Buckling of bipolarly prestressed closely-spaced built-up member

The study analysed a bisymmetric closely-spaced built-up member, pin-supported at both ends. It was bipolarly pre-stressed with a displacement (BPCSBM), and loaded with an axial compressive force. Maximum internal gap between the chords was assumed in the section, in which during the stability failure in a classic closely-spaced member, the largest lateral displacements between nodes would potentially occur. As regards the BPCSBM chosen for analysis, the issues of the buckling resistance in the presence of compressive axial load were solved using the energy method, in which the functional minimisation was performed in accordance with the Rayleigh-Ritz algorithm. The problem of BPCSBM stability was also solved using FEM. A spatial shell model was developed. The stability analysis was performed. The analysis resulted in obtaining the buckling load and the member buckling modes. A general conclusion was formulated based on the results obtained: bipolar pre-stressing leads to an increase in buckling resistance of closely-spaced members.

W pracy analizowano obustronnie przegubowo podparty bisymetryczny pręt bliskogałęziowy bipolarnie sprężony przemieszczeniami obciążony osiową siłą ściskającą. Bipolarne sprężenie polega na wprowadzeniu trwałego, symetrycznego, kontrolowanego przemieszczenia gałęzi ściskanego pręta bliskogałęziowego względem siebie. Maksymalne rozchylenie gałęzi w świetle przewidziano w przekroju, w którym przy utracie stateczności klasycznego pręta bliskogałęziowego potencjalnie wystąpiłyby największe przemieszczenia miedzy węzłami. Bipolarnie sprężony pręt bliskogałęziowy (PBSB) jest zatem prętem bliskogałęziowym o prostej osi i gałęziach zakrzywionych w strefie sprężenia (L2), powstałym w wyniku wprowadzenia samozrównoważonego układu naprężeń wstępnych w elemencie. Dla wytypowanego do analiz PBSB zagadnienie nośności krytycznej pod ściskającym obciążeniem osiowym rozwiązano przy zastosowaniu metody energetycznej z minimalizacją funkcjonału według Rayleigha-Ritza. Przy budowie funkcjonału energii potencjalnej ustroju sztywność postaciowa PBSB w strefie sprężenia została opisana wzorem na sztywność postaciową dwuzbieżnych liniowo prętów dwugałęziowych, zmodyfikowanym o amplifikacje przemieszczeń i wskaźnik imperfekcji wstępnie wygiętego pręta ściskanego. Zaproponowano przyjęcie funkcji () aproksymującej linię ugięcia w postaci szeregu spełniającego warunki brzegowe rozpatrywanego pręta.