Stateczność płyt wspornikowych z wykorzystaniem analizy lokalnego wyboczenia i nieliniowej analizy materiałowej (AISC)

Przy projektowaniu połączeń zgodnie z AISC 360, rozdział J.4 ustanawia wzory dla elementów konstrukcji w połączeniach oraz elementów łączących, takich jak płyty, blachy węzłowe, kątowniki i wsporniki. Tradycyjna metoda projektowania wykorzystuje równania matematyczne do obliczania nośności elementów konstrukcyjnych.

Choć dla większości typowych przypadków opracowano dokładne równania, dla niektórych elementów połączeń dostępne są jedynie równania empiryczne lub półempiryczne. Jednak przy zastosowaniu odpowiednich technik modelowania połączenia można projektować z wykorzystaniem modeli elementów skończonych, uwzględniając:

• Nieliniową analizę materiałową (MNA) dla dokładnego przewidywania nośności.
• Liniową analizę wyboczeniową (LBA), która dostarcza informacji o idealnym sprężystym zachowaniu przy wyboczeniu połączeń.
• Geometryczne nieliniowości (GMNIA) uwzględniające efekty drugiego rzędu, niesprężyste zachowanie materiału, imperfekcje geometryczne i naprężenia resztkowe w LBA.

 Badanie obejmuje dane doświadczalne z 86 próbek, obliczenia ręczne z zastosowaniem metody projektowania według podręcznika AISC 15^th oraz Metody Elementów Skończonych.

Wnioski:

• Dla 86 próbek metoda projektowania zawarta w 15. wydaniu podręcznika AISC była zachowawcza.
• Wyniki wykazały, że dokładne rezultaty można uzyskać metodą elementów skończonych poprzez połączenie MNA z LBA.
• Aby uniknąć wyboczenia, obciążenie krytyczne Pel, wyznaczone na podstawie LBA, musi być równe lub większe niż 4Pr dla projektowania metodą LRFD oraz 6Pr dla projektowania metodą ASD.
• Przykład obliczeniowy połączenia wspornikowego przedstawiono z wykorzystaniem obliczeń ręcznych i analizy metodą elementów skończonych.

Pobierz pełny dokument

Autor: Bo Doswell, PE, Ph.D.

Firma: ARC International, LLC

Data: 26 sierpnia 2022

O autorze:

Bo Dowswell rozpoczął pracę w przemyśle stalowym w 1985 roku jako rysownik. Od tego czasu uzyskał tytuły B.S., M.S. i Ph.D. na Auburn University oraz The University of Alabama at Birmingham. Jako inżynier konstruktor z uprawnieniami zawodowymi, jego praktyka projektowa koncentruje się na konstrukcjach stalowych. Obecnie jest właścicielem zarówno SDS Consulting, firmy projektowej, jak i ARC International, specjalizującej się w badaniach i doradztwie. Bo Dowswell jest również adiunktem na The University of Alabama at Birmingham, gdzie jego badania i dydaktyka koncentrują się na projektowaniu połączeń stalowych. Ponadto świadczy usługi doradcze dla AISC Steel Solutions Center.

Bo Dowswell jest autorem AISC Design Guide 33, Curved Member Design, i regularnie publikuje artykuły techniczne dotyczące projektowania konstrukcji stalowych. Zdobył nagrodę AISC T. R. Higgins Lectureship Award 2020 za badania i publikacje dotyczące blach węzłowych. Jest członkiem kilku komitetów AISC, w tym Komitetu ds. Specyfikacji, Komitetu ds. Podręczników, Komitetu ds. Badań oraz Grupy Roboczej ds. Budynków Przemysłowych i Konstrukcji Niebudowlanych. Bo Dowswell jest również członkiem Structural Stability Research Council, gdzie jego działalność dotyczy przede wszystkim stateczności elementów połączeń i belek.