The strain limit for advanced modelling of steel structures – deterministic and probabilistic approach
Project goals
The main objective of this project is to prepare the theoretical basis for the advanced design of the structural steel joints and members by determining the limiting strain. The advanced design will enable the use of new materials, high-strength steel, in building structures. The first issue is the limiting plastic deformation of steel structures. Until now, design values have been estimated based on approximate stress estimates. Now the ultimate capacity can be directly predicted from the proportional deformations. The solution will fundamentally change the design that is sensitive to the cross-sectional shape i.e., for hot rolled, slender formed, cold formed and hollow section members. Another issue is the properties of the steel used. A distinction can be made between structural and high-strength steel. The quality of the models i.e., the sensitivity of the model to the choice of elements, the size of the mesh and the analysis that can be prepared without or with the effect considering large deformations of the structure, must be included in the solution. For elevated temperature design, the results depend on the shape of the degradation of the working diagram, the heat transfer and conduction in the contactor under fire, and the temperature of the contactor. In the solution, a choice is made between analysis at ambient or elevated temperature. The stain limit is a clear and straightforward criterion for the assessment of members and contractors. The limit will be prepared deterministically and probabilistically so that it can be used as a basis for EU and US structural design standards.
Keywords
JointHigh-strength steelModellingFinite element methodFinite element methodFire designStrainLimiting strainSafetyDeterministicProbablistic
Public support
Provider
Ministry of Education, Youth and Sports
Programme
—
Call for proposals
SMSM2022LU001
Main participants
České vysoké učení technické v Praze / Fakulta stavební
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
MSMT – 1942/2023-2
Alternative language
Project name in Czech
Mezní poměrné přetvoření pro pokročilé modelování ocelových konstrukci – deterministické a pravděpodobnostní řešení
Annotation in Czech
Hlavním cílem projektu je příprava teoretických podkladů pro pokročilé navrhování styčníků ocelových konstrukcí stanovením mezního poměrného protažení ocelí. Pokročilé navrhování umožní využití nových materiálů, vysokopevnostní oceli, ve stavebních konstrukcích. První otázkou je mezní plastické deformace ocelových konstrukcí. Dosud se při navrhování hodnoty odhadovaly na základě přibližného odhadu napjatosti. Nyní bude únosnost možno přímo předpovědět z poměrných přetvoření. Řešení zásadně změní navrhování, které je citlivé na tvar průřezu, tj. pro prvky válcované za tepla, štíhlé tlačené prvky, za studena tvarované prvky a prvky z dutých uzavřených průřezů. Další otázkou jsou vlastnosti použité oceli. Lze rozlišit mezi konstrukčními a vysokopevnostními ocelemi. Do řešení je třeba zahrnout kvalitu modelů, tj. citlivost modelu na volbu prvků, velikost sítě a analýzu, kterou lze připravit bez nebo s vlivem zohlednění velkých deformací konstrukce. U návrhu za zvýšené teploty závisí výsledky na tvaru degradace pracovního diagramu, na přestupu a vedení tepla ve styčníku za požáru a teplotě styčníku. V řešení se rozhoduje mezi analýzou za běžné nebo zvýšené teploty. Limit poměrného přetvoření je jasným a přímočarým kritériem pro posudek prutů a styčníků. Limit bude připraven deterministicky a pravděpodobnostně, tak aby mohl být využíván jako podklad pro stavební návrhové normy EU a USA.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
OECD FORD - main branch
20102 - Construction engineering, Municipal and structural engineering
OECD FORD - secondary branch
20101 - Civil engineering
OECD FORD - another secondary branch
20301 - Mechanical engineering
GB - Agricultural machines and construction
JM - Structural engineering
JN - Civil engineering
JR - Other machinery industry
JT - Propulsion, engines and fuels
Solution timeline
Realization period - beginning
Mar 1, 2023
Realization period - end
Feb 28, 2027
Project status
B - Running multi-year project
Latest support payment
Feb 7, 2024
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP25-MSM-LU-R
Data delivery date
Feb 20, 2025
Finance
Total approved costs
8,588 thou. CZK
Public financial support
7,338 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
1,250 thou. CZK
Recognised costs
8 588 CZK thou.
Public support
7 338 CZK thou.
0%
Provider
Ministry of Education, Youth and Sports
OECD FORD
Construction engineering, Municipal and structural engineering
Solution period
01. 03. 2023 - 28. 02. 2027