Zastępcze imperfekcje geometryczne szkieletów stalowych budynków wielokondygnacyjnych
Wariant tytułu
Equivalent geometrical imperfections of multistory steel building frames
Autor
Tylek, Izabela
Promotor
dr hab. inż. Andrzej Machowski, prof. PK
Data wydania
2007
Wydawca
[s.n.]
Język
polski
Abstrakt
Zaawansowane metody analizy szkieletów stalowych budynków wielokondygnacyjnych powinny być kojarzone z zaawansowanymi (uzasadnionymi naukowo) modelami imperfekcji zastępczych. Imperfekcje te, wyznaczone na podstawie kryterium zachowania: nośności ustroju lub efektów obciążeń, różnią się istotnie w przypadku stosowania różnych koncepcji stanu granicznego nośności. Fakt ten powinien być uwzględniony zarówno w analizie zaawansowanej, jak i w obliczeniach inżynierskich.
Praca przedstawia analizę różnych koncepcji zastępczej imperfekcji geometrycznej szkieletu stalowego przy równoczesnym uwzględnieniu zaawansowanych modeli mechaniki i statystycznie uzasadnionych losowych imperfekcji geometrycznych, czego dotychczas nie stosowano. Wprowadzenie zastępczej imperfekcji geometrycznej w postaci globalnych przechyłów wstępnych budynku w kierunku osi systemowych oraz kąta skręcenia budynku jako pionowego wspornika pozwala na uniknięcie uwzględniania w obliczeniach wielu możliwych realizacji ciągów losowych przechyłów i wygięć wstępnych słupów.
Wyniki przeprowadzonych analiz uzasadniają potrzebę zróżnicowania wartości imperfekcji zastępczej w zależności od zakresu przeprowadzanej analizy i przyjętej koncepcji stanu granicznego nośności.
Redukcja zastępczego przechyłu wstępnego w zależności od liczby kondygnacji jest uzasadniona jedynie w zakresie analizy pozasprężystej. W przypadku konstrukcji ukształtowanych zgodnie z zasadą „mocne” słupy – „słabe” rygle dobrą zgodność z otrzymanymi wynikami wykazują zalecenia (PKNMiJ 1990), w których zmienną h przyjęto równą wysokości szkieletu. W analizie zaawansowanej stopień redukcji przechyłu wstępnego szkieletów kilkunastokondygnacyjnych i wyższych można wyznaczać na podstawie formuł polskiej wersji Eurokodu 3 (PKN 2005), natomiast dla pozostałych budynków wszystkie cytowane zalecenia normowe (CEN 1990, PKNMiJ 1990, PKN 2005) dają zbyt dużą redukcję. Współczynnik redukcji zastępczego przechyłu wstępnego w zależności od liczby słupów powinien być wyznaczany na podstawie liczby słupów w całym rzucie poziomym budynku. Przy takim założeniu dobrą zgodność z uzyskanymi wynikami wykazuje formuła przyjęta w normie polskiej (PKNMiJ 1990). Wpływ interakcji losowych zastępczych przechyłów wstępnych i wygięć wstępnych słupów na wyniki analizy globalnej szkieletu jest pomijalnie mały.
Advanced analyses of steel multistory building frames should be associated with advanced (scientifically based) models of equivalent imperfections. Equivalent imperfections, determined on the basis of frame strength or load effect conservation, depending on the limit state definition differ from each other definitely and this fact should be taken into consideration in both advanced analysis and design.
The dissertation presents analysis of various conceptions of steel frame equivalent geometrical imperfection. Advanced mechanical models of skeletal structure as well as statistically based imperfections were considered. Introducing of equivalent imperfections in form of two initial tilts and initial twist angle of frame as a whole allows to avoid calculations of many random sequences of column initial tilts and bows.
The results of conducted analyses confirm need of equivalent geometrical imperfection diversity depending on range of analysis and limit state definition.
Reduction of equivalent initial tilt depending on number of stories is justified only in post-elastic analysis. Reduction coefficient proposed in Polish Standard (PKNMiJ 1990) is sufficiently exact in case of “dissipated” frames. In advanced analysis of high buildings good conformity with received results shows Polish version of Eurocode 3 (PKN 2005). For remaining building heights all cited standards (CEN 1990, PKNMiJ 1990, PKN 2005) give larger reduction then it follows from analysis.
Reduction of equivalent initial tilt depending on number of columns should be calculated on the basis of number of columns per whole horizontal projection of the building. It that case simple reduction formula proposed in Polish Standard (PKNMiJ 1990) appears sufficiently exact and conservative.
Influence of random initial tilts and bows interaction on results of steel frames global analysis may be neglected.
Klasyfikacja PKT
630000 Budownictwo
Wydział
Wydział Inżynierii Lądowej
Licencja
Licencja PK
Prawa dostępu
Zasób dostępny wyłącznie z komputerów Biblioteki PK
