Vippekapasitet til stålbjelker: Elementsimulering for design ved grensetilstand.
Bachelor thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/2774301Utgivelsesdato
2021Metadata
Vis full innførselSamlinger
Sammendrag
Denne oppgaven retter seg mot designmetoder knyttet til stålbjelker utsatt for lateraltvippemoment. For å kunne oppnå gode løsninger ved konstruering av bygg sominneholder stålbjelker, er designmetodene nødt til å være nyttige både når detkommer til sikkerhet og med hensyn til økonomiske og visuelle faktorer. I Eurokode 3er det gitt ulike metoder for design av stålbjelker utsatt for vippemoment. Dissedesignmetodene er i flere av tilfellene beskrevet som konservative, og det er derforinteressant å undersøke hvor konservative de faktisk er. Eurokode 3 gir ingenmetode for beregning av kritisk vippemoment, som er en viktig faktor for beregning avden faktiske vippekapasiteten til strukturelle stålbjelker. I denne oppgaven tar viderfor i bruk ulike metoder fra andre kilder for å se hvorvidt disse metodene ergunstige som designmetode i samspill med Eurokode 3. For å undersøkedesignmetodene nærmere har vi gjort ulike forsøk på måter å finne stålbjelkersvippekapasitet.Oppgaven inneholder teori om stålbjelkers oppførsel og egenskaper, og metodenefor design er beskrevet. Det er også utført beregninger på IPE-bjelker etter gittemetoder. Forsøkene er utført i simuleringsprogramvaren ANSYS Workbench, hvoregenverdi-analyse og ikke-lineær analyse er simulert. Hensikten med simuleringen iANSYS er å sammenligne verdiene med verdiene oppnådd ved beregningene etterdesignmetodene i Eurokode 3. I tillegg til denne sammenligningen, er det ogsåutledet verdier for modifikasjonsfaktoren α_m som brukes i Eurokodes designmetoder.Resultatene fra analysen antyder at Eurokodes metoder er nokså godt tilpasset etgjennomsnittlig tilfelle, men gir ikke nøyaktige nok resultater for det enkelte tilfellet.Andre del av denne oppgaven går ut på undersøkelser av stålbjelkers vippekapasitetunder brann. Designmetodene i Eurokode 3 for strukturelle stålbjelker utsatt forlateralt vippemoment under brann er enda mer begrenset enn ved romtemperatur. Viutfører derfor også lignende undersøkelser for IPE-bjelker utsatt for brann. I dettetilfellet er det spesielt designmetodene for bjelker i tverrsnittklasse 4 som er sværtbegrenset, og denne oppgaven tar derfor for seg denne problemstillingen.Resultatene fra analysen antyder at designmetodene i Eurokode 3 er forkonservative, og at den anbefalte kritiske temperaturen på 350ºC bør vurderesjustert. This thesis focuses on design methods related to steel beams subjected to lateraltorsional buckling. In order to achieve good solutions when constructing buildingsthat contain steel beams, the design methods must be useful both when it comes tosafety and in terms of economic and visual factors. Eurocode 3 provides variousmethods for designing steel beams exposed to lateral torsional buckling. Thesedesign methods are described as conservative in several of the cases, and it istherefore interesting to examine how conservative they are. Eurocode 3 does notprovide a method for calculating critical buckling moment, which is an importantfactor for calculating the buckling capacity of structural steel beams. In this thesis wetherefore use different methods from other sources to see whether these methodsare beneficial as a design method in interaction with Eurocode 3. To investigate thedesign methods further, we have made various attempts to find the buckling capacityof steel beams.The thesis contains facts about the behavior and properties of steel beams, and themethods for design are described. Calculations have been made on IPE beamsaccording to given methods. The experiments were performed in the softwareANSYS Workbench, where eigenvalue- and nonlinear-analysis are simulated. Thepurpose of the simulation in ANSYS is to compare it to the values obtained by thecalculations according to Eurocode 3. In addition to this comparison, values are alsoderived for the modification factor α_m used in Eurocode's design methods. Theresults from the analysis suggest that Eurocode's methods are fairly well adapted toan average case, but do not give accurate results for the individual case.In the second part of this thesis the focus is to investigate the buckling capacity ofsteel beams during fire. The design methods in Eurocode 3 for structural steel beamsexposed to lateral torsional buckling during fire are even more limited than at roomtemperature. Therefore, we also conduct similar investigations for IPE beamsexposed to fire. In this case, it is especially the design methods for beams in crosssection class 4 that are very limited, and this thesis therefore addresses this issue.The results of the analysis suggest that the design methods in Eurocode 3 are tooconservative and that the recommended critical temperature of 350ºC should beadjusted.