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Erschienen in: International Journal of Steel Structures 5/2021

18.08.2021

Study on Ultimate Capacity of Steel H-Section Members Under Combined Biaxial Bending and Axial Force

verfasst von: Xin Cheng, Xiaxin Wang, Chao Zhang, Dexin Duan

Erschienen in: International Journal of Steel Structures | Ausgabe 5/2021

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Abstract

The ultimate resistance of steel H-section members under biaxial bending and compression has been discussed in the present paper. Finite element models taking account of geometrical and material nonlinearities are established and validated by previous laboratory test results. A series of parametric studies are then conducted considering different loading angles and a spectrum of flange width-to-thickness ratios, web width-to-thickness ratios and axial force ratios. An improved energy inflection method (EIM), which is verified by comparing the analytical results with numerical results, is proposed in order to determine the ultimate state of the members under biaxial bending. It is shown that the ultimate state determined by EIM occurs when the sectional stress distribution reaches the envelop line. Finally, a simple interaction formula is proposed to predict the ultimate capacity of the steel H-section columns subjected to biaxial bending and compression. It is verified that the interaction formula can provide a satisfactory prediction, in comparison against the European code which tends to offer a relatively conservative estimate. The proposed method is applicable to flange width-to-thickness ratios ranging from 8 to 28, web width-to-thickness ratios changing from 30 to 120, and axial force ratios varying from 0 to 0.4.

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Literatur
Zurück zum Zitat CEN, European Committee for Standardization. (2005). Eurocode 3: Design of steel structures—Part 1-1: General rules and rules for buildings. Brussels. CEN, European Committee for Standardization. (2005). Eurocode 3: Design of steel structures—Part 1-1: General rules and rules for buildings. Brussels.
Zurück zum Zitat ECCS. (1984). Ultimate limit state calculations of sway frames with rigid joints. No: 33, Technical Committe 8 of European Convention for Constructional Steelwork (ECCS), Brussels. ECCS. (1984). Ultimate limit state calculations of sway frames with rigid joints. No: 33, Technical Committe 8 of European Convention for Constructional Steelwork (ECCS), Brussels.
Zurück zum Zitat Jarquio, R. V. (2008). Structural analysis: The analytical method. CRC Press/Taylor & Francis.MATH Jarquio, R. V. (2008). Structural analysis: The analytical method. CRC Press/Taylor & Francis.MATH
Metadaten
Titel
Study on Ultimate Capacity of Steel H-Section Members Under Combined Biaxial Bending and Axial Force
verfasst von
Xin Cheng
Xiaxin Wang
Chao Zhang
Dexin Duan
Publikationsdatum
18.08.2021
Verlag
Korean Society of Steel Construction
Erschienen in
International Journal of Steel Structures / Ausgabe 5/2021
Print ISSN: 1598-2351
Elektronische ISSN: 2093-6311
DOI
https://doi.org/10.1007/s13296-021-00536-4

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