Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Buckling capacity curves for steel spherical shells loaded by the external pressure

100%

Błażejewski P. , Marcinowski J.

|

tom No. 15

43--55

EN

Assessment of buckling resistance of pressurised spherical cap is not an easy task. There exist two different approaches which allow to achieve this goal. The first approach involves performing advanced numerical analyses in which material and geometrical nonlinearities would be taken into account as well as considering the worst imperfections of the defined amplitude. This kind of analysis is customarily called GMNIA and is carried out by means of the computer software based on FEM. The other, comparatively easier approach, relies on the utilisation of earlier prepared procedures which enable determination of the critical resistance &rhoRcr the plastic resistance &rho sub>Rpl and buckling parameters &alpha &beta &eta &lambda sub>0 needed to the definition of the standard buckling resistance curve. The determination of the buckling capacity curve for the particular class of spherical caps is the principal goal of this work. The method of determination of the critical pressure and the plastic resistance were described by the authors in [1] whereas the worst imperfection mode for the considered class of spherical shells was found in [2]. The determination of buckling parameters defining the buckling capacity curve for the whole class of shells is more complicated task. For this reason the authors focused their attention on spherical steel caps with the radius to thickness ratio of R/t = 500, the semi angle &phi= 30o and the boundary condition BC2 (the clamped supporting edge). Taking into account all imperfection forms considered in [2] and different amplitudes expressed by the multiple of the shell thickness, sets of buckling parameters defining the capacity curve were determined. These parameters were determined by the methods proposed by Rotter in [3] and [4] where the method of determination of the exponent &eta by means of additional parameter k was presented. As a result of the performed analyses the standard capacity curves for all considered imperfection modes and amplitudes 0.5t, 1.0t, 1.5t were obtained. Obtained capacity curves were compared with the recommendations for different fabrication quality classes formulated in [5].

PL

Oszacowanie nośności wyboczeniowej stalowej powłoki sferycznej obciążonej ciśnieniem zewnętrznym nie należy do łatwych zadań. Istnieją dwa sposoby, którymi można się posłużyć aby osiągnąć ten cel. Pierwszy z nich to wykonanie zaawansowanych analiz numerycznych, w których uwzględnione zostaną nieliniowości geometryczne i materiałowe oraz najbardziej niekorzystne formy imperfekcji geometrycznych o zadanej amplitudzie. Ten typ analizy nosi nazwę GMNIA, a wykonuje się ją z wykorzystaniem oprogramowania komputerowego bazującego na MES. Druga metoda, względnie prosta, polega na wykorzystaniu gotowych procedur, dzięki którym można określić nośność krytyczną, nośność plastyczną powłoki oraz parametry wyboczeniowe &alpha &beta &eta &lambda sub>0 niezbędne do opisania klasycznej krzywej nośności. Wyznaczenie krzywej nośności dla pewnej klasy wycinka powłoki sferycznej jest głównym celem tej pracy. Sposób szacowania nośności krytycznej i plastycznej autorzy przedstawili w pracy [1], zaś określenie najbardziej niekorzystnej imperfekcji geometrycznej dla badanej rodziny powłok sferycznych w pracy [2]. Wyznaczenie parametrów wyboczeniowych opisujących klasyczną krzywą nośności jest znacznie trudniejszym zadaniem, dlatego też autorzy niniejszej pracy wybrali do badań rodzinę powłok stalowych o stosunku promienia do grubości R/t = 500, połówkowym kącie rozwarcia powłoki &phi= 30o i sposobie podparcia BC2 (podparcia sztywne). Uwzględniając wszystkie, określone w pracy [2], formy imperfekcji geometrycznych o różnych amplitudach (odniesionych do grubości t) wyznaczono zestawy parametrów wyboczeniowych definiujących krzywą nośności wyboczeniowej. Parametry te określono posługując się procedurami proponowanymi przez Rottera w pracy [3] oraz w pracy [4], w której to przedstawiono sposób wyznaczania dodatkowego współczynnika k, służącego do bezpośredniego wyliczenia wykładnika &eta. Rezultatem przeprowadzonych analiz są typowe krzywe nośności dla każdej z form imperfekcji o amplitudach wielkości 0,5t, 1,0t, 1,5t. Otrzymane krzywe porównano z obowiązującymi zaleceniami sformułowanymi w [5] (EDR5th) dla różnych klas dokładności wykonania.

2

A consistent Ayrton-Perry approach for the flexural-torsional buckling resistance evaluation of steel i-section members

80%

Giżejowski M. , Stachura Z.

|

2017

|

tom No. 25(2)

89--105

EN

Steel I-section members subjected to compression a monoaxial bending about the major axis are dealt with in this paper. The current Eurocode’s design procedure of such members is based on a set of two interpolation equations. In this paper a simple and yet consistent Ayrton-Perry methodology is presented that for beam-columns yields the Ayrton-Perry design strategy similar to that utilized in the steel Eurocodes for design of beams and columns but not used so far for the beam-column design. The results from developed design criterion are compared with those of Method 1 of Eurocode 3 and the Ayrton-Perry formulation of a different format that has been recently published.

PL

Niniejsza praca dotyczy stalowych elementów o przekrojach dwuteowych poddanych osiowemu ściskaniu i jednokierunkowemu zginaniu w płaszczyźnie większej bezwładności przekroju. W takim przypadku procedura projektowania elementów wg aktualnej wersji eurokodu stalowego bazuje na zestawie dwóch interakcyjnych formuł analitycznych, dotyczących nośności elementu oraz zależności interpolacyjnej na nośność przekroju. W odniesieniu do eurokodowego sprawdzania nośności elementów z uwzględnieniem ich stateczności, współczynniki interakcyjne łączące wykorzystanie nośności przy wyboczeniu i zwichrzeniu mogą być wyznaczane wg Metody 1 lub Metody 2. W niniejszym artykule przedstawiono prostą, a jednocześnie spójną metodologię projektowania elementów jednocześnie zginanych i ściskanych, zgodną z podejściem Ayrton-Perry'ego, analogiczną do wykorzystywanej w eurokodzie stalowym do sprawdzania stateczności belek i słupów, ale do tej pory niewykorzystywanej do oceny stateczności elementów jednocześnie zginanych i ściskanych. Wyniki otrzymane z proponowanego w niniejszej pracy podejścia analitycznego porównano z wynikami otrzymanymi z formuł eurokodowych, w których współczynniki interakcyjne wyznaczono Metodą 1 oraz z wynikami otrzymanymi z alternatywnej propozycji analitycznej, bazującej na odmiennym w porównaniu do zaprezentowanego w niniejszym artykule uogólnieniu podejścia Ayrton-Perry'ego.

3

Alternatywna procedura analityczno-numeryczna w eurokodowym projektowaniu stalowych elementów z bocznymi usztywnieniami dyskretnymi

80%

Stachura Z. , Giżejowski M.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2017

|

tom z. 64, nr 3/I

471--486

PL

Przedstawiono alternatywną do eurokodowej propozycję analityczno-numeryczną oceny nośności stalowych elementów osiowo ściskanych i zginanych względem osi większej bezwładności przekroju. Niniejszy artykuł stanowi kontynuację badań autorów prowadzonych dotychczas tylko w odniesieniu do elementów bez usztywnień pośrednich, a rozszerzonych na obecnym etapie do elementów z pośrednimi usztywnieniami dyskretnymi. Zaproponowano uogólnienie sformułowania Ayrton-Perry’ego do elementów równocześnie ściskanych i zginanych, w postaci analogicznej do przyjętej w PN-EN 1993-1-1 lecz odnoszącej się tylko do elementów ściskanych lub zginanych. Na wybranych przykładach porównano wyniki otrzymane z proponowanego alternatywnego podejścia analitycznonumerycznego z wynikami uzyskanymi z interakcyjnych formuł eurokodowych, w których współczynniki interakcji wyznaczano Metodą 1 oraz Metodą 2.

EN

An alternative Eurocode’s procedure of analytical-numerical Ayrton-Perry type is proposed for the assessment of buckling resistance of steel elements subjected to compression and bending about the major principal cross section axis. This paper is a further authors’ contribution that this time is extended for the effect of discrete lateral and torsional in-span restraints on the beamcolumn resistance evaluation. Authors’ proposal, using the parameters predicted partially in an analytical way and partially in a numerical way can be treated as a generalisation of Ayrton- Perry formulation adopted in PN-EN 1993-1-1, that originally addressed the flexural buckling of imperfect compressed members. In PN-EN 1993-1-1 this formulation was also applied to lateraltorsional buckling of imperfect members bent mono-axially about the stronger axis but not extended to all the overall buckling problems associated with combined compression and bending. A detailed explanation is presented using examples of HEB and IPE I-section steel members under compression and moment gradient about the stronger cross section principal axis. Obtained results for different load effects proportion in the domain of the axial compressive force and the bending moment about the section stronger axis are compared with results based on the Eurocode’s formulation based on the interaction equations of the axial force and bending moment according to Method 1 and Method 2.

4

Analysis of steel I-beam-columns cross-section resistance with use of finite element method

80%

Szczerba R. , Gajewski M. , Giżejowski M.

|

tom z. 62, nr 3/II

425--437

EN

An interaction of uniaxial bending and axial compression occurs very often in engineering practice and has been widely described in clause 6.2 of Eurocode 3. There are appropriate formulae given to verify the design cross-section resistance of steel structural members. Numerical aspects of constructing the cross-section resistance interaction curve of I-sections are presented in this paper through numerical modelling of the behaviour of stocky beam-columns with the relative slenderness ratio of 0.2 that distinguishes the range of characteristic values of the cross-section resistance and the member buckling resistance. Numerical study was carried out with respect to hot-rolled wide flange HEB/HEAA sections. The case of combined planar bending about one of the section principal axis (y or z) and axial compression was considered. The scope of numerical research includes different cross-section classes from class 1 to class 4. In case of cross-sections from class 1 to class 3, Geometrically and Materially Nonlinear Analysis (GMNA) is carried out. As far as class 4 cross-sections are concerned, Geometrically and Materially Nonlinear with Imperfections Analysis (GMNIA) is carried out in which geometrical imperfections due out-of-flatness deformations of section plate components are taken into account in the form of first local buckling mode. Plate section components are modelled using Finite Shell Elements (FSEs). FSE modelling technique using ABAQUS/Standard library is utilized. Numerical results in the form of interaction diagrams are compared with those of analytical ones presented in Eurocode 3. Differences occurring between the results from conducted FE analysis and those obtained with use of Eurocode’s interaction formulae are discussed and factors causing these differences are outlined. Concluding remarks are drawn.

PL

Zagadnienie jednokierunkowego zginania oraz ściskania jest spotykane w praktyce inżynierskiej bardzo często i zostało szeroko opisane w pkt. 6.2 normy PN-EN 1993-1-1. Podano w niej odpowiednie formuły do sprawdzania nośności prętowych konstrukcji metalowych. W niniejszej pracy skupiono się na numerycznych aspektach oceny nośności stalowych przekrojów dwuteowych rozumianej jako nośność pręta krępego poddanego jednocześnie ściskaniu oraz jednokierunkowemu zginaniu. Studium numeryczne wykonano w odniesieniu do kształtowników walcowanych na gorąco z grupy szerokostopowych HEB/HEAA, zginanych względem głównych osi bezwładności przekroju (y, z). Zakres badań obejmuje przekroje zaliczane do klas od 1 do 4. W przypadku prętów krępych o przekroju należącym do klas od 1 do 3 wykonano pełną geometrycznie i materiałowo nieliniową analizę z uwzględnieniem efektów II rzędu (GMNA). W przypadku prętów o przekroju klasy 4 zastosowano zaś analizę GMNIA, uwzględniającą dodatkowo imperfekcje geometryczne ścianek smukłych. Modele numeryczne prętów wykonano z zastosowaniem powłokowych elementów skończonych. Do wykonania analiz numerycznych wykorzystano program komputerowy ABAQUS/Standard. Uzyskane wyniki krzywych granicznych nośności przekroju porównano z wynikami uzyskanymi z zastosowaniem formuł normowych. Sformułowano wnioski oraz kierunki dalszych badań.