< Terug naar vorige pagina

Project

Gedrag en ontwerp van samengestelde constructieve elementen uit koudgevormde dunwandige staalprofielen

Dit doctoraatsonderzoek beantwoordt de groeiende vraag van de industrie van koudgevormde staalproducten voor het ontwerp van stabielere constructie elementen. Aangezien de overspanningen en vrije hoogtes van gebouwen, die volledig opgebouwd zijn uit koudgevormde staalprofielen en platen, toenemen, worden de lichtgewicht stalen raamwerken niet alleen indrukwekkender maar de toepassingen worden ook ruimer.
De beperkte stabiliteit van standard koudgevormde stalen elementen wordt in doctoraat opgelost via het gebruik van dragende elementen samengesteld uit meerdere profielen. Built-up (samengestelde) elementen:
• Worden geassembleerd uit verschillende gewone koudgevormde staalprofielen,
• Bieden heel wat voordelen zoals productie, transport, opslag, flexibiliteit qua vorm en opstelling, globale kostprijs,
• Zijn in staat hogere belastingen op te nemen dan de som van de draagcapiciteit van elk onderdeel indien het apart zou gebruikt worden.
Dit onderzoek richt zich op built-up kolommen met een gemiddelde en hoge slankheid, namelijk deze kolommen vertonen de typische vormen van knik die optreden in dunwandige structuren — lokale, distorsie en globale (buiging, torsie
en torsie-buiging) knik. 

Built-up secties worden onderzocht omwille van hun vermogen om een aanzienlijk hogere draagcapaciteit te bereiken en globale en distorsie knik te vermijden. Op dit ogenblik zijn betrouwbare ontwerprichtlijnen voor dergelijke elementen niet voorhanden in nationale en internationale structurele ontwerpnormen.
Dit onderzoek richt zich op het verwerven van inzicht in (1) het gedrag van dergelijke elementen betreffende draagcapaciteit, stijfheid, faalmodes, spreiding qua capaciteit en (2) welke de vereiste ontwerprichtlijnen zijn. De focus van dit doctoraat ligt bij elementen belast door axiale druk, het ontwerp van elementen onder gecombineerde lasten wordt echter ook bekeken.

Het gedrag van built-up kolommen en balken, onderworpen aan buiging volgens de zwakke as, wordt bestudeerd via experimenteel en numeriek onderzoek. Resultaten worden vergeleken met analytische voorspellingen volgens de huidige ontwerprichtlijnen. Het onderzoek omvat een waaier aan dwarsdoorsneden, sommige ervan ontnomen uit de dagelijkse praktijk terwijl andere worden ontworpen en geoptimaliseerd binnen de schoot van dit doctoraat met het doel om een aanzienlijk hogere draagcapaciteit, respectievelijk betere stabiliteit te bekomen.In dit doctoraat wordt het eerder complex instabiliteitsgedrag van built-up dunwandige systemen geillustreerd met zowel experimentele als numerieke vaststellingen. Verschillende malen bestonden de faalmodes uit meerdere, onderling afhankelijke of gemengde knikvormen, vaak in combinatie met plastisch vloeien tijdens de hogere belastingstappen.
Op basis van de bekomen resultaten wordt een ontwerprichtlijn voorgesteld welke een uitbreiding is van de huidige, bestaande ontwerptechnieken.
Speciale aandacht wordt besteed aan het vereenvoudigen van het ontwerpproces. Het doel is om dubbelzinnigheden uit te sluiten, een gebrek aan duidelijkheid en structuur te vermijden en bijgevolg fouten in de dagelijkse ontwerppraktijk te voorkomen. Dit is in lijn met de tegenwoordige tendens bij het ontwerp van koudgevormde elementen namelijk om ontwerprichtlijnen te vereenvoudigen en afstand te doen van te ingewikkelde en onduidelijke ontwerpmethodes.
Een onrechtstreeks voordeel van een eenvoudige en beknopte ontwerprichtlijn is de promotie van het structureel systeem zelf — dankzij de eenvoudige en gestructureerde ontwerpmethode zullen de ingenieurs meer constructie elementen, opgebouwd uit dunwandige, koudgevormde staalprofielen, gebruiken als oplossing voor hun dagelijkse ontwerpopdrachten.

Datum:24 nov 2008 →  24 apr 2015
Trefwoorden:dunwandige profielen, 3D structuren, klasse IV, stabiliteit, ontwerp, staal
Disciplines:Bouwkunde en gebouwentechnologie, Structurele ingenieurskunde, Andere burgerlijke ingenieurswetenschappen en bouwkunde
Project type:PhD project