Flexural Buckling of General Beam Systems: A Method to Determine K-factors using Energy Considerations
Translated title
Flexural Buckling of General Beam Systems : A Method to Determine K-factors using Energy Considerations
Authors
Hansen, Mikael ; Stormsgaard Mortensen, Jacob
Term
4. term
Education
Publication year
2012
Submitted on
2012-06-14
Pages
53
Abstract
Når man dimensionerer efter Eurocode for konstruktioner, der ikke er særligt følsomme over for ikke‑lineær opførsel, kontrolleres hvert enkelt element (fx søjler og bjælker) med en reduktionsfaktor for imperfektioner. Denne faktor afhænger især af den kritiske last, og derfor er bestemmelsen af K‑faktorer (effektiv længdefaktor) for de enkelte elementer vigtig. Traditionelt findes K‑faktorer med metodiske fremgangsmåder som isoleret delsystem eller etage‑metoder, men de afspejler ikke den faktiske systemopførsel, som en lineær knækanalyse gør. En systemknækningstilgang baseret på lineær knækanalyse er derfor fordelagtig ved kompleks opførsel, men rummer et paradoks: trykbelastede elementer med relativt lille aksialkraft kan ende med meget store K‑faktorer. Denne afhandling foreslår en metode, der omgår paradokset. Metoden skelner mellem elementer, der er tilbøjelige til at knække, og elementer, der ikke er følsomme over for yderligere aksial last. Med udgangspunkt i energibetragtninger vægtes den lastmultiplikator (den faktor, der angiver, hvor meget lasten skal øges for at udløse knækning) fra den lineære knækanalyse for hvert element. Metoden er verificeret på 2D‑eksempler med sammenligning til kendte metoder. Resultaterne viser rimelige K‑faktorer. Fremtidigt arbejde kan føre til implementering i software med automatiseret normkontrol, så den tunge manuelle fastlæggelse af kritisk længde for hvert element undgås.
In Eurocode design for structures that are not highly sensitive to non‑linear behavior, each member (such as columns and beams) is checked with a reduction factor to account for imperfections. This factor depends mainly on the critical load, which makes reliable K‑factors (effective length factors) for individual members important. Traditional approaches, like isolated subassembly or story methods, treat members in parts and do not capture the actual system behavior the way a linear buckling analysis does. A system buckling approach based on linear buckling analysis is therefore preferable for complex behavior, but it contains a paradox: compression members carrying relatively small axial forces can end up with excessively large K‑factors. This thesis proposes a method to avoid that paradox. It distinguishes between members that are prone to buckling and those that are not sensitive to additional axial load. Using energy considerations, it weights the load multiplier from the linear buckling analysis for each member (the factor by which the load must increase to trigger buckling). The method is verified on 2D examples with comparisons to established methods, and it yields reasonable K‑factors. Future work could lead to software implementation for automated code checks, avoiding the burdensome manual definition of critical length for each member.
[This abstract was generated with the help of AI]
Documents