Torsional Restraint Problem of Steel Cold-Formed Beams Restrained by Planar Members
Loading...
Date
2017-11-04
ORCID
Advisor
Referee
Mark
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
IOP Publishing
Altmetrics
Abstract
The effect of continuous or discrete lateral and torsional restraints of metal thin-walled members along their spans can positively influence their buckling resistance and thus contribute to more economical structural design. The prevention of displacement and rotation of the cross-section results in stabilization of the member. The restraints can practically be provided e.g. by planar members of cladding supported by metal members (purlins, girts). The rate of stabilization of a member can be quantified using values of shear and rotational stiffness provided by the adjacent planar members. While the lateral restraint effected by certain shear stiffness can be often considered as sufficient, the complete torsional restraint can be safely considered in some practical cases only. Otherwise the values of the appropriate rotational stiffness provided by adjacent planar members may not be satisfactory to ensure full torsional restraint and only incomplete restraint is available. Its verification should be performed using theoretical and experimental analyses. The paper focuses on problem of steel thin-walled cold-formed beams stabilized by planar members and investigates the effect of the magnitude of the rotational stiffness provided by the planar members on the resistance of the steel members. Cold-formed steel beams supporting planar members of cladding are considered. Full lateral restraint and incomplete torsional restraint are assumed. Numerical analyses performed using a finite element method software indicate considerable influence of the torsional restraint on the buckling resistance of a steel thin-walled member. Utilization of the torsional restraint in the frame of sizing of a stabilized beam can result in more efficient structural design. The paper quantifies this effect for some selected cases and summarizes results of numerical analysis.
Spojité nebo diskrétní příčné a rotační podepření kovových tenkostěnných prvků může pozitivně ovlivnit jejich vzpěrnou odolnost a tím přispět k hospodárnějšímu konstrukčnímu návrhu díky jeho stabilizaci prostřednictvím poskytnuté příčné a rotační vazby. Tyto vazby mohou být z praktického hlediska poskytnuty např. plošnými prvky opláštění připojenými ke konstrukci (k vaznicím, paždíkům). Míra stabilizace prvku může být vyjádřena pomocí smykové a rotační tuhosti poskytnuté připojeným plošným prvkem. Zatímco příčné podepření může být zpravidla považováno za dostatečné pro plnou stabilizaci v příčném směru, úplné rotační podepření může být uvažováno pouze v některých případech, jinak lze uvažovat pouze s částečným rotačním podepřením. Jeho ověření má být provedeno s využitím teoretické a experimentální analýzy. Článek se soustředí na problém ocelových tenkostěnných nosníků stabilizovaných plošnými prvky a na vliv velikosti rotačního podepření poskytnutého plošným prvkem na odolnost stabilizovaného nosníku. Jsou uvažovány ocelové za studena tvarované nosníky s plným příčným a částečným rotačním podepřením prostřednictvím připojených plošných prvků. Provedené numerické analýzy s využitím metody konečných prvků ukazují významný vliv rotačního podepření na vzpěrnou odolnost ocelového tenkostěnného nosníku. Jeho využití v rámci statického výpočtu může vést k efektivnějšímu konstrukčnímu návrhu. Na vybraných příkladech je v článku tento vliv kvantifikován a jsou shrnuty výsledky numerických analýz.
Spojité nebo diskrétní příčné a rotační podepření kovových tenkostěnných prvků může pozitivně ovlivnit jejich vzpěrnou odolnost a tím přispět k hospodárnějšímu konstrukčnímu návrhu díky jeho stabilizaci prostřednictvím poskytnuté příčné a rotační vazby. Tyto vazby mohou být z praktického hlediska poskytnuty např. plošnými prvky opláštění připojenými ke konstrukci (k vaznicím, paždíkům). Míra stabilizace prvku může být vyjádřena pomocí smykové a rotační tuhosti poskytnuté připojeným plošným prvkem. Zatímco příčné podepření může být zpravidla považováno za dostatečné pro plnou stabilizaci v příčném směru, úplné rotační podepření může být uvažováno pouze v některých případech, jinak lze uvažovat pouze s částečným rotačním podepřením. Jeho ověření má být provedeno s využitím teoretické a experimentální analýzy. Článek se soustředí na problém ocelových tenkostěnných nosníků stabilizovaných plošnými prvky a na vliv velikosti rotačního podepření poskytnutého plošným prvkem na odolnost stabilizovaného nosníku. Jsou uvažovány ocelové za studena tvarované nosníky s plným příčným a částečným rotačním podepřením prostřednictvím připojených plošných prvků. Provedené numerické analýzy s využitím metody konečných prvků ukazují významný vliv rotačního podepření na vzpěrnou odolnost ocelového tenkostěnného nosníku. Jeho využití v rámci statického výpočtu může vést k efektivnějšímu konstrukčnímu návrhu. Na vybraných příkladech je v článku tento vliv kvantifikován a jsou shrnuty výsledky numerických analýz.
Description
Citation
IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2017, vol. 245, issue 3, p. 1-9.
http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/245/3/032057
http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/245/3/032057
Document type
Peer-reviewed
Document version
Published version
Date of access to the full text
Language of document
en