Stability and load carrying capacity of multi-cell thin-walled columns of rectangular cross-sections

Abstract

The paper concerns theoretical, numerical and experimental analysis of the stability and ultimate load of multi-cell thin-walled columns of rectangular and square cross-sections subjected to axial compression (uniform shortening of the column). The theoretical analysis deals with the local and global stability of multi-cell orthotropic columns of a rectangular profile with rectangular cells. It has been shown that for a multi-cell column made of the same material and having the same cross-section area, the value of local buckling stress of the column walls grows rapidly with an increase of the cell number. The experiment conducted for isotropic columns has also proved a significant growth of the ultimate load with the increase of the cell number. The paper gives some conclusions which can be useful in design of thin-walled box columns.

Praca poświęcona jest teoretycznej, numerycznej i doświadczalnej analizie stateczności i nośności granicznej wielokomorowych cienkościennych słupów o prostokątnych i kwadratowych przekrojach poprzecznych poddanych osiowemu ściskaniu (odpowiadającemu równomiernemu skróceniu słupa). Rozważania teoretyczne dotyczą lokalnej i globalnej utraty stateczności wielokomorowych ortotropowych słupów o obrysie prostokątnym, z prostokątnymi komorami. Wykazano, że dla wielokomorowego słupa wykonanego z tego samego materiału i o takim samym polu przekroju poprzecznego wartości lokalnego naprężenia krytycznego ścian słupa wzrastają gwałtownie wraz ze wzrostem liczby komór. Doświadczenia przeprowadzone dla izotropowych słupów potwierdziły wzrost zarówno naprężeń krytycznych, jak i nośności badanych modeli wraz ze wzrostem komór. W pracy podano pewne wnioski, które mogą być przydatne przy projektowaniu cienkościennych słupów o przekrojach skrzynkowych.