Structural analysis of columns with initial imperfections

Abstract

This thesis presents a theoretical study of varied calculation models used to estimate the stability of columns under combined axial load and bending moment. The purpose of comparing these models is to study different methods of applying initial imperfections to columns. Eurocode 3 is used as a basis for all models.Presented first are the reasons for why it is necessary to include initial imperfections in the analysis of columns. Secondly the work provides mathematical background to the buckling curves and equations presented in Eurocode 3. Thirdly, a series of worked examples to show the application of the methods with the software chosen and that it is compatible with the methods. Lastly the application of the same methods to two types of guyed transmission towers. This is done to inspect the effect of initial imperfections on the stability of the tower legs.The work highlights the difference between the methods. Using a linear analysis method is simpler than defining the initial imperfections and using non-linear analysis. Modeling imperfections after the critical buckling shape is logical while modeling the imperfections with equivalent forces requires more assumptions, though the results are similar.The Statnett tower, with hundreds of elements, reacted well in analysis and gave credible results. The Landsnet tower, with a much simpler geometry, was more complex to analyze and interpret. Tower complexity is not as obvious as it seems.

Verkefnið fjallar um fræðilega greiningu á mismunandi reiknilíkönum, sem notuð eru til að meta stöðugleika súlna sem á verkar áslægur kraftur og beygjuvægi samtímis. Tilgangur greiningarinnar er að bera saman mismunandi aðferðir sem notaðar eru til að taka tillit til upphafsútbeygju í súlum.Í upphafi eru tilgreint hvers vegna er nauðsynlegt að taka tillit til upphafsútbeygju í greiningu á súlum. Næst er farið í stærðfræðilegan bakgrunn kiknunarkúrfa og þeirra jafna úr Eurocode 3 sem notaðar eru. Í þriðja lagi eru reiknuð sýnidæmi til að sýna hvernig aðferðunum er beitt á einfaldari virki og að hugbúnaðurinn sem er valinn sé hentugur. Að lokum er aðferðunum beitt á tvær tegundir stagaðra háspennumastra. Það er gert til að skoða áhrif upphafsútbeygju á stöðugleika leggja mastranna.Verkefnið gaf góða mynd af þeim mun sem er á aðferðunum. Línuleg greining er einfaldari leið en að notast við upphafsútbeygjur og ólínulega greiningu. Að forma upphafsútbeygjur eftir krítiska kiknunarforminu er virðist rökrétt, að forma þær með jafngildum kröftum krefst meiri ágiskana.Greining á Statnett mastrinu, sem inniheldur hundruðir stanga, gekk vel og skilaði trúverðugum niðurstöðum. Landsnet mastrið, sem er mun einfaldara virki, var flóknara í greiningu og túlkun á niðurstöðum. Flækjustig mastra er ekki eins augljóst og það virðist vera.