Przedstawiono wybrane zagadnienia stateczności sprężystej elementów stalowych z dyskretnymi usztywnieniami przeciwskrętnymi. Uwzględniono metody analityczne oraz numeryczne. Wykorzystano programy LTBeam (belki) oraz LTBeamN (pręty ściskane i zginane w płaszczyźnie większej bezwładności przekroju), a także Abaqus. Szczegółowe rozważania zilustrowano wynikami obliczeń elementu z jednym usztywnieniem pośrednim. Na podstawie wykonanych analiz sformułowano wnioski praktyczne.
EN
Selected problems of elastic stability of steel structure elements with discrete lateral-torsional restraints are dealt with. Analytical and numerical methods are concerned. Numerical codes used are: LTBeam (for beams) and LTBeamN (for beam-columns) as well as Abaqus. Detailed calculations illustrate the stability behaviour of a steel element with a single span restraint. Practical conclusions are drawn on the basis of results made available.
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.
Steel prismatic elements of equal flanges double-tee section subject to major axis bending and compression, unrestrained in the out-of-plane direction between the supports, are vulnerable to buckling modes associated with minor axis flexural and torsional deformations. When end bending moments are acting alone on the quasi-straight member, the sensitivity to lateral-torsional buckling (LTB) is very much dependent upon the ratio of section minor axis to major axis moments of inertia, and additionally visibly dependent upon the major axis moment gradient ratio. In the case of major axis bending with the presence of a compressive axial force, even of rather small value in relation to the section squash resistance, there is a drastic reduction of structural elements in their realistic lengths to maintain a tendency to fail in the out-of-plane mode, governed by the large twist rotation. Increasing the load effects ratio of dimensionless axial force to dimensionless maximum major axis bending moment, the buckling mode goes away from that of lateral-torsional one, starting to become that closer to the minor axis flexural buckling (FBZ) mode. Different aspects of the flexural-torsional buckling (FTB) resistance of the typical rolled H-section beam-column with regard to the General Method (GM) formulation, developed by the authors elsewhere and based on the parametric finite element analysis, are dealt with in this paper. Investigations are concerned with different member slender ratio, different moment gradient ratios and different load effects ratio. Final conclusions are related to practical applications of the proposed format of General Method in relation to the effect of large displacements on the FTB resistance reduction factor described through the dimensionless measure of action effects and the FTB relative slenderness ratio of quasi-straight beam-columns.
PL
Dwuteowniki stalowe o przekroju bisymetrycznym, poddawane ściskaniu i zginaniu względem głównej osi bezwładności przekroju, są wrażliwe na wyboczenie względem osi mniejszej bezwładności, przy jednoczesnej podatności na deformacje zgięciowe i skręcenie względem tej osi bezwładności. Analizy numeryczne wykazały, że w sytuacji, kiedy na końcach elementu quasi-idealnego występuje obciążenie podporowymi momentami zginającymi, wrażliwość na wyboczenie giętno-skrętne zależy w głównej mierze od stosunku momentów bezwładności analizowanego przekroju oraz dodatkowo zależy, i to w sposób istotny, od gradientu momentu względem głównej osi bezwładności przekroju. W przypadku zginania względem przekrojowej głównej osi bezwładności (osi y-y) z udziałem siły ściskającej, nawet o bardzo małej wartości w porównaniu z siłą powodującą uplastycznienie (równą nośności przekroju klasy 1 na ściskanie), następuje drastyczna redukcja nośności elementów o typowo konstrukcyjnych długościach. Na podstawie przeprowadzonych obliczeń można zaobserwować, że wyboczenie następuje wskutek zginania w płaszczyźnie mniejszej bezwładności przekroju, któremu towarzyszą znaczne skręcenia przekroju. W miarę wzrostu wartości współczynnika obciążenia, który definiujemy jako stosunek bezwymiarowej siły osiowej do bezwymiarowego maksymalnego momentu zginania względem osi większej bezwładności, następuje oddalanie się krzywej wyboczeniowej od tej dla wyboczenia giętno-skrętnego i zbliżenie się do krzywej dla wyboczenia względem osi mniejszej bezwładności. W niniejszej pracy przeanalizowano wpływ wybranych czynników na nośność przy wyboczeniu giętno-skrętnym typowego elementu stalowego, definiowaną w ujęciu tzw. eurokodowej metody ogólnej, rozwijanej przez autorów w innych pracach. Do analiz parametrycznych wykonywano metodę elementów skończonych (MES).
Scharakteryzowano zagadnienia związane z oceną nośności elementów ściskanych i zginanych eurokodową metodą ogólną. Omówiono kwestie związane z efektami wpływającymi na sprężysty stan krytyczny elementów ściskanych i zginanych. Przedstawiono ogólną zależność stanu krytycznego, która pozwala na bardziej ekonomiczne projektowanie elementów stalowych o przekrojach szerokostopowych. Zamieszczono jej zastosowanie w ocenie nośności prętów realnych. Podano wnioski praktyczne dotyczące normowej weryfikacji nośności wyboczeniowej.
EN
Problems related to the evaluation of beam-column resistance with the use of Eurocode's General Method are dealt with in this paper. Issues related to effects influencing the elastic critical state of beam-columns are discussed. The general relationship for the critical state is presented that allows for more economical design of steel elements of wide flange sections. Its application in the resistance evaluation of real members is presented. Practical conclusions are drawn with regard to codified verification of the buckling resistance.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.