Resistance of corrugated web girders with openings in the light of FEM analysis

openaccess, Vol. 634 (6) 2025 / czwartek, 26 czerwca, 2025

Nośność blachownic o falistym środniku z otworami w świetle analizy MES

(Open Access)

DOI: 10.15199/33.2025.06.09

citation/cytuj: Basiński W., Nowak K. Resistance of corrugated web girders with openings in the light of FEM analysis. Materiały Budowlane. 2025. Volume 634. Issue 06. Pages 79-90. DOI: 10.15199/33.2025.06.09

This paper presents a numerical analysis of the shear resistance tests of the corrugated web of SIN girders with opening. The analysis was carried out on seven models of girders with a web height of hw = 750 and a web thickness of 2.0 mm with a static scheme of a simply supported beam. The assumed heights of opening were 1/3 and 1/2 of the web height and from one to three opening along the length of the girder. The results of the FEM analysis were compared with the results of experimental tests of girders without openings and with available calculation methods. Based on the obtained results, a method for estimating the computational critical shear strength of the wavy web of girders with the influence of a single opening and a group of openings was presented.

W artykule przedstawiono analizę numeryczną badań nośności postaciowej falistego środnika dźwigarów SIN z otworami, którą przeprowadzono na siedmiu modelach dźwigarów, wysokości środnika hw = 750 i grubości 2,0 mm, o schemacie statycznym belki swobodnie podpartej. Przyjęto wysokość otworów stanowiącą 1/3 i 1/2 wysokości środnika oraz od jednego do trzech otworów na długości dźwigara. Wyniki analizy MES porównano z wynikami badań doświadczalnych dźwigarów bez otworów oraz dostępnymi metodami obliczeniowymi. Na podstawie uzyskanych wyników przedstawiono metodę szacowania obliczeniowej postaciowej wytrzymałości krytycznej przy ścinaniu falistego środnika dźwigarów z wpływem pojedynczego otworu oraz grupy otworów.
girders with corrugated web type SIN with opening; design shear buckling strength; group of openings in the corrugated web; finite element.

dźwigary o falistym środniku z otworami typu SIN; nośność obliczeniowa przy ścinaniu; grupa otworów w falistym środniku; element skończony.
  1. Erdal F, Doğan E, Saka MP. Optimum design of cellular beams using harmony search and particle swarm optimizers, Journal of Constructional Steel Research. Volume 67, Issue 2, February 2011, Pages 237‒247. https://doi. org/10.1016/j.jcsr.2010.07.014.
  2. Lawson RM, Lim J, Hicks SJ, Simms WI. Design of composite asymmetric cellular beams and beams with large web openings. Journal of Constructional Steel Research. Volume 62, Issue 6, June 2006, Pages 614‒629. https://doi. org/10.1016/j.jcsr.2005.09.012.
  3.  Pachpor PD, Mittal ND, Gupta LM. Deshpande N.V. Finite Element Analysis and Comparison of Castellated and Cellular Beam. Advanced Materials Research. Volumes 264‒265, pp694‒699. https://doi.org/10.4028/www.scientific. net/AMR.264‒265.694.
  4. Łubiński M, Filipowicz A, Żółtowski W. Konstrukcje Metalowe. Arkady. Warszawa 1986.
  5. Piekarczyk M.: Selected design problems of thin‑walled steel members and connections in building structures. Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 2019.
  6. Kiymaz G, Coskun E, Cosgun C, Seckin E. Transverse load carrying capacity of sinusoidally corrugated steel web beams with web openings. Steel and Composite Structures, Vol. 10, No. 1, 2010, p. 69‒85.
  7. Profiles of corrugated web of SIN girders. Principles of dimensioning. Cracow University of Technology. Cracow 2002. (in Polish).
  8.  CEN „EN 1993‒1‒5, Eurocode 3 – Design of steel structures – Part 1‒5: Plated structural elements”, European Committee for Standardization, Brussels, Belgium, 2008. http://www.phd.eng.br/wp‑content/ uploads/2015/12/ en.1993.1.5.2006.pdf
  9.  Basiński W. Shear buckling of plate girders with corrugated web restrained by end stiffeners, Periodica Polytechnica Civil Engineering, Vol. 62, No. 3, 2018, p. 757‒771, https://doi.org/10.3311/PPci.11554.
  10.  Basiński W. Resistance of corrugated web girders reinforced with support and diagonals stiffeners. (Nośność dźwigarów o falistym środniku wzmocnionych żebrami podporowymi i przekątnymi), Monografia. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej. Gliwice 2020. (in Polish)
  11.  Nowak K. Analiza wpływu otworów w środniku na nośność dźwigarów SIN. Praca magisterska. Wydział Budownictwa Politechniki Śląskiej. Gliwice 2024
  12. Abaqus software adjustment to estimate resistance of corrugated web girders reinforced with end stiffeners.
  13.  Łubiński M, Filipowicz A, Żółtowski W. Konstrukcje Metalowe. Arkady. Warszawa 1986.
dr hab. inż. Witold Basiński, Politechnika Śląska, Wydział Budownictwa
ORCID: 0000-0002-9306-4569
mgr inż. Konrad Nowak, Zeman HDF

dr hab. inż. Witold Basiński, Politechnika Śląska, Wydział Budownictwa
ORCID: 0000-0002-9306-4569

Correspondence address: witold.basinski@polsl.pl

Full paper:

DOI: 10.15199/33.2025.06.09

Article in PDF file

Received: 20.01.2025 / Artykuł wpłynął do redakcji: 20.01.2025 r.
Revised: 03.03.2025 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 03.03.2025 r.
Published: 24.06.2025 / Opublikowano: 24.06.2025 r.