Nagyszilárdságú acélszerkezetek kihajlása és horpadása

Somodi Balázs

Konzulens:

Kövesdi Balázs

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem – Hidak és Szerkezetek Tanszék 2/12

Nagyszilárdságú acélszerkezetek kihajlása és horpadása ÚNKP konferencia – 2018.05.30.

Nagyszilárdságú acélok (HSS) felhasználási területe növekszik.

Nagy szilárdság miatt kisebb, karcsúbb szelvények alkalmazhatóak.

Stabilitásvesztési formák kiemelt fontosságúak.

Aktuális Eurocode S460 szilárdsági osztályig használható.

Hiányos szakirodalom HSS oszlopokra vonatkozóan.

Kutatási cél:

S235 – S960 szilárdságú oszlopok kihajlási és horpadásiviselkedésének vizsgálatakísérleti és numerikus vizsgálati programmal.

HSS oszlopokra vonatkozó kihajlási és kifordulási görbekidolgozása.

Bevezetés – Háttér és motiváció

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem – Hidak és Szerkezetek Tanszék 3/12

Nagyszilárdságú acélszerkezetek kihajlása és horpadása ÚNKP konferencia – 2018.05.30.

Kihajlási viselkedés és sajátfeszültségek szakirodalmi áttekintése.

Sajátfeszültségek meghatározására vonatkozó kísérleti program.

Kezdeti görbeség meghatározására vonatkozó kísérleti program.

Kihajlási ellenállás meghatározására vonatkozó kísérleti program.

Determinisztikus paraméteres numerikus program a kihajlási ellenállás meghatározására.

jelenség vizsgálata, alkalmazható kihajlási görbék

Valószínűségelméleti paraméteres numerikus program a kihajlási ellenállás meghatározására (Monte Carlo szimulációk).

alkalmazható kihajlási görbék

Az Ayrton-Perry alapú kihajlási görbék fejlesztése a módszerbe beépítve a sajátfeszültségek, a geometriai tökéletlenségek és a folyáshatár hatását. alkalmazható újszerű kihajlási görbék

Előzmény – doktori kutatás

I.

II.III.

IV.

V.

Zárt szelvények kihajlása

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem – Hidak és Szerkezetek Tanszék 4/12

Nagyszilárdságú acélszerkezetek kihajlása és horpadása ÚNKP konferencia – 2018.05.30.

Kihajlás

négyzet szelvény

ÚNKP kutatás – további motivációk

Kihajlás

téglalap szelvényKihajlás

I-szelvény

Horpadás

I-szelvényHorpadás

Négyzet

szelvény

Biztonsági szint értékelésének módszerei

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem – Hidak és Szerkezetek Tanszék 5/12

Nagyszilárdságú acélszerkezetek kihajlása és horpadása ÚNKP konferencia – 2018.05.30.

Biztonsági szint értékelésének módszerei

B. Kövesdi, B. Somodi: Comparison of Safety Factor Evaluation Methods for Flexural Buckling of HSS Welded Box Section Columns, Structures 15, pp. 43-55, August 2018.

3 különböző elv összehasonlításaa biztonsági szint megállapítására:

𝛾M* kétféle módszer alapján

2 szigma elv (m – 2σ)

Kiértékelés során végzettalcsoportosítás hatása

Három különböző felhasználásiterület

kísérletek értékelése

determinisztikus numerikus eredmények értékelése

sztochasztikus numerikuseredmények értékelése

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem – Hidak és Szerkezetek Tanszék 6/12

Nagyszilárdságú acélszerkezetek kihajlása és horpadása ÚNKP konferencia – 2018.05.30.

Eredmények:

Alcsoportosítás kedvezőbb, alacsonyabb parciális tényezőt eredményez.

A két számítási módszer 𝛾M* értékére erősen eltérő értékeket ad meg.

A 2 szigma elv hasonló (mindig enyhén magasabb) biztonsági szintet eredményez, mint amit a 𝛾M

* határoz meg (a konzekvensebb – B –módszer szerint).

Biztonsági szint értékelésének módszerei

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem – Hidak és Szerkezetek Tanszék 7/12

Nagyszilárdságú acélszerkezetek kihajlása és horpadása ÚNKP konferencia – 2018.05.30.

Négyzet szelvény horpadás

B. Kövesdi, B. Somodi, T. Hornyák: Partial safety factor for local buckling resistance of welded box section columns, Stru Thin-Walled Structures, benyújtva

2 különböző terhelés mód vizsgálata:

tiszta nyomás

tiszta hajlítás

3 különböző vizsgálati modellszint:

determinisztikus analízis helyettesítő imperfekcióval

determinisztikus analízisvalós imperfekcióval és sajátfeszültséggel

sztochasztikus analízis a változókvalószerű eloszlásainak figyelembevételével

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1.10

1.20

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 2.20

red

uct

ion

fac

tor r

[-]

local slenderness ratio lp [-]

S235_1

S355_1

S500_1

S700_1

S960_1

Winter curve

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem – Hidak és Szerkezetek Tanszék 8/12

Nagyszilárdságú acélszerkezetek kihajlása és horpadása ÚNKP konferencia – 2018.05.30.

Eredmények:

A hajlítás sokkal kedvezőbb viselkedést mutat, mint a tiszta nyomás.

Nagyobb szilárdságú acél enyhén kedvezőbben viselkedik horpadásra.

Hajlításra megfelelő biztonsággal ad meg ellenállást a Winter görbe, de nyomásra túlbecsüli a valós teherbírást így ekkor 1.0-nál nagyonbb parciális tényező, vagy más görbe alkalmazása lenne szükséges.

Négyzet szelvény horpadás

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1.10

1.20

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 2.20

red

uct

ion

fac

tor r

[-]

local slenderness ratio lp,EC [-]

S355-compression

S960-compression

S355-bending

S960-bending

Winter curve0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

1.2

1.3

0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80

ρ[-

]

λp [-]

S355_mS355_5%S355_1‰S960_mS960_5%S960_1‰Winter curveS355_m_averagedS355_1‰_averaged

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem – Hidak és Szerkezetek Tanszék 9/12

Nagyszilárdságú acélszerkezetek kihajlása és horpadása ÚNKP konferencia – 2018.05.30.

I-szelvény horpadás

2 különböző terhelés mód vizsgálata: tiszta nyomás

tiszta hajlítás

3 különböző vizsgálati modellszint: determinisztikus analízis

helyettesítő imperfekcióval

determinisztikus analízisvalós imperfekcióval és sajátfeszültséggel

sztochasztikus analízis a változókvalószerű eloszlásainak figyelembevételével

Eredmények: nagyszilárdság enyhén kedvező hatása

komplexebb paramétertérben, mi az ami ténylegesen meghatározza a horpadásiellenállást tf/tw 0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1.10

1.20

0.400 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400 1.600 1.800 2.000 2.200

ρ

λ

1.000

1.050

1.100

1.150

1.200

1.250

1.300

1.350

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00

ρ/ρ

_W

inte

r

tf/tw

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem – Hidak és Szerkezetek Tanszék 10/12

Nagyszilárdságú acélszerkezetek kihajlása és horpadása ÚNKP konferencia – 2018.05.30.

Vizsgálati cél:

A h/b milyen módon van hatással a kihajlási ellenállásra?

Használhatók-e ugyanazok agörbék, amik négyzet szelvényre lettek javasolva?

A korábban kialakított újanalitikus alapú kihajlásigörbe milyen pontossággaltudja megadni a kihajlásttéglalap szelvények esetén?

Téglalap szelvény kihajlás

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem – Hidak és Szerkezetek Tanszék 11/12

Nagyszilárdságú acélszerkezetek kihajlása és horpadása ÚNKP konferencia – 2018.05.30.

Folyóiratcikkek:

B. Kövesdi, B. Somodi: Buckling resistance of HSS box section columns part I: Stochastic numerical study, Journal of Constructional Steel Research

B. Kövesdi, B. Somodi: Buckling resistance of HSS box section columns Part II: Analytical study, Journal of Constructional Steel Research

B. Kövesdi, B. Somodi: Comparison of Safety Factor Evaluation Methods for Flexural Buckling of HSS Welded Box Section Columns, Structures

B. Kövesdi, B. Somodi, T. Hornyák : Partial safety factor for local buckling resistance of welded box section columns, Thin-Walled Structures -benyújtva

Konferenciacikkek:

B. Kövesdi, B. Somodi: Modified Ayrton-Perry formula for flexural buckling of HSS welded box sections, Eurosteel 2018

B. Somodi, B. Kövesdi: Comparison of Safety Factor Evaluation Methods for Buckling of High Strength Steel Welded Box Section Columns, ICCMCE 2018

B. Kövesdi, B. Somodi, T. Hornyák: Local buckling resistance of welded box section columns, ICTWS 2018 - benyújtva

A kutatáshoz kapcsolódó publikációk

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem – Hidak és Szerkezetek Tanszék 12/12

Nagyszilárdságú acélszerkezetek kihajlása és horpadása ÚNKP konferencia – 2018.05.30.

… és köszönöm a támogatást az Emberi Erőforrások Minisztériumának

Köszönöm a figyelmet!

Az kutatási program az Emberi ErőforrásokMinisztériuma ÚNKP-17-3-III kódszámú Új NemzetiKiválóság Programjának támogatásával készült