Ztráta příčné a torzní stability svařovaných nosníků štíhlého I-průřezu z korozivzdorných ocelí
Lateral-torsional buckling of welded stainless steel slender i_section beams
Typ dokumentu
disertační prácedoctoral thesis
Autor
Marek Šorf
Vedoucí práce
Jandera Michal
Oponent práce
Baláž Ivan
Studijní obor
Konstrukce a dopravní stavbyStudijní program
Stavební inženýrstvíInstituce přidělující hodnost
katedra ocelových a dřevěných konstrukcíPráva
A university thesis is a work protected by the Copyright Act. Extracts, copies and transcripts of the thesis are allowed for personal use only and at one?s own expense. The use of thesis should be in compliance with the Copyright Act http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf and the citation ethics http://knihovny.cvut.cz/vychova/vskp.htmlVysokoškolská závěrečná práce je dílo chráněné autorským zákonem. Je možné pořizovat z něj na své náklady a pro svoji osobní potřebu výpisy, opisy a rozmnoženiny. Jeho využití musí být v souladu s autorským zákonem http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf a citační etikou http://knihovny.cvut.cz/vychova/vskp.html
Metadata
Zobrazit celý záznamAbstrakt
Tato práce ukazuje numerickou parametrickou studii a experimentální výzkum svařovaných štíhlých nosníků z nerezové oceli průřezu I. Rozdíl v chování prutů z nerezové oceli a běžných prutů z uhlíkové oceli je obecně znám, ale návrh prutů z nerezové oceli byl stanoven především pro duté profily (CHS, SHS/RHS), protože se jedná o typické profily z nerezové oceli. V současné době se v konstrukcích používají také otevřené profily z korozivzdorné oceli a návrhová pravidla pro lokální vzpěr velmi štíhlých profilů i pro součinitele redukce bočního a torzního vzpěru vycházejí z velmi omezeného experimentálního a numerického výzkumu. Z tohoto důvodu byl na ČVUT v Praze proveden nový výzkum zahrnující tyto jevy. Experimentální část této práce se skládá ze šesti testovaných nosníků. Pro všechny nosníky byl zvolen stejný dvojnásobně symetrický svařovaný průřez I třídy 4. Nosníky byly vyrobeny z austenitické a feritické nerezové oceli. Před každou zkouškou byla provedena měření počátečních geometrických a globálních imperfekcí a také materiálové kupónové zkoušky. Všechna naměřená data byla následně použita v následujícím numerickém modelu. Geometricky a materiálově nelineární numerický model s imperfekcemi byl vytvořen v programu softwaru Abaqus a ověřen na zkouškách provedených na ČVUT Praha a na zkouškách z literatury. Následně byly tyto numerické modely rozšířeny do komplexní parametrické studie zaměřené na odolnost průřezu v ohybu a odolnost proti bočnímu kroucení, která zahrnuje různé geometrie průřezů, třídy materiálu a zatěžovací podmínky. Srovnání se současnými metodami navrhování bylo provedeno také ve čtvrté části práce. Nejprve byly porovnány výsledky simulace průřezové odolnosti s návrhovými pravidly Eurokódu a postupy CSM a DSM včetně jejich modifikací. Byl vypracován modifikovaný návrh, který byl úspěšně testován pro svařované otevřené I/H průřezy v ohybu a tlaku. Za druhé bylo provedeno srovnání pro odolnost štíhlých otevřených průřezů proti bočnímu kroucení. Numerické výsledky byly porovnány s návrhovými pravidly Eurokódu a s Tarasovým návrhem. Na základě výsledků studie spolehlivosti byla na základě tohoto výzkumu doporučena některá zlepšení návrhových metod. Studie byla navíc rozšířena o omezený počet numerických modelů nosníků s nerovnoměrným rozložením ohybového momentu po délce prutu. This thesis shows a numerical parametric study and experimental research of welded slender stainless steel I-section beams. Difference in behaviour of stainless steel and common carbon steel members is generally known, but design of stainless steel members has been established mainly for hollow sections (CHS, SHS/RHS) as these are the typical stainless steel profiles. Currently, open stainless steel sections are also being used in structures and the design rules for both local buckling of very slender sections as well as lateral-torsional buckling reduction factors are based on very limited experimental and numerical research. For this reason, new research covering these phenomena was carried out at the Czech Technical University in Prague. The experimental part of this work consists of six tested beams. For all beams, the same doubly symmetric welded I section of Class 4 was chosen. The beams were fabricated from austenitic and ferritic stainless steel. Before each test, the measurements of initial geometric and global imperfections were carried out as well as the material coupon tests. All the measured data were subsequently used in a following numerical model. A geometrically and materially non-linear numerical model with imperfections was created in software Abaqus and validated on the tests carried out at the CTU Prague as well as tests from literature. Then, these numerical models were extended into a comprehensive parametric study focused on cross-section resistance in bending and lateral-torsional buckling resistance covering different section geometries, material grades and load conditions. The comparisons to current design methods were also carried out in the fourth part of the thesis. Firstly, cross-section resistance simulation results were compared to Eurocode design rules, as well as CSM and DSM procedures including their modifications. A modified proposal was developed and successfully tested for welded open I/H cross-sections in bending and compression. Secondly, comparisons were performed for lateral-torsional buckling resistance of slender open section members. The numerical results were compared to Eurocode design rules and a proposal of Taras. Based on a reliability study results, some improvements of design methods were recommended based on this research. Moreover, the study was also extended by including limited number of numerical models of beams with non-uniform bending moment distribution along the member length.
Kolekce
- Disertační práce - 11000 [500]