Compressed flange modelling of trapezoidal steel sheeting under combined web-crippling and bending moment

Huidige ontwerpregels (AISI, Canadese code en de EC3) voor koudgevormde trapeziumvormige stalen dakplaten over meerdere steunpunten voorspellen de bezwijklast inaccuraat. Deze regels geven tevens weinig inzicht in het daadwerkelijke fysieke bezwijkgedrag. De focus in dit onderzoek ligt op het krijgen van inzicht van het bezwijkgedrag.
Voor een dakplaat over meerdere steunpunten, belast met een gelijkmatig verdeelde belasting, bezwijkt het profiel ter plaatse van het tussenliggende steunpunt. Op het moment van bezwijken van een betrekkelijk lang (praktisch relevant) profiel is de lijfkreukeling relatief klein vergeleken met de drukkracht in de gedrukte onderflens als gevolg van het buigend moment. Op basis hiervan is gesuggereerd dat het mogelijk moet zijn  het bezwijkgedrag van een trapezium vormige staalplaat te voorspellen door enkel en alleen een gedrukte onderflens, met nader te bepalen randvoorwaarden, te modelleren. Een onderflens die is belast met een verplaatsingsfunctie gebaseerd op het daadwerkelijke buigend moment.

Drie trapezium vormige stalen dakplaten (elk met specifieke afmetingen en bezwijkmechanisme) zijn gemodelleerd in Abaqus 6.14.1, bestudeerd en vergeleken voor hun bezwijklast, vloeipatroon én vervormingen gedurende toenemende belasting. Van deze modellen zijn ook alleen de gedrukte flenzen (met extra randvoorwaarden) gemodelleerd en vergeleken voor bovengenoemde aspecten. Uit de resultaten volgt dat geen enkel model zoals gepresenteerd een accuraat bezwijkgedrag geeft dat vergelijkbaar is met het daadwerkelijk bezwijkgedrag van een trapeziumvormige dakplaat. Hieruit kan worden geconcludeerd dat het enkel en alleen modelleren van een gedrukte (onder)flens met relatief eenvoudige randvoorwaarden geen potentiële kandidaat is voor de ontwikkeling van accurate toekomstige ontwerpregels. Het resultaat van dit project laat zien hoe ongelooflijk ingewikkeld de initiatie en het verloop van het bezwijkgedrag in werkelijkheid is. Dit valt niet te modelleren met een vereenvoudigd model zoals in dit proefschrift voorgesteld en gepresenteerd.

Oordeel van de jury:
Deze prijs is specifiek bedoeld voor innovatieve toepassingen van (dunne) staalplaat. De jury heeft de prijs toegekend aan dit onderzoek omdat het een nuttige bijdrage levert aan het inzicht in de complexiteit van het bezwijkgedrag van een trapeziumvormige staalplaat. Het blijft fascinerend hoe van een dunne staalplaat, als een gevouwen stuk papier een slimme sterke constructie kan ontstaan, maar inzicht in het bezwijken is complex. Om de toepassing verder te simuleren is slim rekenwerk nodig. In dit onderzoek zijn hiertoe computermodellen vergeleken met het werkelijke bezwijkgedrag. De conclusie is dat het werkelijke gedrag zo complex is, dat de vereenvoudigde modellen die in het onderzoek zijn gebruikt helaas nog ontoereikend zijn om het gedrag specifieker te voorspellen. De jury heeft veel respect voor het ingewikkelde, geavanceerde rekenwerk dat met deze studie gepaard gaat en voor de ambitie om de complexe hoofdopzet door slim rekenwerk beter beheersbaar te krijgen.