Утицај подужних укрућења на понашање и граничну носивост лимених носача оптерећених локалним оптерећењем: докторска дисертеција

Abstract

Предмет овог рада је анализа понашања подужно неукрућених и укрућених лимених носача (заварених челичних I - носача) оптерећених локалним оптерећењем (концентрисаним или расподијељеним оптерећењем на одређеној дужини) на једном појасу у равни ребра носача, које се у литератури назива patch loading, као и одређивање њихове граничне носивости. Овај случај оптерећења се често појављује у пракси, а репрезентативни примјери тога су оптерећења главних носача приликом изградње мостова технологијом превлачења (лансирања) преко привремених ослонаца, оптерећења кранске стазе, везе стуб-греда и сл. Проблематика се изучава интензивно више деценија, теоријски и експериментално, са циљем што тачнијег праћења понашања и одређивања граничне носивости. Међутим, још увијек нису добијена решења која би на задовољавајући начин обухватила комплексан утицај свих параметара. У последње вријеме све чешће се користе нумеричке анализе у комбинацији са експерименталним истраживањима. Коришћењем софтверских пакета базираних на методи коначних елемената могуће је извести обимније параметарске анализе. Тако се на најбољи начин могу издвојити и квантификовати утицаји појединих параметара на граничну носивост. Слична параметарска анализа је спроведена и у овом раду. У овом истраживању је анализиран утицај дужине оптерећења и других параметара на граничну носивост подужно неукрућених и укрућених челичних I - носача (са равним укрућењима). Примарни циљ овог истраживања је анализа ефекта ојачања који је дефинисан као однос између граничне носивости подужно укрућених и подужно неукрућених носача. Ефекат ојачања за различите дужине оптерећења зависи од крутости подужног укрућења, односа дужине и висине оптерећеног панела ребра, виткости ребра и крутости оптерећеног појаса. Важећи европски стандард EN 1993-1-5 не узима у обзир утицај дужине оптерећења на ефекат ојачања. Ова анализа међутим показује да ефекат ојачања зависи од дужине оптерећења. У раду је дефинисан израз за одређивање граничне носивости неукрућених и укрућених носача који обухвата утицај већег броја параметара.

The subject of this thesis is the analysis of the behavior of longitudinally unstiffened and stiffened steel plate girders (I - girders) loaded with local load (concentrated or distributed load on a certain length) on one flange in the plane of the girder web and determination of their ultimate load. This case of loading often appears in practice and examples are the loads of the main girders during the construction of bridges by launching technology, crane track loads, column-beam connections etc. The problem has been studied intensively for several decades, theoretically and experimentally, with the aim of monitoring behavior and determining the ultimate strength. However, no solutions have yet been obtained that would satisfactorily capture the complex impact of all parameters. Recently, numerical analysis have been used often in combination with experimental research. By using software packages based on the finite element method, it is possible to perform more extensive parametric analysis. Thus, the influences of individual parameters can be singled out and quantified in the best way. A similar parametric analysis was conducted in this paper. In this research, the influence of load length and other parameters on the ultimate load capacity of longitudinally unstiffened and stiffened steel I-beams was analyzed. The primary goal of this study is to analyze strengthening effect, which is defined as the relation between the ultimate capacity of longitudinally stiffened and longitudinally unstiffened girders. The strengthening effect for different load lengths depends on the stiffness of the longitudinal stiffeners, the web aspect ratio, web slenderness and the stiffness of the loaded flange. The current European standard EN 1993-1-5 does not take into account the influence of the load length on the strengthening effect. This analysis, however, shows that the strengthening effect depends on the load length. A formula for determining the ultimate load capacity of unstiffened and stiffened steel plate girders, which include the influence of a number of parameters is defined.