Podejście statyczne do oceny nośności granicznej prętów cienkościennych otwartych
Wariant tytułu
The static approach to assessment of load capacity at collapse for thin-walled beams with open cross-sections
Autor
Gawłowski, Sebastian
Promotor
dr hab. inż. Ryszard B. Pęcherski, prof. PK
Data wydania
2006
Wydawca
[s.n.]
Język
polski
Abstrakt
Praca przedstawia metodę analityczną umożliwiającą ocenę nośności granicznej prętów cienkościennych otwartych. Podejście to bazuje na teorii Własowa i należy do ujęć statycznych, dostarczających szacowanie dolne. Stanowiące podstawę rozważań, przypuszczenie rozkładów naprężeń normalnych i stycznych w przegubie plastycznym, dokonywane jest zgodnie z wykresami funkcji współrzędnej wycinkowej i wycinkowego momentu statycznego. Ostatecznymi rezultatami są równania hiperpowierzchni interakcji, wiążące siły przekrojowe, m.in. charakterystyczne dla teorii Własowa: bimoment, moment giętno-skrętny oraz moment skrętny. Wyprowadzone związki można użyć do rozwiązywania praktycznych problemów. Praca prezentuje analizy różnych zadań, np. skręcanego dwuteownika, zginanego i skręcanego ceownika, czy obciążonego siłami rozciągającymi zetownika. Na przykładzie tego drugiego problemu zilustrowano oryginalny pomysł wykorzystujący tzw. koncepcję "monitorowanych pól". Rezultaty obliczeń analitycznych skonfrontowano z danymi numerycznymi (system MES Abaqus) oraz eksperymentalnymi, co potwierdziło poprawność założeń i rozwiązań, uzyskiwanych rozwijaną metodą. Przedstawiane w pracy rozważania mogą być użyte do zbudowania prostej (przyjaznej dla inżyniera) i bezpiecznej (dostarczającej szacowanie dolne) procedury projektowania konstrukcji stalowych, wykorzystującej rezerwę plastyczną.
The work presents an analytical method, which enables to obtain a static (lower) assessment of load capacity at collapse for thin-walled beams with open cross-sections. The foundation of considered approach is Vlasov theory. It causes that first step of described procedure - assumption of normal and shear stresses diagrams in plastic hinge, is based on the distribution of sectorial co-ordinate and sectorial static moment. The final results are interaction formulae between cross-sectional forces (stress resultants), including specific for thin-walled beam theory: bimoment, Vlasov torsional moment and Saint-Venant torsional moment. These formulae can be applied for solution of practical problems. In the work are discussed various examples - e.g. twisted I-section beam, bend and twisted channel beam, whether Z-section beam under tensile forces. For second problem the unconventional idea of "monitoring areas" approach is introduced. Analytical calculations are compared with computational (FEM system Abaqus) and experimental data, what confirms the correctness of made assumptions and obtained values of load capacity at collapse. The considerations, which are presented in the work, can be used for building simple (engineer friendly) and safe (lower assessment) method of design steel structures beyond linear elastic state.
