| dc.description.abstract | Knekning må tas til vurdering når det gjelder slanke konstruksjoner, og det skilles hovedsakelig mellom to former for denne bruddtypen; global- og lokal knekking. Lokal knekking, som er knekningssituasjonen denne avhandlingen fokuserer på, er en form for lokal svikt i konstruksjonselementet grunnet stort konsentrert trykk eller skjær.
Høye bjelker, eller platebærere, er spesielt utsatt for lokal knekking. Denne avhandlingen fokuserer på en fritt opplagt gaffellagret platebærer med stasjonær punklast på midten. Dette introduserer et lokalt vertikalt knekningsproblem av stegfeltet under den påsatte punktlasten, gitt at vipping er forhindret. Dette knekningsproblemet kan ”elimineres” ved å sveise inn tverrstiverpar under lasten og dermed øke kapasiteten. Hensikten med disse stiverne er å overføre kraften fra punktlasten via stiverne til steget.
NS-EN 1993-1-5 kap. 6 tar for seg denne belastningssituasjonen og viser en metode for hvordan kapasiteten mot at steget knekker ut lokalt kan beregnes når det er sveist inn to tverrstiverpar sentrert om den stasjonære punktlasten.
Tidligere masteravhandlinger og undersøkelse har vist at metoden gir ”avvik” når avstanden, a, mellom stiverparene blir ”for små”. ”Avviket” består i at kapasiteten blir urimelig liten, og ved gradvis mindre og mindre avstander fortsetter også kapasiteten å konvergere mot tilnærmet null. Dette er i hovedsak problemstillingen med denne masteravhandlingen.
I søket etter et svar på problemstillingen, er det utført praktiske forsøk og ikke-lineære FEM-analyser i Solidworks for sammenligning med resultatene etter standarden. De praktiske forsøkene er utført ved NMBU – Institutt for matematiske realfag og teknologi, ved hjelp av en hydraulisk presse. Her ble platebærerne belastet til lokal knekking av steg inntraff.
Ved ulike konfigurasjoner av tverrstivere, ble det observert forskjellig knekningsoppførsler av steget. Noen tilfeller ga vertikal lokal knekking, mens der avstanden mellom tverrstiverparene ble ”for små”, viste det i stedet en etablering av skjærfelt og følgende skjærknekking. Metoden i standarden er formulert med utgangspunkt i et vertikalt knekningsproblem.
Fra utredelsene som er gjort i denne avhandlingen er det konkludert med at kapasitetsreduksjonen ved ”små” innbyrdes avstander er misvisende, og at det heller er en indikasjon på at metoden etter kapittel 6 i standarden er utenfor sitt gyldighetsområdet. En minimumsgrense burde legges inn i metoden på avstanden mellom de to tverrstiverparene avhengig av lastutbredelsen ”ss”.
Resultatene fra standarden sammenlignet med de praktiske forsøkene der stiveravstanden er ”tilfredsstillende” eller ”stor nok”, viste seg å være rimelige.
I henhold til hva som er vanlig å gjøre i praksis, kan alternativet være å utvikle en metode som omfatter ett stiverpar under punktlasten.
Buckling need to be taken in special consideration when the slenderness ratio of the structure is high. In the buckling category there are mainly two types of failure; global buckling and local buckling. Local buckling applies to a part of the structure subjected to high compression and/or shear, which is the situation considered in this thesis.
Tall steel I-beams, or plate girders, is a typical structural component that is exposed to local buckling. This thesis is based upon a simply supported fork-stored plate girder with a concentrated force on the middle of the top flange. This introduces a local vertical buckling problem of the web underneath the point load when the load gets to big, given that transversal torsional buckling is prevented. In this situation, we therefore use transverse stiffeners to increase the capacity against buckling. The purpose of the stiffeners is to transfer the load through the stiffeners into the web as shear.
Eurocode 3: NS-EN 1993-1-5 shows a method on how to calculate the structural design resistance against the web buckling when two pairs of transversal stiffeners are installed centered under the point load.
Previous master theses and studies of the method in the Eurocode has showed "deviation" when the distance between the stifferners gets "too small”. The ”deviation” being discussed, is that the capacity appears to be unreasonably small. Also, when the distance is gradually reduced towards zero, its capacity also converge towards zero. This is the main issue for this thesis.
In search for an answer to this issue, practical experiments and non- linear FEM-analysis in Solidworks for comparison with the results from the Eurocode were executed. The practical experiments where performed at the Norwegian University of Life Sciences (NMBU) , at the Department of Mathematical Sciences and Technology, using a hydraulic press. A gradualy increasing force was applied until the web buckled.
At various configurations of transverse stiffeners, different types of web buckling were observed. Some cases resulted in vertical form of buckling. When the distance between the pair of stiffeners got below a certain point, a field of shear and shear buckling was established. The method in the eurocode is based on a vertical buckling problem of the web.
This concludes that the capacity reduction at "small" distances between the stiffeners is misleading. The reduction in capacity at small stiffener distances rather indicates that the method in NS-EN 1993-1-5 is not valid for smaller distances between stiffeners. A minimum limit should be applied in the method on the distance, a, between the pair of transversal stiffeners, depending on the load distribution ”ss”. The capacity results from the plate girder configurations with ”sufficient” or ”large enough” stiffener distance though, seemed reasonble compared with the practical experiments.
In accordance to what is ”normally” done in practice, the alternative is to develope a method which includes one pair of stiffeners underneath the point load. | nb_NO |
