Klopení tenkostěnných ocelových nosníků s otvory ve stěně
Loading...
Date
Authors
Horáček, Martin
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta stavební
Abstract
Současný trend navrhování nosných ocelových konstrukcí vede z důvodu úspory materiálu k častému používání tenkostěnných za studena tvářených ocelových profilů. Tenkostěnné za studena tvarované profily jsou často vyráběny s otvory ve stěně. Konkrétním příkladem tenkostěnných ocelových profilů jsou nosníky typu Sigma používané v systémech dodatečně instalovaných podlaží ve skladovacích objektech. Tématem disertační práce je analýza, posouzení a experimentální ověření technického řešení tenkostěnného profilu s otvory se zřetelem na problematiku klopení při ohybu. Cílem je rozvíjet poznání o reálných vlastnostech nosných ocelových dílců uvažovaného konstrukčního uspořádání a umožnit upřesnění metod jejich analýzy a navrhování v průmyslové praxi. Teoretická analýza popisuje chování nosníků prostřednictvím řešení diferenciálních rovnic rovnováhy přetvořeného elementu tenkostěnného ohýbaného prutu. V případě nosníků s otvory je použito řešení v podobě zavedení průřezových charakteristik tzv. náhradního průřezu, které jsou definovány jako vážený průměr z průřezových charakteristik plného a oslabeného průřezu. Numerická analýza je zaměřena na využití dostupných softwarů za účelem predikce únosnosti nosníků s otvory při klopení. Jelikož v praxi běžně používané softwary umožňují řešit prizmatické pruty a nelze v nich modelovat otvory ve stěně, je v rámci numerické analýzy ověřen model prutu s redukovanou tloušťkou stojiny v zóně perforace konstantně po celé délce prutu. Experimentální analýza je nejdříve zaměřena na ověření skutečných ohybových a torzních tuhostí nosníků, z nichž jsou odvozeny hodnoty základních průřezových charakteristik (momenty setrvačnosti k oběma osám, moment tuhosti v prostém kroucení a výsečový moment setrvačnosti). Následně je prováděno experimentální ověření skutečné ohybové únosnosti nosníků s otvory se zřetelem na ztrátu stability při klopení.
The current trend in the design of steel structures leads, due to the saving of the material, to the frequent use of thin-walled cold formed steel sections. Thin cold-formed steel profiles are often manufactured with web holes. A specific example of thin-walled steel profiles are Sigma beams used in additionally installed built-in floors systems in warehouses. The aim of doctoral thesis is the analysis, assessment and experimental verification of the technical solution of thin-walled steel beams with web openings loaded in bending with respect to lateral torsional buckling. The objective is to develop knowledge about the real properties of steel members of considered structural arrangement in order to specify the methods of analysis and design in industrial practice. The theoretical analysis describes the behavior of the beams by means of solving the differential equations of the equilibrium on deformed element of thin walled member under bending. In case of beams with web holes is used the solution in the form of introduction of substitute cross-section properties, which are defined as the weighted average of the properties of full and weakened section. The numerical analysis is focused on the use of commonly available software in order to predict the bending resistance of beams with web opening with respect to lateral torsional buckling. Since the software used in practice solves only the prismatic beams without option to model the web openings, it is in frame of numerical analysis verified the model of beam with reduced thickness of web constantly over the whole beam length in the zone of perforation. The experimental analysis is firstly focusing on the verification of real bending and torsion stiffness of the beams, based on which are being derived the values of basic cross-sectional properties. Subsequently the experimental verification of real bending resistance with respect to the lateral torsional buckling is being performed.
The current trend in the design of steel structures leads, due to the saving of the material, to the frequent use of thin-walled cold formed steel sections. Thin cold-formed steel profiles are often manufactured with web holes. A specific example of thin-walled steel profiles are Sigma beams used in additionally installed built-in floors systems in warehouses. The aim of doctoral thesis is the analysis, assessment and experimental verification of the technical solution of thin-walled steel beams with web openings loaded in bending with respect to lateral torsional buckling. The objective is to develop knowledge about the real properties of steel members of considered structural arrangement in order to specify the methods of analysis and design in industrial practice. The theoretical analysis describes the behavior of the beams by means of solving the differential equations of the equilibrium on deformed element of thin walled member under bending. In case of beams with web holes is used the solution in the form of introduction of substitute cross-section properties, which are defined as the weighted average of the properties of full and weakened section. The numerical analysis is focused on the use of commonly available software in order to predict the bending resistance of beams with web opening with respect to lateral torsional buckling. Since the software used in practice solves only the prismatic beams without option to model the web openings, it is in frame of numerical analysis verified the model of beam with reduced thickness of web constantly over the whole beam length in the zone of perforation. The experimental analysis is firstly focusing on the verification of real bending and torsion stiffness of the beams, based on which are being derived the values of basic cross-sectional properties. Subsequently the experimental verification of real bending resistance with respect to the lateral torsional buckling is being performed.
Description
Citation
HORÁČEK, M. Klopení tenkostěnných ocelových nosníků s otvory ve stěně [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta stavební. .
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Konstrukce a dopravní stavby
Comittee
Date of acceptance
Defence
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení