ściskanego i zginanego. Ponadto w Części II zbadano, w jaki sposób kryterium wyboczeniowe, uzyskane dla elementu ściskanego i zginanego bez usztywnień poprzecznych i przeciwskrętnych między przekrojami końcowymi, może być zastosowane dla elementu z dyskretnymi stężeniami poprzecznymi. Zalecane rozwiązania analityczne zweryfikowano z wykorzystaniem wyników numerycznych metody elementów skończonych dla elementów stężonych w przekroju środkowym. Wariant analitycznej postaci rozwiązania zalecanego w zaprezentowanych badaniach może być wykorzystany w praktyce w eurokodowej Metodzie Ogólnej (GM).

2

Symulacje losowej nośności przekroju stalowych prętów dwuteowych ściskanych i zginanych w płaszczyźnie większej bezwładności

Stachura Zbigniew, Szwed Aleksander, Giżejowski Marian

Inżynieria i Budownictwo

|

2019

|

R. 75, nr 7-8

343--349

PL

Oceniono nośność przekroju stalowych prętów dwuteowych wąsko- i szerokostopowych H, ściskanych i zginanych w płaszczyźnie większej bezwładności. Uwzględniono model przyjęty w normie PN-EN 1993-1-1 oraz model proponowany do nowelizacji eurokodów. Przeprowadzono szereg symulacji Monte Carlo losowej nośności przekroju, uwzględniając najnowsze polskie oraz europejskie dane statystyczne. Podano wnioski i zalecenia praktyczne.

EN

Evaluation of the section resistance of double-tee section members, narrow I and wide H, subjected to compression and major axis bending is carried out in this paper, taking into consideration the model of present European code PN-EN 1993-1-1 and that proposed for the novelization of Eurocodes. A number of Monte Carlo simulations were performed for selected wide and narrow flange sections, taking into consideration recently obtained statistical data in Poland and Europe. Conclusions and practical recommendations are presented.

3

Ocena nośności dwuteowych słupów stalowych w podwyższonej temperaturze w sytuacjach trwałej i wyjątkowej związanej z pożarem

Giżejowski Marian, Gościński Bartosz

Inżynieria i Budownictwo

|

2019

|

R. 75, nr 7-8

366--372

PL

Przedstawiono problematykę nośności przy wyboczeniu słupów stalowych z uwzględnieniem czynnika termicznego. Opracowano uproszczony dwuliniowy model zachowania się stali w podwyższonych temperaturach. Sformułowano propozycję rozszerzenia zakresu stosowania podejścia Ayrtona-Perry’ego do analitycznego sformułowania krzywej wyboczeniowej w wyjątkowej sytuacji pożaru na sytuacje trwałe, związane z działaniem podwyższonej temperatury. Ujęto też podejście Merchanta-Rankine’a-Murzewskiego do wyboczenia słupów w podwyższonej temperaturze, z uwzględnieniem opracowanego modelu zachowania się stali.

EN

The article presents the problem of buckling capacity of steel columns, taking into account the thermal factor. A simplified bilinear model of steel behavior at elevated temperatures was developed. A proposal was made to extend the scope of the Ayrton-Perry approach to the analytical formulation of a buckling curve in a accidental design situation of fire on persistent situations related to elevated temperature. The Merchant-Rankine-Murzewski approach to buckling of columns at elevated temperature is also concerned, taking into account the developed steel behavior model.