Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

2 Archives of Civil Engineering

Powiadomienia systemowe

Sesja wygasła!
Sesja wygasła!
Sesja wygasła!
Sesja wygasła!
Sesja wygasła!

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: połączenie rygiel-słup

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Finite element modelling of the behaviour of a certain class of composite steel-concrete beam-to-column joints

Giżejowski M. A., Barcewicz W., Salah W.

Archives of Civil Engineering

2010

Vol. 56, nr 1

19-56

Beam-to-column end-plate joints can be classified as rigid (fully restrained), semi-rigid (partially restrained) or pinned, depending on their type, configuration and the connector arrangement. Fully restrained joints are needed for rigid frames in which there is assumed that the frame joints have sufficient rigidity to maintain - under the service state - the angles between the intersecting members, ensuring the full moment transfer. In contrast in semi-continuous frames, partially restrained joints are characterized by relative rotations occurring between the intersecting members so that the bending moment can only be transferred partially. In recent years, the idea of using partially restrained, unstiffened joints in building structures has gained momentum since this idea appears to be more practical and economical. Semi-continuous frames can resist actions by the bending moment transfer in partially restrained joints, allowing in the same time for a certain degree of rotation that enhances the overall ductile performance of these structures. One of the effective ways that affects ductility of end-plate beam-to-column joints is to use thinner end-plates than those used nowadays in practical applications. In the current study, a certain class of steel-concrete composite joints is examined in which the thickness of end-plates is to be equivalent to approximately 40-60% of the bolt diameter used in all the composite joints investigated in the considered joint class. This paper is an extension of the authors' earlier investigation on numerical modelling of the behaviour of steel frame joints. The aim of current investigations is to develop as simple as possible and yet reliable three-dimensional (3D) FE model of the composite joint behaviour that is capable of capturing the important factors controlling the performance of steel-concrete end-plate joints in which the end-plate thickness is chosen to be lesser than that used nowadays in conventional joint detailing. A 3D FE model constructed for composite joints of the considered joint class is reported in this paper and numerical' simulations using the ABAQUS computer code are validated against experimental investigations conducted at the Warsaw University of Technology. Comparison between the nonlinear FE analysis and full scale experimental results of the considered class of composite joints is presented which conclusively allows for the accuracy assessment of the modelling technique developed. Comparison between the FE results and test data shows a reasonable agreement between the numerical FE model developed and physical model of experimentally examined joint specimens. Finally, practical conclusions for engineering applications are drawn.

Węzły w konstrukcjach ramowych można sklasyfikować jako sztywne (o pełnej nośności), podatne (o niepełnej nośności) lub nominalnie przegubowe, w zależności od ich typu, konfiguracji i rozmieszczenia łączników. Węzły o pełnej nośności są wymagane dla ram sztywnych, w których założono, że węzły zapewniają pełne przeniesienie momentów zginających z rygli na słupy. Natomiast w ramach z węzłami podatnymi o niepełnej nośności, węzły są charakteryzowane przez względne obroty pojawiające się pomiędzy łączonymi elementami tak, że moment zginający może być przeniesiony tylko częściowo. W ostatnich latach, idea wykorzystania bezżebrowych węzłów podatnych zyskuje coraz większe zastosowanie w praktyce inżynierskiej. Ramy niepełnociągłe mogą przeciwstawiać się oddziaływaniom dzięki węzłom podatnym o niepełnej nośności, które przenoszą momenty zginające przy jednoczesnym pojawieniu się lokalnego obrotu elementów przerwanych w węźle. Jednym z efektywnych sposobów zwiększających ciągliwość węzłów typu rygiel-słup z blachami czołowymi jest zastosowanie blach o grubości mniejszej niż stosowana obecnie w praktyce inżynierskiej. W niniejszej pracy, poddano analizie grupę węzłów zespolonych stalowo-betonowych, w których grubość blachy czołowej stanowi około 40-60% średnicy śrub. Praca stanowi rozwinięcie zagadnień opracowanych przez autorów w powoływanych pracach wcześniejszych i dotyczących numerycznego modelowania zachowania się węzłów stalowych w konstrukcjach ramowych. Celem rozważań jest znalezienie prostego i jednocześnie wystarczająco dokładnego modelu 3D zachowania się węzła zespolonego, uwzględniąjącego najistotniejsze czynniki wpływające na zachowanie się stalowo-betonowych węzłów doczołowych z blachami o grubościach mniejszych niż stosowane w rozwiązaniach konwencjonalnych. Przedstawiono model 3D skonstruowany dla rozważanego typu węzłów zespolonych, przy wykorzystaniu systemu ABAQUS oraz porównano wyniki symulacji numerycznych z wynikami badań doświadczalnych przeprowadzonych w Politechnice Warszawskiej. Porównanie wyników nieliniowego modelu skończenie-elementowego z wynikami badań doświadczalnych węzłów zespolonych w skali technicznej, świadczy o poprawności przyjętej techniki modelowania, jak również o zadowalającej zgodności modelu numerycznego z modelem fizycznym elementów badanych doświadczalnie. Na zakończenie podano praktyczne uwagi dotyczące innowacyjnego kształtowania i projektowania rozpatrywanej klasy węzłów zespolonych.

Finite Element modelling of the behaviour of steel end-plate beam-to-column joints

Giżejowski M. A., Salah W., Barcewicz W.

Archives of Civil Engineering

2008

Vol. 54, nr 4

693-733

The purpose of this paper is to establish three dimensional (3D) finite element (FE) models capable of predicting the behaviour of steel end-plate beam-to-column joints. Extensive experimental investigations were conducted using the variation of geometric parameters of end-plates, differentiating the section size and configuration of the columns and beams, and finally applying different bolts arrangement, their number and bolt size, all this in order to develop a standard design procedure for the joints considered. FE models proposed in the literature are intended to validate the experimental results in order to predict the behaviour of a wider range of joints than that examined in the laboratory testing, without the need for further expensive experiments. Successful modelling using FE approach is beneficial because of offering a tremendous time and cost saving that allows for an optimization exercise to be performed and the development of innovative solutions, e.g. practical application of joints with thinner end plates than those used nowadays in engineering practice. In this paper end-plate joint 3D FE models composed of shell and beam elements or brick elements are examined and validated against available experimental results. Highly detailed 3D finite element models are developed using the ABAQUS computer code. These complex models are accounted for material nonlinearity, large displacements, friction and contact behaviour as well as material and geometric imperfections. The developed models are applied for incremental one cycle analysis of steel end-plate joints, starting from the elastic range, and performed through the plastic and strain hardening ranges up to the joint failure. Comparisons with available experimental data results show that the models developed herein have a high level of accuracy provided that the model parameters are properly calibrated. Finally, practical conclusions for engineering applications are drawn.

W ciągu ostatnich kilkunastu lat przeprowadzono szereg badań doświadczalnych podatnych węzłów stalowych z blachami czołowymi, uwzględniając zmienność parametrów geometrycznych blach czołowych, zróżnicowane wymiary oraz konfiguracje belek i słupów, a także różne średnice śrub, ich liczbę i rozmieszczenie, po to by sformułować normowe procedury projektowania rozpatrywanych typów węzłów. Duże nakłady finansowe oraz czasochłonność przygotowania i przeprowadzenia badań doświadczalnych, w szczególności na układach elementów w skali naturalnej, są jednak pewnym ograniczeniem w opracowaniu ogólnych procedur projektowania węzłów. Narzędziem pozwalającym na pokonanie tych ograniczeń są symulacje numeryczne przeprowadzone na odpowiednio dobranych modelach. W celu uwiarygodnienia wstępnych rezultatów analizy numerycznej, porównuje się je z wynikami przeprowadzonych badań doświadczalnych. Prawidłowo dobrane modele MES, pozwalają na optymalizację stosowanych już rozwiązań konstrukcyjnych oraz opracowanie innowacyjnych rozwiązań, np. zastosowanie węzłów z blachami czołowymi cieńszymi niż te stosowane obecnie w praktyce inżynierskiej. Celem pracy jest przedstawienie, opracowanych przez autorów przestrzennych modeli MES, zdolnych do przewidywania zachowania się podatnych węzłów stalowych w doczołowych połączeniach śrubowych. Przeprowadzono symulacje numeryczne z wykorzystaniem systemu ABAQUS, przy zastosowaniu dwóch różnych technik modelowania. Obie metody pozwoliły na budowę trójwymiarowych modeli węzłów podatnych z blachami czołowymi, o różnych założeniach dotyczących np. wyboru typu elementu skończonego, warunków brzegowych oraz zagadnień kontaktowych. Do walidacji wyników z modelowania numerycznego MES wykorzystano wyniki badań doświadczalnych. W modelowaniu uwzględniono nieliniowość materiałową, zakres dużych przemieszczeń, zjawiska kontaktu między elementami składowymi węzła oraz imperfekcje badanych elementów próbnych. Wyniki analizy numerycznej porównano z rezultatami badań doświadczalnych, prezentowanych na wykresach zależności siła - przemieszczenie monitorowanych punktów elementów próbnych oraz charakterystyk moment - obrót analizowanych węzłów. Wysoki stopień zgodności wyników symulacji numerycznych z wynikami eksperymentalnymi potwierdza wiarygodność opracowanych modeli MES.