Stabilita konzolových plechů pomocí analýzy lokálního boulení a materiálově nelineární analýzy (AISC)

Při navrhování přípojů podle AISC 360 stanovuje kapitola J.4 vzorce pro prvky konstrukcí v přípojích a spojovací prvky, jako jsou plechy, styčníkové plechy, úhelníky a konzoly. Tradiční návrhová metoda využívá matematické rovnice pro výpočet únosnosti konstrukčních prvků.

Ačkoli byly pro většinu běžných podmínek vyvinuty přesné rovnice, pro některé prvky přípojů jsou k dispozici pouze empirické nebo poloempirické rovnice. Při správných technikách modelování však lze přípoje navrhovat pomocí modelů metodou konečných prvků s uvážením následujícího:

• Materiálově nelineární analýza (MNA) pro přesné stanovení únosnosti.
• Lineární analýza boulení (LBA) může poskytnout informace o ideálním elastickém chování při boulení přípojů.
• Geometrické nelinearity (GMNIA) pro zahrnutí účinků druhého řádu, neelastického chování materiálu, geometrických imperfekcí a zbytkových napětí do LBA.

 Výzkum zahrnuje experimentální data z 86 zkušebních vzorků, ruční výpočty pomocí návrhové metody podle 15.^th příručky AISC a metodu konečných prvků.

Závěry:

• Pro 86 vzorků byla návrhová metoda v 15. vydání příručky AISC konzervativní.
• Výsledky ukázaly, že přesných výsledků lze dosáhnout metodou konečných prvků kombinací MNA s LBA.
• Aby se předešlo boulení, musí být kritické zatížení Pel stanovené na základě LBA rovno nebo větší než 4Pr pro návrh metodou LRFD a 6Pr pro návrh metodou ASD.
• Je uveden návrhový příklad konzolového přípoje s využitím ručních výpočtů a analýzy metodou konečných prvků.

Stáhnout celý dokument

Autor: Bo Doswell, PE, Ph.D.

Společnost: ARC International, LLC

Datum: 26. srpna 2022

O autorovi:

Bo Dowswell začal pracovat v ocelářském průmyslu v roce 1985 jako kreslič. Od té doby získal tituly B.S., M.S. a Ph.D. na Auburn University a The University of Alabama at Birmingham. Jako autorizovaný inženýr se jeho návrhová praxe zaměřuje na ocelové konstrukce. V současné době je vedoucím partnerem společnosti SDS Consulting, projekční firmy, a ARC International, která se specializuje na výzkum a poradenství. Bo Dowswell je také hostujícím profesorem na The University of Alabama at Birmingham, kde se jeho výzkum a výuka soustředí na navrhování ocelových přípojů. Kromě toho poskytuje poradenské služby pro AISC Steel Solutions Center.

Bo Dowswell je autorem AISC Design Guide 33, Curved Member Design, a pravidelně publikuje odborné články o navrhování ocelových konstrukcí. V roce 2020 získal cenu AISC T. R. Higgins Lectureship Award za výzkum a publikace o styčníkových pleších. Je členem několika výborů AISC, včetně Committee on Specifications, Committee on Manuals, Committee on Research a Task Group on Industrial Buildings and Nonbuilding Structures. Bo Dowswell je také členem Structural Stability Research Council, kde se jeho aktivity primárně týkají stability prvků přípojů a nosníků.