Wyboczenie pozornie prostych elementów dwuteowych szerokostopowych, ściskanych i zginanych momentami podporowymi o różnych wartościach i znaku

Steel prismatic elements of equal flanges double-tee section subject to major axis bending and compression, unrestrained in the out-of-plane direction between the supports, are vulnerable to buckling modes associated with minor axis flexural and torsional deformations. When end bending moments are acting alone on the quasi-straight member, the sensitivity to lateral-torsional buckling (LTB) is very much dependent upon the ratio of section minor axis to major axis moments of inertia, and additionally visibly dependent upon the major axis moment gradient ratio. In the case of major axis bending with the presence of a compressive axial force, even of rather small value in relation to the section squash resistance, there is a drastic reduction of structural elements in their realistic lengths to maintain a tendency to fail in the out-of-plane mode, governed by the large twist rotation. Increasing the load effects ratio of dimensionless axial force to dimensionless maximum major axis bending moment, the buckling mode goes away from that of lateral-torsional one, starting to become that closer to the minor axis flexural buckling (FBZ) mode. Different aspects of the flexural-torsional buckling (FTB) resistance of the typical rolled H-section beam-column with regard to the General Method (GM) formulation, developed by the authors elsewhere and based on the parametric finite element analysis, are dealt with in this paper. Investigations are concerned with different member slender ratio, different moment gradient ratios and different load effects ratio. Final conclusions are related to practical applications of the proposed format of General Method in relation to the effect of large displacements on the FTB resistance reduction factor described through the dimensionless measure of action effects and the FTB relative slenderness ratio of quasi-straight beam-columns.Dwuteowniki stalowe o przekroju bisymetrycznym, poddawane ściskaniu i zginaniu względem głównej osi bezwładności przekroju, są wrażliwe na wyboczenie względem osi mniejszej bezwładności, przy jednoczesnej podatności na deformacje zgięciowe i skręcenie względem tej osi bezwładności. Analizy numeryczne wykazały, że w sytuacji, kiedy na końcach elementu quasi-idealnego występuje obciążenie podporowymi momentami zginającymi, wrażliwość na wyboczenie giętno-skrętne zależy w głównej mierze od stosunku momentów bezwładności analizowanego przekroju oraz dodatkowo zależy, i to w sposób istotny, od gradientu momentu względem głównej osi bezwładności przekroju. W przypadku zginania względem przekrojowej głównej osi bezwładności (osi y-y) z udziałem siły ściskającej, nawet o bardzo małej wartości w porównaniu z siłą powodującą uplastycznienie (równą nośności przekroju klasy 1 na ściskanie), następuje drastyczna redukcja nośności elementów o typowo konstrukcyjnych długościach. Na podstawie przeprowadzonych obliczeń można zaobserwować, że wyboczenie następuje wskutek zginania w płaszczyźnie mniejszej bezwładności przekroju, któremu towarzyszą znaczne skręcenia przekroju. W miarę wzrostu wartości współczynnika obciążenia, który definiujemy jako stosunek bezwymiarowej siły osiowej do bezwymiarowego maksymalnego momentu zginania względem osi większej bezwładności, następuje oddalanie się krzywej wyboczeniowej od tej dla wyboczenia giętno-skrętnego i zbliżenie się do krzywej dla wyboczenia względem osi mniejszej bezwładności. W niniejszej pracy przeanalizowano wpływ wybranych czynników na nośność przy wyboczeniu giętno-skrętnym typowego elementu stalowego, definiowaną w ujęciu tzw. eurokodowej metody ogólnej, rozwijanej przez autorów w innych pracach. Do analiz parametrycznych wykonywano metodę elementów skończonych (MES)