Stability and minimum lateral bracing for stepped columns with semi-rigid connections including shear effects: I) theory

• Autores: Jose Dario Aristizabal Ochoa
• Localización: DYNA: revista de la Facultad de Minas. Universidad Nacional de Colombia. Sede Medellín, ISSN 0012-7353, Vol. 79, Nº. 174, 2012, págs. 96-106
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Estabilidad y arriostramiento mínimo lateral para columnas escalonadas con conexiones semi-rigidas incluyendo los efectos de cortante: I) teoria
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• Resumen
  • español

    Se presenta una clasificación completa de columnas escalonadas y las ecuaciones correspondientes de estabilidad con derivas laterales inhibidas, parcialmente inhibidas, y desinhibidas sometidas a cargas axiales concentradas en los extremos y en el nudo intermedio incluyendo los efectos de las conexiones y de las fuerzas a cortante utilizando tres modelos diferentes. Los dos primeros modelos son de Engesser y Haringx que incluyen la componente de la fuerza axial aplicada a cortante proporcional a la pendiente total (dy/dx) y al ángulo de giro de la sección transversal (y) a lo largo del miembro, respectivamente. El tercer modelo es una formulación simplificada basada en la teoría clásica de Euler, que incluye los efectos de las deformaciones por cortante, pero desprecia la componente a cortante de la fuerza axial aplicada a lo largo de la columna. Se muestra que hay cuatro tipos diferentes de inestabilidad divergentes posibles para columnas con un cambio de sección cuando son sometidas a cargas axiales concéntricas: 1) pandeo con deriva entre los dos extremos y con el nudo intermedio totalmente inhibido lateralmente; 2) pandeo con deriva lateral entre los dos extremos totalmente desinhibida; 3) pandeo con deriva lateral entre el extremo inferior y el nudo intermedio totalmente inhibida; y 4) pandeo con deriva entre los dos extremos y el nudo intermedio desinhibidos o parcialmente inhibidos. El análisis de estabilidad de una columna con un cambio de sección consiste en determinar el valor propio de una matriz de 2x2 para los tres primeros tipos de pandeo que acabamos de mencionar y de una matriz de 3x3 para los miembros con pandeo con derivas entre los dos extremos e intermedios desinhibida conjunto o parcialmente inhibida. Se presenta también criterios definidos para determinar la rigidez mínima de los arriostramientos laterales para columnas con un cambio de sección. El método propuesto es general y se puede ampliar a columnas con varios cambios de sección

  • English

    A complete column classification and the corresponding stability equations for single stepped columns with sidesway inhibited, partially inhibited, and uninhibited, subjected to concentrated axial loads located at the ends and at the intermediate joint including semi-rigid connections and shear force effects are presented using three different approaches. The first two approaches are those by Engesser and Haringx that include the shear component of the applied axial force proportional to the total slope (dy/dx) and to the angle of rotation of the cross section (y) along the member, respectively. The third approach is a simplified formulation based on the classical Euler theory that includes the effects of shear deformations but neglects the shear component of the applied axial force along the member. Four different types of divergent instability are possible for a single-stepped column subjected to concentric axial loads: 1) buckling with sidesways between the two ends and intermediate joint totally inhibited; 2) buckling with sidesway between the two ends totally uninhibited; 3) buckling with sidesway between the bottom end and intermediate joint totally inhibited; and 4) buckling with sidesways between the two ends and intermediate joint uninhibited or partially inhibited. The stability analysis of a single-stepped column consists of determining the eigenvalue of a 2x2 matrix for the first three types of buckling just mentioned and of a 3x3 matrix for members buckling with sidesways between the two ends and intermediate joint uninhibited or partially inhibited. The definite criterion on the minimum stiffness of lateral bracings for single-stepped columns is also presented. The proposed method is general and can be extended to multi-stepped columns