The use of stainless steel in buildings is small but increasing, mainly due to the low maintenance costs, favourable corrosion resistance and aesthetic appearance. It is well known that stainless steel also performs better than carbon steel at elevated temperatures. The improved behaviour is mainly explained by the enhanced material properties and a favourable temperature dependent relationship between strength and stiffness that makes stainless steel less prone to buckling in fire.The objective of this work is to establish and validate a simple design model for Class 4 stainless steel box columns in fire. The proposed design model is verified through parametric studies performed with the finite element software Abaqus and the FE-model used for the parametric studies is validated towards Class 4 stub column tests at both room and elevated temperatures.The failure mode of Class 4 box columns is a combination of local and flexural buckling. The importance of taking the temperature dependent relationship between strength and stiffness into account is clearly seen in the results from the parametric study.The proposed design model is fully consistent with EN 1993-1-1 (2005) and its capability to predict failure loads at different steel temperatures is compared to the design model in EN 1993-1-2 (2005) and EN 1993-1-4 (2006) as well as the Design Manual for Structural Stainless Steel (2006). All design models are then compared to the results of the parametric study. The results show an improvement from a mean of 0,96 and COV=0,17 to a mean of 0,99 with a COV=0,12. Furthermore the proposed design model gives better results than the existing models for all cross-section classes when compared to all available test results. / Användningen av rostfritt stål som stommaterial i byggnader är i nuläget liten. Men, de senaste åren har en viss ökning skett, i huvudsak på grund av låga underhållskostnader, högt korrosionsmotstånd och av estetiska skäl. Nyligen genomförda forskningsprojekt har visat att rostfritt stål motstår höga temperaturer bättre än kolstål. Anledningen till detta beror i huvudsak på att förhållandet mellan styrka och styvhet vid höga temperaturer är mer fördelaktigt vilket gör att rostfritt stål är mindre bucklingsbenäget vid höga temperaturer.Syftet med detta arbete är att utveckla och validera en ny enkel beräkningsmodell för pelare i rostfritt stål av fyrkantrör i tvärsnittsklass 4. Den föreslagna beräkningsmodellen är verifierad med en parameterstudie utförd med finita elementprogrammet Abaqus. Den använda finita elementmodellen är i sin tur validerad mot utförda provningar på pelare i tvärsnittsklass 4 både i rumstemperatur och vid höga temperaturer.Brottmoden för pelare i tvärsnittsklass 4 är en kombination av lokal buckling och knäckning. Vikten av att ta hänsyn till det temperaturberoende förhållandet mellan styrka och styvhet framgår tydligt i resultaten från parameterstudien. Den föreslagna beräkningsmodellen är fullt kompatibel med EN 1993-1-1 (2005) och förmågan att förutspå brottlaster vid olika ståltemperaturer jämförs med beräkningsmodellerna i EN 1993-1-2 (2005) och Design Manual for Structural Stainless Steel (2006). Samtliga beräkningsmodeller jämförs sedan med resultaten från parameterstudien. Resultaten visar på en förbättring från medelvärdet 0,96 med spridningen COV=0,17 till ett medelvärde av 0,99 med spridningen COV=0,12. Beräkningsmodellen ger även bättre resultat än de ovanstående för alla tvärsnittsklasser vid en jämförelse med alla tillgängliga provningar.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:ltu-26022 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Uppfeldt, Björn |
| Publisher | Luleå tekniska universitet, Byggkonstruktion och -produktion, Luleå |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Licentiate thesis, comprehensive summary, info:eu-repo/semantics/masterThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Licentiate thesis / Luleå University of Technology, 1402-1757 |
Page generated in 0.0022 seconds