Experimental investigation of sandwich panels supported by thin-walled beams under various load arrangements and number of connectors

In the paper there the laboratory tests of interaction between thin-walled beams of the Z crosssection and the sandwich panels with PIR foam core are presented. The different numbers of connectors (0, 4, and 8) were used to connect the sandwich panels with the thin-walled beams. Furthermore, the parallel and perpendicular to the longitudinal axis of the thin-walled beam load arrangement was analysed. The research provides a qualitative and quantitative comparison of the mentioned experiments using the ultimate capacity, the deformation capacity, and the stiffness. In the second part of the paper, the numerical analysis of the thin-walled beam was also performed. The beam was modelled as a shell element and loaded in two ways, which corresponded to the loading scenario during laboratory tests (uniformly distributed and concentrated loads). The results of the numerical calculations of the beam without lateral stabilization were compared with the laboratory results of the beam stabilized by the sandwich panels.

---

W pracy przedstawiono wyniki badan eksperymentalnych układów konstrukcyjnych składających się z płyt warstwowych i belek cienkościennych o przekroju Z ułożonych niesymetrycznie względem siebie. W oparciu o europejskie rekomendacje oraz wcześniejsze badania autorów zakłada się, że w analizowanym układzie belki są stabilizowane bocznie przez płyty warstwowe. Wykonano 11 badań laboratoryjnych, które różniły się między sobą liczbą łączników oraz sposobem przyłożenia obciążenia. W celu połączenia płyt warstwowych z belką cienkościenną użyto 0, 4 lub 8 łączników. Obciążenie przypadające na układ było przyłożone równolegle do belek cienkościennych powodując obciążenie równomiernie rozłożone a prostopadle do belek cienkościennych powodując obciążenie punktowe. Przeprowadzone badania wykazały znaczącą wrażliwość układu na sposób przyłożenia obciążenia względem analizowanych układów konstrukcyjnych. Wykazano, że obciążenie realizowane jako równoległe do długości belki podpierającej płytę pozwala analizowanemu układowi na przeniesienie ponad dwukrotnie większego obciążenia niż w przypadku obciążenia realizowanego w sposób prostopadły do długości belki. Dodatkowo omówiono w pracy mechanizmy zniszczenia układu w zależności od sposobu jego obciążenia. Zbadano również wpływ liczby łączników na całkowitą nośność analizowanego układu. Wykazano znaczący wzrost nośności układu przy zwiększającej się liczbie łączników. Zwiększenie liczby łączników łączących belki cienkościenne z płytami warstwowymi wiązało się również z powstaniem złożonym mechanizmami zniszczenia układu. Uzupełnieniem przeprowadzonych badań eksperymentalnych było wykonanie symulacji numerycznych belek cienkościennych niestężonych poszyciem. Belki zamodelowane zostały jako elementy powłokowe obciążone na dwa sposoby: obciążeniem równomiernie rozłożonym na pasie górnym belki oraz siłą skupioną w środku rozpiętości belki. Otrzymane wyniki oraz mechanizmy zniszczenia porównano z wynikami laboratoryjnymi belki stężonej płytą warstwową. Wykazano, że belka niestężona płytą warstwową wykazuje prawie dwukrotnie niższą nośność niż belka stężona.