Анализ методом конечных элементов холодногнутых стальных швеллеров со сплошными и щелевыми стенками, подверженных деформации стенок при внутреннем двухфланцевом нагружении.

Автор: Дегтярева Наталья

Журнал: Строительство уникальных зданий и сооружений @unistroy

Статья в выпуске: 2 (95), 2021 года.

Бесплатный доступ

Численное исследование было предпринято для изучения деформирующего поведения и пропускной способности холодногнутых стальных каналов с шахматными прорезями перфорации с их фланцами, не прикрепленными к опорам под внутренним двухфланцевым вариантом нагружения. Конечно-элементные модели были разработаны в ANSYS и проверены с использованием экспериментальных результатов. Исследовано влияние начальных геометрических дефектов на разрушающую способность полотна. Наиболее близкие возможности повреждения полотна для твердотельных моделей и моделей с прорезями к способностям повреждения полотна, полученным в результате испытаний, были получены для коэффициента масштабирования начального геометрического несовершенства -d1 / 150. Результаты показывают, что разработанные модели конечных элементов предсказали разрушающую способность полотна и формы отказов сплошных и щелевых каналов. Предложенные расчетные уравнения для перфорированных каналов хорошо согласуются с результатами КЭ. Однако формулы основаны на результатах испытаний ограниченного диапазона сечений и схем перфорации. КЭ-модели могут использоваться для исследования влияния различных геометрических и механических параметров щелевых каналов в дальнейших параметрических исследованиях.

Еще

Конструкция из холодногнутой стали, деформация стенок, холодногнутый стальной профиль, швеллеры, перфорированные стенки, прорези, швеллеры, метод конечных элементов, численное исследование

Короткий адрес: https://readera.org/143175786

IDR: 143175786   |   DOI: 10.4123/CUBS.95.2

Список литературы Анализ методом конечных элементов холодногнутых стальных швеллеров со сплошными и щелевыми стенками, подверженных деформации стенок при внутреннем двухфланцевом нагружении.

  • Höglund, T., Burstrand, H. Slotted steel studs to reduce thermal bridges in insulated walls. Thin-Walled Structures. 1998. 32(1–3). Pp. 81–109. DOI:10.1016/S0263-8231(98)00028-7. URL: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0263823198000287.
  • Lipták-Váradi, J. Equivalent thermal conductivity of steel girders with slotted web. Periodica Polytechnica Civil Engineering. 2010. 54(2). Pp. 163. DOI:10.3311/pp.ci.2010-2.12. URL: https://pp.bme.hu/ci/article/view/508.
  • LaBoube, R.A. RP02-9 Development of cost-effective, energy efficient steel framing: thermal performance of slit-web steel web studs. Research rep. AISI/Steel Framing Alliance2006.
  • AISI. S200-12. North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – General Provisions,. American Iron and Steel Institute. 2012. Pp. 49.
  • Standard, E. Eurocode 3 - Design of steel structures - Part 1-3: General rules - Suplementary rules for cold-formed members and sheeting. Design. 2005.
  • Russsian Code Design SP 260.1325800.2016 «Cold-formed thin-walled steel profile and galvanized corrugated plate constructions. Design rules». 2017.
  • KESTI, J., DAVIES, J. Local and Distortional Buckling of Perforated Steel Wall Studs. Advances in Steel Structures (ICASS ’99). Elsevier, 1999. Pp. 367–374.
  • Nazmeeva, T. V. Bearing capacity of compressed continuous and perforated thin-walled steel members of C-shaped cold-formed profiles. Magazine of Civil Engineering. 2013. 40(5). Pp. 44–51. DOI:10.5862/MCE.40.5. URL: https://engstroy.spbstu.ru/article/2013.40.5 (date of application: 24.12.2020).
  • Sinelnikov, A.S. Reticular-stretched thermoprofile: a numerical and analytical study. Magazine of Civil Engineering. 2015. 57(05). Pp. 74–85. DOI:10.5862/MCE.57.7. URL: http://www.engstroy.spb.ru/index_2015_05/07.html.
  • LaBoube, R.A. RP02-8 Development of Cost- Effective, Energy Efficient Steel Framing: Structural Performance of Slit-Web Steel Wall Studs. Circulation. 2006.
  • Garifullin, M., Bronzova, M., Sinelnikov, A., Vatin, N. Buckling analysis of cold-formed c-shaped columns with new type of perforation. Advances and Trends in Engineering Sciences and Technologies - Proceedings of the International Conference on Engineering Sciences and Technologies, ESaT 2015. 2016. Pp. 63–68. URL: https://www.scopus.com/inward/record.uri?eid=2-s2.0-84949908644&partnerID=40&md5=859d342008a2f0a9b2e48151be2f507f.
  • Degtyarev, V. V., Degtyareva, N. V. Numerical simulations on cold-formed steel channels with flat slotted webs in shear. Part II: Ultimate shear strength. Thin-Walled Structures. 2017. 119. Pp. 211–223. DOI:10.1016/j.tws.2017.05.028. URL: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0263823116304554.
  • Degtyareva, N., Gatheeshgar, P., Poologanathan, K., Gunalan, S., Tsavdaridis, K.D., Napper, S. New distortional buckling design rules for slotted perforated cold-formed steel beams. Journal of Constructional Steel Research. 2020. 168. Pp. 106006. DOI:10.1016/j.jcsr.2020.106006. URL: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0143974X19311332.
  • Degtyareva, N., Gatheeshgar, P., Poologanathan, K., Gunalan, S., Shyha, I., McIntosh, A. Local buckling strength and design of cold-formed steel beams with slotted perforations. Thin-Walled Structures. 2020. 156. Pp. 106951. DOI:10.1016/j.tws.2020.106951. URL: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0263823120308296.
  • Degtyareva, N., Gatheeshgar, P., Poologanathan, K., Gunalan, S., Lawson, M., Sunday, P. Combined bending and shear behaviour of slotted perforated steel channels: Numerical studies. Journal of Constructional Steel Research. 2019. 161. Pp. 369–384. DOI:10.1016/j.jcsr.2019.07.008. URL: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0143974X19305243.
  • Degtyareva, N., Poologanathan, K., Mahendran, M. Web crippling tests of cold-formed steel channels with staggered web perforations. Thin-Walled Structures. 2021. 159. Pp. 107314. DOI:10.1016/j.tws.2020.107314. URL: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0263823120311812.
  • Yu, W.-W., LaBoube, R.A. Cold-Formed Steel Design. Hoboken, NJ, USA, John Wiley & Sons, Inc., 2010. ISBN:9780470949825.
  • Chen, Y., Chen, X., Wang, C. Experimental and finite element analysis research on cold-formed steel lipped channel beams under web crippling. Thin-Walled Structures. 2015. 87. Pp. 41–52. DOI:10.1016/j.tws.2014.10.017. URL: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0263823114003139.
  • Macdonald, M., Heiyantuduwa Don, M.A., KoteŁko, M., Rhodes, J. Web crippling behaviour of thin-walled lipped channel beams. Thin-Walled Structures. 2011. 49(5). Pp. 682–690. DOI:10.1016/j.tws.2010.09.010. URL: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0263823110001667.
  • Sundararajah, L., Mahendran, M., Keerthan, P. New design rules for lipped channel beams subject to web crippling under two-flange load cases. Thin-Walled Structures. 2017. 119. Pp. 421–437. DOI:10.1016/j.tws.2017.06.003. URL: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0263823117300721.
  • Macdonald, M., Heiyantuduwa, M.A. A design rule for web crippling of cold-formed steel lipped channel beams based on nonlinear FEA. Thin-Walled Structures. 2012. 53. Pp. 123–130. DOI:10.1016/j.tws.2012.01.003. URL: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0263823112000067.
  • Natário, P., Silvestre, N., Camotim, D. Computational modelling of flange crushing in cold-formed steel sections. Thin-Walled Structures. 2014. 84. Pp. 393–405. DOI:10.1016/j.tws.2014.07.006. URL: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0263823114002195.
  • Elilarasi, K., Janarthanan, B. Effect of web holes on the web crippling capacity of cold-formed LiteSteel beams under End-Two-Flange load case. Structures. 2020. 25. Pp. 411–425. DOI:10.1016/j.istruc.2020.03.022. URL: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S2352012420301053.
  • Uzzaman, A., Lim, J.B.P., Nash, D., Rhodes, J., Young, B. Web crippling behaviour of cold-formed steel channel sections with offset web holes subjected to interior-two-flange loading. Thin-Walled Structures. 2012. 50(1). Pp. 76–86. DOI:10.1016/j.tws.2011.09.009. URL: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0263823111002254.
  • Schafer, B.., Peköz, T. Computational modeling of cold-formed steel: characterizing geometric imperfections and residual stresses. Journal of Constructional Steel Research. 1998. 47(3). Pp. 193–210. DOI:10.1016/S0143-974X(98)00007-8. URL: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0143974X98000078.
  • Kostenetskiy, P., Semenikhina, P. SUSU Supercomputer Resources for Industry and fundamental Science. 2018 Global Smart Industry Conference (GloSIC). 2018. Pp. 1–7. DOI:10.1109/GloSIC.2018.8570068. URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/8570068/.
Еще
Статья научная