Influence of Creep on Torsional Restraint Provided to Cold-Formed Z-shaped Purlins by Sandwich Panels
Loading...
Date
2024-06-24
Authors
Balázs, Ivan
Belica, Andrej
Misiek, Thomas
ORCID
0000-0003-0602-5914Advisor
Referee
Mark
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Swedish Institute of Steel Construction
Altmetrics
Abstract
Sandwich panels supported by purlins are widely used as the main load bearing part of roof and wall cladding systems of steel buildings. Beside of their main function as building envelope, sandwich panels provide lateral and torsional restraint to purlins which positively influences the member resistance. Lateral restraint provided by sandwich panels is equal for both gravity and uplift loads applied on the panel’s surface, however, the torsional restraint may have a different behaviour depending on the direction of loading. While gravity loads increase the contact pressure between the panels and purlins so that the torsional restraint is ensured up to a relatively large rotation of the purlin, uplift loads reduce the contact area which can result in smaller torsional restraint. The paper discusses and compares the different behaviour and addresses the resulting requirements for the experimental setups. Another aspect that is noticeable in torsional restraint, but not in lateral restraint, is the influence of the materials of the insulation core (usually PUR-, PIR- or EPS-foam or mineral wool) of the sandwich panel. These materials significantly differ in their properties from the materials of faces as they exhibit complex behaviour with time-dependent response. Deformations from compressive stress increase over time which is referred as creep. This behaviour is evident both under gravity loads and under uplift loads, which reduces torsional restraint. Creep of the core can also result in the reduction of the preload force in screws, as the core is under compression after tightening. The paper focuses on the influence of creep on torsional restraint provided to cold-formed Z-shaped purlins by sandwich panels. Results of experimental tests are presented, and the influence of creep is evaluated for various types of the core materials of the sandwich panels
Sendvičové panely uložené na vaznicích jsou široce využívány jako střešní a stěnové opláštění budov s ocelovou konstrukcí. Kromě toho mohou vaznicím poskytovat příčné a rotační podepření, což může pozitivně ovlivnit jejich únosnost. Příčné podepření sendvičovými panely je možné uvažovat jak při tíhovém, tak při vztlakovém zatížení působícím na povrch panelů. Naproti tomu rotační podepření může mít rozdílný charakter v závislosti na smyslu zatížení. Zatímco tíhové zatížení zvyšuje kontaktní tlak mezi panely a vaznicemi a rotační podepření je zajištěno i při relativně velkém natočení průřezu vaznice, při vztlakovém zatížení se kontaktní plocha zmenšuje, což může vést k menší míře rotačního podepření. Článek rozebírá a porovnává tato rozdílná chování a zabývá se z toho vyplývajícími požadavky na zkušební sestavu pro experimentální ověření. Dalším aspektem, který se projevuje při rotačním podepření, ale nikoli příčném podepření, je vliv chování materiálu izolačního jádra sendvičových panelů (obvykle PUR, PIR nebo EPS pěny nebo minerální vlna). Tyto materiály se svými vlastnostmi výrazně liší od materiálu povrchových vrstev panelu a vyznačují se složitým chováním s časově závislou odezvou. Deformace v důsledku tlakových napětí v čase narůstají, což je označováno termínem dotvarování. Toto chování je patrné při tíhovém i vztlakovém zatížení a vede k redukci rotačního podepření. Dotvarování jádra panelu také může vést k redukci předpětí ve šroubech, protože jádro je po utažení šroubů v tlaku. Článek se zaměřuje na vliv dotvarování na rotační podepření poskytnuté za studena tvarovaným vaznicím tvaru Z sendvičovými panely. Jsou prezentovány výsledky experimentálního vyšetřování a vliv dotvarování je vyhodnocen pro různé typy materiálů jádra sendvičových panelů.
Sendvičové panely uložené na vaznicích jsou široce využívány jako střešní a stěnové opláštění budov s ocelovou konstrukcí. Kromě toho mohou vaznicím poskytovat příčné a rotační podepření, což může pozitivně ovlivnit jejich únosnost. Příčné podepření sendvičovými panely je možné uvažovat jak při tíhovém, tak při vztlakovém zatížení působícím na povrch panelů. Naproti tomu rotační podepření může mít rozdílný charakter v závislosti na smyslu zatížení. Zatímco tíhové zatížení zvyšuje kontaktní tlak mezi panely a vaznicemi a rotační podepření je zajištěno i při relativně velkém natočení průřezu vaznice, při vztlakovém zatížení se kontaktní plocha zmenšuje, což může vést k menší míře rotačního podepření. Článek rozebírá a porovnává tato rozdílná chování a zabývá se z toho vyplývajícími požadavky na zkušební sestavu pro experimentální ověření. Dalším aspektem, který se projevuje při rotačním podepření, ale nikoli příčném podepření, je vliv chování materiálu izolačního jádra sendvičových panelů (obvykle PUR, PIR nebo EPS pěny nebo minerální vlna). Tyto materiály se svými vlastnostmi výrazně liší od materiálu povrchových vrstev panelu a vyznačují se složitým chováním s časově závislou odezvou. Deformace v důsledku tlakových napětí v čase narůstají, což je označováno termínem dotvarování. Toto chování je patrné při tíhovém i vztlakovém zatížení a vede k redukci rotačního podepření. Dotvarování jádra panelu také může vést k redukci předpětí ve šroubech, protože jádro je po utažení šroubů v tlaku. Článek se zaměřuje na vliv dotvarování na rotační podepření poskytnuté za studena tvarovaným vaznicím tvaru Z sendvičovými panely. Jsou prezentovány výsledky experimentálního vyšetřování a vliv dotvarování je vyhodnocen pro různé typy materiálů jádra sendvičových panelů.
Description
Citation
Nordic Steel Construction Conference 2024. 2024, p. 1-10.
Document type
Peer-reviewed
Document version
Published version
Date of access to the full text
Language of document
en